一种温度响应性多糖微球及其制备和应用方法技术

本发明专利技术公开了一种温度响应性多糖微球及其制备和应用方法，涉及高分子材料和生物医药领域，温度响应性多糖微球的结构包括水相和油相，油相包裹水相；水相中包含有生物分子；其成分还包括温敏性多糖，尺寸在1～300μm范围内；其制备步骤包括：在具有温度敏感性的多糖溶液中加入参与酶促连串反应的生物分子，在搅拌、均质或挤出等制备乳液常见工艺的辅助下与适当的油相溶剂混合，通过乳化后降温固化、离心清洗的过程得到包埋连串反应物的温度响应性多糖微球；其在酶促连串反应中的应用。本发明专利技术通过简单的温度改变，触发多糖微球的溶解，使内部包埋生物分子精准释放，从而实现在同一体系内进行“一管多元”酶促连串反应的目的。酶促连串反应的目的。酶促连串反应的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种温度响应性多糖微球及其制备和应用方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料和生物医药领域，尤其涉及一种温度响应性多糖微球及其制备和应用方法。

技术介绍

[0002]酶促连串反应是最为基础的复杂生化反应之一。酶作为一种生物催化剂，催化反应的发生，前步反应的产物同时可以进一步被酶催化而生成其他产物。酶促连串反应在生物医药领域应用广泛，例如核酸检测与扩增、基因的编辑、药物的设计与合成、致病机理的研究等方面都涉及到多步酶促连串反应。但由于多步酶促反应之间容易互相受到干扰，前步反应结束前可能会和后步的反应物之间发生副反应，且无法控制每步反应所需酶的严格正交性，从而使连串反应不能顺利进行。因此需要在反应之间增添额外的分离提纯步骤，这大大降低了反应效率，增加了反应成本。
[0003]因此，本领域的技术人员致力于开发一种能够实现同一体系内通过“一步法”实现生物医药领域相关的多元酶促连串反应的方法，以降低了反应的成本和操作难度。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何实现同一体系内通过“一步法”实现生物医药领域相关的多元酶促连串反应。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种温度响应性多糖微球，其结构包括水相和油相，油相包裹水相；水相中包含有生物分子和温敏性多糖；多温度响应性糖微球尺寸在1～300μm范围内。
[0006]进一步地，生物分子水溶性良好；温敏性多糖包括具有不同熔点的天然多糖或改性多糖中的一种或多种；天然多糖包括纤维素醚、羧化纤维素、透明质酸、葡聚糖、壳聚糖、海藻酸、黄原胶、琼脂糖、果胶、卡拉胶、淀粉、肝素、硫酸软骨素天然多糖，改性多糖为天然多糖经过修饰所得；温敏性多糖的熔点在37℃～500℃范围内。
[0007]本专利技术还提供了一种温度响应性多糖微球的制备方法，包括以下步骤：
[0008](a)将温敏性多糖、生物分子与水混合均匀，加热至温敏性多糖的熔点以上，温敏性多糖与水的质量比为1:100～1:5，生物分子与水的质量比为1:1000～1:1，得到水相W；
[0009](b)将有机相加热至温敏性多糖的熔点以上，得到油相O；
[0010](c)将步骤(a)得到的水相W加入步骤(b)得到油相O中，水相W与油相O之间的体积比为1:100～1:5，通过乳化法形成油包水乳液；
[0011](d)将步骤(c)得到的油包水乳液置于低温下进一步固化、离心洗涤，得到具有温度响应性的包埋生物分子的多糖微球。
[0012]进一步地，步骤(a)中，生物分子为水溶性良好的生物分子，包括核酸酶、参与糖类合成和分解的生物酶、参与酶促反应的多肽和蛋白质、细胞间传递信息的小蛋白质或小分子多肽、内分泌细胞合成的用于细胞间交流的激素类化学物质、核酸分子或糖类生物分子
中的一种或多种。
[0013]进一步地，在制备多糖微球的步骤(a)中，多糖包括具有不同熔点的天然多糖和改性多糖，包括纤维素醚、羧化纤维素、透明质酸、葡聚糖、壳聚糖、海藻酸、黄原胶、琼脂糖、果胶、卡拉胶、淀粉、肝素、硫酸软骨素等天然多糖及其经过修饰后的改性多糖中的一种或多种，不同温敏性多糖的熔点在37℃～500℃范围内。
[0014]进一步地，在制备多糖微球的步骤(a)中加入的生物分子可以是近乎所有种类的水溶性良好的生物分子。
[0015]进一步地，选自包括DNA聚合酶、逆转录酶、RNA酶、RNA聚合酶、DNA内切酶、RNA内切酶等核酸酶；包括糖苷酶、酯酶、己糖激酶等参与糖类合成和分解的生物酶；包括转氨酶、蛋白激酶、转肽酶、转位酶等多肽和蛋白酶；包括参与酶促反应的多肽和蛋白质；包括细胞间传递信息的细胞因子、生长因子等小蛋白质或小分子多肽；包括内分泌细胞合成的用于细胞间交流的激素类化学物质；包括DNA、RNA等核酸分子；也包括透明质酸、壳聚糖、葡聚糖、海藻酸钠等糖类生物分子中的一种或多种。
[0016]进一步地，步骤(b)中，有机相为与水不互溶或仅微溶于水的有机溶剂，有机溶剂包括烷烃类中的一种或几种。
