CN113000039B - 一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法 - Google Patents

一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，它是将含有两种反应单体和一种交联剂的油相组分混匀后加入到预先升温至聚合温度的水相中，搅拌并保持该温度进行聚合，从而得到多孔微球；将改性多糖类单体通过原子转移自由基聚合引发所述多孔微球表面接枝，从而得到表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球；将内毒素亲和配基与所述多孔微球表面的环氧基团反应，从而制得用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。本发明不仅操作步骤简单、反应过程易控，而且所制得的层析介质具有体积排阻和亲和色谱双重功能，能够快速高效去除生物纳米颗粒中的内毒素，对提高生物纳米颗粒生产效率具有重要的应用意义。

Description

一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物层析填料的制备技术领域，尤其涉及一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法。
背景技术
内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁的成分，在疫苗、抗体药物等蛋白类生物制品的制备过程中，表达宿主菌的破裂难免带来内毒素污染。内毒素又称为“热源”，一旦过量的内毒素进入人体血液循环，就会由内毒素引起一系列信号传导级联反应而诱发脓毒血症、脓毒性休克、全身炎症反应综合征等危及生命的疾病。我国药典规定注射用药品最大内毒素含量小于0.5EU/mL，因此，在生物制品生产中，内毒素要求严格去除至达到标准要求。
层析法是生物制品生产中常用的去除内毒素方法之一，如阴离子交换层析、疏水相互作用、凝胶过滤、亲和等色谱模式，主要是通过内毒素与介质之间的静电作用、疏水作用或二者结合的相互作用来去除内毒素，这些方法能够达到去除内毒素的目的，但同时由于内毒素与其他蛋白分子的电荷、疏水性等相近，因此，该类介质在吸附内毒素的同时，大量的目标蛋白与之进行竞争吸附，导致目标产物产率减低。除此之外，当前常用的层析介质多以琼脂糖微球为基质，其特点为孔径小(30～50nm)、质地软(耐压小于0.3MPa)，而对于一些大尺寸的生物纳米颗粒，其平均直径常达百纳米以上，如病毒颗粒(20～400nm)、病毒样颗粒(20～200nm)、质粒DNA(至少100nm)、细胞外囊泡(20～5000nm)等，其体积尺寸大、扩散系数小于常规蛋白分子(平均直径小于10nm)，但其表面的电荷、疏水性等化学性质通常与内毒素分子相似，故仅能吸附于常规介质表面，吸附后的该类生物纳米颗粒一方面会阻塞层析介质表面孔道而致使小尺寸的内毒素分子(其单体分子量常在100Kd以下)无法进入介质而被捕获，另一方面由于其本身陷入介质孔道后，洗脱过程中易解聚而失活，从而造成目标产物收率降低同时内毒素去除效率下降。随着近年来该类生物纳米颗粒在疫苗生产、基因治疗、细胞治疗等领域的需求量迅速增长，迫切需要规模化生产高质量的该类生物纳米颗粒，因此，针对生物纳米颗粒体系中的内毒素去除问题，开发更高效的内毒素去除层析介质尤为重要。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，不仅操作步骤简单、反应过程易控，而且所制得的层析介质具有体积排阻和内毒素亲和双重功能，克服了现有常用层析介质在生物纳米颗粒中去除内毒素效率低的瓶颈问题，能够快速高效去除生物纳米颗粒中的内毒素，对提高生物纳米颗粒生产效率具有重要的应用意义。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：将含有两种反应单体和一种交联剂的油相组分混匀后加入到预先升温至聚合温度的水相中，搅拌并保持该温度进行聚合，从而得到多孔微球；
步骤2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：将改性多糖类单体通过原子转移自由基聚合引发所述多孔微球表面接枝，从而得到表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球；其中，所述的改性多糖类单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的多糖分子、乙烯基单体改性的多糖分子中的至少一种；
步骤3、偶联内毒素亲和配基：将内毒素亲和配基与所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球表面的环氧基团反应，从而制得用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。
优选地，步骤1中所述的两种反应单体均为能进行自由基聚合的乙烯基单体，并且其中一种反应单体带有能引发原子转移自由基聚合的反应基团，另一种反应单体带有环氧基团。
优选地，步骤1中所述的交联剂为具有至少两个乙烯基的丙烯酸酯类交联剂。
优选地，步骤2中所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的多糖分子为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性琼脂糖、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖中的一种或两种混合物，其数均分子量范围为1000～2000000。
优选地，步骤2中所述的聚多糖亲水中性阻拒层的厚度在10～100nm范围内。
优选地，步骤3中所述的内毒素亲和配基为多黏菌素B、溶菌酶、组氨酸、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺中的一种或两种混合物。
