[发明专利]一种固定化有细胞的海藻酸盐胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及胶囊及其制备方法，具体地说涉及一种固定化有细胞的海藻酸盐胶囊及其制备方法。

背景技术

胶囊化是利用天然或合成的高分子材料对固体或液体进行包封的过程。该技术的主要特点是改变活性物质的理化性质(相态，溶解度等)；保护物质免受环境条件的影响；屏蔽味道、颜色和气味；降低物质毒性；控制释放活性物质等。用胶囊包封的生物大分子、微生物或细胞被阻隔在胶囊膜内部，而营养物质及其它小分子物质可自由通过囊膜进行物质传递，从而达到催化、培养和免疫隔离的目的。生物胶囊化技术已在细胞和酶的固定化、微生物及动植物细胞的大规模培养、药物控制释放等领域得到广泛的应用[文献1：马小军.微胶囊与人工器官.北京：化学工业出版社，2002]。在众多的胶囊化技术中，海藻酸盐胶囊制备简便、易于放大、细胞活性保持好，因而被广泛应用[文献2：Xianzhen Li.The use of chitosan to increase the stability of calciumalginate beads with entrapped yeast cells.Biotechnol.Appl.Biochem.1996，23：269]。但目前，海藻酸盐固定技术还存在一些问题，如大粒径的固态环境影响溶质在胶囊中的扩散[文献3：陈西广等.一种制备甲壳素微球载体的方法.中国发明专利96115714]，需要特殊的胶囊膜材料(如聚赖氨酸、高度脱乙酰化的壳聚糖)，工艺复杂，制备成本较高[文献4：马小军等.一种固定化酵母细胞的微胶囊制备方法.中国发明专利200310118155.7]等。

发明内容

本发明的目的是提供一种固定化有细胞的海藻酸盐胶囊及其制备方法。

本发明所提供的固定化有细胞的海藻酸盐胶囊，包括胶囊膜和液体腔，细胞分散于液体腔内；所述胶囊膜材料为海藻酸盐。

其中，本发明胶囊的粒径在0.5-5.0mm，大小可控，分布均匀；胶囊膜厚10-200μm，可根据不同培养条件来调控。液体腔内含有保存液，常用保存液选自去离子水，Tris缓冲液，醋酸缓冲液，可溶性钙盐或钡盐溶液，或者含有可溶性钙盐或钡盐的缓冲液；其pH在5.0-9.0。

本发明海藻酸盐胶囊可以适用于多种细胞的固定化，例如大肠杆菌，红球菌，酵母细胞(包括啤酒酵母、热带假丝酵母、毕氏酵母及基因工程酵母)，肝、肾上腺、甲状腺细胞。

本发明海藻酸盐胶囊的制备方法，包括如下步骤：

1)将均匀混合有细胞的囊材溶液滴入低温凝固浴中，形成小球；

2)将所得小球在搅拌下加入海藻酸盐溶液中进行交联反应，在小球表面形成一层胶囊膜；

3)将所得胶囊置于保存液中保存，使胶囊核融化并扩散至膜外，从而在胶囊膜内形成液体腔，得到所述海藻酸盐胶囊。

其中，步骤1)所述囊材溶液包括囊材和二价盐溶液，囊材选自明胶；所述二价盐选自可溶性钙盐和可溶性钡盐；所述囊材溶液中，囊材的质量百分浓度为3％-30％，二价盐浓度为0.025-0.3mol/L。低温凝固浴为羟基硅油浴、液体石蜡浴、植物油浴等，温度在15℃以下。

步骤2)海藻酸盐溶液的质量百分浓度为0.1％-3％。小球与海藻酸盐溶液交联反应时间为30-180秒。而且，为了增强胶囊膜的强度，步骤2)小球进行交联反应之后，还在可溶性钙(或钡)盐溶液中进行反应。

步骤3)保存液为去离子水，Tris缓冲液，醋酸缓冲液，可溶性钙盐或钡盐溶液，或者含有可溶性钙盐或钡盐的缓冲液；保存液的pH在5.0-9.0；保存温度在20-50℃。

本发明具有内部液态环境的海藻酸钙胶囊，用于细胞固定化。与传统的固定化技术相比，本发明首先制备出粒径在0.5-5.0mm范围内的带有细胞的凝胶小球，再在小球表面通过离子交联反应快速形成一层海藻酸盐胶囊膜，然后将所得的胶囊置于保存液中，恒温保存，使内部的凝胶融化并扩散至膜外，从而在囊内成液体环境，并使细胞分散于该液体环境中。

本发明的特点在于：(1)本发明所用的材料海藻酸盐、明胶、琼脂、卡拉胶等均为天然高分子，价格低，生物相容性好；(2)囊膜厚度适宜，且囊内为液体环境，有利于溶质的扩散与传递；(3)全生理条件下制备，无剪切和振荡，细胞活性100％保持。

本发明胶囊生物相容性好，膜厚适宜，且囊内为液态环境，极大改善了传统固定化技术制备的载体的传质问题，使培养过程中囊内所有细胞均能保持活性，从而充分保证了细胞的有效利用率。另外，较大尺寸的胶囊在大规模制备和回收方面具有明显的优势，具有很好的应用前景。

附图说明