CN115779875A - 一种多糖微球及其制备方法和一种吸附柱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种多糖微球及其制备方法和一种吸附柱。本发明提供了一种多糖微球的制备方法，包括：将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合，加热搅拌，固化后得到多糖微球。本发明提供的方法能够使得多糖微球在制备阶段就进行预交联，其是利用亲水马来酸酐共聚物做交联剂，经乳化‑固化法得到多糖微球。本发明提供的方法可同时实现微球的制备与交联，且交联程度可控，不仅得到较高机械强度的多糖微球，而且简化了交联步骤，无需在制备完成后添加其它交联剂，在水相制备过程中进行交联反应，大大提高了反应效率。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料制备领域，具体是一种多糖微球及其制备方法和一种吸附柱。
背景技术
多糖微球是一种多孔、亲水、不含带电基团、生物相容性好的分离材料。天然多糖因富含羟基，可以通过化学键合得到具有不同功能基团的衍生物微球，作为层析介质被广泛应用于不同类型的层析工艺中。虽然多糖类介质具有许多无法比拟的优点，但其骨架多为软基质，机械强度差、不耐高压。
多糖类微球制备后一般要再进一步交联以提高其机械强度，即先通过乳化-固化法、均质法等制备出微球，再将微球与交联剂反应，如CN103341172B所述。由于反应是在微球固体表面，交联率低，且许多交联剂如环氧氯丙烷等需要在有机溶液中使用，不利于后续的生物应用。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种多糖微球及其制备方法和一种吸附柱，通过本发明的制备方法能够同时实现多糖微球的制备与交联，所得到的多糖微球机械强度高。
本发明提供了一种多糖微球的制备方法，包括：将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合，加热搅拌，固化后得到多糖微球。
本发明首先将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合。具体而言，本发明将亲水马来酸酐共聚物和多糖加入水溶液中混合，得到亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液，将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和含有表面活性剂的油相溶液混合。
本发明可以先将多糖颗粒溶解在水中后再加入马来酸酐共聚物，得到上述亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液；也可以将多糖颗粒与亲水马来酸酐共聚物混合后一起高温溶解，得到上述亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液。在本发明的某些实施例中，将多糖溶胀在水溶液中得到多糖水溶液，向所述多糖水溶液中加入亲水马来酸酐共聚物，得到亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液，将表面活性剂溶解在油相溶液中得到表面活性剂的油相溶液，将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合。在一些实施例中，将多糖溶涨在水溶液中得到6wt％～50wt％的多糖水溶液，向所述多糖水溶液中加入亲水马来酸酐共聚物，反应1h～2h得到亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液，将表面活性剂溶解在油相溶液中得到表面活性剂的油相溶液，将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合。在一个实施例中，所述油相溶液和所述多糖水溶液的体积比为1～2:1，优选为1.2:1。
在一个实施例中，所述亲水马来酸酐共聚物选自马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐-苯乙烯共聚物、马来酸酐-α-甲基苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯-苯乙烯-马来酸酐三元共聚物、马来酸酐/共轭二烯烃共聚物中的至少一种；所述多糖选自纤维素、琼脂糖、葡聚糖、壳聚糖中的至少一种；所述油相选自液体石蜡、环己烷、甲苯中的至少一种；所述表面活性剂选自司班40、司班60、司班80、司班85、吐温20、吐温60中的至少一种。
在一个实施例中，所述亲水马来酸酐共聚物的聚合度为20～100。本发明通过马来酸酐共聚物的聚合度来调控多糖微球的交联程度，从而得到不同强度的多糖微球。
在一个实施例中，所述亲水马来酸酐共聚物和多糖的质量比为1～10：1。在一个实施例中，所述亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液的粘度值为50mPa·s～500mPa·s。本发明采用的过量的亲水马来酸酐共聚物在后续的多糖微球清洗过程中可以去掉，从而在多糖微球内形成较多的微孔，同时起到致孔剂和交联剂的作用。
