【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种整体柱材料的制备方法，特别涉及一种三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法。
技术介绍
1、生物大分子(如蛋白、质粒、病毒疫苗等)是生命科学研究的热点领域之一，由于其复杂多样且易失活，它们的大规模分离纯化一直是一个挑战，分离成本通常占产品总成本的60-90％，解决这一问题的关键在于寻找一种高效的生物分离介质。上世纪90年代初出现的整体柱又被称为第四代色谱分离介质(anal.chem.,2006,78,2101-2107)，具有操作流速快、渗透率高、背压低、溶质传质阻力小等特点，可以有效避免多亚基生物大分子解聚，活性回收率高，尤其适用于生物大分子的快速分离分析。根据基质材料不同，整体柱可以分为四大类即有机聚合物、无机硅胶、有机-无机杂化和多糖类整体柱。无机硅胶类整体柱ph耐受性低，制备过程复杂且重现性差，通常用于分离小分子；有机聚合物整体柱在分离生物大分子过程中的生物相容性、化学稳定性和机械强度难以调和，且在有机溶剂中易溶胀，骨架不均匀缺乏介孔结构；与聚合物整体柱类似，杂化整体柱具有相同的固有缺陷。多糖类(琼脂糖、纤维素、淀粉等)整体柱生物相容性好，富含羟基容易衍生，具有超大贯穿孔道的多糖整体柱在分离大尺寸的核酸、质粒和类病毒颗粒方面具有优势，有利于保持它们的活性结构。纤维素作为自然界中储量最丰富的天然高分子聚合物，亲水性高，抗溶剂能力强，机械强度良好，在生物领域是理想的固体支持材料，可以替代一些石化产品，节约有限的石油资源。
2、目前多糖类整体柱的制备主要包括热诱导相分离、冰凝诱导自组装、乳液模板法。
3、由于固有特性，纤维素的溶解和再生不像一般多糖那么容易，因此采用乳液模板法制备纤维素整体柱是一个挑战。凝固浴对纤维素再生起着重要作用，它是纤维素的不良溶剂(非溶剂)，常用的凝固浴包括酸、盐和有机溶剂。凝固浴的作用是置换出纤维素溶液中溶剂使其失去溶解性，流体凝胶逐渐转变为半固体状态沉淀再生(ind eng chem res,2005,44(3):522-529)。由于凝固浴置换纤维素溶剂受扩散限制，阻力较大，因此文献中采用凝固浴法制备的纤维素材料主要是薄膜和微米丝，未见用于制备纤维素整体柱的报道。
技术实现思路
1、针对目前研究存在的问题，本专利技术的目的在于开发一种兼具机械强度、生物相容性、分离容量和分离效率的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法。通过油水两相表面活性剂及纤维素分子链在界面的氢键及疏水作用力，使得两相互锁形成三维双连续mipe，以其为模板预交联并采用凝固浴再生，可得尺寸可控的三维连续的骨架和孔道，进一步化学交联后得到具有理想机械强度的三维双连续高贯通纤维素整体柱。该整体柱可用于固定化酶或分离纯化生物大分子。该方法主要挑战在于三维双连续乳液模板的制备、双连续区域尺寸调控以及固化再生处理。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)使用碱/尿素(硫脲)/水体系将纤维素粉末于低温下搅拌溶解，加入一定量的化学交联剂和水溶性表面活性剂，搅拌均匀后作为水相。将油溶性表面活性剂与有机溶剂均匀混合作为油相，通过机械搅拌将油相分散至水相中，经过乳化后形成稳定的三维双连续mipe。
5、(2)将步骤(1)所得的乳液通过注射器快速转入一端带有橡胶塞的有机玻璃色谱柱中，将其浸于凝固浴中固化一段时间，然后将有机玻璃色谱柱与蠕动泵相连，依次使用50％乙醇溶液、去离子水去除残余的致孔剂和表面活性剂。
6、(3)使用交联剂在一定温度和碱性条件下进行二次交联，交联反应结束后使用50％乙醇溶液、去离子水洗涤整体柱，即得三维双连续高贯通纤维素整体柱。
7、步骤(1)中所述的纤维素粉末可为微晶纤维或相关衍生物、细菌纤维、竹/麻纤维，纤维素溶液的浓度为1-20wt％。
8、步骤(1)中所述的溶解纤维素的温度范围为-5℃至-20℃；碱选自lioh和naoh中的一种，浓度为4-10wt％；尿素(硫脲)浓度为4-20wt％。
9、步骤(1)中所述的有机溶剂选自环己烷、正己烷、正庚烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲苯、二甲苯、氯苯、溴苯、液体石蜡、橄榄油、异辛醇中的至少一种。
10、步骤(1)中所述的水溶性表面活性剂选自吐温(如吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、吐温85)、脂肪醇聚氧乙烯醚(如aeo-7、aeo-9、aeo-15、aeo-20、aeo-23、平平加o-10、平平加o-15、平平加o-20、平平加o-25)、烷基酚聚氧乙烯醚(如op-9、op-10、op-15、op-20、op-30)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物(如f68、f88、f127、f108)的至少一种。
11、步骤(1)中所述的油溶性表面活性剂选自司班(如司班40、司班60、司班65、司班80)、脂肪醇聚氧乙烯醚(如aeo-3、aeo-4、aeo-5、aeo-6)、烷基酚聚氧乙烯醚(如op-4、op-5、op-6、op-7)、聚氧丙烯-聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(如rpe1720、1740、2520)中的至少一种。
12、步骤(1)中所述的表面活性剂质量分数占乳液体系的1-15％，混合hlb值范围3.5-15，混合乳化剂的hlb值根据质量分数法计算。
