[发明专利]一种果胶为壁材的生物微球制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种以果胶为壁材生物微球制备方法及其应用。该生物微球，其制备工艺简便，包封率高，细胞活性好。其特征在于以果胶为微球壁材，将细胞或其他生物活性物质与壁材混合后逐滴加入固化液中，固化形成含生物活性物质的微球。所述方法制备工艺简便，过程绿色环保，可实现高密度高活性包封。这种载细胞微球可用于细胞、蛋白、多肽等多种活性物质的包埋，用于体外三维模型的构建及蛋白药物传递等领域的应用。

技术领域

本发明涉及生物工程及生物医药领域，具体地说是一种以果胶为壁材的用于包埋生物活性物质的微球制备方法及其应用，该方法工艺简便，包封率高、生物活性好，可实现包埋物的高密度、高活性培养。

研究背景

果胶是一种广泛存在于高等植物细胞壁中的杂多糖，其分子质量5-40万之间。果胶于1824年被法国药剂师Bracennot提取得到，并将其命名为pectin。果胶主链是以D-半乳糖醛酸(D-Galacturonic Acids,D-Gal-A)由α-1,4-糖苷键链接而成的长链结构，侧链由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖等中性糖及D甘露糖、L-岩藻糖等单糖组成，如图3所示(William G.T Willats，et al.Trends in Food Science&Technology,2006,17(3):97-104,Beli R,et al.Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2005,37(1):47-73)。果胶在食品及生物医药领域应用广泛，是FAO/WHO推荐的不受添加量限制的食品添加剂，在医药领域，由于果胶钙在结肠中可以被果胶酶酶解，因此果胶常用作结肠定位给药系统载体材料(LS Liu,et al.Biomaterals,2003,24(19):3333-3343)，同时，果胶常用作增稠剂、稳定剂、悬浮剂、乳化剂、前体药物载体及成膜材料等。果胶是一类聚半乳糖醛酸多糖，根据果胶酯化度(DE)的差异，将果胶分为高酯果胶(DE>50％)及低酯果胶(DE<50％)。低酯化果胶可以与二、三价等高价金属离子络合形成“蛋壳”样的网状结构水凝胶，可实现对细胞、蛋白质药物等活性成分的包封(Y Fang,et al.Carbothydrate polymers,2008,72:334-341)。低酯化这一特性与海藻酸钠相似，后者是目前应用最为广泛的载细胞微球的多糖材料之一。海藻酸钠是来源于褐藻的植物多糖，由(1,4)-α-D-甘露糖醛酸(M)和(1,4)-β-L-古罗糖醛酸(G)两种结构单元组成的线性聚合物(Donati et al.Biomaccromolecules,2005,6:1031-1040).与海藻酸钙相比，果胶钙被认为更具优势，尤其是它对可以破坏海藻酸钙微球的离子及化学组分敏感性更低，因此果胶钙凝胶稳定性更好,更适合细胞及活性物质的包埋(Gemeiner.P,et al.Biotechnol.Appl.Biochem.1991,13:335-345)。

因此，为解决现有生物微球载体材料存在的问题，提高被包埋细胞及生物活性物质的活性及稳定性，本发明开发了一种果胶钙生物微球的制备方法及其应用。该方法制备工艺简便，过程绿色环保，可实现对活细胞或生物活性物质高密度高活性的包封。

发明内容

针对目前常用活细胞生物微球载体材料应用中存在的问题，本发明提供了一种以果胶为载体材料的生物微球的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明选用果胶为生物微球载体材料，包埋活细胞或其他生物活性物质，所述方法包括以下步骤：

(1)将果胶粉末溶于pH为5.5～7.4的生理盐水中，搅拌溶解，无菌过滤；

(2)将需要被包封细胞和/或其他生物活性物质加入步骤(1)制得的果胶溶液中，形成混合悬液；

(3)使用注射器泵将步骤(2)中制得的混合悬液逐滴加入固化液中，固化20-30分钟；

(4)弃去(3)中固化液，收集得到载有细胞和/或活性物质的微球。