具有生物相容性的四组分微胶囊制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有生物相容性的ＳＡ／ＣＳ－ＣａＣｌ＃－［２］／ＰＭＣＧ微胶囊制备方法。该多组分体系由海藻酸钠（ＳＡ）、纤维素硫酸钠（ＣＳ）、氯化钙及聚亚甲基二胍.氯化氢（ＰＭＣＧ）组成，将ＳＡ和ＣＳ的混合液滴入氯化钙溶液中形成实心的预胶囊，再将其转入ＰＭＣＧ中反应即得到微胶囊。市售原料ＰＭＣＧ是一种含有３５％ＰＭＣＧ的高粘性水溶液，其中含有对微生物有毒性的小分子杂质，经过乙醇沉淀、离心、真空干燥和冷冻干燥等处理步骤，可以完全脱除其中的有害物质。本发明专利技术制得的胶囊不仅可以独立调整胶囊的参数，例如：胶囊尺寸、膜厚、机械强度和通透性，针对实际应用的不同要求，胶囊的特性可以调整和优化；而且具有良好的生物相容性，是一种有前途的、性能良好的细胞培养的固定化体系。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有生物相容性的SA/CS-CaCl2/PMCG微胶囊制备方法。籍此可以进行微生物细胞的培养。
技术介绍
生物微胶囊技术是为器官移植所带动并发展起来的高新技术。用细胞移植来治疗诸如荷尔蒙或蛋白质缺乏等各种人类疾病还很有限，因为所移植的细胞很快会被受体免疫系统摧毁。要克服此障碍，就要使分泌荷尔蒙或蛋白质的细胞包裹在半透膜中以免受受体免疫系统的攻击，但同时又允许对细胞功能或生存有重要作用的小分子(如氧和氮等)的进入及所需的细胞产物的排出。而生物微胶囊的半透膜就具有此免疫隔离的功能。因此，生物微胶囊的制备及其应用已成为生物医药工程、蛋白质化学、内分泌学等领域的研究热点之一。同时，作为细胞固定化技术的重要组成部分，其应用领域已涉及生物学、酶工程、生化工程、高分子化学、催化化学、医疗诊断、环境净化及能源生产等多个领域。因此，对生物微胶囊技术进行研究，其重要性不言而喻。到目前为止，已经开发了一些可以把生物物质固定化的微囊体系，譬如由Lim和Sun于1980年专利技术的海藻酸钠/聚L-赖氨酸/海藻酸钠胶囊(APA胶囊)体系，但是APA胶囊是一种脆弱的多电解质复合体，其机械强度相对较差，而且聚L-赖氨酸的价格昂贵等，其它还有如甲基丙烯酸乙基酯/甲基丙烯酸甲酯(HEMA/MMA)以及海藻酸钙等体系，但是在其应用时受各种条件的影响，带来了许多不便。另一个重要的微胶囊体系是20世纪80年代发展起来的纤维素硫酸钠(NaCS)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC))微胶囊，这是两种聚合物电解质，通过简单的制备方法可以制得由一层20-100mm多孔膜包围的中空的微胶囊体系，目前已经有一些成功的应用实例。上述的微胶囊体系是目前最有代表性的例子。这些体系均为双组分体系，所有的膜参数都与其中一种化合物有关，若优化其中一个参数，将会影响其它参数，这种不能独立调整胶囊参数(如机械强度或通透性)的性质严重限制了这些体系的实际应用。至今为止，尚未出现既具有良好的生物相容性和足够的机械强度，同时又能克服以上局限性的理想体系。本世纪初曾出现过一种多组分的微胶囊体系，由海藻酸钠(SA)/纤维素硫酸钠(CS)-氯化钙(CaCl2)/聚亚甲基二胍·氯化氢(PMCG)四组分构成的胶囊，但是文献没有报道其具体的制备过程，同时由于组成物质的不纯或组分搭配的不当，使得所得到的微胶囊对微生物等具有毒性，因此无法作为生物微胶囊用于细胞培养。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有生物相容性的SA/CS-CaCl2/PMCG微胶囊制备方法。它的步骤如下1)将无水乙醇、异丙醇和丙酮等有机溶剂分别与PMCG水溶液以0.5∶1～3∶1的配比充分混合，静止25～80分钟，将混合液在4000～8000rpm下离心5～20min，收集沉淀，并用相应的有机溶剂洗涤2～4次，再将沉淀物进行冷冻干燥，以除掉残留的有机溶剂及其它小分子杂质，最后将沉淀物在真空干燥箱中于37～70℃下干燥24～72小时，得到除去小分子杂质的聚亚甲基二胍·氯化氢(PMCG)；2)将0.5％～4％的海藻酸钠(SA)与0.5％～5％的纤维素硫酸钠(CS)充分混合，两者的比例为0.2～5，该混合物即为本体系的聚阴离子溶液，将聚阴离子溶液通过注射器滴入0.5％～5％氯化钙溶液中进行固化，固化时间为5～80分钟，得到实心的预胶囊，用去离子水洗涤实心预胶囊，再将其转入1％～5％除去小分子杂质的聚亚甲基二胍·氯化氢(PMCG)溶液中反应，反应时间为3～35分钟，所得胶囊经后处理即可，后处理步骤如下用去离子水洗涤后，转入0.5M的柠檬酸钠溶液中放置5～30分钟，取出胶囊，再次用去离子水洗涤后，在0.9％氯化钠溶液中保存。