CN107096509B

CN107096509B - 一种含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶及制备方法

Info

Publication number: CN107096509B
Application number: CN201710239081.4A
Authority: CN
Inventors: 刘贵林; 罗文军; 王玲; 杨申永
Original assignee: Amy Kejian (chinese) Biological Medicine Co Ltd
Current assignee: Amy Kejian (chinese) Biological Medicine Co Ltd
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: CN107096509A

Abstract

本发明公开了一种含α‑胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶及制备方法，属于生物层析分离功能高分子材料技术领域，其特征在于包括葡聚糖水凝胶微球的制备工序和反‑2‑丁烯酸葡聚糖凝胶制备工序，一种含α‑胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶，由含α‑胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶的制备方法制备而成，本发明的有益效果是：本发明生产的葡聚糖凝胶适用性强且具有较高的交联度、较大的比表面，扩散速度快，纯化效果高，该反应过程较为温和，操作简单，易于实施。

Description

一种含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶及制备方法

技术领域

本发明属于生物层析分离功能高分子材料技术领域，更具体地涉及一种含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶及制备方法。

背景技术

在生物下游产品处理的过程中，层析分离具有分离度高、操作简单等优点，有其它分离手段无法替代的功能，随着分离理论与分离介质的发展，新型层析介质一直是层析领域研究的热点之一。

其中交联葡聚糖是一种聚合物通过物理或者化学交联形成的三维立体网状结构，能够吸收大量的水分而又不能溶解，亲水的小分子可以在凝胶中扩散，并且具有良好的生物相容性，层析速度快，单位体积交换量大，且成本低廉，具有良好的生物安全性和生物可降解性。

通过醚化、酯化等多种反应在交联葡聚糖分子中引入含有--N、--COOH官能团，可以使葡聚糖凝胶具有选择性吸附与层析，从而使目标产物得到纯化。

目前生物工程产生大量的杂蛋白以及酶过滤，纯化效率低，洗脱过程复杂；并且现有技术的葡聚糖凝胶对于洗脱液较为单一，吸附能力弱，解附能力差。

寻求一种适用性较强、吸附能力优秀和解析能力较高的葡聚糖凝胶的制备方法已迫在眉睫。

发明内容

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用性较强、既能离子交换又能进行大孔吸附的环保绿色吸附剂，能够有效的解决纯化效果不高的问题。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶制备方法，其特征在于包括葡聚糖水凝胶微球的制备工序和反-2-丁烯酸葡聚糖凝胶制备工序，

所述的葡聚糖水凝胶微球的制备工序包括：

（1）将葡聚糖固体溶于去离子水中，配成20-50%的葡聚糖水溶液，按照葡聚糖水溶液：硼氢化钠质量比为100：0.1～100：1，在葡聚糖水溶液加入硼氢化钠，并充分溶解后得到葡聚糖水相混合体；

（2）按照甲苯溶液：表面活性剂质量比为100：0.01～100：0.2，在甲苯溶液加入表面活性剂，充分溶解并加热至60℃得到葡聚糖油相混合体；

（3）将上述的葡聚糖水相混合体加入到上述的葡聚糖油相混合体中，充分搅拌1.5h进行乳化反应，得到反相微乳液；

（4）按照环氧氯丙烷：葡聚糖水相混合体的质量比为0.05：100～1：100，在上述反相微乳液中加入交联剂-环氧氯丙烷，搅拌1-3h后，按照50%NaOH溶液：葡聚糖水相混合体的质量比为1：100～100：5，加入50%NaOH溶液，保温6-8h，抽滤掉母液，将抽滤得到的珠球用去离子水洗涤至中性，再用少量乙醇冲洗，并通过旋蒸干燥保存，得到葡聚糖凝胶基球；

所述的反-2-丁烯酸葡聚糖凝胶制备包括：

（1）将葡聚糖凝胶基球按质量比1: 8～1: 10分散于NaOH水溶液中，所述NaOH水溶液的pH=9～13，在室温下搅拌、溶胀0.5h，水浴升温至60～80℃，加入葡聚糖凝胶基球质量5-8%的环氧氯丙烷，反应3小时，得到反应体系；

（2）往上述反应体系中逐滴加入10%甲胺水溶液，加入量为上述反应体系体积的0.5～1倍，40min内滴完，再反应八小时，抽滤洗涤，得到葡聚糖凝胶；

（3）按照葡聚糖凝胶：异丙醇水溶液的质量比为1：3，将葡聚糖凝胶加入异丙醇水溶液中，溶胀半小时，加入葡聚糖凝胶质量1.5～5倍的反-2-丁烯酸，反应八小时，得α-胺基丁二酸功能基的葡聚糖凝胶。

