一种基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，属于有机材料技术领域。
背景技术：2.琼脂糖是从大型海洋藻类中分离出的天然提取物，作为一种天然的多糖材料,其具有优良的生物相容性与可降解性，且不含带电基团，避免敏感生物大分子变性，故以其作为生物大分子的分离介质具有比合成聚合物更多的优势，因而一直是国内外学者研究的重点。琼脂糖凝胶微球因具有优良的多孔性、高亲水性、非特异性等优点，使得其广泛应用于色谱分离、医药等领域，在这些应用中，琼脂糖微球必须具有一定的机械性能和尺寸分布。琼脂糖的基本结构单元如式i所示：
[0003][0004]
zif-8是咪唑沸石类金属有机框架化合物的一种，其是由zn
2+
与2-甲基咪唑通过配位键自组装形成。zif-8拥有优良的热稳定性和化学稳定性的同时还具有高孔隙度和比表面积，被广泛应用于药物载体和吸附剂方面。根据合成方法不同，zif-8晶体尺寸分布在纳米到微米范围，且均以白色粉末形式呈现。
[0005]
色谱分离材料是色谱发展的核心，孔结构作为色谱介质最重要的性质之一，影响蛋白质分子通过凝胶网络的传输，进一步影响色谱效率。琼脂糖微球的孔是由含有氢键成束排列的双螺旋的非均质基质区域形成，在凝胶过滤色谱中，琼脂糖微球的孔结构与其排斥极限密切相关，不同大小的蛋白质分子在不同时间通过色谱柱，较大的分子因无法进入微球之间的孔隙而会优先离开色谱柱，较小的分子会滞后离开，从而实现蛋白质混合物的分离。
[0006]
制备粒径均一的琼脂糖微球的基本步骤是首先将琼脂糖溶液分散到含有稳定剂的非极性有机溶剂中制备乳液，然后通过将分散液冷却到低于琼脂糖凝胶点的温度来固化液滴，从而形成琼脂糖微球。
技术实现要素：[0007]
本发明的目的在于提供一种基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，旨在得到具有良好吸附分离能力的琼脂糖微球。
[0008]
本发明通过如下方式实现：
[0009]
将zif-8纳米颗粒和琼脂糖加入去离子水中，加热搅拌，得到均匀分散的溶液作为水相；将与水互不相溶的溶液作为油相，并加入少量亲油性表面活性剂；将水相与油相混合进行乳化，反应后降温冷却，经过滤、洗涤、冷冻干燥，得到琼脂糖/zif-8微球，用弱酸洗涤去除微球中的zif-8，得到具有多孔结构的琼脂糖微球。
[0010]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用锌离子粉末为七水合硫酸锌、六水合硝酸锌、二水合醋酸锌、六水氯化锌、六水氯酸锌中的一种或者多种。
[0011]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用zif-8粉末的粒径为50～1000nm。
[0012]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用琼脂糖浓度为1％～15％。
[0013]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用加热温度为15～100℃，加热时间为0.5～5小时。
[0014]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用与水互不相溶的油相溶剂为石油醚、液体石蜡、四氯化碳中的一种或多种组合。
[0015]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用亲油性表面活性剂为span 80、tween 80、po-500中的一种或多种组合。
[0016]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用弱酸为碳酸、乙酸或弱酸性缓冲液中的一种。
[0017]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用溶解2-甲基咪唑和锌离子粉末所用的甲醇比例为(0.25～4):1。
[0018]
