CN103483602B

CN103483602B - 一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法

Info

Publication number: CN103483602B
Application number: CN201310420688.4A
Authority: CN
Inventors: 任辉; 秦炜; 谭建雄
Original assignee: BEAVER NANO-TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: Suzhou beaver Biomedical Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: CN103483602A

Abstract

本发明揭示了一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，本方法以乳化剂和疏水性有机溶剂作为油相，以琼脂糖和超顺磁性Fe₃O₄水溶液的混合液作为水相，在机械搅拌下将水相加入油相中进行预分散后，再将预分散的乳液进行超声破碎，破碎后的乳液经冷却、磁性分离和净化得到小粒径磁性琼脂糖微球。本发明制备的磁性琼脂糖微球具有高磁响应和超顺磁性，与市售产品相比其粒径更小，比表面积更大，活性位点更多，具有广泛的应用前景。由于采用亲水性磁核，通过漩涡振荡、超声分散、微波加热、机械搅拌预分散、细胞破碎仪进行超声破碎等方式，既保证了磁核能均匀分散在琼脂糖溶液中，又保证了所得的磁性琼脂糖粒径小，且分布较窄。

Description

一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法

技术领域

本发明涉及一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，属于生物材料领域。

背景技术

近年来磁性多糖微球在生物、化学、制药及医学等领域应用日趋广泛，其主要应用包括蛋白、抗体、酶等生物分子的分离纯化、靶向药物、免疫检测、细胞分离、化学分析等。琼脂糖凝胶是天然多糖类层析介质，它具有理想介质的许多特性，比如：高亲水性、多孔性、含较多可活化羟基、不与生物大分子发生非特异性吸附，是迄今为止应用最广泛的一种层析介质。由于琼脂糖上含有较多的可活化羟基，可以在一定的条件下接入不同的配基作为亲和层析、疏水和离子交换色谱的介质。其分离对象涉及蛋白质、核酸、肽类、糖类等水溶性生化物质。因此磁性琼脂糖微球是一种具有广泛应用前景的磁性微球。

现有磁性琼脂糖微球的制备方法主要是原位复合法和反相悬浮法。

原位复合法，如《磁性琼脂糖复合微球的制备和性质》所公开的方法，一般是在均相溶液中生成磁核Fe₃O₄的同时，将琼脂糖包被在磁核Fe₃O₄表面而得到磁性琼脂糖微球。虽然该方法制备出来的磁性琼脂糖微球粒径较小，为20 nm～300nm，但其磁性弱，Fe₃O₄耐酸、耐氧化性差，从而限制其应用。反相悬浮法通常是将微小颗粒，如纳米Fe₃O₄颗粒、纳米Fe颗粒、微米不锈钢颗粒和铷铁硼合金颗粒等，通过油包水的反相悬浮法，将上述磁性颗粒包埋在琼脂糖微球中得到磁性琼脂糖微球。该方法制得的磁性琼脂糖微球虽然磁性较好，但粒径较大，通常大于20μm，且粒径分布很宽。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，由该方法制备得到的磁性琼脂糖微球粒径分布窄，具有较高的磁响应性和超顺磁性。本发明是通过下述技术方案达成：

一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，包括如下步骤：

1）将乳化剂溶解至疏水性有机溶剂形成的溶液作为油相；

2）琼脂糖加入至含超顺磁性Fe₃O₄水溶液中，经过漩涡振荡、超声分散、微波加热使琼脂糖完全溶解，将得到的混液作为水相，所述超顺磁性Fe₃O₄表面包覆着具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层；

3）将所述水相和所述油相混合，机械搅拌1min～15min形成乳状液；

4）将所述乳状液加入到预热至100℃~120℃的反应容器中，通过超声细胞破碎仪对乳状液中的液滴进行破碎；

5）对步骤4）得到的乳状液进行超声冷却，使琼脂糖凝胶固化，分离后得到粒径1μm～10μm的小粒径磁性琼脂糖微球。

本发明优选地，所述步骤1）中，乳化剂占疏水性有机溶剂的体积百分比为0.5%～4%；所述乳化剂包括但不限于司班85、司班80；所述疏水性有机溶剂包括沸点大于90℃的饱和烷烃；具体地，所述饱和烷烃包括正庚烷、正辛烷或正壬烷。

