本发明涉及凝胶微球的制备领域,尤其涉及一种壳层可控磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法。
背景技术:
1、磁性微球是广泛应用于生物医学领域的一种多功能材料,核心部位赋予了其分离功能,外层生物高分子功能基团赋予了其载体的功能,在酶的固定化、免疫测定、细胞分离、靶向药物、化学分析等领域有广泛的应用前景。琼脂糖是从海藻中提取的一种线性、水溶性天然多糖,是由1,3-连接的β-d-吡喃半乳糖和1,4-连接的3,6-脱水-a-l-吡喃半乳糖残基交替连接而成的聚合物。琼脂糖凝胶作为基质,有如下优点:富含羟基,经化学活化后,可偶联各种配基;多空网状结构,利于大分子物质在珠体内的扩散,从而增加配基的有效密度;具有较好的亲水性,以使生物分子易于靠近并与配体作用,不会使生物分子失活;不带电荷,非特异性吸附能力极小。因此,它是分离介质的一种良好的惰性支持物。
2、目前,琼脂糖磁性微球的制备方法非常有局限性,主要是采用超声、机械搅拌、均质机乳化等方法。专利cn1376730a公开了一种磁性琼脂糖复合微球的制备方法,在机械搅拌下通过在琼脂糖、氯化亚铁混合溶液中滴加碱液的方式获得磁性琼脂糖微球。该混合溶液初始状态为均相体系,随着磁性颗粒沉淀的产生,颗粒表面吸附一层琼脂糖,但不具备足够的成球能力,微球粒径分布宽且非球形。专利cn1316450a公开了一种油水两相法制备磁性琼脂糖微球的方法,直接将铷铁硼颗粒分散在琼脂糖溶液中,在搅拌作用下加入到油相中,形成油包水的液滴,通过冷却、交联固化、洗涤后获得琼脂糖磁性微球。以微米级铷铁硼合金颗粒作为磁性物质包埋在琼脂糖内形成磁性琼脂糖微球,虽然耐酸碱及耐氧化性有所提高,但因颗粒粒径大,密度大,非常容易沉降,并且易在磁场中磁化而具有剩磁,导致磁性琼脂糖微球间易团聚,不易分散;专利cn104587977a公开了一种表面羧基化修饰的琼脂糖磁性微球制备方法,其特征在于先制备w/o型的琼脂糖微球,活化交联后吸附铁离子,经过氨水沉淀,制备出包含磁颗粒的琼脂糖微球。由于铁盐离子自由扩散进入琼脂糖微球内部或者吸附在微球表面,微球所负载的磁性颗粒较少,在应用过程中表现出磁响应速度较慢。此外,当琼脂糖磁性微球表面需要接上不同种类的配基时,往往需要琼脂糖磁性微球表面含有高密度的环氧基,因此,环氧基密度对琼脂糖磁性微球的应用拓展尤为重要。目前采用乳化固化法制备的琼脂糖磁性微球为了增强高磁响应性,需要再添加高浓度的磁核,导致琼脂糖壳层较薄,降低了琼脂糖的羟基含量,即环氧密度下降。
3、理想的琼脂糖磁性微球及生产方法应具有如下特点:1)磁性颗粒应具有超顺磁性,没有剩磁;2)微球磁含量高,磁响应速度快;3)微球化学稳定性好,耐酸、耐碱、抗氧化,没有磁性颗粒或者铁离子析出、无污染;4)微球粒径范围分布窄,单分散;5)琼脂糖磁性微球具有较高的环氧基密度;6)工艺简单、生产成本低、重复性好,易于规模化生产。通过上文对现有专利报道的制备方法来看,不难发现现有的方法中还没有一种方法制备的琼脂糖磁性微球可以达到理想微球的要求,这也限制了琼脂糖磁性微球在医疗、生物分离纯化中的广泛应用。因此,有必要提供一种琼脂糖磁性微球制备方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明对传统的琼脂糖包覆磁性粒子的方法进行改进,由传统的直接包覆法改进为核壳交替包覆法,目的在于提供一种壳层可控磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法。
2、为实现上述目的,本发明提供一种壳层可控磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
3、s1、制备微米级芯材琼脂糖凝胶微球:
4、在高速搅拌条件下将第一琼脂糖溶液加入至span 80和液体石蜡的混合油相中于高速搅拌下乳化,乳化结束后,将乳液于搅拌条件下降温至常温,再采用冰水浴固化;固化结束后进行破乳;将下层沉淀物加入蒸馏水进行多次洗涤,得到第一琼脂糖微球;
5、s2、制备壳层可控磁性琼脂糖凝胶微球:
