[發明專利]一種基于亞穩態乳液制備微納米凝膠微球的方法

有效

• 申請號: 202011126761.3
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112495316B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 王華楠;張昊岳
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;B01J13/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周瑩;李馨

本發明屬于生物工程領域，涉及一種基于亞穩態乳液制備微納米凝膠微球的方法。所述方法使用一端親氟另一端親水的短鏈表面活性劑穩定氟化油包水乳液，可在短時間，小于1秒鐘內獲得亞穩態的乳液液滴，隨后液滴趨于融合，乳液破乳。通過在液滴穩定的時間窗口內使水相中水凝膠預聚體固化，獲得凝膠微球；該乳液液滴體系在發生自發破乳后，水油兩相自動分離，凝膠微球自發分散于水相中。本發明方法可大大簡化乳液液滴技術，包括微流控液滴技術和傳統水油兩相液滴技術，制備水凝膠微球的制備工藝，避免了傳統方法制備穩定乳液液滴后需要清洗破乳的難題，并實現凝膠微球制備與分離一步法實現，對凝膠微球大規模放大生產有重要意義。

技術領域

本發明屬于生物工程領域，涉及一種亞穩態乳液體系及其制備載生物活性物質微納米凝膠顆粒的方法。

背景技術

水凝膠材料已逐漸成為生物醫學領域中的一種非常重要的生物材料，其是由不溶于水但能在水中溶脹的高分子組成的交聯網絡，與人體組織類似，具有豐富含水的多孔結構。這樣的多孔結構與人體組織相近，非常有利于物質交換。同時，部分水凝膠材料本身來源于生物大分子，具有良好的生物相容性，且凝膠化條件溫和，因此這類材料被廣泛的用于活細胞以及生物活性物質的包封。盡管這些水凝膠已在各種生物工程領域得到大量應用，但是其基于傳統水凝膠的應用形式仍存在許多亟需解決的問題：塊體水凝膠尺寸較大，盡管具有多孔結構，其內部的物質傳遞速率與傳遞距離仍然較低近，因而導致其內部包封的細胞由于養料不足而存活率較低，或是內部包封的生物活性分子無法均勻、有效、完全的釋放。同時在醫學應用方面，其塊體的形態不具備可注射性，只能進行塊體植入，無法利用新型微創介導方式進行植入。而微米尺度的微凝膠則可充分利用其多孔溶脹的特性，營造微米級的可固載、高滲透高生物相容性的微環境，也為活性大分子/活細胞直接注射提供了有效途徑。

近年來，微流控液滴技術已被廣泛應用于制備包封生物活性物質如生物活性大分子藥物或者活體細胞）的微凝膠。該方法通常利用不混溶兩相流體在剪切力作用下形成分散相與連續相。其典型制備方法為：將生物活性物質（生物活性大分子或活細胞/細菌）分散在水凝膠預聚體水溶液中，利用水溶液與油相在微流控芯片中相互作用形成油包水單乳液，待水凝膠聚合或交聯后可獲得獲得固化的水凝膠微珠。基于上述機理，水油相互作用時兩相間界面張力對實際所得微凝膠粒徑及形態結構起到較大的影響。實際應用中常常采用加入表面活性劑方法來降低界面張力。

常用的離子型表面活性劑，如十二烷基苯磺酸鈉，其本身自帶的離子型親水端在與生物活性分子或細胞膜接觸時，將會對活性分子或細胞膜產生不利影響，從而導致活性分子失活或是細胞死亡（胡大裕，李高，陳鷹，黃建耿，斯陸勤，中國藥師，2006, 04, 294-296.）。非離子型表面活性劑可以顯著降低這個問題，然而常用的離子、非離子型表面活性劑的疏水鏈均為長鏈烷烴，本身具有親脂性，因此這些表面活性劑需要配合烷烴溶劑油使用。而部分生物活性分子本身也具有一定的親脂性，因此這些分子的包封無法使用傳統表面活性劑與烷烴油來完成（凡青，李學豐，董金鳳，武漢大學學報(理學版)，2016,01，31-35.）。同時長鏈烷烴本身氣體溶解性較差，而部分有機小分子傳遞速率較高，導致液滴間部分不必要的分子傳遞過多，實際應用時容易導致細胞缺氧以及液滴間的污染。