本发明优选地，所述步骤2）中，琼脂糖粉占含超顺磁性Fe₃O₄水溶液的质量百分比为0.5～6%，琼脂糖粉与包覆壳层Fe₃O₄的质量比为10:1～1:1。

本发明优选地，所述步骤2）中，壳层的成分包括SiO₂、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚羟乙基甲基丙烯酸酯。

本发明优选地，所述步骤2）中，包覆有所述壳层的超顺磁性Fe₃O₄的粒径为0.3μm～3μm。

本发明优选地，所述步骤2）中，所述微波加热时长为2min～5min。

本发明优选地，所述步骤3）中，机械搅拌速度为500rpm～1800rpm。

本发明优选地，所述步骤3）中，水相和油相的体积比为1:2～1:10。

本发明优选地，所述步骤4）中，超声破碎时长为3min～15min。

本发明优选地，所述步骤5）中，冷却方式包括超声冰水浴冷却或超声10℃~30℃自来水冷却。

本发明的应用施行，其显著的技术效果体现在：

①由本发明方法制备的磁性琼脂糖微球具有高磁响应和超顺磁性，应用前景好；

②与市售粒径大于20μm的磁性琼脂糖微球相比，其粒径更小，通常在1μm～10μm，比表面积更大，活性位点更多，具有广泛的应用前景，为其所应用领域现有产品性能的提高奠定了良好的基础；

③由于采用漩涡振荡、超声分散、微波加热组合方法使琼脂糖完全溶解，磁核能均匀分散在琼脂糖溶液中，从而使制备得到的磁性琼脂糖微球磁核分散均一，磁性可得到有效保证；

④通过超声对乳液液滴进行破碎，使乳液中的液滴均一化程度高，进而使后续固化后得到的磁性琼脂糖微球粒径小且分布窄。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行说明，所举的实施例仅是对本发明产品或方法作概括性例示，有助于更好地理解本发明，但并不会限制本发明范围。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

本发明小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将乳化剂溶解至疏水性有机溶剂形成的溶液作为油相。其中，所述乳化剂占所述疏水性有机溶剂的体积百分比为0.5%～4%；所述疏水性有机溶剂包括沸点大于90℃的饱和烷烃，如本领域技术人员公知的，所述饱和烷烃包括但不限于正庚烷、正辛烷或正壬烷。所述乳化剂包括但不限于司班85、司班80。

步骤二，琼脂糖加入至含超顺磁性Fe₃O₄水溶液中，经过漩涡振荡、超声分散、微波加热使琼脂糖完全溶解，将得到的混和溶液作为水相，所述超顺磁性Fe₃O₄表面包覆着具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层，所述壳层的材质包括无机材料和高分子有机材料，具体可包括但不限于SiO₂、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚羟乙基甲基丙烯酸酯。优选地，本发明采用SiO₂作为壳层材料，使得到的SiO₂包被的超顺磁性Fe₃O₄具有高磁响应性，包覆SiO₂壳层的超顺磁性Fe₃O₄粒径在0.3μm～3μm之间。其中，琼脂糖占含超顺磁性Fe₃O₄水溶液的质量百分比为0.5～6%，所述琼脂糖粉与含所述包覆壳层Fe₃O₄的质量比为10:1～1:1。

优选地，所述微波加热时长2min～5min，结合前述操作漩涡振荡、超声分散使磁核均匀分散在琼脂糖溶液中，从而使制备得到的磁性琼脂糖微球磁核含量均匀，其中漩涡振荡时长可在1min～10min之间，超声分散时长也可在1min～10min之间，当然不限于上述时长范围。

步骤三，将所述水相和所述油相混合，机械搅拌1min～15min形成乳状液。机械搅拌速度优选为500rpm～1800rpm，所述水相与油相的体积比为1:2～1:10，达到最好的乳化效果。

步骤四，将所述乳状液加入到预热至100℃~120℃的反应容器中，通过超声细胞破碎仪对乳状液中的液滴进行破碎，其中超声破碎时长为3min～15min。通过超声对乳液液滴进行破碎，使乳液中的液滴更加均一，进而使后续固化后得到的磁性琼脂糖微球粒径均一。

步骤五，对步骤四得到的乳状液进行超声冷却，冷却方式包括超声冰水浴冷却或超声10℃~30℃自来水冷却，使琼脂糖凝胶固化，分离后得到粒径1μm～10μm的小粒径磁性琼脂糖微球。对磁性琼脂糖微球分离和洗涤的方法，如本领域技术人员常用的方法，包括但不限于：磁性分离、离心分离及二者配合使用；对分离得到的磁性琼脂糖微球可采用不同浓度的醇试剂梯度洗涤，如采用20%乙醇、50%乙醇、75%乙醇、95%乙醇、75%乙醇、50%乙醇、20%乙醇进行梯度洗涤。