本专利技术的优点1)可独立调整膜参数；针对实际应用的不同要求，胶囊的特性参数，例如；胶囊尺寸，膜厚，机械强度和通透性，可以进行调整和优化；2)用提纯后的PMCG制备的多组分微胶囊的生物相容性明显改善，具有良好的生物相容性，适合于微生物的固定化培养。3)在本专利技术条件下制备的微胶囊膜层很薄，而机械强度甚佳。胶囊膜厚约为20～150mm，一般可承受3～7牛顿的正面压力，有的甚至可承受高达10牛顿的正面压力。这样的机械强度足可以抵抗生物反应器中由于搅拌而产生的剪切力，使胶囊不至于破损。4)胶囊的化学性质稳定本专利技术的胶囊不被柠檬酸、磷酸等对钙离子有螯合作用的物质溶解，也不溶于大部分的有机溶剂(如乙醇、丙酮等)。对酸碱度变化也不明显。5)制备条件温和，原料价格便宜，便于应用与推广。附图说明图1是用提纯的PMCG和未提纯的PMCG制备的微胶囊固定化大肠杆菌培养与游离培养的比较示意图，图中○游离培养 ■固定化培养(提纯后PMCG)▲固定化培养(市售PMCG)图2是用提纯的PMCG和未提纯的PMCG制备的微胶囊固定化酿酒酵母培养与游离培养的比较示意图，图中○游离培养 ■固定化培养(提纯后PMCG)▲固定化培养(市售PMCG)具体实施方式为了克服上述局限性，本专利技术在海藻酸钠(SA)/纤维素硫酸钠(CS)-氯化钙(CaCl2)/聚亚甲基二胍·氯化氢(PMCG)微胶囊的基础上，分析了其中可能带入有毒物质的原因，开发了一套行之有效的提纯工艺，对具有严重毒性的成囊原料进行了纯化，并进行了组分间的合理搭配，不仅制得了具有较好生物相容性的微胶囊，用于微生物细胞的培养，而且由此制得的胶囊可以独立调整其参数，例如；胶囊尺寸、膜厚、机械强度和传递特性。针对实际应用的不同要求，胶囊的特性可以调整和优化。为达到上述目的，本专利技术采取下列步骤1)将无水乙醇、异丙醇和丙酮等有机溶剂分别与PMCG水溶液以0.5∶1～3∶1的配比充分混合，静止25～80分钟，将混合液在4000～8000rpm下离心5～20min，收集沉淀，并用相应的有机溶剂洗涤2～4次，再将沉淀物进行冷冻干燥，以除掉残留的有机溶剂及其它小分子杂质，最后将沉淀物在真空干燥箱中于37～70℃下干燥24～72小时；2)将0.5％～4％的海藻酸钠(SA)与0.5％～5％的纤维素硫酸钠(CS)充分混合，两者的比例为0.2～5，该混合物即为本体系的聚阴离子溶液，将聚阴离子溶液通过注射器滴入0.5％～5％氯化钙溶液中进行固化，固化时间为5～80分钟，得到实心的预胶囊，用去离子水洗涤预胶囊，再将其转入1％～5％的提纯后的聚亚甲基二胍·氯化氢(PMCG)溶液中反应，反应时间为3～35分钟，所得胶囊经后处理即可，后处理步骤如下用去离子水洗涤后，转入0.5M的柠檬酸钠溶液中放置5～30分钟，取出胶囊，再次用去离子水洗涤后，在0.9％氯化钠溶液中保存。下面结合实例对本专利技术作详细说明1)将无水乙醇、异丙醇和丙酮与PMCG水溶液以1∶1～2.5∶1的配比充分混合，静止30～60分钟，将混合液在5000～7000rpm下离心10～15min，收集沉淀，并用相应的有机溶剂洗涤2～3次。再将沉淀物进行冷冻干燥，以除掉残留的有机溶剂及其它小分子杂质，最后将固体在真空干燥箱中于40～60℃下干燥30～48小时，备用。2)将1.5％～3％的海藻酸钠(SA)与1.5％～4％的纤维素硫酸钠(CS)充分混合，两者的比例为0.4～3，该混合物即为本体系的聚阴离子溶液，将聚阴离子溶液通过注射器滴入2.5％～4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有生物相容性的ＳＡ／ＣＳ－ＣａＣｌ↓［２］／ＰＭＣＧ微胶囊制备方法，其特征在于，它的步骤如下：１）将无水乙醇、异丙醇和丙酮等有机溶剂分别与ＰＭＣＧ水溶液以０．５∶１～３∶１的配比充分混合，静止２５～８０分钟，将混合液在４０００～８ ０００ｒｐｍ下离心５～２０ｍｉｎ，收集沉淀，并用相应的有机溶剂洗涤２～４次，再将沉淀物进行冷冻干燥，以除掉残留的有机溶剂及其它小分子杂质，最后将沉淀物在真空干燥箱中于３７～７０℃下干燥２４～７２小时，得到除去小分子杂质的聚亚甲基二胍.氯化氢（ＰＭＣＧ）；２）将０．５％～４％的海藻酸钠（ＳＡ）与０．５％～５％的纤维素硫酸钠（ＣＳ）充分混合，两者的比例为０．２～５，该混合物即为本体系的聚阴离子溶液，将聚阴离子溶液通过注射器滴入０．５％～５％氯化钙溶液中进行固化，固化时间为５～ ８０分钟，得到实心的预胶囊，用去离子水洗涤实心预胶囊，再将其转入１％～５％除去小分子杂质的聚亚甲基二胍.氯化氢（ＰＭＣＧ）溶液中反应，反应时间为３～３５分钟，所得胶囊经后处理即可，后处理步骤如下：用去离子水洗涤后，转入０．５Ｍ的柠檬酸钠溶液中放置５～３０分钟，取出胶囊，再次用去离子水洗涤后，在０．９％氯化钠溶液中保存。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚善泾，张立央，关怡新，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]