[0017]进一步地，在制备多糖微球的步骤(b)中，有机相为与水不互溶或仅微溶于水的有机溶剂，选自异辛醇、丁烷、辛烷、液体石蜡、石油醚、大豆油、橄榄油、棉籽油等烷烃类中的一种或几种。如需获得粒径较小且粒径分布均匀的微球，可在有机相中加入表面活性剂。表面活性剂选自脱水山梨糖醇倍半油酸酯Arlace 139、甘油醚聚合物PO
‑
500、脱水山梨糖醇三油酸酯Span85、脱水山梨糖醇单油酸酯Span80、山梨糖醇酐单硬脂酸酯Span60、山梨醇酐单棕榈酸酯Span40等乳化剂中的一种或几种，表面活性剂与油相的体积比在1:1000～1：1范围内。
[0018]进一步地，步骤(c)中，乳化法为手摇法、机械搅拌法、膜乳化法、均质机乳化法或微流控乳化法，并通过控制剪切力的的大小获得不同粒径的油包水乳液；步骤(d)中固化的冷却温度在
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220℃～35℃范围内，离心洗涤指用无水乙醇和去离子水反复离心清洗。
[0019]进一步地，在制备多糖微球的步骤(c)中，获得油包水乳液的乳化的方法选自手摇法、机械搅拌法、膜乳化法、均质机乳化法、微流控乳化法中的一种。通过控制剪切力的的大小获得不同粒径的油包水乳液。
[0020]进一步地，在制备多糖微球的步骤(d)中冷却固化温度在
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220℃～35℃范围内。固化后，用无水乙醇和去离子水反复离心清洗，获得目标多糖微球。不同剪切力下获得的微球尺寸在1～300μm范围内。
[0021]本专利技术还提供了一种温度响应性多糖微球在酶促连串反应中的应用。
[0022]进一步地，酶促连串反应包括应用于生物医药领域的核酸分子的扩增、核酸分子的检测、核酸分子的剪切、核酸分子的修饰、核酸分子的筛选、核酸分子的相对或绝对定量表征、糖类分子的代谢、多肽或蛋白质的合成、多肽或蛋白质的分解、多肽或蛋白质的修饰过程；酶促连串反应体系内包含一种或两种及以上具有不同温度响应性的多糖微球。
[0023]进一步地，通过简单的温度改变，触发多糖微球的溶解，使内部包埋生物分子精准释放，从而实现在同一体系内进行“一管多元”酶促连串反应的目的。
[0024]进一步地，一种温度响应性多糖微球在酶促连串反应中的应用方法包括以下步
骤：
[0025](1)制备具有温度响应性的多糖微球；
[0026](2)在多糖微球制备的过程中在其内部包埋酶促连串反应所需的一种或多种生物分子；
[0027](3)将整个酶促连串反应所需的全部反应物加入到同一个体系内，其中，会被前步反应所干扰的生物分子被包封在一种或多种多糖微球内。
[0028](4)在酶促反应过程中通过温度触发，在特定时间将多糖微球内部的生物分子释放出来，使多步酶促连串反应在同一体系内顺利进行，不同反应之间互不干扰。
[0029]进一步地，所制备的包埋生物分子的多糖微球可以稳定长期存储，储存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度响应性多糖微球，其特征在于，所述多糖微球的结构包括水相和油相，所述油相包裹所述水相；所述水相中包含有生物分子和温敏性多糖；所述多糖微球尺寸在1～300μm范围内。2.如权利要求1所述的多糖微球，其特征在于，所述生物分子水溶性良好；所述温敏性多糖包括具有不同熔点的天然多糖或改性多糖中的一种或多种；所述天然多糖包括纤维素醚、羧化纤维素、透明质酸、葡聚糖、壳聚糖、海藻酸、黄原胶、琼脂糖、果胶、卡拉胶、淀粉、肝素、硫酸软骨素天然多糖，所述改性多糖为所述天然多糖经过修饰所得；所述温敏性多糖的熔点在37℃～500℃范围内。3.一种温度响应性多糖微球的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(a)将温敏性多糖、生物分子与水混合均匀，加热至所述温敏性多糖的熔点以上，所述温敏性多糖与所述水的质量比为1:100～1:5，所述生物分子与所述水的质量比为1:1000～1:1，得到水相W；(b)将有机相加热至所述温敏性多糖的熔点以上，得到油相O；(c)将步骤(a)得到的水相W加入步骤(b)得到油相O中，所述水相W与所述油相O之间的体积比为1:100～1:5，通过乳化法形成油包水乳液；(d)将步骤(c)得到的油包水乳液置于低温下进一步固化、离心洗涤，得到具有温度响应性的包埋生物分子的所述多糖微球。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述温敏性多糖包括具有不同熔点的天然多糖或改性多糖中的一种或多种；所述天然多糖包括纤维素醚、羧化纤维素、透明质酸、葡聚糖、壳聚糖、海藻酸、黄原胶、琼脂糖、果胶、卡拉胶、淀粉、肝素、硫酸软骨素天然多糖，所述改性多糖为所述天然多糖经过修饰所得；所述温敏性多糖的熔点在37℃～500℃范围内。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述生物分子为水溶性良好的生物分子，包括核酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦红静，于小蕾，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：