13、步骤(1)中预交联步骤是本专利技术的一个关键步骤，可以确保纤维素整体柱固化再生后的机械强度，否则在步骤(2)中连接蠕动泵清洗整体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于步骤包括：
2.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的纤维素粉末可为微晶纤维或相关衍生物、细菌纤维、竹/麻纤维，纤维素溶液的浓度为1-20wt％。
3.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的有机溶剂选自环己烷、正己烷、正庚烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲苯、二甲苯、氯苯、溴苯、液体石蜡、橄榄油、异辛醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水溶性表面活性剂选自吐温(如吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、吐温85)、脂肪醇聚氧乙烯醚(如AEO-7、AEO-9、AEO-15、AEO-20、AEO-23、平平加O-10、平平加O-15、平平加O-20、平平加O-25)、烷基酚聚氧乙烯醚(如OP-9、OP-10、OP-15、OP-20、OP-30)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物(如F68、F
5.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的油溶性表面活性剂选自司班(如司班40、司班60、司班65、司班80)、脂肪醇聚氧乙烯醚(如AEO-3、AEO-4、AEO-5、AEO-6)、烷基酚聚氧乙烯醚(如OP-4、OP-5、OP-6、OP-7)、聚氧丙烯-聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(如RPE1720、1740、2520)中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的表面活性剂质量分数占乳液体系的1-15％，混合HLB范围3.5-15，混合乳化剂的HLB值根据质量分数法计算。
7.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的化学交联剂可选用环氧氯丙烷、环氧氯丙烷-多元醇衍生物、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、二环氧丁烷、乙二醇二缩水甘油醚、单环氧基或多环氧基的化合物及含有活泼卤素化合物等多官能团化合物的一种或至少两种的混合物，交联剂添加量占水相体积的1-10％。
8.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水相和油相体积比为13:7-3:7；乳化温度0-30℃；乳化时间3-30min；乳化搅拌速度200-2000rpm。
9.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的凝固浴选自硫酸、盐酸、乙酸、硼酸、植酸、硫酸/硫酸钠、硫酸铵、乙醇、甲醇、丙酮或乙二醇水溶液中的一种或几种，溶液浓度为1-50wt％；固化时间为48-96h。
10.根据权利要求1所述的三维高贯通的双连续纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的化学交联剂与步骤(1)相同，交联剂质量浓度15-50％；交联温度10-80℃；交联时间为6-48h；碱浓度的范围0.1-10M。
...【技术特征摘要】
1.一种三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于步骤包括：
2.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的纤维素粉末可为微晶纤维或相关衍生物、细菌纤维、竹/麻纤维，纤维素溶液的浓度为1-20wt％。
3.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的有机溶剂选自环己烷、正己烷、正庚烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲苯、二甲苯、氯苯、溴苯、液体石蜡、橄榄油、异辛醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水溶性表面活性剂选自吐温(如吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、吐温85)、脂肪醇聚氧乙烯醚(如aeo-7、aeo-9、aeo-15、aeo-20、aeo-23、平平加o-10、平平加o-15、平平加o-20、平平加o-25)、烷基酚聚氧乙烯醚(如op-9、op-10、op-15、op-20、op-30)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物(如f68、f88、f127、f108)的至少一种。
5.根据权利要求1所述的三维双连续高贯通纤维素整体柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的油溶性表面活性剂选自司班(如司班40、司班60、司班65、司班80)、脂肪醇聚氧乙烯醚(如aeo-3、aeo-4、aeo-5、aeo-6)、烷基酚聚氧乙烯醚(如op-4、op-5、op-6、op-7)、聚氧丙烯-聚氧乙烯-...
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