一种微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及微胶囊技术领域，特别涉及一种蛋白质微胶囊及其制备方法。所述微胶囊以蛋白质为芯材，以带有正负电荷的聚电解质大分子作为壁材，且所述带有正负电荷的聚电解质大分子逐层交替吸附在所述芯材的外层形成囊壁。并且本发明专利技术还提供了一种制备所述微胶囊的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微胶囊
，特别涉及一种蛋白质微胶囊及其制备方法。
技术介绍
微胶囊被认为是目前最好的控制释放（controlled released)的载体工具之一， 尤其在诸如药物输送、生物传感器和生物反应器等生物医药领域应用非常广泛。 微胶囊的制备方法有很多。利用层层自组装技术（layer by layer seIf-assembIe，LbL)制备的微胶囊能够对壁材的大小、形状、组成、厚度、结构形态等进行 准确的控制，因而备受关注。由于其具备新型的囊壁结构、优良的多功能性和刺激响应性， LbL技术制备的纳米及微米级胶囊在生物科学、催化、环境、食品等多种领域也具有潜在的 应用价值。 然而，现阶段的LbL微胶囊一般为中空的聚电解质微胶囊。它一般是用带有相反 电荷的聚电解质大分子层层交替吸附在作为模板的胶体粒子表面。胶体粒子一般采用无机 材料（如CaC0jPSi0 2)、有机材料（如聚苯乙烯和三聚氰胺甲醛）或金纳米粒子，甚至是细 胞。然后模板通过强酸或强碱等腐蚀剂被刻蚀掉，最后得到中空的聚电解质微胶囊。这种 带有多层聚电解质大分子的中空的微胶囊可通过浸泡在含有目标分子（例如小分子或蛋 白质分子）的溶液中使所需封包的物质渗入到中空的聚电解质微胶囊内部，从而得到载有 所需物质的聚电解质微胶囊。但是这种模板刻蚀法也存在一定的局限性。例如1)模板的 刻蚀和纯化使整个制备过程变得繁琐和困难；2)目标分子需要通过渗入等步骤进入到微 胶囊的内部；3)模板通常需要通过特殊方法制备成特定形状以便进行后续的自组装过程； 4)去除模板过程中产生的囊内高机械压力容易导致微胶囊穿孔和破碎。 为了克服上述缺点，需要开发出一种新型的微胶囊。
技术实现思路
本专利技术提供了一种微胶囊，所述微胶囊以蛋白质为芯材，以带有正负电荷的聚电 解质大分子作为壁材，且所述带有正负电荷的聚电解质大分子逐层交替吸附在所述芯材的 外层形成囊壁。 本专利技术制备得到的微胶囊可以是以从生物体内分离纯化的单独的蛋白质为芯材 的蛋白质微胶囊，也可以是以经简单分离的蛋白质和芽胞的混合物为芯材，经壁材包裹后 形成以蛋白质为芯材的蛋白质微胶囊，并掺杂有被壁材包裹或者未被壁材包裹的芽胞。由 于芽胞自身具有非常强的抗逆能力，例如其可以抗高温、抗干燥和抗紫外线等优点，因此， 芽胞是否能够被壁材包裹不是本专利技术关注的问题。这种制备方法的优势在于，不仅保护了 蛋白质的生物活性，而且保留了芽胞，在某些情况下，增强了微胶囊的作用效果。 现有技术中有使用蛋白质作为囊壁的示例，从一方面来讲，蛋白质作为囊壁有其 自身的优点，尤其是对医药来讲，其生物相容性和可降解性均非常突出。然而，蛋白质作为 壁材也存在一定的弊端，例如，其在自然环境中的稳定性能较差，尤其是当其暴露于外界环 境或者在与外界环境不能较好隔离的情况下，蛋白质极易被降解而失去其作为壁材的功 能。特别是当蛋白质本身为活性物质时，由于外界的紫外线、高温等因素，作为壁材的蛋白 质容易失去其活性。正是出于寻找一种能够长时间保持蛋白质活性的方式，本专利技术突破性 的选择了蛋白质直接作为芯材，而非壁材，并省去了将溶解状态的蛋白质渗入到微胶囊核 心中去的过程，这不但简化了组装的过程，而且由于不再需要刻蚀芯材，消除了刻蚀芯材的 弊端，因此，微胶囊的性能更加稳定。 -般来说，将蛋白质作为芯材需要满足一定的条件，例如需要蛋白质形成具有一 定大小的颗粒体，才有助于接下来的组装。因此，在一个具体实施例中，所述蛋白质为蛋白质聚集体。所述蛋白质聚集体可以 是晶体蛋白质和/或包涵体蛋白质。