优选地，步骤3中多孔微球表面偶联的内毒素亲和配基的数量为0.01～0.1mmol/g。
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质，采用上述的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法制备而成。
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的应用，将上述的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质用于去除生物纳米颗粒中内毒素。所述生物纳米颗粒是粒径尺寸为20～1000nm的生物纳米颗粒。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过悬浮聚合方法制备出多孔微球，然后利用原子转移自由基聚合(ATRP)引发多孔微球表面接枝聚多糖亲水中性阻拒层，再利用多孔微球表面的环氧基团偶联内毒素亲和配基，从而制得具有体积排阻和内毒素亲和双重功能的层析介质，可用于高效去除生物纳米颗粒体系中内毒素的层析工艺中；该层析介质可实现大尺寸的生物纳米颗粒在多孔微球表面无吸附，而同时内毒素分子由于本身尺寸远小于生物纳米颗粒从而不受阻拒层排阻作用，能够快速被多孔微球表面的亲和配基所捕获，克服了现有常用层析介质在生物纳米颗粒中去除内毒素效率低的瓶颈问题，能够快速高效去除生物纳米颗粒中的内毒素，对提高生物纳米颗粒生产效率具有重要的应用意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的表面形貌图。
图2为本发明实施例2所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的表面形貌图。
图3为本发明实施例3所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的表面形貌图。
图4为本发明实施例4所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的表面形貌图。
图5为本发明实施例5所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法进行详细描述。本发明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，可以包括以下步骤：
步骤1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：将含有两种反应单体和一种交联剂的油相组分混匀后加入到预先升温至聚合温度(所述聚合温度可以为60～90℃)的水相中，搅拌并保持该聚合温度进行聚合，从而得到多孔微球。
步骤2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：将改性多糖类单体通过原子转移自由基聚合引发所述多孔微球表面接枝，从而在所述多孔微球表面接枝得到聚多糖亲水中性阻拒层，即制得表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球。
步骤3、偶联内毒素亲和配基：利用所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球表面的环氧基团开环反应，将内毒素亲和配基与所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球表面的环氧基团反应，即将内毒素亲和配基偶联至所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球表面，从而制得用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。
具体地，该用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法可包括以下实施方案：
(1)步骤1中所述的两种反应单体均为能进行自由基聚合的乙烯基单体，并且其中一种反应单体带有能引发原子转移自由基聚合的反应基团，另一种反应单体带有环氧基团；任意符合该条件的两种单体的组合均可。
(2)步骤1中所述的交联剂为具有至少两个乙烯基的丙烯酸酯类交联剂，其作用为交联功能单体，形成不溶的固体颗粒物。例如：所述交联剂可包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四丙烯酸异戊四酯中的一种或两种混合物。
(3)步骤1中所述的多孔微球表面含有ATRP引发功能基团和环氧基团。
(4)步骤2中所述的改性多糖类单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的多糖分子、乙烯基单体改性的多糖分子中的至少一种。所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的多糖分子为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性琼脂糖、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖中的一种或两种混合物，其数均分子量范围为1000～2000000。
(5)步骤2中所述的聚多糖亲水中性阻拒层的厚度在10～100nm范围内。
(6)步骤3中所述的内毒素亲和配基可以为多黏菌素B、溶菌酶、组氨酸、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺中的一种或两种混合物，但不限于以上配基种类，凡是能和环氧基团反应的具有内毒素亲和作用的配基皆可。
(7)步骤3中多孔微球表面偶联的内毒素亲和配基的数量为0.01～0.1mmol/g。
(8)所述生物纳米颗粒是粒径尺寸为20～1000nm的生物纳米颗粒；所述生物纳米颗粒可以包括病毒、病毒样颗粒、质粒、细胞外囊泡。
