CN106632860B - 一种葡聚糖基晶胶微球分离介质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种用于生物分离的超大孔隙的葡聚糖基晶胶微球分离介质及其制备方法。其特征在于所述的超大孔葡聚糖基晶胶微球为多孔颗粒，其粒径490～2000μm，孔径1～30μm，孔隙率78～96%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量达5.2～10 mg/mL晶胶；本发明还提供了一种利用微流控成形、相变结晶致孔和交联制备所述晶胶微球的方法。本发明提供的晶胶微球分离介质具有超大孔隙、生物相容性好、渗透性能优异、孔隙率高、对蛋白质的吸附容量较大、生物安全性好等优点；本发明提供的制备方法简单，颗粒粒径均一，在生物分离领域具有广阔的应用前景。

Description

一种葡聚糖基晶胶微球分离介质及其制备方法
技术领域
本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种葡聚糖基晶胶微球分离介质及其制备方法。
背景技术
晶胶层析是近几年发展起来的一种新型生物分离方法。该技术采用具有孔径从数微米到数百微米的超大孔隙的晶胶质为分离介质，其孔隙率高，渗透率大，生物大分子在晶胶床柱内主要以对流传质实现快速吸附和分离，允许常规基因工程菌细胞或细胞碎片通过床层而不堵塞，在高流速下可以快速从含复杂料发酵液或培养液中分离目标生物大分子。该层析分离方法操作简便，分离效率较高，在生物转化和分离领域具有重要的应用前景。
已有的晶胶介质主要是连续床整体介质，粒状晶胶颗粒的制备比较复杂。近几年研究的粒状晶胶介质主要以聚丙烯酰胺基、聚乙烯醇基及聚甲基丙烯酸羟乙酯基等聚合物为基质骨架。葡聚糖是天然多聚糖，具有很好的生物安全性，作为生物分离材料的基质，在生物层析分离领域具有广泛的用途。但是，以葡聚糖为基质的晶胶粒状介质则缺乏研究，主要原因是用传统方法对葡聚糖成形，并接枝制备成为粒状晶胶，有一定困难，大大限制了这类晶胶介质的工业应用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的在于提供一种葡聚糖基晶胶微球分离介质及其制备方法。
所述的一种葡聚糖基晶胶微球分离介质，其特征在于所述的晶胶微球分离介质为粒状多孔材料，其基质骨架为葡聚糖衍生物，具有尺寸在微米量级的超大孔隙，所述晶胶微球分离介质带有磺酸基阳离子交换功能基团。
所述的一种葡聚糖基晶胶微球分离介质，其特征在于晶胶微球分离介质的粒径为490～2000μm，孔径为1～30 μm，孔隙率为78%～96%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量为5.2～10 mg/mL晶胶。
所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：
1）以葡聚糖衍生物反应溶液为水相，非水溶性溶剂为油相，进行微流控聚焦成滴，在油相中得到可聚合液滴；
2）将步骤1）得到的可聚合液滴进行相变结晶致孔和聚合反应，得到葡聚糖基晶胶微球基质骨架；
3）以带有烯键和磺酸基阳离子交换功能基团的单体为接枝单体，在催化剂作用下，对步骤2）所得的葡聚糖基晶胶微球基质骨架进行接枝反应，得到葡聚糖基晶胶微球分离介质。
所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤1）所述的带烯键葡聚糖衍生物的反应液为含甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰的葡聚糖（Dex-GMA）的水溶液，其浓度为5%～10%。
所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤1）所述的非水溶性溶剂为庚酸乙酯、正己烷或乙酸乙酯，其体积用量为葡聚糖衍生物反应水溶液体积的10～500倍。
所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤1）所述的可聚合液滴的直径为490～2000 μm，优选为500～950 μm。
所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤3）中的带有烯键和磺酸基阳离子交换功能基团的接枝反应单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPSA），接枝单体的浓度0.25～2M。
所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤3）中的接枝反应温度为40~55℃，时间为1.5-2.5h。
所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤3）中的接枝反应温度为45~50℃，时间为2h。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）本发明提供的葡聚糖基晶胶微球分离介质，其基质骨架为葡聚糖衍生物，具有良好的生物相容性和安全性，可重复利用；其功能基团为磺酸基阳离子交换功能基团，具有良好的分离性能；
2）本发明提供的分离介质为粒状，其孔径大，孔隙率高，粒径为490～2000μm，孔径为1～30 μm，孔隙率为78%～96%，有利于对待分离料液的处理，且其制备方法简单，颗粒粒径均匀可控，适于生化分离领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
以4 mL含甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰的葡聚糖（Dex-GMA）总浓度5%的可聚合单体水溶液，作为水相溶液；以庚酸乙酯为油相溶液，于水相流速为0.3cm/s、油相流速9 cm/s下进行微流控聚焦成滴，在40 mL庚酸乙酯中形成粒径520~1900 μm的可聚合液滴；可聚合液滴经结晶致孔和聚合反应，得到葡聚糖基晶胶微球基质骨架；以30 mL浓度0.25 M的AMPSA溶液，控制温度为40～55℃，对葡聚糖基晶胶微球基质骨架进行接枝反应，反应时间为2 h，得到葡聚糖基晶胶微球分离介质，其粒径为520~1900 μm，孔径为1~20 μm，有效孔隙率为88%，最大孔隙率为94%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量为9.4 mg/mL晶胶。
实施例2
以4 mL含Dex-GMA总浓度5%的可聚合单体水溶液，作为水相溶液；以正己烷为油相溶液，于水相流速为0.3 cm/s、油相流速6 cm/s下进行微流控聚焦成滴，在250 mL正己烷中形成粒径500~950 μm的可聚合液滴；可聚合液滴经结晶致孔和聚合反应，得到葡聚糖基晶胶微球基质骨架；以30 mL浓度1 M的AMPSA溶液，控制温度为40～55℃，对葡聚糖基晶胶微球基质骨架进行接枝反应，反应时间为2 h，得到葡聚糖基晶胶微球分离介质，其粒径为500~950 μm，孔径为1~20 μm，有效孔隙率为93%，最大孔隙率为96%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量为9.0 mg/mL晶胶。
实施例3
以4 mL含Dex-GMA总浓度10%的可聚合单体水溶液，作为水相溶液；以乙酸乙酯为油相溶液，于水相流速为0.3cm/s、油相流速3 cm/s下进行微流控聚焦成滴，在100 mL中乙酸乙酯中形成粒径490~2000 μm的可聚合液滴；可聚合液滴经结晶致孔和聚合反应，得到葡聚糖基晶胶微球基质骨架；以30 mL浓度1 M的AMPSA溶液，控制温度为40～55℃，对葡聚糖基晶胶微球基质骨架进行接枝反应，反应时间为2 h，得到葡聚糖基晶胶微球分离介质，其粒径为490~2000 μm，孔径为1~30 μm，有效孔隙率为78%，最大孔隙率为93%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量为10.0 mg/mL晶胶。
实施例4
以3 mL含Dex-GMA总浓度5%的可聚合单体溶液，作为水相溶液；以乙酸乙酯为油相溶液，于水相流速为0.7cm/s、油相流速6 cm/s下进行微流控聚焦成滴，在1500 mL乙酸乙酯中形成粒径500~1300 μm的可聚合液滴；可聚合液滴经结晶致孔和聚合反应，得到葡聚糖基晶胶微球基质骨架；以30 mL浓度2 M的AMPSA溶液，控制温度为40～55℃，对葡聚糖基晶胶微球基质骨架进行接枝反应，反应时间为2h，得到葡聚糖基晶胶微球分离介质。其粒径为500~1270 μm，孔径为1~20 μm，有效孔隙率为82%，最大孔隙率为94%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量为8.0 mg/mL晶胶。
实施例5
以2.4 mL含Dex-GMA总浓度5%的可聚合单体溶液，作为水相溶液；以乙酸乙酯为油相溶液，于水相流速为0.6cm/s、油相流速6 cm/s下进行微流控聚焦成滴，在150 mL乙酸乙酯中形成粒径660~1900 μm的可聚合液滴；可聚合液滴经结晶致孔和聚合反应，得到葡聚糖基晶胶微球基质骨架；以30 mL浓度1 M的AMPSA溶液，控制温度为40～55℃，对葡聚糖基晶胶微球基质骨架进行接枝反应，反应时间为2h，得到葡聚糖基晶胶微球分离介质，其粒径为580~1900 μm，孔径为1~20 μm，有效孔隙率为80%，最大孔隙率为95%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量为5.2 mg/mL晶胶。

