高分子微粒及其制备方法和应用技术

本申请涉及一种高分子微粒及其制备方法和应用，所述高分子微粒由包括刚性纳米粒子在内的至少部分可交联的高分子材料交联而形成，其中至少一种刚性纳米粒子在溶液中具有非球对称的形状，刚性纳米粒子在高分子微粒中至少局部形成基本有序的排列结构5；本申请公开的高分子微粒在作为色谱分离的固定相时，具有优良的机械性能、良好的生物相容性，同时可有效提高分离效果。提高分离效果。提高分离效果。

【技术实现步骤摘要】
高分子微粒及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及具有多孔结构的高分子微粒，具体涉及一种内部至少局部为组成分子或者组成分子与孔道两者都基本有序排列结构的高分子微粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]微球是指直径在纳米至微米级，形状基本呈球形的无机或者有机高分子材料或高分子复合材料，其形貌也有多种样式，包括实心，空心多孔等。微球材料的应用与生活密不可分，涉及到的领域包括涂料，化妆品，精细电子产品方面等，更大量应用于分离层析介质等高附加价值的产品中。常见的微球包括二氧化硅无机微球，生物大分子基质微球、聚合物基质的微球等等。微球，尤其是如琼脂糖类生物大分子基质微球最为广泛的用途是应用于分离、纯化小分子、生物活性物质等的离子交换色谱、亲和色谱及疏水作用色谱柱的耗材填料，大分子层析介质等。
[0003]鉴于其在生物医药分离中的广泛用途与巨大成功，包括琼脂糖基质的生物大分子微球的相关专利文献浩如烟海。最早的相关文献包括Hjerten,S.Biochim.Biophys.Acta 1964,79:393
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398；and Bengtsson et al.,S.Biochim.Biophys.Acta 1964.79:399,最早的琼脂糖微球相关专利包括U.S.Pat.No.4,647,536，而用于色谱柱的多糖微球则更早地就出现在学术与专利文献中。研究证明，在亲和色谱、离子交换色谱等技术中，介质的孔道结构与蛋白可及面积密切相关，决定了包括载量和分辨率等在内的蛋白分离效果。因此，多糖凝胶球作为色谱柱的介质，其内部孔径结构、大小及其尺寸分布、球的尺寸及其分布、形状及其机械性能等对分离效果、分离速度都有着巨大的影响。然而目前已知的、通过机械搅拌、均质乳化、以及膜乳化法等方法制备的多糖凝胶球都无法控制其内部孔径的结构，同时鉴于其通常的固有柔软特性，目前多糖凝胶微球都比较软，能够承受的压力有限，相应的色谱柱也局限于低速生物蛋白分离应用领域。另外，目前用途最为广泛的琼脂糖微球其原材料由海藻中经过多种步骤提取而得，是一种相比较不易于大规模工业化生产的高成本原材料。
[0004]另一方面，部分待分离的生物活性物质由于其耐受温度、剪切力和溶液环境变化的能力差，很容易因发生结构性变化而失去活性，所以针对活性物质的层析条件要求相对苛刻，通常需要具备良好的机械性能和化学稳定性，更高效的分离效率，否则会导致被分离物的变性变质。
[0005]因此，需要提供一种内部结构及孔道分布可控，原材料成本低廉、具备一定强度的多孔高分子微粒，以用于提高色谱分离中色谱柱的分离纯度与效率，降低生物蛋白分离成本。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种内部至少局部为基本有序排列结构的高分子微粒，其通过合成材料以及制备方法的组合，来满足上述需求。
[0007]为实现上述目的，本申请提供了一种多孔的高分子微粒，所述高分子微粒由包括刚性纳米粒子在内的至少部分可交联的高分子材料交联而形成，其中至少一种所述刚性纳米粒子在溶液中具有非球对称的形状，所述刚性纳米粒子在所述高分子微粒中至少局部形成基本有序的排列结构。同时由交联形成的内部孔道也至少部分基本继承了同样的有序构象，从而形成至少局部基本有序的排列结构。
[0008]以下通过示例并结合系统、工具和方法，对本专利技术的实施方案及其目的进行描述和说明。这些示例仅是示例性的和说明性的、而非限制性的。在不同实施方案中，上述一个或更多个市场需求已经通过本专利技术得到满足，而另一些实施方案则针对其它改进。
[0009]本申请的主要目的是提供一种多孔的高分子微粒，所述高分子微粒由包括刚性纳米粒子在内的至少部分可交联的高分子材料交联而形成，上述刚性纳米粒子在高分子微粒中至少局部形成基本有序的排列结构。
[0010]本申请的另外一个目的是提供一种多孔的高分子微粒，由刚性纳米粒子交联而形成的孔道结构具备至少局部为基本有序的排列。
[0011]本申请的另外一个目的是提供一种多孔的高分子微粒，除了包括上述的用于提供有序排列的刚性纳米粒子以外，还包括用于提供耐压性以及结构支撑的多糖化合物。
[0012]本申请的另外一个目的是提供一种多孔的高分子微粒的制备方法，该方法能够得到本申请中提供的高分子微粒的基本结构。
[0013]根据本申请的目的，本申请提供一种多孔的高分子微粒，所述高分子微粒由包括刚性纳米粒子在内的至少部分可交联的高分子材料交联而形成，其中至少一种所述刚性纳米粒子在溶液中具有非球对称的形状，所述刚性纳米粒子在所述高分子微粒中至少局部形成基本有序的排列结构。
[0014]作为本申请的进一步改进，所述刚性纳米粒子为生物大分子。
[0015]作为本申请的进一步改进，所述高分子微粒内部具有刚性纳米粒子基本有序排列的一个或多个区域，所述多个区域间的分子排列可以无关联、相关联或者部分相关联。
[0016]作为本申请的进一步改进，所述非球对称的刚性纳米粒子其形状为以分子长轴方向为特征方向的棒状、带状、片状、针状、或线状。
[0017]作为本申请的进一步改进，所述非球对称的刚性纳米粒子其形状为特征方向垂直于平面方向的盘状。
[0018]作为本申请的进一步改进，所述高分子微粒内部整体有序。
[0019]作为本申请的进一步改进，所述特征方向基本沿微粒半径方向分布、沿微粒双极轴方向分布或在微粒内部呈多个同心圆分布中的任意一种。
