[发明专利]一种琼脂糖-纤维素纳米复合多孔凝胶微球、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种琼脂糖‑纤维素纳米复合多孔凝胶微球、制备方法及应用，本发明利用工业可放大的方法，即反相乳化法，将琼脂糖与纳米纤维素复合，形成独特的网络结构，显著提高了多孔凝胶微球的最大流速与耐压；此外，该复合多孔凝胶微球经修饰特定的配基后，对分离标的物的动态结合载量得到了提高，可用于生物大分子的大规模分离纯化。本发明适应了层析介质高刚性、高流速和高载量的发展趋势，有望作为下一代该性能层析介质。

技术领域

本发明属于微球制备技术领域，尤其是涉及一种琼脂糖-纤维素纳米复合多孔凝胶微球、制备方法及应用。

背景技术

层析是单克隆抗体、核酸等生物大分子分离纯化最有效的方法之一，层析介质则是生物分离的核心基础材料。多孔凝胶微球是工业上使用最广泛的生物分离用层析介质，按来源主要分为天然高分子和合成高分子。基于琼脂糖、纤维素等天然高分子的层析介质因溶出物少、生物安全性高，占据主导地位，例如琼脂糖多孔凝胶微球自1966年推出以来，经久不衰。另一方面，生物技术的快速发展对层析介质的需求不断增长，要求也不断提高。与合成高分子比，天然高分子基层析介质存在力学性能差的缺点，传统的单一天然高分子多孔凝胶微球很难同时满足高刚性、高流速、高载量等要求。

琼脂糖用于制备多孔凝胶微球的优势在于水溶性好、凝胶化温度适宜、凝胶强度大。与琼脂糖层析介质相比，纤维素层析介质的原料价格便宜，纤维素分子链可形成结晶结构，骨架强度更高。利用琼脂糖和纤维素形成复合型的多孔凝胶微球，有可能结合两者的优势，提高层析介质的性能。

中国专利CN112619612A公开了一种制备高强度纤维素/琼脂糖复合微球的方法，该方法需要在低温条件下用碱脲溶液分别溶解纤维素和琼脂糖，工艺较为复杂，对设备要求高，所得微球的球形度不佳，不适合大规模的工业层析。另外一方面，天然的纤维素存在多层次结构，通过化学、物理、生物或者组合方式可以得到纳米纤维素，纳米纤维素作为增强相广泛用于纳米复合材料，纳米复合材料的设计也适合琼脂糖/纤维素多孔凝胶微球。中国专利CN111989155A公开了用分叉状的亚微米纤维素增强琼脂糖微球的方法，亚微米纤维素与琼脂糖的复合增强了低浓度琼脂糖微球的刚性，但纤维素的尺寸过大，导致微球多为椭球形，不利于层析效果，同时亚微米纤维素也存在无法包埋在琼脂糖微球内部的风险。

发明内容

本发明第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种琼脂糖-纤维素纳米复合多孔凝胶微球的制备方法。

为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种琼脂糖-纤维素纳米复合多孔凝胶微球的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：

S1、将琼脂糖溶解于纳米纤维素的分散液中作为水相：

将0.01～10重量份的纳米纤维素分散于100重量份的水中形成均一的分散液，加入0.5～20重量份的琼脂糖，搅拌下加热至琼脂糖完全溶解；

S2、反相乳化法制备琼脂糖-纤维素纳米复合多孔凝胶微球：

将步骤S1所得水相倒入加热至50～90℃的油相，机械搅拌乳化10～30分钟，调节转速使得水相被分散成所需粒径的液滴，将乳液按每分钟2℃的速率降温至20℃以下使水相液滴发生凝胶化，经过清洗后得到未交联的琼脂糖-纤维素纳米复合凝胶微球；

所述油相为包含与水不互溶的有机溶剂和HLB值在3～8的单一乳化剂或复配乳化剂；

S3、琼脂糖-纤维素纳米复合多孔凝胶微球的交联：

用环氧氯丙烷在碱性条件下交联琼脂糖、纤维素以形成琼脂糖-纤维素纳米复合多孔凝胶微球，环氧氯丙烷的用量为微球体积的1～20％。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米纤维素为纤维素纳米纤丝或者纤维素纳米晶；