制备水凝胶微球的方法和系统技术方案

本发明专利技术的第一方面涉及用于制备水凝胶微球的方法，所述方法包括以下步骤：a.通过毛细管在气相中产生第一流体的受控尺寸的液滴，b.将所述第一流体的液滴分散到包含第二流体的接收器中，其中所述第一流体与所述第二流体不混溶，并且其中所述第二流体的密度低于所述第一流体的密度，c.使所述第一流体的液滴与所述第二流体接触，从而产生水凝胶微球，d.从所述第二流体回收所述水凝胶微球用于储存。本发明专利技术的第二方面涉及可通过根据本发明专利技术第一方面的方法获得的水凝胶微球。本发明专利技术的另一方面涉及用于制备根据第二和第三方面中任一方面的水凝胶微球的系统。凝胶微球的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备水凝胶微球的方法和系统


[0001]本专利技术公开内容属于流体学和聚合物化学领域，并且涉及制备微球的方法。特别地，本专利技术涉及制备水凝胶微球的方法和系统。本专利技术还包括水凝胶微球在分子生物学和生物化学技术中的用途。

技术介绍

[0002]亲水性聚合物，尤其是其交联形式(被称为水凝胶)，是一类生物已经显示出用于生物和医学应用的巨大潜力的材料。特别地，水凝胶由于其可调节的化学和三维物理结构、高水含量、良好的机械性质和生物相容性而吸引了广泛的研究兴趣(Peppas等，2003,Adv.Mater.18:1345
‑
1360)。
[0003]微球是通过使生物聚合物胶凝化而形成基质型结构而获得的生物聚合物微珠。通常，微球通过挤出/滴制法或通过乳液方法制备。可以应用挤出或乳化技术来制备直径范围为0.3至3mm的球形聚合物珠粒(Krasaekoopt等，2003,Int.Dairy J.,13:3
‑
13)。
[0004]两种技术中的第一步是将生物材料与聚合物溶液混合以产生悬浮液，然后将其通过毛细管挤出以产生液滴，所述液滴收集在发生胶凝(离子性或热性)的浴槽中，或分散在连续相中，从而施加混合以形成稳定的w/o乳液。
[0005]Brandenberger等(Journal of Electrostatics 45(1999),Monodisperse particle production:A method to prevent,drop coalescence using electrostatic forces)教导了一种开发用于在无菌条件下将细胞固定在聚合物珠粒中的系统。由于液滴聚并而产生的错误颗粒受到抑制。
[0006]Schneider等(Journal of Applied Physics Volume 38,Number 6May 1967)教导了根据喷射参数和施加的频率对液滴尺寸、半径和间距的理论表达，并且他们通过实验验证了这一点。
[0007]挤出是用水胶体制备胶囊的最常用方法，并且可以通过简单地将水性溶液滴入胶凝浴槽中来实现。挤出珠粒制备技术(如静电、同轴气流、振动、雾化或喷射式切割机)是基于施加额外的力以产生比通过简单滴制法制备的那些更小的球。颗粒的尺寸可以通过选择针直径和操纵出口与聚合溶液之间的距离和电参数来调节。尽管它们很普遍，但上述常规方法存在一些局限性，例如主要由于悬浮液滴的聚并和/或破裂问题而产生表现出大粒度分布的珠粒。此外，使用已知方法制备均匀尺寸的聚合物珠粒通常不适合大规模生产。对于具有小颗粒尺寸(例如<300μm)的珠粒，目前的喷射方法还具有高成本和低产量的缺点。此外，这些系统中的一些需要非常复杂的设备和复杂的方法来形成聚合物，这在一些情况下对于小规模应用是有限的，而不能很好地适合于工业放大。
[0008]此外，当使用水凝胶珠粒包埋生物材料时，这种珠粒在无菌条件下的生产是昂贵的，并且可能限制它们在工业规模上的使用。在这种情况下，具有挑战性的方面是为包埋的活性分子提供合适的保护，以防止在水凝胶珠粒的加工和储存过程中的生物降解。
[0009]因此，期望提供一种有效且高生产率的方法用于制备具有均匀尺寸分布(通常直
径为1μm至500μm)的水凝胶珠粒，其中可以避免与常规方法相关的限制。

