CN107522824A - 一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备方法 - Google Patents

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王玥
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Abstract

本发明涉及一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备方法。以大豆分离蛋白为原料，使其在氢氧化钠水溶液中完全溶解，以丙烯酸为单体，过硫酸铵为引发剂，同时加入N,N＇‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，该体系作为水相；石油醚作为油相，十二烷基硫酸钠(SDS)以及span80作为乳化剂加入石油醚中；水相与油相混合搅拌均匀，通过反相悬浮聚合方法，最终形成大豆分离蛋白/聚丙烯酸复合水凝胶微球。所得产物为球状，粒径约为粒径为0.5～4m，且通过调节单体的加入量从而控制微球大小。该产品有望在药物载体、分离与吸附等领域得到应用；本发明开发的方法可以作为以其他水溶性生物高分子和水溶性单体为原料制备复合水凝胶微球重要的参考技术。

Description

一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备方法
技术领域
本发明属于复合高分子材料制备领域，涉及一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备方法。
背景技术
传统悬浮聚合方法是一种制备高分子小珠粒或微球（粒径为0.05～5mm）的成熟的技术，其主要配方为油溶性单体、油溶性引发剂、水以及分散剂。如果以水溶性单体为原料制备高分子小珠粒或微球，由于单体与反应介质水互溶而无法形成微球或小珠粒，最终形成块状产物。在以水溶性单体为原料制备高分子水凝胶时也遇到同样的问题。
高分子水凝胶是一种水溶性高分子为网络结构交联聚合物，不溶于水且在水中具有良好的溶胀性。这种高分子网络体系的形成基于在具有网状交联结构的水溶性高分子中引入部分亲水基团和疏水基团，亲水基团与水分子结合，将水分子连接在网络内部；而疏水基团遇水膨胀，即形成了在水中能保持一定形状但并不溶解于水、性质柔软、富有弹性的凝胶。通过不同的制备手段，可得到块状凝胶、膜状凝胶、微凝胶、纳米凝胶以及本发明所制备的球状凝胶。基于凝胶能够在水中溶胀并不溶解以及具有吸附能力的独特性能，因此我们致力于研发一种通过控制原料配比来控制球状凝胶直径的大小，且具有吸附药物分子能力的凝胶微球。
本发明以大豆分离蛋白和水溶性单体丙烯酸为原料，开发了一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备方法，即反相悬浮聚合技术。该发明以水溶性单体为原料，水溶性引发剂引发单体聚合，以十二烷基硫酸钠和span 80 作为分散剂。氢氧化钠水溶液溶解大豆分离蛋白作为水相，石油醚作为油相，加入N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺（Bis）为交联剂，最终反相悬浮聚合体系，制备了大豆分离蛋白/聚丙烯酸复合水凝胶微球（粒径为0.5～4mm）。所得产物为珠状，改变原料投入比例，微球的直径呈规律性的变化。
本发明采用了反相悬浮聚合的方法制备得到了一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球，实验过程中无需氮气环境，方法简单，可操作性强，且通过控制单体丙烯酸的含量可以控制球状凝胶直径的大小。产品以大豆分离蛋白与合成高分子为原料，形成的球状凝胶易降解，能够响应外界pH的变化，且对药物分子具有吸附的能力，因此在药物载体、分离与吸附等领域具有潜在应用价值。
发明内容
本发明目的是提供一种以大豆分离蛋白与水溶性高分子为原料，通过反相悬浮聚合制备蛋白质/高分子复合水凝胶微球的方法。该方法可以作为以其他水溶性生物高分子和水溶性单体为原料制备复合水凝胶微球重要的参考技术。
(一) 蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备
本发明选择具有良好生物相容性和生物降解性的大豆分离蛋白为原料，以丙烯酸为单体通过反相悬浮聚合制备了蛋白质/高分子复合水凝胶微球，具体制备方法如下。
A. 水相溶液的配制：将大豆分离蛋白溶解于0.1mol/L氢氧化钠中，室温搅拌至完全溶解后，在磁力搅拌的条件下逐滴添加丙烯酸，搅拌1h；依次加入引发剂和交联剂，继续搅拌45min，即得到水相。其中，1g大豆分离蛋白(SPI)溶于100mL氢氧化钠水溶液中，每次实验量取20mL，即固定SPI的质量为0.2g；AA的加入量为0.4mL～1.2mL，即大豆分离蛋白与丙烯酸(AA)的质量配比为1:2～1:6；引发剂为水溶性过硫酸铵(APS)，用量为0.03g；交联剂是N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，质量为0.01g；引发剂过硫酸铵和交联剂N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺分别溶于1mL蒸馏水中，然后加入。
