[發明專利]一種大孔瓊脂糖微球及其制備方法

有效

• 申請號: 201310024936.3
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103055773A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 馬光輝;趙希;吳頡;蘇志國;崔金梅;周煒清
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J20/24;B01J20/30;B01J20/291;C08J9/00;C08J3/24;C08L5/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及瓊脂糖凝膠介質的制備技術，具體地，本發明涉及一種大孔瓊脂糖微球及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著生物技術的迅猛發展，上游細胞培養和表達技術不斷成熟，生產規模持續擴大，這給下游分離純化帶來了巨大的壓力，要求下游具有更大的處理量和更高的生產效率。層析分離介質是下游分離純化的核心，其動力學性能取決于內部的孔結構。

瓊脂糖微球因其良好的生物相容性和開放性的網絡結構，成為生化分離領域中應用最為廣泛的一種液相色譜固定相基質。但是，瓊脂糖微球在應用上也存在局限性，主要體現在其內部只存在單一類型的擴散孔，孔徑在數納米到幾十納米左右，當分離蛋白質等生物大分子時，孔內停滯流動相中的傳質阻力很大，嚴重制約了其分離的效率。尤其在大規模生產需要較高的流速時，大分子溶質來不及擴散進入瓊脂糖微球內部，僅與介質表面的基團發生交換或吸附，導致瓊脂糖微球介質的分辨率大大降低，無法滿足快速分離的要求。因此，開發大孔瓊脂糖凝膠微球，提高分離介質的通透性，強化介質內的傳質，增加有效吸附量，對實現生物大分子的快速分離具有重要意義。

目前，制備親水性大孔介質的方法比較少。US5723601公開了一種采用復乳法制備超大孔瓊脂糖色譜介質的專利技術。這種新型介質具有雙孔結構，一種是擴散用的凝膠孔（孔徑2-50nm），一種是流通用的超大孔（孔徑0.5-1000μm）。這些超大孔內形成的對流流動使得溶質分子的傳質行為大大提高，有利于實現生物大分子的快速分離。但是，采用復乳法致孔孔徑難以控制，部分孔道直徑甚至高達幾百微米。這嚴重影響了瓊脂糖凝膠骨架的機械強度，在高流速下介質很容易發生變形和破碎，難以滿足實際分離純化過程中承受壓力的需要。此外，由于復乳屬于熱不穩定體系，很容易產生破乳的現象，因此，對制備工藝的要求較高。

孫彥等報道了以碳酸鈣為固體致孔劑，采用油水兩相法制備大孔瓊脂糖凝膠介質的方法（CN1472002A）。通過調節碳酸鈣顆粒的粒度和用量，可以實現對介質孔徑和孔隙率的控制，使介質能夠在較高的流速下操作。但是，由于上述專利采用鹽酸反復浸泡的方式將致孔劑溶解掉，反應過程中產生大量氣泡，這會導致介質孔道內產生瞬間高壓，容易破壞凝膠骨架結構，影響了大孔瓊脂糖凝膠介質的球形和使用壽命。為了解決這一問題，徐偉等（CN1868578A）以金屬氧化物為致孔劑也成功制備出了大孔瓊脂糖凝膠介質，該法有效避免了去除致孔劑過程中氣泡的生成，產品碎球率大大降低，進一步改善了大孔凝膠介質的機械強度。盡管如此，固體顆粒致孔法普遍存在過程繁瑣，制備得到的介質中閉合孔較多，孔結構的貫穿性差等問題。而且在制備過程中引入大量無機顆粒致孔劑，微球后處理時難以完全除去，這也給后期應用帶來許多問題。

因此，開發一種制備方法簡單，并具有良好的機械強度的大孔瓊脂糖是所屬領域的技術難題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種大孔瓊脂糖微球，所述微球既保留了瓊脂糖凝膠原有的網狀凝膠孔，同時又具備數百納米級的大孔。

所述大孔瓊脂糖微球具有凝膠孔和大孔，所述凝膠孔的孔徑為1-80nm，大孔的孔徑為100-500nm。

所述凝膠孔的孔徑取決于瓊脂糖的濃度，凝膠孔的孔徑隨瓊脂糖濃度的增加而減少。

本發明的目的之一還在于提供一種所述大孔瓊脂糖微球的用途。所述大孔瓊脂糖微球在保證原有瓊脂糖凝膠優良性能的基礎上，孔徑大大增加，并且具有優異的機械強度，是一種理想的液相色譜固定相介質和優良的固定化酶載體，特別是用作液相色譜介質時，可以在較高流速（例如高達1000cm/h的流速）下工作，實現生物分子特別是生物大分子的快速、高效分離。

為了解決現有致孔方法普遍存在的制備工藝復雜、致孔劑殘留等問題，本發明的目的之一還在于提供一種所述大孔瓊脂糖微球的制備方法。

所述大孔瓊脂糖微球的制備方法包括：將含有親水性表面活性劑和瓊脂糖的水相和與水互不相溶的油相混合乳化，固化，得到大孔瓊脂糖微球。

優選地，所述油相含有親油性表面活性劑。

優選地，所述大孔瓊脂糖微球的制備方法包括以下步驟：

（1）將親水性表面活性劑溶于瓊脂糖溶液中，作為水相；以含有親油性表面活性劑且與水互不相溶的溶液作為油相；

（2）將水相與油相混合乳化，反應；

（3）降溫，固化，除雜，得到大孔瓊脂糖微球。

本發明所述大孔瓊脂糖微球的制備方法為膠團溶脹致孔法，其示意圖見附圖1。