技术实现思路

[0010]考虑到影响水凝胶珠粒制备中的当前方法的上述限制，本专利技术的目的是提供用于制备包埋或共聚感兴趣的生物材料的水凝胶微球的有效方法以及用于实施本文所公开的方法的系统。
[0011]因此，本专利技术的第一方面涉及用于制备水凝胶微球的方法，所述方法包括以下步骤：
[0012]a.通过毛细管在气相中产生第一流体的受控尺寸的液滴，
[0013]b.将所述第一流体的液滴分散到包含第二流体的接收器中，其中所述第一流体与所述第二流体不混溶，并且其中所述第二流体的密度低于所述第一流体的密度，
[0014]c.使所述第一流体的液滴与所述第二流体接触，从而产生水凝胶微球，
[0015]d.从所述第二流体回收所述水凝胶微球用于储存。
[0016]本专利技术的第二方面涉及可通过根据本专利技术第一方面的方法获得的水凝胶微球。
[0017]本专利技术的第三方面包括一种水凝胶微球，其包含：
[0018]a.固体核心，其包含第一类型的物质，
[0019]b.任选地，一个或多个外固体壳，
[0020]其中所述一个或多个外固体壳中的每一个包含第二类型的物质。
[0021]本专利技术的第四方面涉及一种用于制备根据第二和第三方面中任一方面的水凝胶微球的系统，所述系统包含：
[0022]a.毛细管模块，所述毛细管模块在气相中喷射第一流体，从而产生当所述第一流体从所述毛细管模块喷出时获得的第一流体的液滴，
[0023]b.用于收集第一流体的液滴的接收器，所述接收器包含第二流体，其中所述第二流体的密度低于所述第一流体的密度，
[0024]c.试剂，所述试剂用于引发所述第一流体的聚合。
附图说明
[0025]图1示出了执行根据本专利技术的方法的一种方式。如图1所示，形成射流(3)的毛细管(2)产生第一流体(1)的液滴(4)。液滴(4)在穿过气相(未示出)之后与第二流体形成接触，所述第二流体包含具有不同密度的两个不同子流体(5,7)，它们与第一流体(1)不混溶。子流体(7)的密度高于所述第一流体(1)的密度，而子流体(5)的密度低于第一流体(1)的密度，从而确定液滴(6)的悬浮。液滴(6)被捕获在两个子流体(5,7)之间的界面处。子流体之一(7)包含引发液滴(6)中第一流体(1)的聚合所需的试剂。在第一流体(1)的聚合过程结束时，液滴(6)转化为微球(8)。
[0026]图2示出了执行根据本专利技术的方法的另一种方式。如图2所示，形成射流(3)的毛细管(2)产生第一流体(1)的液滴(4)。液滴(4)在穿过气相(未示出)之后与第二流体(9)形成接触，所述第二流体与第一流体(1)不混溶。第二流体(9)的密度低于第一流体(1)的密度。第二流体(9)包含引发液滴(6)中第一流体(1)的聚合所需的试剂。在液滴(6)中第一流体(1)的聚合过程结束时，液滴(6)转化成微球(8)。
[0027]图3示出了执行根据本专利技术的方法的另一种方式。如图3所示，形成射流(3)的毛细管(2)产生第一流体(1)的液滴(4)。液滴(4)在穿过气相(未示出)的同时经受由源(10)产生的辐射。辐照引发聚合过程。液滴(4)在穿过气相之后与包含一个子流体(9)或多个子流体(5,7)的第二流体形成接触，所述第二流体与第一流体(1)不混溶。该一个子流体(9)的密度高于第一流体(1)的密度。在存在多个子流体(5,7)的情况下，第一子流体(7)的密度高于第一流体(1)的密度。第二子流体(5)的密度低于第一流体(1)的密度，从而确定液滴(6)的悬浮。子流体(5,7)之一可以包含完成液滴(6)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备水凝胶微球的方法，所述方法包括以下步骤：a.通过毛细管在气相中产生第一流体的受控尺寸的液滴，b.将所述第一流体的液滴分散到包含第二流体的接收器中，其中所述第一流体与所述第二流体不混溶，并且其中所述第二流体的密度低于所述第一流体的密度，c.使所述第一流体的液滴与所述第二流体接触，从而制备水凝胶微球，d.从所述第二流体回收所述水凝胶微球用于储存。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分散步骤包括：在所述第一流体的液滴接触所述第二流体之前穿过气相的步骤。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述穿过气相的步骤任选地包括使用选自UV、微波和红外的辐射。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第一流体包含至少一种选自蛋白质、聚乙二醇、多糖、丙烯酰胺及其衍生物的物质。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第二流体包含一种子流体，其选自天然存在的油、合成油及其混合物。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第二流体包含两种子流体，其选自天然存在的油、合成油，其中所述两种子流体具有不同的密度。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述两种子流体是不混溶的。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第二流体包含聚合活化剂和/或引发剂试剂，其选...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：高诚生物医药香港有限公司，
类型：发明
国别省市：