进一步地，本发明所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质具有体积排阻和亲和作用双重色谱功能，多孔微球表面接枝的聚多糖亲水中性阻拒层起到排斥大体积蛋白分子的作用，致使远大于内毒素单体分子的生物纳米颗粒无法与位于所述阻拒层根部的内毒素亲和配基相接触，同时内毒素分子由于本身分子体积远小于生物纳米颗粒，从而可以不受所述阻拒层影响而被内毒素亲和配基所捕获，所述阻拒层的厚度大小可以调节排阻生物纳米颗粒尺寸，其厚度越大阻拒能力越强，排斥分子体积极限越小，反之，则越大。基于该原理可以将体积较大的生物纳米颗粒与内毒素分子分离，因此本发明所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质可用于去除生物纳米颗粒(所述生物纳米颗粒是粒径尺寸为20～1000nm的生物纳米颗粒)中内毒素，去除率在99％以上。本发明所提供的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法操作步骤简单、反应过程易控，为目前的生物纳米颗粒生产中的内毒素去除提供了一种新的方法，对提高生物纳米颗粒生产效率具有重要的应用意义。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法进行详细描述。
实施例1
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，可以包括以下步骤：
步骤A1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：
将甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-乙烯基苄氯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、环己醇、十二醇按1:1.5:2:5:3的体积比混合在一起，再加入上述反应物总质量1％(反应物质量比)的过氧化苯甲酰，制成油相组分；将所述油相组分混合均匀后，加入到预先加热至60℃水相(所述水相为1％(w/v)的聚乙烯醇水溶液)中，所述油相组分与所述水相的体积比为1:3(v/v)，然后进行机械搅拌，机械搅拌的转速为100转/分钟，保持60℃的聚合温度进行聚合，加热聚合的反应时间为10小时；聚合完毕后，先后依次用去离子水和乙醇清洗微球，然后置于索提装置中用丙酮进行索氏提取24h，彻底去除微球内的致孔剂，从而获得多孔微球。
步骤A2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：
将步骤A1所得到的多孔微球加入到甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖(分子量1000)反应液(该反应液的组成包括浓度为0.1～2mol/L的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖、浓度为0.01～0.05mol/L的CuBr、浓度为0.03～0.15mol/L的五甲基二亚乙基三胺(PDMETA)和去离子水)中并密封，所述多孔微球的加入量为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为30℃，反应时间为10h，反应完成后，用去离子水和乙醇依次进行抽滤洗涤，除去未反应的残留物，从而在所述多孔微球表面接枝得到聚多糖亲水中性阻拒层，即制得表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球。该聚多糖亲水中性阻拒层厚度用原子力显微镜法测定为10nm。
步骤A3、偶联内毒素亲和配基：
将步骤A2所得到的表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球加入到多粘菌素B反应液(该反应液的组成包括浓度为0.1～0.5mol/L的多黏菌素B和去离子水)中并密封，所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球的加入量为多粘菌素B反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为50℃，反应时间为24h，然后用去离子水进行洗涤，除去未反应的残留物，从而得到用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。用质量法测得多孔微球表面的多粘菌素B含量为0.05mmol/g。将制得的该层析介质装填1.0mL的层析柱中，上样10倍柱体积狂犬病毒澄清料液，收集流穿峰样品，以鲎试剂盒检测内毒素去除率为99.1％。
具体地，对本发明实施例1所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察和内毒素去除效果检测：
(1)对本发明实施例1所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察，从而可以得到如图1所示的表面形貌图；其中，图1A为本发明实施例1所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球整体全貌图，图1B为本发明实施例1所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球表面局部形貌图。
(2)测定内毒素去除效果：将本发明实施例1所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质装填至1.0mL层析柱中(i.d.7.8×20mm)，平衡流动相A为20mmol/L Tris-HCl缓冲液(pH值为8.0)，洗脱流动相B为含有1.5mol/L NaOH+30％异丙醇(v/v)的水溶液，检测波长为280nm。具体操作步骤如下：以平衡流动相A平衡色谱柱5个柱体积(CVs)，然后载样10.0mL狂犬病毒澄清料液，收集流穿峰部分后，以平衡流动相A冲洗色谱柱3CVs后，以洗脱流动相B进行洗脱至基线平稳，然后以流动相A平衡色谱柱10CVs，然后进行下一个循环上样，重复进行三次实验，并分别进行内毒素去除率测定。将该色谱过程的流穿峰进行内毒素检测，并与流经色谱柱前的原样品中内毒素含量进行对比，计算所得内毒素去除率为99.1±0.5％。
