含半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐水凝胶微球载体及应用制造技术

本发明专利技术涉及了一种内部含有半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体及其制备方法。半乳糖基团通过酰胺化反应接枝到壳聚糖分子上，在壳聚糖与海藻酸共同形成的微胶囊内培养肝细胞。经实验证实，半乳糖基接枝的壳聚糖与海藻酸共同制备的微胶囊用来培养大鼠原代肝细胞，很好的维持了肝细胞的活性及功能。

【技术实现步骤摘要】
含半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐水凝胶微球载体及应用
本专利技术涉及了一种海藻酸盐水凝胶微载体，具体地说是一种内部含有半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐水凝胶微球载体及其制备与应用。
技术介绍
具有生物活性的物质被包封在选择性透过膜中，形成球状的微胶囊，称之为“生物微胶囊”[ChangTMS.Hemoglobincorpuscles.Researchreportforhonoursphysiology.MedicalLibrary,McGillUniversity,1957]。90年代以来，以生物微胶囊作为细胞的免疫隔离和运载工具，利用基因重组细胞或原代细胞的代谢产物来调节机体生理功能，治疗相关疾病成为生物医学工作者的研究热点[BasicD,VacekI,SunAM.Microencapsulationandtransplantationofengineeredcells：anewapproachtosomaticgenetherapy.ArtCellsBloodSubsImmobBiotechnol,1996,24(3)：219-255]。海藻酸因其具有优良的物理化学性能和生物医学性能，成为微囊化技术的主要材料。现有的微囊化技术在培养肝细胞时，由于肝细胞贴壁依赖的生长特性，微囊内部三维立体环境不能够使肝细胞迅速适应生长。半乳糖基团是肝细胞表面去唾液酸糖蛋白受体的特异性配体，能够特异性识别肝细胞表面去唾液酸糖蛋白受体，因此，在微囊材料上引入肝靶向的半乳糖基团，可诱导和提高肝细胞在微胶囊内部的黏附和增殖行为[JunYang,Galactosylatedalginateasascaffoldforhepatocytesentrapment,Biomaterials,2002,23:471-479]。目前在微囊内部引入半乳糖基团可通过在海藻酸上的共混或共价修饰。含有半乳糖基团的大分子物质[Seog-JinSeo,Yun-JaieChoi,Alginatemicrocapsulespreparedwithxyloglucanasasyntheticextracellularmatrixforhepatocyteattachment,Biomaterials,2005,26:3607-3615]主要通过与海藻酸共混制备微胶囊来发挥作用，共混的物质易发生泄漏因此导致了这类微胶囊的稳定性降低；而针对于海藻酸的共价修饰主要发生在海藻酸的羧基部位，羧基位点的占据使得海藻酸在凝胶化反应形成微胶囊的时候凝胶化程度降低，为了不过度影响海藻酸的成胶性能，半乳糖基取代度受到限制。[IvanDonati,AmedeoVetere,Galactose-SubstitutedAlginate:PreliminaryCharacterizationandStudyofGellingProperties,Biomacromolecules,2003,4:624-631]。由于微胶囊稳定性及半乳糖基取代度的限制，无论是共混或共价修饰海藻酸，目前报道的方法中均无法在微胶囊内部引入较高浓度的半乳糖基团。壳聚糖是一种生物相容性优良的天然生物材料，实践表明海藻酸盐与壳聚糖因静电相互作用制成的微囊，制备方法温和、简单、成囊速度快，其微囊球形度好，药物稳定性高[DonatiI,HoltanS,MorchYA,etal.Newhypothesisontheroleofalternatingsequencesincalcium-alginategels,Biomacromolecules,2005,6(2):1031-1040]。所以，近年来海藻酸盐/壳聚糖微囊的研究取得了明显的进展。目前的制备海藻酸盐/壳聚糖微囊的方法主要有以下三种：海藻酸盐滴入壳聚糖与二价离子的混合溶液中形成微囊[ThomasChandy,DanielL,EvaluationofModifiedAlginate-Chitosan-PolyethyleneGlycolMicrocapsulesforCellEncapsulation,ArtificialOrgans,1999]；壳聚糖滴入海藻酸盐溶液中形成微囊[Sun-HeeYu,Sung-KooKim,Encapsulationofrathepatocytespheroidsforthedevelopmentofartificialliver,BiotechnologyTechniques,1999，13:609–614；X.L.GUO,K.S.YANG,etal,MorphologyandmetabolismofBa-alginate-encapsulatedhepatocyteswithgalactosylatedchitosanandpoly(vinylalcohol)asextracellularmatrices,JournalofBiomaterialsScience,PolymerEdition,2014，6：551-565]；海藻酸盐滴入钙液中形成包埋型水凝胶微球载体，再将该包埋型水凝胶微球载体浸入壳聚糖溶液中进一步反应成膜形成微胶囊，即AC微囊[TasimaHaque,Invitrostudyofalginate–chitosanmicrocapsules:analternativetolivercelltransplantsforthetreatmentofliverfailure，BiotechnologyLetters，2005，27：317-322；WujieZhang,ShutingZhao，Anovelcore–shellmicrocapsuleforencapsulationand3Dcultureofembryonicstemcells，JournalofMaterialsChemistryB，2013，1：1002-1009]。前两种方法均存在以下几个问题，一是因壳聚糖和海藻酸两种大分子瞬间反应速度限制，形成的微囊粒径在1mm左右甚至更大，过大的微囊容易导致细胞团生长过大，中心细胞因传质传氧限制出现坏死，影响细胞活性，进而影响细胞分泌产物的医疗效果；二是大分子瞬间结合会形成不均匀，球形度较差的微囊，影响了微囊的机械强度，移植体内时微囊易发生破损而引起机体的炎症反应；三是无论海藻酸还是壳聚糖作为凝胶浴，海藻酸与溶于钙液中的壳聚糖不能完全反应或者壳聚糖不能完全结合海藻酸，均导致了原料的浪费。第三种方法，将海藻酸滴入二价盐溶液中可形成可控大小，球形度及机械强度均良好的包埋型水凝胶微球载体，但是再将包埋型水凝胶微球载体浸入壳聚糖溶液中进一步反应成膜形成传统AC微囊的时候，壳聚糖并不会进入微囊内部，这就形成了以海藻酸为核，壳聚糖为壳的核壳微囊结构，壳聚糖不接触微囊内部的细胞，使得有功能的壳聚糖不能发挥应有的作用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种内部含有半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体，其特征在于：海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体内部含有半乳糖基壳聚糖分子，其中，半乳糖基壳聚糖分子与海藻酸盐分子间形成静电络合。即通过共价修饰的半乳糖基壳聚糖溶液与海藻酸盐溶液在二者均不形成沉淀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内部含有半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体，其特征在于：海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体内部含有半乳糖基壳聚糖分子，其中，半乳糖基壳聚糖分子与海藻酸盐分子间形成静电络合；该内部含有半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体的制备方法为：1)乳糖酸与壳聚糖经过共价修饰制备半乳糖基壳聚糖材料，其中，壳聚糖接枝半乳糖基团的接枝率为(每100个壳聚糖单体接枝乳糖酸分子的百分数)1％‑99％；2)分别配制浓度为1‑60g/L的半乳糖基壳聚糖溶液和浓度为10‑30g/L的海藻酸盐溶液，调节两种溶液pH在6.0‑8.0之间；3)将2)中配制的半乳糖基壳聚糖溶液与海藻酸盐溶液按照体积比例为1:5‑5:1的比例混合，室温搅拌0.1‑6h；4)用3)中所述混合溶液通过锐孔挤出法、静电液滴法、乳化法或旋转盘法等形成液滴，滴入pH在5.0‑6.9的二价盐凝胶浴中，凝胶固化20‑60分钟，即制备成内部含有半乳糖基壳聚糖分子的包埋型水凝胶微球载体。

