专利名称：一种乳化/内部凝胶化制备海藻酸钙凝胶珠的方法
技术领域：
本发明涉及一种乳化/内部凝胶化制备海藻酸钙凝胶珠的方法。具体地说，是采用将海藻酸钠和难溶性钙盐分散到油相中，经乳化成油包小型乳状液，再通过降低体系的pH解离出难溶性钙盐中的钙离子引发海藻酸钠的凝胶化反应，生成海藻酸钙凝胶珠。
海藻酸钙凝胶珠是七十年代以来应用最广泛的细胞固定化材料，近年来又有大量以其作为生化药物控制释放载体的报道。早期的海藻酸钙凝胶珠是通过离子型多糖海藻酸钠经过喷嘴如注射器滴入钙离子溶液的方法来制备的。它们被用于许多生物材料的固定化，如动物细胞、酵母细胞等，但这种方法制备的凝胶珠产量十分有限，粒径一般大于1mm，极大限制了该材料的实际应用。为提高海藻酸钙凝胶珠产量，八十年代同轴喷气装置[3]和静电滴定装置[4]被发明，但需要多个注射器同时滴定，设备十分复杂，而且凝胶珠粒径受注射器针头内径和溶液粘度的限制明显。因此采用注射器滴定的方法制备海藻酸钙凝胶珠难以满足大规模细胞固定化技术的要求，如工业发酵、细胞培养大规模载体、药物控制释放载体等。乳化/内部凝胶化法(Beaulieu C et al.1992，3839～45及Beaulieu C et al.1995，43644～650)采用难溶性钙盐代替氯化钙水溶液，经乳化可制备出球形度较好、粒径在200～1000μm的海藻酸钙凝胶珠，但凝胶珠粒径分布较宽，且呈现多区间分布，无法满足生物医学领域应用中保持物质活性和对颗粒均匀性的要求。
本发明的目的是提供一种乳化/内部凝胶化制备海藻酸钙凝胶珠的方法。采用这种方法可以制备产量高、球型度好，表面光洁度高、粒径分布窄的海藻酸钙凝胶珠。
为了实现上述目的，本发明针对乳化/内部凝胶化法存在的问题，采用新的分散体系和表面活性剂以乳化/内部凝胶化方法制备了产量高、球型度好，表面光洁度高、粒径分布窄的海藻酸钙凝胶珠。乳化/内部凝胶化方法的原理是将海藻酸钠溶液和难溶性钙盐碳酸钙、乳酸钙、草酸钙颗粒分散到油相的液体石蜡中，在合适的表面活性剂Span 85作用下形成油包水(W/O)型乳状液。然后通过降低体系的pH解离出难溶性钙盐中的钙离子而引发海藻酸钠的凝胶化反应，生成海藻酸钙凝胶珠。本发明的凝胶珠制备过程及参数如下在带有冷却搅拌混合装置的反应罐中，将含有0.05～0.1mol/L难溶钙盐均匀分散到0.5～3％(w/v)海藻酸钠溶液中，然后将混合液分散到含有0.5～2.5％Span 85的液体石蜡中，水油相体积比在1∶2～1∶7之间，在100～500rpm的转速下搅拌大约15-40min。以冰醋酸为凝胶引发剂调节体系的pH在4.0-6.5之间，继续搅拌5-20min，即可得到海藻酸钙凝胶珠。
下面通过实施例对本发明的技术给予进一步的说明。
实施例海藻酸钙凝胶珠的制备0.06mol/L难溶钙盐均匀分散到0.6(w/v)海藻酸钠溶液中，然后将混合液分散到含有0.6％Span 85的液体石蜡中，水油相体积比为1∶2.5，在150rpm的转速下搅拌15min。以冰醋酸为凝胶引发剂调节体系的pH为4.2，继续搅拌5min制备的海藻酸钙凝胶珠的外观形态规整，球型度高、表面光洁度高、粒径分布窄，与滴定法制备的凝胶珠具有同样的球型度和表面光洁度。
用上述方法制备海藻酸钙凝胶珠产量可以达到20L/h，并可以根据实际需要进行放大。
另外，在上述实施例中，通过电机搅拌速度实现对制备海藻酸钙凝胶粒径大小的调控，在上述的制备条件下可以获得较窄的粒径分布100-500μ，因此可以根据包埋物的需要制备不同粒径的凝胶珠。
由上述可知，本发明由于采用了乳化/内部凝胶化方法，制备规模由原来的60-100ml/h提高到20L/h。并且，可以进一步采用了低温保护技术，固定化细胞和生化药物保持了良好的生物活性。另外，本发明的技术采用生物相容性良好的材料，无毒无刺激性，对固定化物质活性无伤害，适用于制药工业、食品工业和其它生物技术领域。
权利要求
1.一种乳化/内部凝胶化制备海藻酸钙凝胶珠的方法，其特征在于采用以海藻酸钠和难溶钙盐为分散相，液体石蜡为分散介质，Span85为表面活性剂，以冰醋酸为凝胶引发剂的乳化体系，进行乳化/内部凝胶化反应。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于难溶钙盐为碳酸钙、乳酸钙或草酸钙。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述分散相是将含有0.05～0.1mol/L难溶钙盐均匀分散到0.5～3％(w/v)海藻酸钠溶液中。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述分散介质是将混合液分散到含有0.5～2.5％Span 85的液体石蜡中，水油相体积比在1∶2～1∶7之间。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于以冰醋酸调节体系的pH在4.0-6.5之间。
全文摘要
一种乳化/内部凝胶化制备海藻酸钙凝胶珠的方法,其特征在于采用以海藻酸钠和难溶钙盐为分散相,液体石蜡为分散介质,Span85为表面活性剂,以冰醋酸为凝胶引发剂的乳化体系,进行乳化/内部凝胶化反应。利用这种方法可以产量高、球型度好,表面光洁度高、粒径分布窄的海藻酸钙凝胶珠。
文档编号C08L5/04GK1374338SQ01109449
公开日2002年10月16日 申请日期2001年3月12日 优先权日2001年3月12日
发明者刘群, 马小军, 刘袖洞 申请人:中国科学院大连化学物理研究所