实施例2
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，可以包括以下步骤：
步骤B1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：
将甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-乙烯基苄氯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、环己醇、十二醇按1:1.5:1:2:3的体积比混合在一起，再加入上述反应物总质量1％(反应物质量比)的过氧化苯甲酰，制成油相组分；将所述油相组分混合均匀后，加入到预先加热至60℃水相(所述水相为1％(w/v)的聚乙烯醇水溶液)中，所述油相组分与所述水相的体积比为1:3(v/v)，然后进行机械搅拌，机械搅拌的转速为100转/分钟，保持60℃的聚合温度进行聚合，加热聚合的反应时间为10h；聚合完毕后，先后依次用去离子水和乙醇清洗微球，然后置于索提装置中用丙酮进行索氏提取24h，彻底去除微球内的致孔剂，从而获得多孔微球。
步骤B2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：
将步骤B1所得到的多孔微球加入到甲基丙烯酸缩水甘油酯改性琼脂糖(分子量2000000)反应液(该反应液的组成包括浓度为0.1～2mol/L的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性琼脂糖、浓度为0.01～0.05mol/L的CuBr、浓度为0.03～0.15mol/L的五甲基二亚乙基三胺(PDMETA)和去离子水)中并密封，所述多孔微球的加入量为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性琼脂糖反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为30℃，反应时间为10h，反应完成后，用去离子水和乙醇依次进行抽滤洗涤，除去未反应的残留物，从而在所述多孔微球表面接枝得到聚多糖亲水中性阻拒层，即制得表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球。该聚多糖亲水中性阻拒层厚度用原子力显微镜法测定为100nm。
步骤B3、偶联内毒素亲和配基：
将步骤B2所得到的表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球加入到溶菌酶反应液(该反应液的组成包括浓度为1～3mg/mL的溶菌酶pH 8.0Tris-HCl缓冲液+0.5mol/LNaCl)中并密封，所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球的加入量为溶菌酶反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为4℃，反应时间为24h，然后用去离子水进行洗涤，除去未反应的残留物，从而得到用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。用紫外分光光度计测定溶菌酶反应液中的剩余溶菌酶含量，从而计算得出多孔微球表面的溶菌酶含量为0.01mmol/g。将制得的该层析介质装填1.0mL的层析柱中，上样10倍柱体积乙肝表面抗原病毒样颗粒(HBsAg-VLP，平均粒径20-22nm)澄清料液，收集流穿峰样品，以鲎试剂盒检测内毒素去除率为99.0±0.5％。
具体地，对本发明实施例2所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察和内毒素去除效果检测：
(1)对本发明实施例2所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察，从而可以得到如图2所示的表面形貌图；其中，图2A为本发明实施例2所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球整体全貌图，图2B为本发明实施例2所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球表面局部形貌图。
(2)测定内毒素去除效果：将本发明实施例2所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质装填至1.0mL层析柱中(i.d.7.8×20mm)，平衡流动相A为20mmol/L Tris-HCl缓冲液(pH值为8.0)，洗脱流动相B为含有1.5mol/L NaOH+35％异丙醇(v/v)的水溶液，检测波长为280nm。具体操作步骤如下：以平衡流动相A平衡色谱柱5个柱体积(CVs)，然后载样10.0mL乙肝表面抗原病毒样颗粒(HBsAg-VLP，平均粒径20-22nm)澄清料液，收集流穿峰部分后，以平衡流动相A冲洗色谱柱3CVs后，以洗脱流动相B进行洗脱至基线平稳，然后以流动相A平衡色谱柱10CVs，然后进行下一个循环上样，重复进行三次实验，并分别进行内毒素去除率测定。将该色谱过程的流穿峰进行内毒素检测，并与流经色谱柱前的原样品中内毒素含量进行对比，计算所得内毒素去除率为99.0±0.5％。
实施例3
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，可以包括以下步骤：
步骤C1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：
将甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-乙烯基苄氯、四丙烯酸异戊四酯、环己醇、十二醇按1:1.5:1:3:3的体积比混合在一起，再加入上述反应物总质量1％(反应物质量比)的过氧化苯甲酰，制成油相组分；将所述油相组分混合均匀后，加入到预先加热至60℃水相(所述水相为1％(w/v)的聚乙烯醇水溶液)中，所述油相组分与所述水相的体积比为1:3(v/v)，然后进行机械搅拌，机械搅拌的转速为100转/分钟，保持60℃的聚合温度进行聚合，加热聚合的反应时间为10小时；聚合完毕后，先后依次用去离子水和乙醇清洗微球，然后置于索提装置中用丙酮进行索氏提取24h，彻底去除微球内的致孔剂，从而获得多孔微球。
步骤C2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：
将步骤C1所得到的多孔微球加入到甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖(分子量1000000)反应液(该反应液的组成包括浓度为0.1～2mol/L的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖、浓度为0.01～0.05mol/L的CuBr、浓度为0.03～0.15mol/L的五甲基二亚乙基三胺(PDMETA)和去离子水)中并充氮气除氧后密封，所述多孔微球的加入量为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为30℃，反应时间为10h，反应完成后，用去离子水和乙醇依次进行抽滤洗涤，除去未反应的残留物，从而在所述多孔微球表面接枝得到聚多糖亲水中性阻拒层，即制得表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球。该聚多糖亲水中性阻拒层厚度用原子力显微镜法测定为60nm。
步骤C3、偶联内毒素亲和配基：
将步骤C2所得到的表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球加入到组氨酸反应液(该反应液的组成包括浓度为3～10mg/mL的组氨酸pH 9.0Tris-HCl缓冲液+0.5mol/L NaCl)中并密封，所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球的加入量为组氨酸反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为25℃，反应时间为24h，然后用去离子水进行洗涤，除去未反应的残留物，从而得到用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。用电位滴定法测定组氨酸反应液中的剩余组氨酸含量，从而计算得出多孔微球表面的组氨酸含量为0.1mmol/g。将制得的该层析介质装填1.0mL的层析柱中，上样10倍柱体积腺病毒(Ad5，平均粒径50-80nm)澄清料液，收集流穿峰样品，以鲎试剂盒检测内毒素去除率为99.2±0.5％。
具体地，对本发明实施例3所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察和内毒素去除效果检测：
(1)对本发明实施例3所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察，从而可以得到如图3所示的表面形貌图；其中，图3A为本发明实施例3所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球整体全貌图，图3B为本发明实施例3所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球表面局部形貌图。
(2)测定内毒素去除效果：将本发明实施例3所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质装填至1.0mL层析柱中(i.d.7.8×20mm)，平衡流动相A为20mmol/L Tris-HCl缓冲液(pH值为8.0)，洗脱流动相B为含有1.5mol/L NaOH+35％异丙醇(v/v)的水溶液，检测波长为280nm。具体操作步骤如下：以平衡流动相A平衡色谱柱5个柱体积(CVs)，然后载样10.0mL腺病毒(Ad5，平均粒径50-80nm)澄清料液，收集流穿峰部分后，以平衡流动相A冲洗色谱柱3CVs后，以洗脱流动相B进行洗脱至基线平稳，然后以流动相A平衡色谱柱10CVs，然后进行下一个循环上样，重复进行三次实验，并分别进行内毒素去除率测定。将该色谱过程的流穿峰进行内毒素检测，并与流经色谱柱前的原样品中内毒素含量进行对比，计算所得内毒素去除率为99.2±0.5％。
实施例4
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，可以包括以下步骤：
步骤D1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：
将甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-乙烯基苄氯、四丙烯酸异戊四酯、环己醇、十二醇按1:1.5:1:3:3的体积比混合在一起，再加入上述反应物总质量1％(反应物质量比)的过氧化苯甲酰，制成油相组分；将所述油相组分混合均匀后，加入到预先加热至60℃水相(所述水相为1％(w/v)的聚乙烯醇水溶液)中，所述油相组分与所述水相的体积比为1:3(V/V)，然后进行机械搅拌，机械搅拌的转速为100转/分钟，保持60℃的聚合温度进行聚合，加热聚合的反应时间为10小时；聚合完毕后，先后依次用去离子水和乙醇清洗微球，然后置于索提装置中用丙酮进行索氏提取24h，彻底去除微球内的致孔剂，从而获得多孔微球基质。
步骤D2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：
