[发明专利]一种高强度多糖类凝胶微球、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于层析分离材料领域，涉及一种高强度多糖类凝胶微球、制备方法及其用途。

背景技术

天然多糖富含羟基，亲水性很强，与生物大分子具有良好的相容性，在生物大分子分离领域占据核心地位。尤其是凝胶类的多糖分离介质，其在溶胀状态下具有大孔网络结构，对于生物大分子的分离纯化具有特殊的优越性。然而多糖凝胶的骨架结构主要由氢键维系，虽然有一定的机械强度，但与无机物微球和其他有机聚合物微球相比颗粒相对较软，因此被称为“软基质”。当用作分离介质时，在压力较大的情况下，这类“软基质”容易出现压紧和堵塞层析柱造成流动困难的现象，尤其在大规模层析，要求流速很高的时候，这一缺点更为明显。化学交联是增加多糖凝胶骨架刚性的有效方法，通过向凝胶微球中引入具有一定链长的交联剂分子，将氢键作用转化为共价键作用，使得凝胶骨架刚性和化学稳定性大幅度提高。分离介质的机械强度越高，有利于在高流速下高负载量地分离目标产物，可以大大提高生产效率。

有关交联方法的专利和文献报道很多，常用的交联剂都是一些含有活泼的双官能基团的化合物（如环氧氯丙烷、2,3-二溴丙醇、丁二醇双缩水甘油醚）及分子两端带有活泼Cl、Br等基团的物质。Porath J（Proath J,et al.Agar derevativesfor chromatography，electrophoresis and gel-bound enzymes Ⅰ.Desulphated andreduced cross-linked agar and agrarose in spherical bead form.J Chromatography.1971,60:167）用环氧氯丙烷交联琼脂糖微球介质的方法如下：将琼脂糖微球分散于水中，与含有NaOH、环氧氯丙烷以及硼氢化钠的溶液混合，边搅拌边在60℃条件下反应1h，得到交联的琼脂糖微球。为了进一步提高软凝胶的机械强度，Pernemalm（Pernemalm et al.Polysaccharide crosslinked separation material andits preparation.US 4665164,1987）等提出了一种两步交联的方法，即先向多糖链的两个结合位点间引入长链交联剂，实现多糖纤维束之间的初步捆绑；在此基础上，再引入短链交联剂，进行纤维束内部的交联，所得多糖微球的最大操作流速有了进一步提高。上述传统交联方法的共同点在于，首先制备凝胶微球，将其分散于水中充分溶胀，然后加入交联剂进行交联。由于交联剂一般为油溶性的，在水中溶解度很低，而且交联剂要靠扩散进入已经形成的凝胶网络结构内部才能与多糖链上的羟基发生反应，因此反应速度很慢，交联度很难进一步提升，无法满足大规模生产对介质骨架刚性方面的要求。在油相中交联有利于提高反应体系中交联剂的溶解度，但是多糖凝胶在油相中难以溶胀，即微球在收缩状态下交联，虽然交联度很高，但所得凝胶微球不再具有大孔网络结构，在生物大分子的分离纯化中应用受限。

US 4665164A公开了一种新型的高交联多糖微球的制备方法。该方法使用一种特殊的交联剂，他的两端分别含有一个活泼基团和一个惰性基团。根据交联剂的结构特点，该法直接向多糖溶液中加入交联剂，然后凝胶化成球，得到交联剂修饰的多糖微球；之后活化交联剂的惰性端基，实现微球内部的交联。该法于凝胶化之前引入交联剂，提高了交联剂在微球内部的相对浓度，有利于增加交联度。但是，研究发现，如果预引入的交联剂浓度过高，过量的交联剂占据了多糖链上大量的羟基，影响凝胶化过程中氢键的形成，破坏了凝胶骨架结构，导致微球发生剧烈的收缩和变形，严重影响了其在层析分离中的应用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种多糖类凝胶微球，具体地，本发明的目的之一在于提供一种可用做层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球，所述凝胶微球解决了现有多糖类软凝胶介质流速低、不耐压的问题。

所述可用于层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球，具有半刚性的骨架结构，最大流速为1000-6000cm/h。

所述半刚性意指：所述多糖类凝胶微球机械强度大幅度提高，能够在流速大于1000cm/h的情况下正常操作和实现快速高效层析分离。

所述多糖类凝胶微球作为层析分离填料时最大流速可达到1000-6000cm/h，远远大于现有填料的最大流速。