本发明将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合后，加热搅拌，固化后得到多糖微球。具体而言，本发明将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合后，在碱性条件下加热进行机械搅拌，固化后得到多糖微球。
本发明将多糖水溶液加入含有表面活性剂的油相中，通过机械搅拌形成油包水乳液，然后在碱性条件下马来酸酐开环与多糖的羟基发生酯化反应而交联，再固化得到预交联的多糖微球。在一个实施例中，所述亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液的pH值大于7，优选为8～11，更优选为9～11。在一个实施例中，所述加热搅拌的温度为60℃～90℃，优选为70℃～80℃；所述加热搅拌的时间为2h～5h，优选为2h～3h。
本发明对所述固化的方式、温度和时间均没有特殊限制，取决于所使用的多糖种类，例如琼脂糖的凝固点为32℃～40℃，所以采用降温固化，葡聚糖没有这一特性，采用升温固化。在一个实施例中，所述多糖选自琼脂糖，所述固化的方式为降温固化，所述固化的温度为32℃～40℃，优选为35℃；所述固化的时间为10min～30min，优选为20min。在一个实施例中，所述多糖选自葡聚糖，所述固化的方式为升温固化，所述固化的温度为80℃～100℃，优选为90℃；所述固化的时间为2h～4h，优选为3h。
本发明所述多糖微球后续可根据需求进一步交联。在本发明的某些实施例中，上述方法还包括：将固化后所得的多糖微球进行交联。具体而言，上述方法还包括：将固化后所得的多糖微球和交联剂进行交联反应。更具体而言，将固化后所得的多糖微球的水溶液和交联剂在碱性环境下进行交联反应。在本发明的某些实施例中，将固化后所得的多糖微球分散于水中进行40℃～50℃的加热反应1h～2h，再向其中加入交联剂和pH调节剂，进行交联反应12h～15h。在一个实施例中，所述交联剂选自三聚磷酸钠、环氧氯丙烷、戊二醛、京尼平、1,4-丁二醇双缩水甘油醚、二溴丙醇和二乙烯砜中的至少一种。在一个实施例中，所述pH调节剂选自含有NaBH4的NaOH溶液。
本发明还提供了上述亲水马来酸酐共聚物的制备方法，包括以下步骤：以马来酸酐和亲水有机物为原料，以过氧化物为引发剂，进行聚合反应得到亲水马来酸酐共聚物。
在一个实施例中，所述亲水有机物选自醋酸乙烯酯、苯乙烯中的至少一种；所述过氧化物选自过氧化二甲苯酰或过氧化二甲苯酰的甲苯溶液。在一个实施例中，所述马来酸酐和亲水有机物的质量比为1～3:1。在一个实施例中，所述过氧化物占所示马来酸酐的质量百分比为5％～15％，优选为10％。在一个实施例中，所述聚合反应的温度为70～100℃，优选为70℃～80℃；所述聚合反应的时间为2h～3h。
本发明提供了一种多糖微球，其由亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液制备得到。本发明提供的多糖微球，机械强度高，流动相在其中的流速快。
本发明还提供了一种吸附柱，其包括壳体和在所述壳体内的吸附载体，所述吸附载体包括上述方法制得的多糖微球或上述多糖微球。使用马来酸酐共聚物作为交联剂在交联的过程中由于水解引入带有负电荷的水解基团，从而后续可以采用静电吸附作用吸附更多的血液中的有害物质，例如可以吸附血液中的带有正电荷的低密度脂蛋白(LDL)。
本发明提供了一种多糖微球的制备方法，包括：将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合，加热搅拌，固化后得到多糖微球。本发明提供的方法能够使得多糖微球在制备阶段就进行预交联，其是利用马来酸酐醋酸乙烯酯共聚物做交联剂，经乳化-固化法得到多糖微球。本发明提供的方法可同时实现微球的制备与交联，且交联程度可控，不仅得到较高机械强度的多糖微球，而且简化了交联步骤，无需在制备完成后添加其它交联剂，在水相制备过程中进行交联反应，大大提高了反应效率。
附图说明
图1为实施例1所得的预交联的琼脂糖微球形貌的光学显微镜照片；
图2为实施例1所得的琼脂糖微球的粒径分布图；
图3为实施例1～3和对比例1～2的微球的压力流速曲线图。
具体实施方式
本发明公开了一种多糖微球及其制备方法和一种吸附柱。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
以下结合实施例对本发明进行进一步阐述：
实施例1
制备预交联的琼脂糖微球：
(1)马来酸酐醋酸乙烯酯共聚物的制备
将质量比为3:1的单体马来酸酐和醋酸乙烯酯，以及质量为所述单体质量10％的引发剂过氧化苯甲酰，在70℃下反应3小时得到马来酸酐醋酸乙烯酯共聚物。
(2)预交联琼脂糖微球的制备
将6％的琼脂糖充分溶胀后得到6％的琼脂糖水溶液，将pH值调为8，上述马来酸酐醋酸乙烯酯共聚物与琼脂糖按照质量比为1:1的添加量与所述6％的琼脂糖水溶液混合均匀，反应1h。将其加入含2％的司班80与吐温60混合表面活性剂的甲苯溶液，其中甲苯与琼脂糖水溶液体积比为1.2:1，在70℃下机械搅拌2h形成油包水小液滴，最后降温至35℃固化20min、清洗即得到预交联的琼脂糖微球。
实施例2
制备预交联的琼脂糖微球：
(1)马来酸酐醋酸乙烯酯共聚物的制备
将质量比为3:1的单体马来酸酐和醋酸乙烯酯，以及质量为所述单体质量10％的引发剂过氧化苯甲酰，在70℃下反应3小时得到马来酸酐醋酸乙烯酯共聚物。
(2)预交联琼脂糖微球的制备
