[发明专利]一种尺寸均一的小粒径魔芋葡甘聚糖微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程的生化分离以及药物载体领域，具体地，本发明涉及一种尺寸均一的小粒径魔芋葡甘聚糖微球及其制备方法。

背景技术

魔芋葡甘聚糖（KGM）是一种由葡萄糖和甘露糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的一种中性杂多糖，其分子结构与葡聚糖结构相似，具备了作为理想生物材料的许多特性：高亲水性、与生物大分子良好的生物相容性、分子中富含活性羟基以及易于进行化学修饰等，因此制备的魔芋葡甘聚糖微球可以作为层析介质、药物控释载体、香精吸附载体等多种产品。

由于开发魔芋葡甘聚糖微球具有重要的经济及实用价值，国内外也开发了多种制备魔芋葡甘聚糖微球的方法。日本学者[JP62236839]利用酯化的魔芋葡甘聚糖制备了一种葡甘聚糖微球，其工艺路线冗长，成本昂贵；JP1094949通过在制备的葡甘聚糖微球的基础上引入不同的离子交换基团制备了魔芋葡甘聚糖离子交换介质。CN1078724A以及CN101113180B都分别描述了不同类型的魔芋葡甘聚糖微球的制备方法。但是，上述的制备方法均为机械搅拌法，制备的微球粒径不均一、粒径难以控制，实际应用中需要经过复杂的筛分程序，耗用大量人力及物力。申请人采用常规微孔膜乳化制备出粒径可控的魔芋葡甘聚糖微球（CN102492178A），解决了上述粒径不均一的问题，能够满足分离纯化、细胞培养微载体和诊断制剂等多方面的要求。该方法通过选择不同孔径的膜，可以制备出平均粒径在10-200μm范围内可控的微球，但是当制备粒径小于10μm的小粒径魔芋葡甘聚糖微球时，所用的膜孔径非常小，此时即使在较高的氮气压力下乳化速度仍然非常慢；增大压力在一定程度下能够提高乳化速度，但是太大的压力会降低微球的粒径均一性，当微球中魔芋葡甘聚糖含量较高时，此问题更为明显。

CN101293191A公开了一种制备琼脂糖凝胶微球的方法，其包括如下步骤：提供预定浓度的琼脂糖水溶液作为水相W；提供溶解了油溶性乳化剂且与水互不相溶的油性物质作为油相O；将水相W与油相O混合得到W/O型初乳液；将所述初乳液在预定压力下通过经过疏水处理的微孔膜以得到粒径均一的W/O型乳液；使W/O型乳液滴凝固得到琼脂糖凝胶微球。在该方法中，初乳液的制备和过膜操作，都需要在加热条件下进行，即使是低熔点琼脂糖，也要求温度在40℃以上，并且该专利仅能制备琼脂糖含量在20%以下的微球。在本发明中，在进行过膜操作时，并不需要加热，不需将控制温度到40℃以上，在常温下即可操作。琼脂糖微球过膜时要求温度40℃以上，是为了防止溶液冷凝形成凝胶，导致堵膜等问题。对于魔芋葡甘聚糖溶液，由于我们对其进行了降解，把分子量控制在特定范围内，即使浓度增加到20%以上，在常温下也不会形成凝胶，有效解决了胶凝过程的影响。此外，由于琼脂糖微球过膜乳化时要求在40℃以上操作，因此溶液与膜之间的界面张力会下降很多，要求微孔膜必须进行疏水处理。但制备魔芋葡甘聚糖微球时，可以在常温操作，对膜的表面性质没有特殊要求，即使是亲水性的膜也可以制备均一、小粒径的微球，因此无需对微孔膜进行疏水处理。由于琼脂糖的分子量大，因此，浓度需要限制在20%以下，高于20%会因为过于黏稠而无法制备初乳或进行过膜操作。但魔芋葡甘聚糖分子量控制在特定范围内后，在高含量下（高于20%），仍为可流动状态，可以通过常规方法如均质、高速搅拌等制备初乳液，并且初乳液可顺利通过膜孔进行操作，实现高含量（高于20%）微球的制备。

同时高魔芋葡甘聚糖含量和小粒径对于魔芋葡甘聚糖凝胶微球的应用有着很重要的意义。一方面，在生物大分子分离纯化中，对分离介质的要求是能获得尽可能高的流速和尽可能高的分离效果，对于魔芋葡甘聚糖分离介质，这种要求同样存在。减小粒径和提高粒径均一性可以提高分离的分辨率。另一方面，提高魔芋葡甘聚糖微球强度的途径有两个，其一为通过引入化学交联剂，即通过在多糖链上的羟基间引入共价键提高凝胶强度。在保证交联效果相同的情况下，另外一种提高凝胶强度的途径是提高凝胶微球中的魔芋葡甘聚糖的含量，但是随着葡甘聚糖浓度的增加，粘度也会相应的增大。此时，传统机械分散法和已有的直接膜乳化法均难以制备小粒径的魔芋葡甘聚糖微球。虽然机械分散法可以通过提高搅拌速度来降低粒径，但是分散法得到的粒径分布很宽，小于10μm的微球仍然很少。对于已有的直接膜乳化法，制备魔芋葡甘聚糖凝胶微球时，水相粘度的增大会给乳液的制备过程带来很大的麻烦，较大的水相粘度使生成的液滴在膜表面脱落困难，当液滴粒径较小时经过较长的乳化过程液滴甚至会堵塞膜孔。同时，研究也表明，较大的水相粘度使制备过程即使在很大的压力下，也会变得相当缓慢。