由上述方法制备的磁性琼脂糖微球具有高磁响应和超顺磁性，与市售产品相比其粒径更小，通常在1μm～10μm，比表面积更大，活性位点更多，具有广泛的应用前景，为其所应用领域现有产品性能的提高奠定了良好的基础；由于采用漩涡振荡、超声分散、微波加热组合方法使琼脂糖完全溶解，且磁核能够均匀分散在琼脂糖溶液中，使磁性琼脂糖微球的磁含量均匀，最后通过超声对乳液液滴进行破碎，使液滴均一化程度高，乳液固化后得到的磁性琼脂糖微球粒径均一。

【实施例1】

油相的制备：用500mL量筒量取400mL正辛烷加入1000mL三口烧瓶中，然后再加入12mL司班85。将三口烧瓶置于95℃恒温水浴中，电动机械搅拌30min。

水相的制备：用分析天平称取4.0g琼脂糖粉加入500mL锥形瓶中，然后加入100mLFe₃O₄/SiO₂含量为10mg/mL的水溶液，漩涡振荡3min，再超声3min，将锥形瓶放入微波炉中加热使琼脂糖溶解。

调整上述含正辛烷油相中的搅拌速度为1000rpm，将制备得到的水相琼脂糖溶液缓慢加入油相中，搅拌2min，停止搅拌；将搅拌后的乳液迅速倒入预热到100℃~120℃的1000mL烧杯中，将烧杯放入超声破碎仪中进行破碎8min，然后将烧杯置于冰水浴中超声冷却10min，使微球固化，固化后的微球经洗涤净化后得到粒径为3μm～10μm的磁性琼脂糖微球，磁饱和强度是15emu/g。

【实施例2】

水相的制备：用分析天平称取3.0g琼脂糖粉加入500mL锥形瓶中，然后加入100mLFe₃O₄/SiO₂含量为10mg/mL的水溶液，漩涡振荡3min，再超声3min，将锥形瓶放入微波炉中加热使琼脂糖溶解。

调整上述正辛烷油相中的搅拌速度为1500rpm，将制备得到的水相琼脂糖溶液缓慢加入油相中，搅拌3min，停止搅拌；将搅拌后的乳液迅速倒入预热到100~120℃的1000mL烧杯中，将烧杯放入超声破碎仪中进行破碎10min，然后将烧杯置于冰水浴中超声冷却10min，使微球固化，固化后的微球经洗涤净化后得到粒径为1μm～6μm的磁性琼脂糖微球，磁饱和强度是20emu/g。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将乳化剂溶解至疏水性有机溶剂形成的溶液作为油相；

2）琼脂糖加入至含超顺磁性Fe₃O₄水溶液中，经过漩涡振荡、超声分散、微波加热使琼脂糖完全溶解，将得到的混液作为水相，所述超顺磁性Fe₃O₄表面包覆着具有化学惰性、亲水性和生物相容性的壳层；所述包覆壳层后的Fe₃O₄磁核的粒径为0.3μm～3μm，饱和磁化强度大于65emu/g，且具有超顺磁性, 所述壳层的成分包括SiO₂、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚羟乙基甲基丙烯酸酯；

3）将所述水相和所述油相混合，机械搅拌1min～15min形成乳状液；所述机械搅拌速度为500rpm～1800rpm;

2.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，乳化剂占所述疏水性有机溶剂的体积百分比为0.5%～4%。

3.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，乳化剂包括司班80或司班85。

4.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述疏水性有机溶剂包括沸点大于90℃的饱和烷烃。

5.根据权利要求4所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，饱和烷烃包括正庚烷、正辛烷或正壬烷。

6.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，琼脂糖占Fe₃O₄水溶液的质量百分比为0.5～6%，琼脂糖与包覆壳层Fe₃O₄磁核的质量比为10:1～1:1。

7.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，微波加热时长2min～5min。

8.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，水相和油相的体积比为1:2～1:10。

9.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，超声破碎时长为3min～15min。

10.根据权利要求1所述的一种小粒径磁性琼脂糖微球的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，冷却方式包括超声冰水浴冷却或超声10℃~30℃自来水冷却。