[发明专利]一种超大孔晶胶微球及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种超大孔晶胶微球及其制备方法。

(二)背景技术

晶胶(Cryogel)是一种具有超大孔隙的亲水性弹性多孔材料，在生物分离、固定化酶或细胞以及组织工程领域有重要应用前景(Kumar，Journal of Immunological Methods 2003，283：185-194；Efremenko等，J Biochem Biophys Methods 2002，51：195-201；Kumar等，Biomed Mater2008，3：034008；Bacheva等，Bioorg Med Chem Lett 2001，11：1005-1008；Efremenko等，J Biochem Biophys Methods 2002，51：195-201；Lozinsky等，Trends in Biotechnology 2003，21：445-451；Lozinsky等，Enzyme and Microbial Technology 1996，18：561-569；B lgen等，Journal of Biomedical Materials Research Part A 2009，91：60-68；Tripathi等，Journal of Biomedical Materials Research Part A 2009，90：680-694)。现有的晶胶材料主要为块状、圆柱状或圆片状的整体介质(monolith)，微米级粒状晶胶微球的制备不易，尤其是制备尺寸可控的晶胶微球是一个难题。

目前国内外关于晶胶微球的报道很少，骨架材料单一。现有文献资料中(Kumar等，Journal of Molecular Recognition 2005，18：84-93)曾用液体喷嘴将聚乙烯醇分散在石油醚中，经冷冻致孔得到粒径在200～500μm、孔径0.1～1μm的聚乙烯醇晶胶微球。但是，采用该方法粒径不易控制，所得微球粒径变化范围大，孔隙尺寸小。

(三)发明内容

本发明提供一种超大孔晶胶微球及其制备方法，所述的晶胶微球骨架材料为聚丙烯酰胺，微球骨架内根据需要可以添加亚微米的惰性固相颗粒。

本发明采用的技术方案是：

一种超大孔晶胶微球，微球粒径范围500～1500μm，平均粒径800～1300μm，粒径多分散指数0.16～0.3，孔径1～80μm，孔隙率90～98％，以聚丙烯酰胺为骨架材料按如下方法制备得到：(1)将丙烯酰胺单体和交联剂溶于水中，搅拌均匀、加入或者不加入亚微米级的惰性固相颗粒，预冷至0～4℃，加入引发剂和加速剂作催化剂，制成水相；(2)将表面活性剂加入至与水不相溶的有机溶剂中，制成油相；(3)将油相和水相注入“十”字对冲微通道中进行流体聚焦，在微通道内形成尺寸均匀且不含或者含有固相颗粒的水相液滴，此水相液滴悬浮在油相溶液中；(4)将步骤(3)悬浮在油相溶液中的水相液滴在-30℃～-10℃下进行冷冻结晶致孔和聚合反应，形成微球骨架，反应结束后升温至室温，使冰晶融化形成超大孔隙；除去残留的油相、未反应的单体、交联剂及催化剂，得到所述超大孔晶胶微球。

所述交联剂为丙烯酰胺单体聚合的常用交联剂，可为下列之一或其的混合物：N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、N，N′-双丙烯酰胺基乙二胺；所用催化剂为该体系聚合反应的常规引发剂和加速剂，所述引发剂为过硫酸铵；所述加速剂为四甲基乙二胺；所述惰性颗粒为亚微米(粒径100nm～1.0μm)尺度的下列之一或其中两种以上的混合物：二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒、碳化硅颗粒；所述表面活性剂为常规油溶性表面活性剂，可为下列之一：司盘85，司盘80、司盘60、司盘40；所述有机溶剂为下列之一：乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯。

本发明还涉及一种制备所述超大孔晶胶微球的方法，所述方法包括：

(1)将丙烯酰胺单体和交联剂溶于水中，搅拌均匀、加入或者不加入亚微米级的惰性固相颗粒，预冷至0～4℃，加入引发剂和加速剂，制成水相；所述交联剂为下列之一或其的混合物：N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、N，N′-双丙烯酰胺基乙二胺；所述引发剂为过硫酸铵；所述加速剂为四甲基乙二胺；所述惰性颗粒为亚微米(粒径100nm～1.0μm)尺度的下列之一或其中两种以上的混合物：二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒、碳化硅；