Claims (9)

1.一种葡聚糖基晶胶微球分离介质，其特征在于所述的晶胶微球分离介质为粒状多孔材料，其基质骨架为葡聚糖衍生物，具有尺寸在微米量级的超大孔隙，所述晶胶微球分离介质带有磺酸基阳离子交换功能基团，晶胶微球分离介质的粒径为490～2000μm，孔径为1～30 μm，孔隙率为78%～96%，对溶菌酶模型蛋白的吸附容量为5.2～10 mg/mL晶胶。
2.一种根据权利要求1所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：
1）以葡聚糖衍生物反应水溶液为水相，非水溶性溶剂为油相，进行微流控聚焦成滴，在油相中得到可聚合液滴；
2）将步骤1）得到的可聚合液滴进行相变结晶致孔和聚合反应，得到葡聚糖基晶胶微球基质骨架；
3）以带有烯键和磺酸基阳离子交换功能基团的单体为接枝单体，在催化剂作用下，对步骤2）所得的葡聚糖基晶胶微球基质骨架进行接枝反应，得到葡聚糖基晶胶微球分离介质。
3.根据权利要求2所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤1）葡聚糖衍生物反应水溶液为含甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰的葡聚糖的水溶液，其浓度为5%～10%。
4.根据权利要求2所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤1）所述的非水溶性溶剂为庚酸乙酯、正己烷或乙酸乙酯，其体积用量为葡聚糖衍生物反应水溶液体积的10～500倍。
5.根据权利要求2所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤1）所述的可聚合液滴的直径为490～2000 μm。
6.根据权利要求2所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤3）中的带有烯键和磺酸基阳离子交换功能基团的接枝反应单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，接枝单体的浓度0.25～2M。
7.根据权利要求2所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤3）中的接枝反应温度为40~55℃，时间为1.5-2.5h。
8.根据权利要求2所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤3）中的接枝反应温度为45~50℃，时间为2h。
9.根据权利要求2所述的葡聚糖基晶胶微球分离介质的制备方法，其特征在于步骤1）所述的可聚合液滴的直径为500～950 μm。
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