进一步地，所述的表面活性剂为油酸与聚醋酸乙烯酯复配表面活性剂。

进一步地，所述的油酸与聚醋酸乙烯酯质量比为1：4～1：8。

进一步地，所述的异丙醇水溶液中异丙醇：水的质量比为85:15。

进一步地，所述的葡聚糖水相混合体与葡聚糖油相混合体的体积比为1:6～1:10。

进一步地，所述的葡聚糖为分子量10000～100000g/mol。

进一步地，一种含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶，其特征在于由权利要求1-6任意一项所述的含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶制备方法制备而成，所述凝胶对小分子量蛋白、酶具有层析吸附作用。

本发明的有益效果是：以本发明公开的工艺生产的葡聚糖凝胶为化学交联型水凝胶，能够对某些小分子蛋白、酶进行纯化，本产品以生物安全性较高的葡聚糖天然高分子为基础材料，通过化学交联后形成网状结构，通过化学反应使葡聚糖上的羟基先与环氧氯丙烷发生反应，然后再与甲胺反应，再与反-2-丁烯酸反应而成，本产品适用性强且具有较高的交联度、较大的比表面，扩散速度快，纯化效果高，该反应过程较为温和，操作简单，易于实施。

附图说明：

附图1是本发明反应示意图。

具体实施方式：

在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施案例：

案例1：

（1）交联葡聚糖制备，

取10g葡聚糖（分子量为2万）溶于20g水中加入0.1g硼氢化钠、0.2g氢氧化钠，溶至清澈透明胶体。倒入60摄氏度250ml油相中，其中油相为甲苯250ml、油酸0.1g、聚醋酸乙烯酯2g，预分散2小时，加入交联剂环氧氯丙烷20ml，保温8小时抽出，

（2）反-2-丁烯酸钠交联葡聚糖制备，

取凝胶微球30g，乙醇、水溶液中（85:15）共250ml，加入10ml环氧氯丙烷，室温溶胀半小时，升温60℃，反应三小时，滴入甲胺水溶液20ml，40min滴完，保持PH不变，反应三小时抽出，将其投入一定比例异丙醇水溶液中（75:25）升温60℃加入反-2-丁烯酸钠，反应八小时抽出、洗涤。

案例2：

将葡聚糖分子量更换为4万，具体实施方案参照方案1。

案例3：

将葡聚糖分子量更换为6万，具体实施方案参照方案1。

案例4：

将葡聚糖分子量更换为8万，具体实施方案参照方案1。

方案5：

将葡聚糖浓度配成30%水溶液，具体实施方案参照方案1。

方案6：

将葡聚糖浓度配成50%水溶液，具体实施方案参照方案1。

为了更加直观的展现本发明的产品优势，特以本发明α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶及制备方法葡聚糖凝胶；

与对照品A，购买于美国GE，含量是100g干粉，产品属性CM-交联葡聚糖C-25；

对照品B，购买于美国GE，含量为100g干粉，产品属性葡聚糖G-25；

对照品C，购买于美国GE，含量为100g干粉，产品属性为DEAE-葡聚糖A-25，具体参数如表1所示；

分别按照相同工艺对相同浓度的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）溶液进行吸附反应，然后分别按照洗脱液为水或NaCl盐溶液进行动态洗脱试验，并按照液相条件：

（1）仪器试剂：岛津20AT HPLC试剂甲醇 HPLC级、Milli-Q 水、三氟乙酸 HPLC级、NADP对照品色谱条件色谱柱：Agilent SB-C18 5µm 4.6＊250mm；

（2）洗脱程序：梯度流速：0.8 mL/min、分析时间：21 min、柱温：25 ℃、保留时间：7.9min；

（3）检测波长：260 nm、进样体积：5uL；

对洗脱液中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）含量进行检测，以下试验组中，其他反应条件均为一致，试验结果见表2和表3。

表1：本工艺的葡聚糖凝胶与现有技术生产的葡聚糖凝胶基本参数对比

样本	水份值	离子交换容量
			本工艺	80%-85%	5-6
对照品A	80%-85%	4-5
			对照品B	70%-72%	0
对照品C	75%-80%	3-4

表2：本工艺的葡聚糖凝胶与现有技术生产的葡聚糖凝以NaCl盐溶液做洗脱液进行洗脱后NAD纯度分析

样本	洗脱液	纯度
			本工艺	NaCl盐溶液	98.30%
对照品A	NaCl盐溶液	92%
			对照品B	NaCl盐溶液	89.3%
对照品C	NaCl盐溶液	87.53%