B. 油相的配制：量取6mL石油醚于连接冷凝装置的三口瓶中，添加一定量的分散剂，搅拌35min，即为油相。其中，分散剂为十二烷基硫酸钠(SDS)与span 80，0.05g十二烷基硫酸钠溶于0.6 mL蒸馏水，span80为0.315 mL，两种乳化剂先后逐滴滴入石油醚中。
C. 乳化：将A步骤配置的水相逐滴滴入B步骤配置的油相溶液中，同时不停搅拌，滴加完毕，继续搅拌45min，形成乳液。
反相悬浮聚合：将C步骤所得乳液继续搅拌，升温至60℃，反应4h，形成蛋白质/高分子复合水凝胶微球悬浮于反应体系上部。
E．洗涤：将D步骤所得体系过滤，除去滤液，得到水凝胶微球，蒸馏水清洗3~4。
F．干燥：将E步骤所得水凝胶微球40℃真空干燥。
(二) 蛋白质/高分子复合水凝胶微球粒径测定
所得微球肉眼可清晰可见，经测量，粒径为0.5～4mm。实验证明，粒径大小由单体加入量控制。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备方法进行进一步的说明，但不以任何方式限制本发明。
【实施例1】
1 g大豆分离蛋白溶解于100mL 0.1mol/L氢氧化钠水溶液中，室温搅拌至完全溶解。取20 mL大豆分离蛋白水溶液于50mL烧杯中，加入0.4 mL丙烯酸，搅拌1h。随后分别将溶解于1mL蒸馏水的0.01g BIS、0.03g APS用注射器注入上述烧杯中，搅拌45min，即水相；量取6 mL石油醚于连接冷凝装置的三口瓶中，十二烷基硫酸钠0.05g溶解于0.6 mL蒸馏水中以及0.315 mL span80先后滴入石油醚中，搅拌35min，即油相；最后，将水相溶液逐滴滴入三口瓶的油相溶液内，搅拌45min，升温至60℃，反应4h。过滤，除去滤液，得到蛋白质/高分子复合水凝胶微球，蒸馏水洗涤3～4次，微球直径约为0.5mm。置于真空干燥箱，40℃真空干燥，直径约为0.3mm。
【实施例2】
1 g大豆分离蛋白溶解于100mL 0.1mol/L氢氧化钠水溶液中，室温搅拌至完全溶解。取20 mL大豆分离蛋白水溶液于50mL烧杯中，加入0.6 mL丙烯酸，搅拌1h。随后分别将溶解于1mL蒸馏水的0.01g BIS、0.03g APS用注射器注入上述烧杯中，搅拌45min，即水相；量取6 mL石油醚于连接冷凝装置的三口瓶中，十二烷基硫酸钠0.05g溶解于0.6 mL蒸馏水中以及0.315 mL span80先后滴入石油醚中，搅拌35min，即油相；最后，将水相溶液逐滴滴入三口瓶的油相溶液内，搅拌45min，升温至60℃，反应4h。过滤，除去滤液，得到蛋白质/高分子复合水凝胶微球，蒸馏水洗涤3～4次，微球直径约为1.5mm。置于真空干燥箱，40℃真空干燥，直径约为1mm。
【实施例3】
1 g大豆分离蛋白溶解于100mL 0.1mol/L氢氧化钠水溶液中，室温搅拌至完全溶解。取20 mL大豆分离蛋白水溶液于50mL烧杯中，加入0.8 mL丙烯酸，搅拌1h。随后分别将溶解于1mL蒸馏水的0.01g BIS、0.03g APS用注射器注入上述烧杯中，搅拌45min，即水相；量取6 mL石油醚于连接冷凝装置的三口瓶中，十二烷基硫酸钠0.05g溶解于0.6 mL蒸馏水中以及0.315 mL span80先后滴入石油醚中，搅拌35min，即油相；最后，将水相溶液逐滴滴入三口瓶的油相溶液内，搅拌45min，升温至60℃，反应4h。过滤，除去滤液，得到蛋白质/高分子复合水凝胶微球，蒸馏水洗涤3～4次，微球直径约为2.5mm。置于真空干燥箱，40℃真空干燥，直径约为1.5mm。
【实施例4】
1 g大豆分离蛋白溶解于100mL 0.1mol/L氢氧化钠水溶液中，室温搅拌至完全溶解。取20 mL大豆分离蛋白水溶液于50mL烧杯中，加入1.0 mL丙烯酸，搅拌1h。随后分别将溶解于1mL蒸馏水的0.01g BIS、0.03g APS用注射器注入上述烧杯中，搅拌45min，即水相；量取6 mL石油醚于连接冷凝装置的三口瓶中，十二烷基硫酸钠0.05g溶解于0.6 mL蒸馏水中以及0.315 mL span80先后滴入石油醚中，搅拌35min，即油相；最后，将水相溶液逐滴滴入三口瓶的油相溶液内，搅拌45min，升温至60℃，反应4h。过滤，除去滤液，得到蛋白质/高分子复合水凝胶微球，蒸馏水洗涤3～4次，微球直径约为4mm。置于真空干燥箱，40℃真空干燥，直径约为2mm。
【实施例5】
1 g大豆分离蛋白溶解于100mL 0.1mol/L氢氧化钠水溶液中，室温搅拌至完全溶解。取20 mL大豆分离蛋白水溶液于50mL烧杯中，加入1.2 mL丙烯酸，搅拌1h。随后分别将溶解于1mL蒸馏水的0.01g BIS、0.03g APS用注射器注入上述烧杯中，搅拌45min，即水相；量取6 mL石油醚于连接冷凝装置的三口瓶中，十二烷基硫酸钠0.05g溶解于0.6 mL蒸馏水中以及0.315 mL span80先后滴入石油醚中，搅拌35min，即油相；最后，将水相溶液逐滴滴入三口瓶的油相溶液内，搅拌45min，升温至60℃，反应4h。过滤，除去滤液，得到蛋白质/高分子复合水凝胶微球，蒸馏水洗涤3～4次，微球直径约为2mm。置于真空干燥箱，40℃真空干燥，直径约为1mm。

