参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒及大分子浓缩和比活性提升制造技术

本发明专利技术属于大分子制备领域，涉及一种参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒以及据此颗粒而实现的一种大分子液样质量浓缩和蛋白质液样比活性提升的方法，克服了现有技术的低效率和活性功能丧失等缺点，适合处理大分子液样的各种大小体积。水凝胶颗粒充分悬浮并水化于去污剂溶液中，沥去多余去污剂溶液，干燥此湿颗粒即得参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒；将交联网络孔径小于目标大分子的此干燥颗粒按比例与该大分子液样接触，水凝胶颗粒吸胀后做过滤离心或锥形滤膜转鼓离心，去除表层脱水的水凝胶颗粒，得到大分子质量浓缩滤液或蛋白质比活性提升的浓缩滤液。

Concentration and Specific Activity Enhancement of Dry Hydrogel Particles and Macromolecules of Miscellaneous Detergents

The invention belongs to the field of macromolecule preparation, and relates to a dry hydrogel particle of a mixed detergent and a method for concentrating the mass of macromolecule liquid sample and improving the specific activity of protein liquid sample based on the particle, which overcomes the shortcomings of the existing technology such as low efficiency and loss of active function, and is suitable for treating various sizes and volumes of macromolecule liquid sample. The hydrogel particles are sufficiently suspended and hydrated in the detergent solution, and the redundant detergent solution is leached out, then the wet particles are dried to obtain the dried hydrogel particles of mixed detergent. The dried particles with crosslinked network pore size smaller than the target macromolecule are contacted with the macromolecule liquid in proportion. The hydrogel particles are absorbed and then centrifuged by filtration centrifugation or conical filter drum centrifugation to remove the dehydrated water from the surface layer. Gel particles were obtained from concentrated filtrate of large molecular weight filtrate or increased activity of protein.

【技术实现步骤摘要】
参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒及大分子浓缩和比活性提升
本专利技术涉及一种参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒，实现了高倍数及高回收率的大分子的质量浓缩和蛋白质比活性的提升。
技术介绍