将6％的琼脂糖充分溶胀后得到6％的琼脂糖水溶液，将pH值调为9，上述马来酸酐醋酸乙烯酯共聚物与琼脂糖按照质量比为10:1的添加量与所述6％的琼脂糖水溶液混合均匀，反应1h。将其加入含2％的司班80与吐温60 混合表面活性剂的甲苯溶液，其中甲苯与琼脂糖水溶液体积比为1.2:1，在70℃下机械搅拌2h形成油包水小液滴，最后降温至35℃固化20min、清洗即得到预交联的琼脂糖微球。
实施例3
制备预交联的葡萄糖微球：
(1)马来酸酐苯乙烯共聚物的制备
以采用BPO溶于甲苯中形成的澄清溶液作为引发剂，将质量比为1:1的单体马来酸酐和苯乙烯在80℃下反应2h得到马来酸酐苯乙烯共聚物微球。
(2)预交联葡聚糖微球的制备
准备50％的葡聚糖水溶液，将上述马来酸酐苯乙烯共聚物与葡聚糖按照质量比为2:1的添加量与葡聚糖水溶液混合均匀，反应1h，将pH值调为11，将其加入含司班80的氯苯中，在70℃下机械搅拌，反应2h后升温至90℃进一步固化3h，最后用乙醇和水反复清洗即得到预交联的葡聚糖微球。
对比例1
制备未交联的琼脂糖微球：
准备6％的琼脂糖水溶液，将其加入含司盘80与吐温60混合表面活性剂的环己烷溶液，在70℃下机械搅拌2h形成油包水小液滴，最后降温至35℃固化20min，进一步清洗，从而得到琼脂糖微球。
对比例2
制备后交联的琼脂糖微球：
(1)准备6％的琼脂糖水溶液，将其加入含司盘80与吐温60混合表面活性剂的环己烷溶液，在70℃下机械搅拌2h形成油包水小液滴，最后降温至35℃固化20min，进一步清洗从而得到琼脂糖微球。
(2)将上述琼脂糖微球分散于20mL去离子水中，逐渐升温至40℃，反应2h。之后，向体系中缓慢滴加1.0mL环氧氯丙烷和1.2mL的40％NaOH溶液，其中所述NaOH溶液中含有2％NaBH4，继续反应12h；交联结束后，用大量去离子水将产品洗至中性，得到后交联的琼脂糖微球。
性能测试
采用XSP-H1600光学显微镜观察实施例1所得的预交联的琼脂糖微球的形貌，如图1所示，图1为实施例1所得的预交联的琼脂糖微球形貌的光学显微镜照片；采用LS-609激光粒度分析仪分析实施例1所得的琼脂糖微球的粒径，结果如图2所示，图2为实施例1所得的琼脂糖微球的粒径分布图。由图1和图2可以看到采用上述方案制备的琼脂糖微球形貌为规整的圆形，形状未发生形变，粒径范围符合使用要求。
将实施例1～3和对比例1～2的微球装柱，用柱层析的方法进行压力流速测试，所用的层析柱的规格为Φ2.6cm×30cm，并以20％乙醇水溶液为流动相，测定其压力流速曲线，结果如图3所示，图3为实施例1～3和对比例1～2的微球的压力流速曲线图。
从图3可以看到，对比例1为未交联的琼脂糖微球，在压力为0.2MPa以下时，流速变化不大；而在压力达到0.3MPa时，流速迅速降低，表明此时的微球机械强度较低，已经在压力下变形坍塌。实施例1～3与对比例2的后交联琼脂糖微球的机械强度差距不大，均可以承受0.7Mpa及以上的压力，后续可承受压力可以更高，表明预交联的多糖微球基本可以满足使用需求。在有马来酸酐共聚物致孔作用的前提下，预交联微球的机械强度也并没有下降，与正常两步交联的微球刚性差不多。
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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多糖微球的制备方法，其特征在于，包括：将亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液混合，加热搅拌，固化后得到多糖微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水马来酸酐共聚物选自马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐-苯乙烯共聚物、马来酸酐-α-甲基苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯-苯乙烯-马来酸酐三元共聚物、马来酸酐/共轭二烯烃共聚物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水马来酸酐共聚物的聚合度为20～100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水马来酸酐共聚物和多糖的质量比为1～10：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液的pH值大于7。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌的温度为60℃～90℃；所述加热搅拌的时间为2h～5h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多糖选自纤维素、琼脂糖、葡聚糖、壳聚糖中的至少一种；
所述油相选自液体石蜡、环己烷、甲苯中的至少一种；
所述表面活性剂选自司班40、司班60、司班80、司班85、吐温20、吐温60中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：将固化后所得的多糖微球进行交联。
9.一种多糖微球，其特征在于，其由亲水马来酸酐共聚物和多糖的水溶液和表面活性剂的油相溶液制备得到。
10.一种吸附柱，包括壳体和在所述壳体内的吸附载体，其特征在于，所述吸附载体包括权利要求1～8中任一所述的方法制得的多糖微球或权利要求9所述的多糖微球。
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