[发明专利]一种可用于层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球

说明书

本发明公开了一种可用于层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球，首先使用一种双功能交联剂对多糖原料进行修饰，然后将其与未修饰原料混合，乳化成球后，经后期活化，实现微球内部的交联；修饰多糖链通过在凝胶纤维束内部以及纤维束之间形成共价交联键，大大提高了凝胶微球的机械强度；而未修饰多糖链上含有大量羟基，有利于凝胶化过程中氢键的形成，起到骨架支撑的作用，维系凝胶固化形成的大孔网络结构，有效避免微球的收缩和变形。所得凝胶微球不但具有天然多糖赋予的优良性能，而且在骨架刚性和操作流速上具有显著优势，是一种理想的工业化层析分离填料。

技术领域

本发明涉及层析分离材料技术领域，具体为一种可用于层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球。

背景技术

天然多糖富含羟基，亲水性很强，与生物大分子具有良好的相容性，在生物大分子分离领域占据核心地位。尤其是凝胶类的多糖分离介质，其在溶胀状态下具有大孔网络结构，对于生物大分子的分离纯化具有特殊的优越性。然而多糖凝胶的骨架结构主要由氢键维系，虽然有一定的机械强度，但与无机物微球和其他有机聚合物微球相比颗粒相对较软，因此被称为“软基质”。当用作分离介质时，在压力较大的情况下，这类“软基质”容易出现压紧和堵塞层析柱造成流动困难的现象，尤其在大规模层析，要求流速很高的时候，这一缺点更为明显。化学交联是增加多糖凝胶骨架刚性的有效方法，通过向凝胶微球中引入具有一定链长的交联剂分子，将氢键作用转化为共价键作用，使得凝胶骨架刚性和化学稳定性大幅度提高。分离介质的机械强度越高，有利于在高流速下高负载量地分离目标产物，可以大大提高生产效率。

有关交联方法的专利和文献报道很多，常用的交联剂都是一些含有活泼的双官能基团的化合物（如环氧氯丙烷、2,3-二溴丙醇、丁二醇双缩水甘油醚）及分子两端带有活泼Cl、Br等基团的物质。现有技术中多数是先向多糖链的两个结合位点间引入长链交联剂，实现多糖纤维束之间的初步捆绑；在此基础上，再引入短链交联剂，进行纤维束内部的交联，所得多糖微球的最大操作流速有了进一步提高。上述传统交联方法的共同点在于，首先制备凝胶微球，将其分散于水中充分溶胀，然后加入交联剂进行交联。由于交联剂一般为油溶性的，在水中溶解度很低，而且交联剂要靠扩散进入已经形成的凝胶网络结构内部才能与多糖链上的羟基发生反应，因此反应速度很慢，交联度很难进一步提升，无法满足大规模生产对介质骨架刚性方面的要求。在油相中交联有利于提高反应体系中交联剂的溶解度，但是多糖凝胶在油相中难以溶胀，即微球在收缩状态下交联，虽然交联度很高，但所得凝胶微球不再具有大孔网络结构，在生物大分子的分离纯化中应用受限。

发明内容

本发明提供一种可用于层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可用于层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球，所述可用于层析分离填料的高强度多糖类凝胶微球，具有半刚性的骨架结构，最大流速为2500cm/h。

所述多糖类凝胶微球机械强度大幅度提高，能够在最大流速2500/h的情况下正常操作和实现快速高效层析分离。

所述多糖类凝胶微球作为层析分离填料时最大流速可达到2500cm/h，远远大于现有填料的最大流速。

所述多糖优选天然多糖，典型但非限制性的多糖例如有淀粉、糖元、壳多糖、菊糖、琼脂糖、葡聚糖、魔芋葡甘聚糖和露聚糖，作为优选方案，所述多糖进一步优选琼脂糖、葡聚糖或魔芋葡甘聚糖中的任意一种，更进一步优选琼脂糖。

本发明的目的之二在于提供一种如上所述的多糖类凝胶微球的制备方法，所述方法包括：

（1）多糖原料的修饰：配制多糖溶液，并加入双功能交联剂，在碱性条件下，其一端的活性基团与多糖链上的羟基反应，然后调节pH至中性，终止反应，加入保护剂和聚乙二醇，亲水性的多糖链沉淀析出，将离心得到的沉淀干燥，得到修饰的多糖原料；