[发明专利]壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球及其制备与应用

说明书

本发明属于多孔微球的技术领域，公开了壳聚糖‑纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球及其制备与应用。所述制备方法：1)将壳聚糖、纤维素硫酸酯溶于离子液体中，获得混合溶液；2)将磁性粒子分散于混合溶液中，得到磁性悬浮液；将油相、乳化剂和致孔剂混合，获得乳化体系；3)将磁性悬浮液分散于乳化体系中，在加热的条件下乳化，醇沉，降温，后续处理，获得壳聚糖‑纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球。本发明的方法简单，条件温和，绿色环保。所制备的磁性多孔复合微球孔隙丰富，比表面积大，活性位点多，对脂肪酶固定效果好。所述磁性多孔复合微球在酶固定、蛋白质吸附分离、蛋白药物传递中应用。

技术领域

本发明属于多孔微球的技术领域，具体涉及一种壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球及其制备与应用。所述多孔复合微球在固定化脂肪酶、蛋白质吸附分离、蛋白药物传递中的应用。

背景技术

随着微米技术的迅速发展，多孔微球作为酶固定化载体的应用越来越广泛。与传统微球相比，多孔微球具有相互连接的内孔和外孔结构，导致其较低的质量密度和较大的比表面积，使其具有出色的吸附能力。更重要的是，利用天然高分子材料构成的多孔微球是实现绿色化学和环境友好的有效途径。

壳聚糖是一种天然的聚阳离子聚合物，由甲壳素脱乙酰得到。作为自然界中唯一的碱性多糖，因其固有的大量吸附基团常被用作构建酶载体的基质。然而，壳聚糖机械阻力弱，在普通溶剂中溶解度低，在酸溶液中稳定性差，为了克服这一问题，壳聚糖常与其他聚合物结合，形成具有改善性能的强复合物。

纤维素是经常被用来与壳聚糖复合的原料。目前，基于壳聚糖和纤维素的复合微球已有相关报道，常用的制备方法有乳液聚合法、化学交联法、乳化-固化法等。中国专利ZL201110447643.7(申请号201110447643.7)公开了一种乳液聚合法制备的磁性纤维素壳聚糖复合微球，制备过程简单、环保，但是制备得到的复合微球机械强度小、形状不规则、粒径分布较大，微球直径在200～500μm左右；中国专利ZL201610841187.7(申请号201610841187.7)公开了一种化学交联法制备的壳聚糖纳米纤维素基复合球状吸附材料，制得的复合球状吸附材料吸附能力强，但是制备过程中壳聚糖和纳米纤维素在普通溶剂中溶解度低，需要通过化学交联固化成球，同时化学交联剂还存在着环境污染和潜在的细胞毒性的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的制备方法。本发明采用乳化-溶剂蒸发法，将壳聚糖和纤维素硫酸酯溶于离子液中，离子液中的阴离子与壳聚糖的羟基形成氢键、阳离子与纤维素硫酸酯的硫酸基团之间的静电相互作用促进了网络的形成，从而提高了壳聚糖和纤维素硫酸酯在离子液中的溶解度。通过添加纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)以及乳化剂和致孔剂的调节，壳聚糖与纤维素硫酸酯之间强烈的静电相互作用使得它们迅速结合成聚电解质复合物，Fe₃O₄通过氢键和静电作用与聚电解质紧密结合，致孔剂以液滴的形式均匀分散于复合物中，经溶剂挥发固化后，形成稳定的磁性多孔复合微球。解决了壳聚糖遇酸溶解、机械强度低以及纤维素溶解度差、吸附能力有限的问题，同时拓宽了壳聚糖-纤维素硫酸酯复合微球的应用领域，如蛋白质吸附分离、蛋白药物传递和酶固定等。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备得到的壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球。

本发明的再一目的在于提供上述壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的应用。所述壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球在酶固定、蛋白质吸附分离、蛋白药物传递中的应用，特别是固定化脂肪酶中的应用(用作固定酶的载体)。本发明的壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球克服了壳聚糖机械强度差，纤维素溶解度低和吸附能力有限等缺点，提高了复合微球的固定化脂肪酶能力。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的制备方法，包括以下步骤：