【技术特征摘要】
1.一种内部含有半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体，其特征在于：海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体内部含有半乳糖基壳聚糖分子，其中，半乳糖基壳聚糖分子与海藻酸盐分子间形成静电络合；该内部含有半乳糖基壳聚糖分子的海藻酸盐包埋型水凝胶微球载体的制备方法为：1)乳糖酸与壳聚糖经过共价修饰制备半乳糖基壳聚糖材料，其中，壳聚糖接枝半乳糖基团的接枝率为(每100个壳聚糖单体接枝乳糖酸分子的百分数)1％-99％；2)分别配制浓度为1-60g/L的半乳糖基壳聚糖溶液和浓度为10-30g/L的海藻酸盐溶液，调节两种溶液pH在6.0-8.0之间；3)将2)中配制的半乳糖基壳聚糖溶液与海藻酸盐溶液按照体积比例为1:5-5:1的比例混合，室温搅拌0.1-6h；4)用3)中所述混合溶液通过锐孔挤出法、静电液滴法、乳化法或旋转盘法等形成液滴，滴入pH在5.0-6.9的二价盐凝胶浴中，凝胶固化20-60分钟，即制备成内部含有半乳糖基壳聚糖分子的包埋型水凝胶微球载体。2.按照权利要求1所述的包埋型水凝胶微球载体，其特征在于：所述微球载体粒径为100-1000微米。3.按照权利要求1所述的包埋型水凝胶微球载体，其特征在于：包埋型水凝胶微球可继续与聚阳离子反应，在微球表面络合形成膜结构，即微胶囊；其中，聚阳离子包括下述任意一种或两种以上：聚氨基酸类(如聚赖氨酸、聚鸟氨酸、聚精氨酸、聚组氨酸等)、聚胺类(如聚乙烯亚胺、聚亚甲基胍、聚N乙烯基己内酰胺、羧基-丙基-丙烯酰胺共聚物、DEAE-dextran、氨基聚乙二醇等)、壳聚糖等。4.按照权利要求3所述的包埋型水凝胶微胶囊，其特征在于：所述的微胶囊可浸入有机金属螯合剂溶液中，液化微...

【专利技术属性】
技术研发人员：于炜婷，娄茹云，宋益哲，郑会珍，马小军，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21