[發(fā)明專利]核殼型水凝膠膠體晶體微球及其制備方法和用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110272030.4
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102380335A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧忠澤;錢晶蓮;趙遠(yuǎn)錦;上官鳳棲;程瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;C12M3/00;C12Q1/68;C12Q1/02
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核殼型膠體晶體水凝膠的制備方法，該種微球可應(yīng)用于生物分子的多元檢測，如核酸，蛋白質(zhì)還可應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)及細(xì)胞的多元檢測中。

背景技術(shù)

隨著人類基因組計劃的完成，人類進(jìn)入了后基因組時代。后基因組時代的一個顯著特點就是要研究大量的蛋白與核酸之間，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間，蛋白質(zhì)和藥物之間的相互作用。除此之外，人們也逐漸將研究轉(zhuǎn)入到了細(xì)胞領(lǐng)域，細(xì)胞是生物分子有機的組合體，研究細(xì)胞可以發(fā)現(xiàn)一些單純生物分子研究所無法解釋的科學(xué)問題，細(xì)胞毒性或者一些復(fù)雜的細(xì)胞生物學(xué)。然而這一系列復(fù)雜的問題光靠采用傳統(tǒng)的實驗方法幾乎是不可能的，因此需要一種高通量的試驗平臺。高通量的實驗平臺則要求有高通量的分子載體，來標(biāo)識不同的分子或細(xì)胞之間發(fā)生的不同相互作用，即所謂的編碼過程。

以膠體晶體微球為載體的液相芯片技術(shù)在生物分析以及蛋白質(zhì)、基因、藥物篩選中得到了越來越多的運用。相對于其他形式的載體，膠體晶體微球具有顯著的優(yōu)勢：第一，微球的比表面積大，能夠增加有效反應(yīng)表面積與體積之比，因此可以使表面的化學(xué)反應(yīng)在更小的體積內(nèi)進(jìn)行；第二，采用微球作為載體可以利用一些其他輔助手段如攪拌、液體沖刷等實現(xiàn)一種介于固-液反應(yīng)和液-液反應(yīng)之間的反應(yīng)體系，從而加快體系的反應(yīng)速度；第三，微球依靠光子晶體固有的反射峰作為其編碼方式，編碼方式簡單，穩(wěn)定，并且便于解碼。第四，隨著微球表面功能化基團(tuán)的改變，可以擴展微球的用途。例如將光子晶體和水凝膠結(jié)合起來作為載體進(jìn)行編碼成為高通量篩選以及組合化學(xué)等領(lǐng)域關(guān)注的熱點。

在膠體晶體微球載體中擴展水凝膠后，可以賦予微球新的優(yōu)勢：第一，水凝膠的比表面積大，因此可以使表面的化學(xué)反應(yīng)更容易進(jìn)行；第二，可以控制水凝膠收縮和舒張來控制其體積，以擴展其用途；第三，以水凝膠為載體可以保持蛋白的活性，提高檢測的穩(wěn)定性；第四，隨著水凝膠表面功能化基團(tuán)的改變，可以擴展水凝膠的用途。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種制備核殼型膠體晶體水凝膠微球的方法，其制備簡單，成本低廉，殼層厚度均勻且可控，可重復(fù)性好。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種核殼型水凝膠膠體晶體微球，其特征在于所述微球呈核殼結(jié)構(gòu)，核為含有水凝膠的膠體晶體微球，殼為反蛋白石結(jié)構(gòu)的水凝膠；所述核殼型水凝膠膠體晶體微球通過如下方法制備：以膠體晶體微球為模板，將水凝膠前體填充至膠體晶體微球納米粒子之間的孔隙內(nèi)，當(dāng)水凝膠凝膠化之后剝離出微球，再利用溶劑從外向內(nèi)逐步腐蝕微球內(nèi)的膠體納米粒子獲得核殼型水凝膠膠體晶體微球。

優(yōu)選的，所述膠體納米粒子選自二氧化硅膠體粒子、二氧化鈦膠體粒子、聚苯乙烯類聚合物膠體粒子中的一種或兩種以上的任意混合，所述膠體粒子的粒徑范圍在50nm-1000nm之間。

優(yōu)選的，所述水凝膠選自天然型水凝膠或合成水凝膠；所述天然型水凝膠選自海藻酸鈣、瓊脂糖、膠原、殼聚糖的一種或兩種以上的任意混合；所述合成水凝膠選自HEMA、PEG、丙烯酰胺、NIPAM的一種或兩種以上的任意混合。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種核殼型水凝膠膠體晶體微球的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

(1)制備膠體晶體微球模板：單分散的膠體晶體納米粒子加去離子水稀釋，利用微流控裝置使膠體溶液在連續(xù)相中被剪切成單分散的液滴，固化液滴模板，清洗，煅燒之后，即可獲得膠體晶體微球；

(2)將膠體晶體微球進(jìn)行親水處理后，氮氣吹干，將微球投入水凝膠聚合前體溶液中，當(dāng)微球的顏色從白色變?yōu)橥该鲿r固化水凝膠，然后將水凝膠浸泡在去離子水中，根據(jù)微球內(nèi)外不同的膨脹程度從水凝膠中剝離膠體晶體微球；

(3)將膠體晶體微球投至調(diào)配好的腐蝕劑中，部分除去膠體粒子模板；即獲得核殼型水凝膠膠體晶體微球。

優(yōu)選的，所述方法中使用的微流控裝置選自協(xié)流式或匯聚式微流控裝置，微流控裝置的管道材料選用二氧化硅、特氟龍、PDMS的一種或兩種以上的任意組合。

優(yōu)選的，所述方法中使用的膠體溶液選自二氧化硅膠體粒子溶液、二氧化鈦膠體粒子溶液、聚苯乙烯類聚合物膠體粒子溶液中的一種或兩種以上的任意混合，膠體粒子的粒徑控制在50nm-1000nm之間。

優(yōu)選的，所述方法中步驟(3)中去除液滴模板的腐蝕劑選自氫氟酸、NaOH或焦硫酸鉀、四氫呋喃溶液的一種。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種核殼型水凝膠膠體晶體微球在細(xì)胞培養(yǎng)及蛋白質(zhì)、核酸及細(xì)胞的多元檢測方面的應(yīng)用。