[0020]作为本申请的进一步改进，在基本有序的局部区域，所述特征方向基本呈平行、扇形或螺旋排列。
[0021]作为本申请的进一步改进，所述生物大分子选自多肽、蛋白质、核酸、多糖和脂类中的至少一种。
[0022]作为本申请的进一步改进，具有非球对称的形状的生物大分子具有或不具有手性特征。
[0023]作为本申请的进一步改进，具有手性特征的生物大分子包括左旋与右旋手性生物大分子。
[0024]作为本申请的进一步改进，具有非球对称的形状的生物大分子为自然界大量存在且提取成本低廉的纤维素纳米晶或纤维素纳米纤维。
[0025]作为本申请的进一步改进，所述纤维素纳米晶的长度为20
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1000纳米，宽度为2
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100纳米。
[0026]作为本申请的进一步改进，所述纤维素纳米晶在溶液中的长径比为2:1
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200:1。
[0027]作为本申请的进一步改进，所述高分子微粒进一步包括在溶液中不形成明显非球对称的形状的多糖化合物，所述多糖化合物与所述刚性纳米粒子共聚形成所述高分子微粒。
[0028]作为本申请的进一步改进，所述多糖化合物选自琼脂、琼脂糖、葡聚糖、淀粉、壳聚糖和海藻糖中的至少一种。
[0029]作为本申请的进一步改进，所述刚性纳米粒子与所述多糖化合物的质量比为1:10
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50:1。
[0030]作为本申请的进一步改进，所述刚性纳米粒子与所述多糖化合物溶于水后，所得分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔的高分子微粒，其特征在于，所述高分子微粒由包括刚性纳米粒子在内的至少部分可交联的高分子材料交联而形成，其中至少一种所述刚性纳米粒子在溶液中具有非球对称的形状，所述刚性纳米粒子在所述高分子微粒中至少局部形成基本有序的排列结构。2.根据权利要求1所述的高分子微粒，其特征在于，所述刚性纳米粒子为生物大分子。3.根据权利要求1所述的高分子微粒，其特征在于，所述高分子微粒内部具有刚性纳米粒子基本有序排列的一个或多个区域，所述多个区域间的分子排列可以无关联、相关联或者部分相关联。4.根据权利要求1所述的高分子微粒，其特征在于，所述非球对称的刚性纳米粒子其形状为以分子长轴方向为特征方向的棒状、带状、片状、针状、或线状。5.根据权利要求1所述的高分子微粒，其特征在于，所述非球对称的刚性纳米粒子其形状为特征方向垂直于平面方向的盘状。6.根据权利要求2
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5任一项所述的高分子微粒，其特征在于，所述高分子微粒内部整体有序。7.根据权利要求6所述的高分子微粒，其特征在于，所述特征方向基本沿微粒半径方向分布、沿微粒双极轴方向分布或在微粒内部呈多个同心圆分布中的任意一种。8.根据权利要求2
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5任一项所述的高分子微粒，其特征在于，在基本有序的局部区域，所述特征方向基本呈平行、扇形或螺旋排列。9.根据权利要求2所述的高分子微粒，其特征在于，所述生物大分子选自多肽、蛋白质、核酸、多糖和脂类中的至少一种。10.根据权利要求9所述的高分子微粒，其特征在于，具有非球对称的形状的生物大分子具有或不具有手性特征。11.根据权利要求10所述的高分子微粒，其特征在于，具有手性特征的生物大分子包括左旋与右旋手性生物大分子。12.根据权利要求9所述的高分子微粒，其特征在于，具有非球对称的形状的生物大分子为纤维素纳米晶或纤维素纳米纤维。13.根据权利要求12所述的高分子微粒，其特征在于，所述纤维素纳米晶的长度为20
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1000纳米，宽度为2
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100纳米。14.根据权利要求11所述的高分子微粒，其特征在于，所述纤维素纳米晶在溶液中的长径比为2:1
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200:1。15.根据权利要求1所述的高分子微粒，其特征在于，所述高分子微粒进一步包括在溶液中不形成明显非球对称的形状的多糖化合物，所述多糖化合物与所述刚性纳米粒子共聚形成所述高分子微粒。16.根据权利要求15所述的高分子微粒，其特征在于，所述多糖化合物选自琼脂、琼脂糖、葡聚糖、淀粉、壳聚糖和海藻糖中的至少一种。17.根据权利要求15所述的高分子微粒，其特征在于，所述刚性纳米粒子与所述多糖化合物的质量比为1:10
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50:1。18.根据权利要求15
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17任一项所述的高分子微粒，其特征在于，所述刚性纳米粒子与所述多糖化合物溶于水后，所得分散液固含量为2％
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90％。
19.根据权利要求15
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17任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛九枝，王睿，杨敏，
申请(专利权)人：江苏集萃智能液晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：