本专利技术所指的大分子包括多糖、核酸、蛋白质以及它们单个或复合组分所形成的聚集体如核糖体、外泌体、内含体、染色体、细胞器和病毒等天然生物大分子或聚集体，亦包括诸如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、乳胶颗粒、胶体金等水溶性合成高分子或胶体。在制备、修饰或分析这些大分子液体样品时，经常因为它们的浓度过低而需要浓缩。操纵有机溶剂、酸碱度、离子浓度、水化竞争剂或温度等条件所造成的沉淀是浓缩大分子液样的常用方法，但存在用户不友好、低浓度样沉淀效率差和生物大分子活性功能丧失等一系列问题。相对来说，基于压力和纳米级孔径膜的超滤方法来浓缩大分子具有温和及浓缩效率与浓度无关等优点，但也经常遇到过程缓慢和膜孔堵塞的难题，对蛋白质样品来说还有膜局部浓度极化诱导的聚集以及压力诱导的构象改变等变性风险。我们注意到，干燥的水凝胶颗粒在大分子液样中水化膨胀时，它的交联网状结构可以让水溶剂和小分子溶质自发而迅速地进入网内空间而同时把大分子排阻在外，即实现了大分子在网外空间里的浓缩，并经过简单的过滤离心的固液分离可以很方便地得到该浓缩样(AnalyticalBiochemistry，1984，138，451)。由于均匀分布在大分子液样全体空间的水凝胶网状表面积远远高于单层超滤膜面积，水凝胶浓缩很好地解决了超滤法的缓慢、膜堵塞、蛋白质膜局部浓缩极化导致的聚集和压力诱导的变性等问题。但是，在进行高倍数浓缩时，因为吸胀的水凝胶颗粒体积占比比较大，其表面截留的大分子浓缩液就相对较多，严重降低了回收率。因此，在执行诸如7倍以上浓缩时，在过滤离心分离时离心力方向上被滤膜拦截的水凝胶厚度就不能太高，因而严重限制了可以浓缩的大分子液样的体积。水凝胶和去污剂的混合体已经被用来制作固定成型或可控释放的洗涤剂或香水剂，但在本专利技术之前，未见该混合体用于大分子浓缩的现有技术的报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种参杂去污剂的水凝胶颗粒，并据此胶干燥而成的颗粒提供一种大分子液样的质量高倍数和高回收率的浓缩方法，还提供了一种伴随该浓缩过程的蛋白质液样比活性提高的方法。计量取交联网络孔径小于目标大分子尺寸的参杂有去污剂的干燥水凝胶颗粒，使它与待浓缩的各种大小体积的大分子水溶液接触，让水凝胶颗粒在大分子液中吸走液体及小分子溶质、膨胀并将大分子排阻在交联网络之外而形成浓缩液；再经过过滤离心或锥形滤膜转鼓离心分离该水凝胶颗粒与大分子液样的混合物；去除表层脱水但内孔吸胀的水凝胶颗粒，滤出液即为排阻在水凝胶外的目标大分子浓缩液。如果该大分子是蛋白质，上述的浓缩过程还提高了该蛋白质液样的比活性，因此可以成为一种蛋白质比活性提升的方法。本专利技术克服了现有大分子浓缩技术的用户不友好、缓慢、堵塞、局部浓度低效、极化或活性功能丧失等缺点。附图说明图1.吸胀水凝胶与大分子浓缩液混合物的过滤离心分离。图2.浓缩大体积大分子液样的连续过滤离心分离。图3.干燥水凝胶颗粒与大分子液样的分区接触和吸液以控制液样浓缩速度。图4.大分子浓缩的水平转头过滤离心法。具体实施方式由20多种氨基酸单体交替聚合形成的蛋白质具有多样化的一级序列结构及相应的次级空间构象。这些构象往往是执行蛋白质各种特定活性功能所需的结构基础，但它们常常不稳定，易在时间、物理或化学等因素的作用下而改变并导致相应活性功能的丧失，此为蛋白质变性现象。水凝胶含化学共价或物理非共价作用下而相互交联的带有亲水基团的三维聚合物网络，其亲水基团可以在该网络内包纳水溶剂或水溶液。常见的天然或人造水凝胶有但不限于聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚葡聚糖、纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、琼脂糖、聚透明质酸、聚几丁质、聚海藻酸、聚海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚多肽、聚蛋白质、上述水凝胶单体的衍生物聚合交联而成的修饰水凝胶或多个上述水凝胶单体或聚合体混合聚合交联而成的杂交水凝胶。水凝胶可以经过单体溶液的聚合和交联反应或高分子聚合物溶液的交联反应而单相成块制备，再经过切块、清洗、干燥和研磨等程序而被制备为颗粒；如果这些溶液反应所形成的水凝胶不足以吸收全部液体，该水凝胶就会从溶液中分相出来，再经过清洗、干燥和必要时的研磨等程序被制备为颗粒；水凝胶颗粒亦可通过分散悬浮液滴内的单体聚合和交联反应或高分子聚合物交联反应而直接制成，再加以清洗和干燥等工序完成制备。作为一种优选的去污剂参杂方法，上述水凝胶颗粒最终都可以充分水化、膨胀和悬浮于一定参杂浓度的去污剂水溶液中，再优选的过滤方法沥去多余的去污剂溶液，对所得湿颗粒做干燥处理，即得本专利技术所指的去污剂参杂的水凝胶干燥颗粒。按对蛋白质活性功能友好度大体顺序排列，常见生物科学领域所应用的去污剂包括但不限于吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、Brij-35、Brij-58、NP-40、曲拉通X-100、曲拉通X-114、辛基葡糖苷、辛基硫代葡糖苷、3-[3-(胆酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸内盐、3-[(3-胆胺丙基)二甲基氨基]-2-羟基-1-丙磺酸内盐、胆酸钠、脱氧胆酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基硫酸钠。