表3：本工艺的葡聚糖凝胶与现有技术生产的葡聚糖凝以水做洗脱液进行洗脱后NAD纯度分析

样本	洗脱液	纯度
			本工艺	水	98.81%
对照品A	水	93.3%
			对照品B	水	89.01%
对照品C	水	0%

由表1的基础数据分析可知：本工艺生产的葡聚糖凝胶与对照品A相比，含水量均为80%-85%，但是本工艺生产的葡聚糖凝胶的离子交换容量能够达到5-6，而对照品A的离子交换容量只有4-5；对照品C的离子交换容量更低；特别是对照品B离子交换容量为0。

由表2数据分析可知：以NaCl盐溶液作为洗脱液分别对本工艺、对照品A、对照品B和对照品C生产的葡聚糖凝胶进行洗脱操作，解析液中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）含量：本工艺为98.30%、对照品A为92%、对照品B为89.3%和对照品C为87.53%；因此，本工艺生产的葡聚糖凝胶以NaCl盐溶液作为洗脱液，在洗脱能力上具有显著性优势；

由表3数据分析可知：以水作为洗脱液分别对本工艺、对照品A、对照品B和对照品C的葡聚糖凝胶进行洗脱操作，解析液中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）含量：本工艺为98.81%、对照品A为提高到93.3%、对照品B为89.01%和对照品C仅为0%；因此，本工艺生产的葡聚糖凝胶以本工艺生产的葡聚糖凝胶以水作为洗脱液，在洗脱能力上具有显著性优势；

值得注意的是：本工艺生产的葡聚糖凝胶在以水作为洗脱液和以NaCl盐溶液作为洗脱液均表现出显著性的优势，特别是相对与对照品C来说，对照品C仅能够利用NaCl盐溶液作为洗脱液，而利用NaCl盐溶液作为洗脱液存在一定的弊端，后续工艺还需要增加除盐工序，增加了生产成本、降低了生产效率。

以上对比可知：本工艺生产的葡聚糖凝胶具有显著性优势，特别是洗脱液为水更能够满足客户需求，减少后续工艺的处理难度，降低了生产成本。

为了更加直观的展现本发明工艺中制备微球工艺的优势，特以本工艺生产的葡聚糖凝胶微球和对照品D：购买于美国GE公司、含量为100g干粉，产品属性为基球，进行对比，将上述本工艺生产的葡聚糖凝胶微球和对照品D，按照本发明公开的工艺引入α-胺基丁二酸功能基团，分别按照相同工艺对相同浓度的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）溶液进行吸附反应，并按照洗脱液为水进行动态洗脱试验，并按照液相条件：

（3）检测波长：260 nm、进样体积：5uL。

对洗脱液中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）含量进行检测，试验结果如表4：

表4：本发明的微球工艺与现有技术基球工艺生产的葡聚糖凝洗脱浓度对比

样本	洗脱液	纯度
			本工艺	水	98.81%
对照品D	水	94.32%

以上数据分析可知：本发明制备微球引入α-胺基丁二酸功能基团，对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）溶液进行吸附反应，以洗脱液为水进行动态洗脱，解析液中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）含量为98.81%；购买的葡聚糖凝胶基球对照品D，按照本发明公开的工艺引入α-胺基丁二酸功能基团，按照相同工艺对相同浓度的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）溶液进行吸附反应，以洗脱液为水进行动态洗脱，解析液中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）含量为94.32%，因此，本发明的微球制备工艺获得显著性效果。

综上所述：本发明生产的葡聚糖凝胶，以水作为洗脱液和以NaCl盐溶液作为洗脱液均表现出显著性的优势；本发明的工艺和产品均具有实质性的进步和显著性的优势。

Claims

1.一种含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶制备方法，其特征在于包括葡聚糖水凝胶微球的制备工序和反-2-丁烯酸葡聚糖凝胶制备工序，

所述的葡聚糖水凝胶微球的制备工序包括：

所述的反-2-丁烯酸葡聚糖凝胶制备包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的表面活性剂为油酸与聚醋酸乙烯酯复配表面活性剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的油酸与聚醋酸乙烯酯质量比为1：4～1：8。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的异丙醇水溶液中异丙醇：水的质量比为85:15。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的葡聚糖水相混合体与葡聚糖油相混合体的体积比为1:6～1:10。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的葡聚糖为分子量10000～100000g/mol。

7.一种含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶，其特征在于由权利要求1-6任意一项所述的含α-胺基丁二酸功能基的交联葡聚糖凝胶制备方法制备而成，所述凝胶对小分子量蛋白、酶具有层析吸附作用。