Claims (2)

1.一种蛋白质/高分子复合水凝胶微球的制备方法，采用反相悬浮聚合技术实现，其特点在于实验过程中无需氮气环境，方法简单，可操作性强，且通过控制单体丙烯酸的含量可以控制球状凝胶直径的大小，粒径为0.5～4mm；且由以下步骤构成：
A. 水相溶液的配制：将大豆分离蛋白溶解于0.1mol/L氢氧化钠中，室温搅拌至完全溶解后，在磁力搅拌的条件下逐滴添加丙烯酸，搅拌1h；依次加入引发剂和交联剂，继续搅拌45min，即得到水相；
B. 油相的配制：量取6mL石油醚于连接冷凝装置的三口瓶中，添加一定量的分散剂，搅拌35min，即为油相；
C. 乳化：将A步骤配置的水相加入B步骤配置的油相溶液中，搅拌45min，形成乳液；
D. 反相悬浮聚合：将C步骤所得乳液继续搅拌，升温至一定温度6，反应若干小时，形成蛋白质/高分子复合水凝胶微球悬浮于反应体系上部；
E．洗涤：将D步骤所得体系过滤，除去滤液，得到水凝胶微球，蒸馏水清洗3-4次；
F．干燥：将E步骤所得水凝胶微球40℃真空干燥。
2.根据权利1中描述的制备方法，其特征为：
步骤A中：1g大豆分离蛋白(SPI)溶于100mL氢氧化钠水溶液中，移取20mL；AA的加入量为0.4mL～1.2mL，即大豆分离蛋白与丙烯酸(AA)的质量配比为1:2～1:6；引发剂为水溶性过硫酸铵(APS)，用量为0.03g；交联剂是N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，质量为0.01g；引发剂过硫酸铵和交联剂N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺分别溶于1mL蒸馏水中，然后加入水相；
步骤B中：分散剂为十二烷基硫酸钠(SDS)与span 80，0.05g十二烷基硫酸钠溶于0.6mL蒸馏水，span80为0.315 mL，两种乳化剂先后逐滴滴入石油醚中；
步骤C中：将A步骤配置的水相加入B步骤配置的油相的加入方式为滴加，且不停搅拌；
步骤D中：反应温度60℃，反应时间4小时。
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