当上述干燥水凝胶颗粒按比例定量投入大分子水溶液时，可以想象，这些颗粒巨大表面所包裹的网状结构的亲水基团将导引并吸入水溶液，而该网状结构在干燥塌陷时产生的扭曲张力可以因为被吸入水溶液的空间填充而释放，因而水凝胶干燥颗粒的立体网状空间对水溶液的吸纳是无需额外能量支持的自发而迅速的过程。如果水凝胶交联网状的孔径比目标大分子尺寸小，该大分子被排阻在网外而与网外的水溶液一起形成了浓缩液。因为去污剂对水凝胶的参杂起始于这两种组分在液体中的混合体，去污剂可以以单体和微团的形式分布于水凝胶网内或网外，在去除多余液体并干燥水凝胶后去污剂应该分布在网内空间和网外表面。在参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒吸收水溶液而浓缩大分子时，局部分布于颗粒网状表面的去污剂具有足够高的浓度，可以有效减少大分子溶质的在颗粒表面的吸附，也有效降低了网外大分子浓缩液在颗粒表面的张力而有利于它与颗粒在诸如下述的过滤离心驱动下发生有效的相向相分离。因此，去污剂的参杂增强了大分子浓缩液的溶质质量和溶液体积的回收率，也就是提高了溶质总质量的回收率。应该注意的是，如果水凝胶网外的去污剂因为与目标大分子相互作用或扩散到浓缩液里而耗损，原来在网内的去污剂还可以扩散出来，补充被消耗的去污剂以保持它提高目标大分子回收率的功能。如果对大体积大分子液样做高倍数浓缩，就是要在下述的过滤离心分离方法中的离心力方向上对大厚度的吸胀水凝胶颗粒层回收体积占比很小的浓缩液，这时在干燥水凝胶颗粒上的去污剂参杂对大分子浓缩液的大分子溶质总质量的高效率回收所起的作用尤为明显和重要。可以想象，一个蛋白质液样通常含有紧密折叠构象、可逆松散中间体构象和不可逆松散构象，分别对应着活性功能构象、可逆功能失活中间体构象和不可逆功能失活构象。如果一个蛋白质液样经历上述的参杂有活性功能友好的去污剂的干燥水凝胶颗粒的浓缩过程，可以想象，蛋白质分子表面水化的水分子在水凝胶颗粒表面被快速吸走，可逆松散中间体构象会因为去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大分子质量浓缩或蛋白质比活性提升的参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒，其特征为所述的颗粒的交联网络孔径小于所述的大分子或蛋白质的尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种用于大分子质量浓缩或蛋白质比活性提升的参杂去污剂的干燥水凝胶颗粒，其特征为所述的颗粒的交联网络孔径小于所述的大分子或蛋白质的尺寸。2.根据权利要求1所述的颗粒，其特征为所述的颗粒选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚葡聚糖、纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、琼脂糖、聚透明质酸、聚几丁质、聚海藻酸、聚海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚多肽、聚蛋白质、上述水凝胶单体的衍生物聚合交联而成的修饰水凝胶、多个上述水凝胶单体或聚合体混合聚合交联而成的杂交水凝胶。3.根据权利要求1所述的颗粒，其特征为所述的去污剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、Brij-35、Brij-58、NP-40、曲拉通X-100、曲拉通X-114、辛基葡糖苷、辛基硫代葡糖苷、3-[3-(胆酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸内盐、3-[(3-胆胺丙基)二甲基氨基]-2-羟基-1-丙磺酸内盐、胆酸钠、脱氧胆酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠。4.根据权利要求1所述的颗粒，其特征为所述的去污剂的参杂浓度为0.001～10％。5.一种大分子质量浓缩的方法，其特征为：所述的大分子液样的体积和权利要求1～4所述的颗粒的质量按一定比例进行接触，让所述的颗粒吸胀并将所述的大分子排阻在外；将所述的大分子液样和所述的颗粒的混合体进...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志坚，罗旻，吕常庆，
申请(专利权)人：杭州立昂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33