在上述的基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法中，优选的，选用搅拌时间为0.5～10小时。
[0019]
本发明通过改变乳化过程中的搅拌速度和加热温度，调控基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备工艺，制备得到了具有较高机械强度、良好吸附分离能力的微球，为色谱分离的应用提供了新的可能。
附图说明
[0020]
图1为琼脂糖微球的光学显微镜照片；
[0021]
图2为琼脂糖微球的透射电镜照片；
[0022]
图3为zif-8纳米颗粒的扫描电镜照片；
[0023]
图4为酸解后的ag/zif-8微球的透射电镜照片。
具体实施方式
[0024]
下面给出的实例对本发明进行具体描述，但不限制本发明，本发明的范围由权利要求限定。
[0025]
实施例1：
[0026]
zif-8纳米颗粒的合成：室温下分别将0.13g 2-甲基咪唑和0.15g乙酸锌溶于20ml甲醇，两溶液混合，500rpm搅拌0.5h，静置24h，9000rpm离心分离，所得固体用甲醇洗涤三次，干燥。
[0027]
琼脂糖微球的制备：称取0.6g琼脂糖加热溶解于10ml去离子水中，配成6％的琼脂糖水溶液作为水相，操作温度65℃，水相加热时间1h。将液体石蜡与石油醚按体积比11:1混合，加入0.8ml油溶性乳化剂span 80，油相总体积80ml，升温到65℃。将水相在搅拌下滴加入油相中，然后开始乳化，乳化过程中磁力搅拌速度600rpm，搅拌时间0.5h，然后显微镜下观察乳液粒径及均一性。冰水浴固化0.5h得到微球。
[0028]
多孔微球的制备：用ph为5.5的pbs缓冲液浸泡上述制备的琼脂糖微球12h，以除去微球内的zif-8，得到具有多孔结构的琼脂糖微球。
[0029]
实施例2：
[0030]
zif-8纳米颗粒的合成：将1g 2-甲基咪唑与0.25g六水合硝酸锌分别加入25ml甲醇，边搅拌边逐滴加入2-甲基咪唑混合液至硝酸锌混合液，25℃水浴恒温500rpm搅拌4h，9000rpm离心分离，所得固体用甲醇洗涤三次，干燥。
[0031]
琼脂糖微球的制备：称取0.4g琼脂糖和7mg zif-8纳米颗粒加热溶解于10ml去离子水中，配成4％的琼脂糖水溶液作为水相，操作温度75℃，水相加热时间1h。将液体石蜡与石油醚按体积比5:1混合，加入油溶性乳化剂span 80 1.6ml，油相总体积80ml(水油比1:8，体积比)，升温到65℃。将水相在搅拌下滴加入油相中，然后开始乳化，乳化过程中机械搅拌速度800rpm，搅拌时间0.5h，然后显微镜下观察乳液粒径及均一性。冰水浴固化0.5h得到微球。
[0032]
实施例3：
[0033]
zif-8纳米颗粒的合成：1g 2-甲基咪唑与0.25g六水合硝酸锌分别加入25ml甲醇，边搅拌边逐滴加入2-甲基咪唑混合液至硝酸锌混合液，水浴恒温500rpm搅拌3h，9000rpm离心分离，所得固体用甲醇洗涤三次，干燥。
[0034]
琼脂糖微球的制备：称取0.6g高强度(凝胶强度为1200g/cm2)的琼脂糖加热溶解于10ml去离子水中，配成6％的琼脂糖水溶液作为水相，操作温度70℃，水相加热时间1h。将液体石蜡与四氯化碳按体积比6:1混合，加入油溶性乳化剂span 80 1.6ml，油相总体积80ml，升温到65℃。将水相在搅拌下滴加入油相中，然后开始乳化，乳化过程中机械搅拌速度800rpm，搅拌时间0.5h，然后显微镜下观察乳液粒径及均一性。冰水浴固化0.5h得到微球。
[0035]
实施例4：
[0036]
zif-8纳米颗粒的合成：室温下将0.13g 2-甲基咪唑溶于10ml甲醇，将0.15g乙酸锌溶于40ml甲醇，两溶液混合，500rpm搅拌1h，静置12h，9000rpm离心分离，所得固体用甲醇洗涤三次，干燥。
[0037]
琼脂糖微球的制备：称取0.8g琼脂糖加热溶解于10ml去离子水中，配成8％的琼脂糖水溶液作为水相，操作温度80℃，水相加热时间1h。将液体石蜡与石油醚按体积比11:1混合，加入0.8ml油溶性乳化剂span 80，油相总体积80ml，升温到65℃。将水相在搅拌下滴加入油相中，然后开始乳化，乳化过程中搅拌速度600rpm，搅拌时间0.5h，然后显微镜下观察