进一步地，所述蛋白质聚集体可以是重组蛋白的包涵 体、天然的聚集为特定形状的晶体蛋白质、体外结晶蛋白质或通过体外条件使蛋白质聚集 成具有一定结构的蛋白质聚集体中的至少一种。从稳定性方面来讲，蛋白质的聚集体较普 通形态的蛋白质更为稳定，因而制备该种类型的蛋白质微胶囊比通过溶解状态的蛋白质渗 入到微胶囊中空的内部制备得到的微胶囊的使用价值更高。在一个具体实施例中，优选所 述蛋白质为晶体蛋白质；进一步优选所述蛋白质为苏云金芽胞杆菌晶体蛋白质；再进一步 优选所述蛋白质为苏云金芽胞杆菌立体菱形和/或球形晶体蛋白质；特别优选所述蛋白质 为苏云金芽胞杆菌Cryl类和/或CryS类晶体蛋白质。通过将蛋白质作为芯材来制备蛋白 质微胶囊，尤其对于体内形成的晶体蛋白质和/或包涵体来说，由于省去了将提纯的晶体 蛋白和/或包涵体溶解步骤，因而不但大大简化了蛋白质提取的复杂步骤，而且降低制备 成本，并进一步提高了微胶囊的稳定性，对于进一步的应用具有潜在价值。 需要说明的是，1)在组装过程中，如果蛋白质聚集体的表面无棱角较平滑，那么组 装后壁材在芯材表面的沉积比较均匀；若其为有棱角的形状，那么尖锐的棱角会在一定程 度上影响微胶囊的组装效果，即对其进行的包裹不够均匀，但是使用其作为芯材形成的蛋 白质微胶囊的抗逆实验效果仍然很明显。2)本专利技术的微胶囊在芯材的制备过程中还可以 保留例如苏云金芽胞杆菌产生的芽胞。因为芽胞良好的抗逆性能，并且芽胞的存在增强了 微胶囊的杀虫效果和对环境的抵抗力，因而使该微胶囊具有比其它微胶囊更显著的杀虫效 果，从而进一步增加了其应用价值。 壁材是限制微胶囊应用的另一个制约因素，特别是将微胶囊制剂作为杀虫剂的情 况下，需要价格便宜和/或具有生物相容性的物质作为壁材，才能使微胶囊更具使用价值。 然而PAH和PSS均属于生物不相容物质，且价格较昂贵，不适合田间应用。鉴于此，在本发 明中制备以生物相容性物质为壁材的微胶囊。该微胶囊能够使晶体蛋白在碱性条件释放， 而在中性条件保持稳定。同时，该微胶囊能够在高温条件对晶体蛋白起到一定保护作用。 因此，在一个具体实施例中，所述壁材选自带正电荷的壳聚糖和/或多聚赖氨酸，以及带负 电荷的海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、硫酸软骨素和透明质酸钠等中的至少一种。在现有技术 中，多以无机材料聚丙烯胺盐酸盐（PAH)和聚苯乙烯磺酸钠（PSS)为壁材，其存在价格较昂 贵、生物不相容、不可生物降解等弊端，不适合田间应用的缺点。本专利技术制备的微胶囊使用 的壁材克服了现有技术中常用壁材的缺点。 在这里，若囊壁层数较少，包裹厚度便会较薄，这样对蛋白质的保护力度就会降 低。而囊壁层数过多的话，不仅在制备过程中由于反复洗涤等步骤会损失更多产品，而且也 会增加不必要的工作量。并且在合适的囊壁层数下，囊内蛋白质活性能够被有效保护。因 此，在一个具体实施例中，囊壁的层数N为大于或等于5的整数，优选所述囊壁的层数N为 5-20的整数，特别优选所述囊壁的层数N为8-12的整数。 在一个具体实施例中，所述微胶囊的粒径为0. 5-2. 0 μπι。优选所述粒径为 0.6-1. 2 μπι。该微胶囊粒径基本为晶体蛋白质的粒径，也就是说，蛋白质微胶囊的壁材对微 胶囊的粒径影响不大。本专利技术的微胶囊与许多模板刻蚀法制备的微胶囊和申请人已经授权 的两个专利中的微胶囊相比，本专利技术的微胶囊粒径更小，更加适合作为杀虫剂以用于昆虫 幼虫喂食以及田间喷洒。 本专利技术还提供了一种制备上述本专利技术的微胶囊的方法，所述方法包括如下步骤： 1)将芯材与带有正电荷或带有负电荷的壁材在pH值为4. 5-6. 0的盐溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微胶囊，所述微胶囊以蛋白质为芯材，以带有正负电荷的聚电解质大分子作为壁材，且所述带有正负电荷的聚电解质大分子逐层交替吸附在所述芯材的外层形成囊壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭淑元，贺晓琳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11