壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球及其制备与应用制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的方法简单，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。

【技术实现步骤摘要】
壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球及其制备与应用
本专利技术属于多孔微球的
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术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。本专利技术采用乳化-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。本专利技术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。本专利技术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)。本专利技术的壳聚糖-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。本专利技术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：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。所述纤维素硫酸酯的聚合度(DP)为290～340，取代度(DS)为0.30～0.42。所述壳聚糖脱乙酰度大于95％，分子量为150～300kDa。所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)、1-乙基-3-甲基-咪唑硫氰酸盐([Emim]SCN)、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐([Emim]DEP)中的一种以上。所述壳聚糖和纤维素硫酸酯的质量比为(1～8)：(2～1)，优选为(1～6)：1。所述壳聚糖和纤维素硫酸酯的质量与离子液体的体积比为2％～5％(g/mL)，即(0.02～0.05)g:1mL。所述磁性粒子为纳米Fe3O4。所述磁性粒子与混合溶液的质量体积比为(0.15～0.4)g：1mL。所述油相为液体石蜡、真空汞油、花生油、矿物油中一种以上；所述乳化剂为司盘-80、吐温-80中一种以上；所述致孔剂为硫酸钠、乙二醇、甲醇、聚乙二醇中一种以上。所述致孔剂包含硫酸钠时，硫酸钠以溶液的形式使用，硫酸钠溶液的浓度为(0.1～0.4)g/mL。所述油相：乳化剂：致孔剂的体积比为(1～3)：(1～2)：1，且油相含量≥乳化剂的含量。所述磁性悬浮液与乳化体系的体积比为1：(2～8)。步骤2)中所述分散为搅拌0.5～4h；所述搅拌的转速为500～1000rpm。步骤3)中所述加热的温度为80～100℃，乳化的时间为1～6h。步骤3)中所述降温的速率为1～10℃/10min，所述降温是指降至室温。步骤3)中所述醇沉是指乳化完的体系在乙醇中进行沉淀；乙醇的用量为乳化完体系体积的2～4倍。步骤3)中所述后续处理是指采用磁铁分离出微球，采用乙醇和水分别进行洗涤，干燥，获得壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球。所述乳化的转速为800-1500r/min。步骤1)中溶解的温度为80℃～110℃；溶解的时间为1～4h。所述壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球通过上述方法制备得到。通过本专利技术方法制备的壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的平均粒径为8-20μm，孔径为17-22nm，孔隙度为35-50％。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(作为载体)，特别是固定化脂肪酶中的应用(用作固定酶的载体)。所述应用，包括以下步骤：将壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球在缓冲溶液中浸泡，取出微球，将微球与脂肪酶混合，恒温震荡，后续处理，获得固定化酶。所述缓冲溶液为pH6～9的磷酸缓冲液，特别是0.1mol/L，pH6～9的磷酸缓冲液。浸泡的时间为3～5h；恒温震荡的温度为20～30℃，恒温震荡的时间为2～5h，转速为150～200r/min。所述壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球与脂肪酶的质量比为0.1g：(6～12)mg。采用该方法制得的壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球对脂肪酶的固定具有较好的效果。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所用原料来源广泛，可再生，可降解，生物相容性好；(2)本专利技术依据离子液体中的阳离子与硫酸盐基团之间的静电相互作用、阴离子与羟基形成氢键促进了网络的形成，从而提高了壳聚糖和纤维素硫酸酯在离子液中的溶解度，对壳聚糖和纤维素硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将壳聚糖、纤维素硫酸酯溶于离子液体中，获得混合溶液；/n2)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；/n3)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。/n

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
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。


2.根据权利要求1所述壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的制备方法，其特征在于：
所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐中的一种以上；
所述壳聚糖和纤维素硫酸酯的质量比为(1～8)：(2～1)；
所述壳聚糖和纤维素硫酸酯的质量与离子液体的体积比为(0.02～0.05)g:1mL；
所述磁性悬浮液与乳化体系的体积比为1：(2～8)。


3.根据权利要求1所述壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的制备方法，其特征在于：所述纤维素硫酸酯的聚合度为290～340，取代度为0.30～0.42；
所述壳聚糖脱乙酰度大于95％，分子量为150～300kDa；
所述磁性粒子为纳米Fe3O4。


4.根据权利要求1所述壳聚糖-纤维素硫酸酯磁性多孔复合微球的制备方法，其特征在于：所述油相为液体石蜡、真空汞油、花生油、矿物油中一种以上；
所述乳化剂为司盘-80、吐温-80中一种以上；

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆梅，李雯倩，李满凤，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44