将步骤D1所得到的多孔微球加入到甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖(分子量500000)反应液(该反应液的组成包括浓度为0.1～2mol/L的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖、浓度为0.01～0.05mol/L的CuBr、浓度为0.03～0.15mol/L的五甲基二亚乙基三胺(PDMETA)和去离子水)中并充氮气除氧后密封，所述多孔微球的加入量为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为30℃，反应时间为10h，反应完成后，用去离子水和乙醇依次进行抽滤洗涤，除去未反应的残留物，从而在所述多孔微球表面接枝得到聚多糖亲水中性阻拒层，即制得表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球。该聚多糖亲水中性阻拒层厚度用原子力显微镜法测定为51nm。
步骤D3、偶联内毒素亲和配基：
将步骤D2所得到的表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球加入到聚赖氨酸反应液(该反应液的组成包括浓度为3～10mg/mL的聚赖氨酸水溶液)中并密封，所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球的加入量为聚赖氨酸反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为30℃，反应时间为24h，然后用去离子水进行洗涤，除去未反应的残留物，从而得到用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。用质量法测定出多孔微球表面的聚赖氨酸含量为0.02mmol/g。将制得的该层析介质装填1.0mL的层析柱中，上样10倍柱体积DNA质粒(环形，平均粒径100-110nm)澄清料液，收集流穿峰样品，以鲎试剂盒检测内毒素去除率为99.1±0.5％。
具体地，对本发明实施例4所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察和内毒素去除效果检测：
(1)对本发明实施例4所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察，从而可以得到如图4所示的表面形貌图；其中，图4A为本发明实施例4所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球整体全貌图，图4B为本发明实施例4所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球表面局部形貌图。
(2)测定内毒素去除效果：将本发明实施例4所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质装填至1.0mL层析柱中(i.d.7.8×20mm)，平衡流动相A为20mmol/L Tris-HCl缓冲液(pH值为8.0)，洗脱流动相B为含有1.5mol/L NaOH+35％异丙醇(v/v)的水溶液，检测波长为280nm。具体操作步骤如下：以平衡流动相A平衡色谱柱5个柱体积(CVs)，然后载样10.0mL DNA质粒(环形，平均粒径100-110nm)澄清料液，收集流穿峰部分后，以平衡流动相A冲洗色谱柱3CVs后，以洗脱流动相B进行洗脱至基线平稳，然后以流动相A平衡色谱柱10CVs，然后进行下一个循环上样，重复进行三次实验，并分别进行内毒素去除率测定。将该色谱过程的流穿峰进行内毒素检测，并与流经色谱柱前的原样品中内毒素含量进行对比，计算所得内毒素去除率为99.1±0.5％。
实施例5
一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，可以包括以下步骤：
步骤E1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：
将甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-乙烯基苄氯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、环己醇、十二醇按1:1.5:1:2:3的体积比混合在一起，再加入上述反应物总质量1％(反应物质量比)的过氧化苯甲酰，制成油相组分；将所述油相组分混合均匀后，加入到预先加热至60℃水相(所述水相为1％(w/v)的聚乙烯醇水溶液)中，所述油相组分与所述水相的体积比为1:3(V/V)，然后进行机械搅拌，机械搅拌的转速为100转/分钟，保持60℃的聚合温度进行聚合，加热聚合的反应时间为10小时；聚合完毕后，先后依次用去离子水和乙醇清洗微球，然后置于索提装置中用丙酮进行索氏提取24h，彻底去除微球内的致孔剂，从而获得多孔微球。
步骤E2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：
将步骤E1所得到的多孔微球加入到甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖(分子量100000)反应液(该反应液的组成包括浓度为0.1～2mol/L的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖、浓度为0.01～0.05mol/L的CuBr、浓度为0.03～0.15mol/L的五甲基二亚乙基三胺(PDMETA)和去离子水)中并充氮气除氧后密封，所述多孔微球的加入量为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为30℃，反应时间为10h，反应完成后，用去离子水和乙醇依次进行抽滤洗涤，除去未反应的残留物，从而在所述多孔微球表面接枝得到聚多糖亲水中性阻拒层，即制得表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球。该聚多糖亲水中性阻拒层厚度用原子力显微镜法测定为51nm。
步骤E3、偶联内毒素亲和配基：