6、将所得的第一琼脂糖微球置于设备中,通入第一次气流,使第一琼脂糖微球处于悬浮状态,再将第二琼脂糖溶液喷入反应室,使第一琼脂糖微球表面黏附一层琼脂糖溶液;将磁性粉末悬浮液喷入设备的反应室,使第一琼脂糖微球的表面再黏附一层磁性颗粒;再将第三琼脂糖溶液喷入反应室,使琼脂糖微球最表面再黏附一层琼脂糖溶液,再通入第二次气流将琼脂糖磁性微球导入去离子水中,获得磁性琼脂糖凝胶微球;其中,对第一琼脂糖微球喷涂第二琼脂糖溶液,磁性粉末悬浮液及第二琼脂糖溶液根据需要重复进行。
7、进一步,所述s1步骤中,所述第一琼脂糖溶液的浓度为2~6w/v%;和/或
8、所述span80浓度1~5w/v%。
9、进一步,所述s1步骤中,乳化的体系中水油比为1:10~9:10;和/或
10、所述高速搅拌下乳化为上搅拌乳化和下搅拌乳化;其中上搅拌乳化的速率为16000rpm~24000rpm,下搅拌乳化的速率为800rpm~1600rpm;和/或
11、所述乳化的温度为70~100℃,时间为5~30min。
12、进一步,所述s1步骤中,所述固化的搅拌速率为800rpm~1200rpm;和/或
13、所述第一琼脂糖微球的粒径为1~10μm。
14、进一步,所述s2步骤中,所述第二琼脂糖溶液的浓度为0.1w/v%~0.5w/v%;和/或
15、所述磁性粉末悬浮液的浓度为5w/v%~20w/v%;和/或
16、所述第三琼脂糖溶液的浓度为2w/v%~6w/v%。
17、进一步,所述s2步骤中,所述磁性粉末悬浮液中的磁性粉末为四氧化三铁粉末和三氧化二铁粉末中的至少一种;和/或
18、所述磁性粉末的粒径为10~100nm,形状为棒状、多面体状及空心球体;和/或
19、所述磁性粉末的磁饱和强度大于80emu/g。
20、进一步,所述s2步骤中,所述通入第一次气流的温度为60~100℃;和/或
21、第二琼脂糖溶液的喷雾温度为60~100℃;和/或
22、磁性粉末悬浮液的喷雾温度90~120℃;和/或
23、第三琼脂糖溶液的的喷雾温度80~100℃;和/或
24、所述通入第二次气流的温度为0~25℃。
25、本发明的s2中,重复喷涂第二琼脂糖溶液,磁性粉末悬浮液及第三琼脂糖溶液一次,琼脂糖磁性微球的粒径就增加20~40μm。所以可根据需求选择重复的次数。
26、本发明可制备得到琼脂糖磁性微球的粒径为20~150μm,磁分离时间小于10s。
27、与现在技术相比,本发明具有如下优点:
28、本发明采用具有高饱和磁化强度的超顺磁性fe3o4颗粒或fe2o3颗粒作为磁性物质,改善了原有技术制备的磁性琼脂糖微球磁响应性能差或者容易在磁场中磁化产生剩磁的问题;通过在磁性fe3o4或fe2o3表面引入一层具有化学惰性、亲水性及生物相容性良好的壳层,使得磁性琼脂糖耐酸碱、耐氧化性及耐其它溶剂性能显著提高,同时改善了磁核的生物相容性,保证整个磁性琼脂糖微球都具有良好的生物相容性。通过控制核壳厚度及层数,可调控琼脂糖磁性微球的磁分离时间及环氧基密度。
1.一种壳层可控磁性琼脂糖凝胶微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s1步骤中,所述第一琼脂糖溶液的浓度为2~6w/v%;和/或
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s1步骤中,乳化的体系中水油比为1:10~9:10;和/或
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s1步骤中,所述固化的搅拌速率为800rpm~1200rpm;和/或
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s2步骤中,所述第二琼脂糖溶液的浓度为0.1w/v%~0.5w/v%;和/或
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s2步骤中,所述磁性粉末悬浮液中的磁性粉末为四氧化三铁粉末和三氧化二铁粉末中的至少一种;和/或
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s2步骤中,所述通入第一次气流的温度为60~100℃;和/或