乳液粒径及均一性。冰水浴固化0.5h得到微球。
[0038]
多孔微球的制备：用ph为5.5的pbs缓冲液浸泡上述制备的琼脂糖微球10h，以除去微球内的zif-8，得到具有多孔结构的琼脂糖微球。
[0039]
实施例5：
[0040]
琼脂糖微球的制备：称取0.6g琼脂糖加热溶解于10ml去离子水中，配成6％的琼脂糖水溶液作为水相，操作温度90℃，水相加热时间1h。将液体石蜡与石油醚按体积比5:1混合，加入0.8ml油溶性乳化剂span 80，油相总体积80ml，升温到65℃。将水相在搅拌下滴加入油相中，然后开始乳化，乳化过程中搅拌速度600rpm，搅拌时间0.5h，然后显微镜下观察乳液粒径及均一性。冰水浴固化0.5h得到微球。
[0041]
多孔微球的制备：用ph为5.5的pbs缓冲液浸泡上述制备的琼脂糖微球12h，以除去微球内的zif-8，得到具有多孔结构的琼脂糖微球。
[0042]
实施例6：
[0043]
zif-8纳米颗粒的合成：室温下将0.13g 2-甲基咪唑溶于40ml甲醇，将0.15g乙酸锌溶于10ml甲醇，两溶液混合，边搅拌边逐滴加入2-甲基咪唑混合液至硝酸锌混合液，水浴恒温500rpm搅拌2h，9000rpm离心分离，所得固体用甲醇洗涤三次，干燥。
[0044]
琼脂糖微球的制备：称取0.4g琼脂糖和7mg zif-8纳米颗粒加热溶解于10ml去离子水中，配成4％的琼脂糖水溶液作为水相，操作温度75℃，水相加热时间1h。将液体石蜡与石油醚按体积比5:1混合，加入油溶性乳化剂span 80 1.6ml，油相总体积80ml(水油比1:8，体积比)，升温到65℃。将水相在搅拌下滴加入油相中，然后开始乳化，乳化过程中机械搅拌速度800rpm，搅拌时间0.5h，然后显微镜下观察乳液粒径及均一性。冰水浴固化0.5h得到微球。
技术特征：1.一种基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将zif-8纳米颗粒和琼脂糖加入去离子水中，加热搅拌，得到均匀分散的溶液作为水相；(2)将与水互不相溶的溶液作为油相，并加入少量亲油性表面活性剂；(3)将水相与油相混合进行乳化，然后降温冷却，经过滤、洗涤、冷冻干燥，得到琼脂糖/zif-8微球，用弱酸洗涤去除微球中的zif-8，得到具有多孔结构的琼脂糖微球。2.根据权利要求1所述，基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，其特征在于，所述的zif-8的粒径为50～1000nm。3.根据权利要求1所述，基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，其特征在于，所述的琼脂糖浓度为1％～15％。4.根据权利要求1所述，基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，其特征在于，所述的与水互不相溶的油相溶剂为石油醚、液体石蜡、四氯化碳中的一种或多种组合。5.根据权利要求1所述，基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，其特征在于，所述的亲油性表面活性剂为span80、tween 80、po-500中的一种或多种组合。6.根据权利要求1所述，基于zif-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，其特征在于，所述的弱酸为碳酸、乙酸或弱酸性缓冲液中的一种。
技术总结本发明公开了一种基于ZIF-8的琼脂糖多孔微球的制备方法，其特征在于，在合成包埋有ZIF-8的琼脂糖微球后，用弱酸除去球内的ZIF-8留下微球的多孔结构。本发明工艺简单，重复性好，利用本发明制得的琼脂糖多孔微球相较于传统方法制备的琼脂糖微球增加了多孔骨架结构，有利于后续的吸附应用，是性能优异且前景良好的新型多孔材料。的新型多孔材料。的新型多孔材料。
技术研发人员：雷建都 王洪宇 李桂芳
受保护的技术使用者：北京林业大学
技术研发日：2022.07.05
技术公布日：2022/11/1