将步骤E2所得到的表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球加入到聚乙烯亚胺反应液(该反应液的组成包括浓度为100～500mg/mL的聚乙烯亚胺水溶液)中并密封，所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球的加入量为聚乙烯亚胺反应液质量的1/10～1/3(反应液浓度越大，多孔微球用量越多)，混合均匀后置于摇床中，摇床转速为120转/分钟，反应温度为30℃，反应时间为24h，然后用去离子水进行洗涤，除去未反应的残留物，从而得到用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质。用质量法测定出多孔微球表面的聚乙烯亚胺含量为0.01mmol/g。将制得的该层析介质装填1.0mL的层析柱中，上样10倍柱体积细胞外囊泡(EV，平均粒径950-1000nm)澄清料液，收集流穿峰样品，以鲎试剂盒检测内毒素去除率为99.3±0.5％。
具体地，对本发明实施例5所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察和内毒素去除效果检测：
(1)对本发明实施例5所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质进行表面形貌观察，从而可以得到如图5所示的表面形貌图；其中，图5A为本发明实施例5所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球整体全貌图，图5B为本发明实施例5所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的微球表面局部形貌图。
(2)测定内毒素去除效果：将本发明实施例5所制得的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质装填至1.0mL层析柱中(i.d.7.8×20mm)，平衡流动相A为20mmol/L Tris-HCl缓冲液(pH值为8.0)，洗脱流动相B为含有1.5mol/L NaOH+35％异丙醇(v/v)的水溶液，检测波长为280nm。具体操作步骤如下：以平衡流动相A平衡色谱柱5个柱体积(CVs)，然后载样10.0mL细胞外囊泡(EV，平均粒径950-1000nm)澄清料液，收集流穿峰部分后，以平衡流动相A冲洗色谱柱3CVs后，以洗脱流动相B进行洗脱至基线平稳，然后以流动相A平衡色谱柱10CVs，然后进行下一个循环上样，重复进行三次实验，并分别进行内毒素去除率测定。将该色谱过程的流穿峰进行内毒素检测，并与流经色谱柱前的原样品中内毒素含量进行对比，计算所得内毒素去除率为99.3±0.5％。
综上可见，本发明实施例不仅操作步骤简单、反应过程易控，而且所制得的层析介质具有体积排阻和亲和色谱双重功能，克服了现有常用层析介质在生物纳米颗粒中去除内毒素效率低的瓶颈问题，能够快速高效去除生物纳米颗粒(病毒、病毒样颗粒、质粒、囊泡等)中的内毒素，对提高生物纳米颗粒生产效率具有重要的应用意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、通过悬浮聚合方法制备多孔微球基质：将含有两种反应单体和一种交联剂的油相组分混匀后加入到预先升温至聚合温度的水相中，搅拌并保持该温度进行聚合，从而得到多孔微球；
步骤1中所述的两种反应单体均为能进行自由基聚合的乙烯基单体，并且其中一种反应单体带有能引发原子转移自由基聚合的反应基团，另一种反应单体带有环氧基团；
步骤2、通过原子转移自由基聚合引发表面接枝亲水中性阻拒层：将改性多糖类单体通过原子转移自由基聚合引发所述多孔微球表面接枝，从而得到表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球；其中，所述的改性多糖类单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的多糖分子、乙烯基单体改性的多糖分子中的至少一种；
步骤2中所述的聚多糖亲水中性阻拒层的厚度在10～100nm范围内；
步骤2中所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的多糖分子为甲基丙烯酸缩水甘油酯改性琼脂糖、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性葡聚糖中的一种或两种混合物，其数均分子量范围为1000～2000000；
步骤3、偶联内毒素亲和配基：将内毒素亲和配基与所述表面接枝有聚多糖亲水中性阻拒层的多孔微球表面的环氧基团反应，从而制得用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质；
步骤3中所述的内毒素亲和配基为多黏菌素B、溶菌酶、组氨酸、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺中的一种或两种混合物；
步骤3中多孔微球表面偶联的内毒素亲和配基的数量为0.01～0.1mmol/g。
2.根据权利要求1所述的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的交联剂为具有至少两个乙烯基的丙烯酸酯类交联剂。
3.一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质，其特征在于，采用上述权利要求1至2中任一项所述的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的制备方法制备而成。
4.一种用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的应用，其特征在于，将上述权利要求3所述的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质用于去除生物纳米颗粒中内毒素。
5.根据权利要求4所述的用于去除生物纳米颗粒中内毒素的层析介质的应用，其特征在于，所述生物纳米颗粒是粒径尺寸为20～1000nm的生物纳米颗粒。
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