[发明专利]一种高强度多糖-纳米锂藻土复合微球及其制备方法

说明书

本发明涉及有机‑无机复合材料制备领域，特别涉及一种高强度多糖‑纳米锂藻土复合微球及其制备方法。纳米锂藻土表面富含羟基，可通过氢键作用与多糖高分子相结合，起到了很好的物理交联作用，再辅以后续的化学交联，得到一种性能优良的多糖‑纳米锂藻土复合微球。蛋白吸附和压力流速曲线试验表明该复合微球生物相容性良好，操作流速比单纯的多糖微球提高了2倍以上，在酶的固定化、细胞培养以及生物大分子的快速分离纯化领域具有广泛的应用空间。

技术领域

本发明涉及有机-无机复合材料制备领域，特别涉及一种高强度多糖-纳米锂藻土复合微球及其制备方法。

背景技术

随着生物技术的快速发展，人们通过细胞融合、DNA重组等手段合成了大量的蛋白质和核酸等生物大分子。这些活性物质往往以复杂混合物的形式存在，它们的规模化分离和提纯是我们面临的一大挑战。色谱技术是分离纯化生物大分子的有效手段，选择一种柱效高、柱容量大，分离速度快、活性损失低的生物分离介质是保证分离效率的关键。为了避免分离过程中生物大分子活性的损失，要求分离介质生物相容性好，并且尽可能在高流速下操作以缩短分离时间(Perfusive Chromatography,US Patent 5,833,861,1998)。目前的生物分离介质按材料性质分类主要有无机硅胶、刚性有机树脂和天然多糖凝胶三大类，它们各有优缺点：无机硅胶介质机械强度高，但是化学性质不稳定，只能在pH2-7.5的范围内使用，难以满足工业上对分离介质清洗的要求；刚性有机树脂机械强度和化学稳定性通常能够满足要求，但生物相容性差，孔径狭小；多糖(琼脂糖、葡聚糖、纤维素)凝胶类生物大分子透过而不变性，它们是最早被用于分离蛋白的介质，也是目前主流的生物分离介质。多糖凝胶类介质在使用中最大的问题是机械强度差，通常只能在低压下(＜0.3MPa)操作，难以进行大规模快速分离操作，开发一种高强度的多糖微球作为生物大分子分离介质具有重要意义。

有机-无机复合材料是近年来材料领域的研究热点，它具有有机和无机材料双方面的优点因而大大扩展了应用范围(European Polymer Journal，2008,44,3271-3279)。有文献报道(Advanced Functional Materials,2015,25:2980-2991；Journal of PolymerScience Part A:Polymer Chemistry,2011,49:4771-4784；Polymer International,2012,61:1170-1176)加入极少量的黏土可以使聚合物(聚N-异丙基丙烯酰胺、聚苯乙烯)-黏土复合材料的机械强度和热稳定性得到有效提高，在温敏性机械手以及吸附重金属和甲基蓝染料方面具有潜在应用。

发明内容

本发明克服了目前多糖微球机械强度低、不耐高压只能在低流速下操作的缺陷，采用无机纳米锂藻土作为物理交联剂，通过氢键作用与多糖分子链紧密结合形成均匀的网络结构，纳米锂藻土成为物理交联点，辅以后续简单化学交联，制备得到高强度多糖-纳米锂藻土复合微球，该复合微球在酶的固定化、细胞培养以及生物大分子的快速分离纯化领域具有广泛的应用空间。

本发明采用的技术方案是：

一种高强度多糖-纳米锂藻土复合微球的制备方法，包括如下步骤：

(1)在多糖水溶液中加入一定浓度的纳米锂藻土混合均匀后得到水相，水相作为分散相；将乳化剂和不溶于水的有机溶剂混合均匀并升到一定温度后作为油相，油相作为连续相。在机械搅拌的条件下将水相分散到油相当中，乳化一定时间后形成稳定的油包水(W/O)乳液。

(2)向上述乳液中滴加化学交联剂与碱的混合液，在一定温度下进行化学交联反应，反应一段时间后依次用石油醚、乙醇和去离子水洗涤微球，即可得到多糖-纳米锂藻土复合微球。