专利名称：表面固定生物物质的基芯包衣载体及其制备方法
技术领域：
本发明属于固定生物活性物质的技术领域，具体涉及一种表面固定生物物质的基芯包衣载体及其制备方法。
固定生物活性物质的技术归纳为共价法、吸附法和包埋法三大类。共价法是将生物活性物质通过共价键与不容性载体相耦联，或把生物活性物质之间直接相耦联的一类固定化方法，可用于共价法的合成载体常见的有丙烯酰胺共聚物、马来酸酐(顺丁烯二酸酐)共聚物、甲基丙烯酸共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯醇、氨基酸共聚物等。天然载体常见的有明胶、琼脂糖、葡聚糖、纤维素、多孔玻璃、淀粉等。该法的缺点是操作复杂，反应剧烈，条件不易控制，易引起蛋白质结构和活性中心被破坏；吸附法的缺点是结合力弱，活性物质易从载体上脱落，因此本法在工业产生中不常应用；包埋法虽然具有操作简单，生物物质的活性高等优点，但仍不适用于和大分子物质起作用的生物物质的固定化。
中国专利公开了一种“将生物物质固定在基物上的方法”公告号为1166204，其方法是在固定基物上配备具有键合活性NHx-基因的Si3H4表面上，经化学反应使生物物质与该基团耦联的方法。该法的缺点是(1)基物表面配备具有键合活性NHx-基因的Si3H4工艺复杂，反应剧烈，条件不易控制，配备过程中产生大量污染环境的废物；(2)基物中的Si3H4等易引起蛋白质结构和生物活性中心的破坏，固定后的生物物质活性低等。
另外，中国专利还公开了一种“固定化微生物细胞和酶的膜状载体”公告号为2132750，其特征是由网状结构支撑层及附着于该织物两侧的包埋有微生物细胞和酶的两凝胶层组成。该固定法属于包埋法，其优点是操作简单，生物物质活性高，其缺点是该法不适应于固定和大分子物质起作用的生物物质。
现有固定化生物活性物质的载体，无论是颗粒、膜、胶胨，还是微量反应板等都存在有原料用量都较大，所需设备较多，制备工艺复杂，中间废液/毒液多，环境/水污染严重等缺陷，而且往往由于所用原料单一，制成的载体性能不太理想，不适应在工业化大生产中的重复使用和连续操作。
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处而提供了一种基芯包衣载体材料来源广泛、所需设备和制备工艺简单、固定后性能优良，无环境污染的表面固定生物物质的基芯包衣载体及其制备方法。
本发明是这样实现的表面固定生物物质的基芯包衣载体，其特征是所述的基芯包衣载体的基芯上包有包衣层。包衣层将有一定形状的不溶性材料的基芯包衣制成载体，以达到节约成本，减少环境污染的目的。
本发明的基芯包衣载体的形状为微粒/珠或膜片状。具体形状可根据表面固定化生物物质的要求选择。
本发明表面固定生物物质的基芯包衣载体，其特征在于载体的基芯为颗粒状/珠状或膜片状的不溶性有形材料的定型物。所述的不溶性有形材料的定型物一般可用作基芯的原料有砂粒、豆粒、米粒、玻璃粒、可装柱用的各种树脂粒、活性碳粒等颗粒状物；金属珠、玻璃珠、珍珠等珠状物或叶片、石英片、木片、纤维素及其衍生物膜片、纸片、各种类型的塑料片等膜片状物的一种或多种混合物，其中较好用的有各种树脂粒、活性碳粒、纤维素及其衍生物的膜片、各种类型的塑料膜片等。
基芯包衣载体的包衣剂，可先用硅胶、明胶、琼脂糖、葡聚糖、聚乙烯醇、聚苯乙烯、合成树脂、海藻酸钠等一种或多种混合物；较好用的有明胶、琼脂糖、葡聚糖、聚乙烯醇、聚苯乙烯等一种或多种混合物。
如果需要，可根据包衣剂的情况，选择理化改性剂，对载体表面进行化学的或物理的改进处理。一般可用于理化改性的材料有聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、海藻酸钠、纤维素及其衍生物等的一种或多种混合物。较好的改性剂有聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇等一种或多种混合物，如所用包衣剂中已有上述改性剂中的一种或多种，且包衣后载体性能优良，则该载体也可不用改性直接固定生物物质。
本发明所述的活化剂物质有-β-硫酸酯乙砜基苯胺(SESA)、戊二醛、乙烯、顺丁烯二酸酐共聚物(EMA)、CNBr、NaIO4、均-三嗪纤维素等一种或多种混合物，其中较好的活化物有-β-硫酸酯乙砜基苯胺(SESA)、戊二醛、乙烯、CNBr、NaIO4等一种或多种混合物。
本发明所述的表面固定生物物质的基芯包衣载体的制备方法，其特征是1、选用不溶性有形材料作为基芯；2、将基芯用包衣剂包衣；3、用活化剂将基芯包衣载体表面活化后与要固定的生物物质结合。
制备方法1)选用基芯(1)选择现成不溶性的有形材料作基芯①如成品要装柱，可选用各种供装柱用的树脂粒、活性碳粒等微粒状物作为基芯。
②如成品在科研、检验或其它方面用，除可用①中的有形物基芯外，也可用砂粒、米粒、金属珠、玻璃珠、珍珠或塑料膜、纸、纤维素及其衍生物的膜等微粒/珠或膜状物的作为载体基芯。
(2)自制基芯可根据需要，用明胶、硅胶、多聚糖类物质或其它高分子化合物经制粒/珠或膜的设备或任何一种普通适用技术，制成微粒/珠或膜作为基芯。
2)给基芯包衣，生产载体根据基芯情况和成品要求的需要，可选择上述一种或多种包衣剂的混合物对基芯进行包衣，包衣时，先将选好的包衣剂配成溶胶，再将基芯放入包衣剂溶胶中进行包衣。
如选用自制基芯，在基芯制备中已用了上述包衣剂材料，这种基芯也可不进行包衣，直接当载体应用。
当基芯在包衣溶胶中已带匀包衣剂后，将带有包衣剂的基芯捞入冰水中或含有多价金属离子(浓度为0.05-0.5M的Ca++、Mg++等)的水溶液中，使包衣剂凝胶化，获得基芯外带有一层包衣凝胶的载体。如包衣层较薄，可通过调节包衣溶胶浓度、组成或经本包衣法再次或多次包衣，直到达到要求的包衣层厚度则可。
一般包衣剂在溶胶中总的重量百分比为0.5-50％，较好为2.0-30％，特别是在4.0-15.0％的范围内包衣效果最好。包衣剂凝胶化所用时间一般在0.5-8小时。凝胶化后捞出，经冷冻干燥或在室温下风干，使包衣凝胶紧紧包在基芯外，完成包衣工作，制备好了载体。
如需要可进一步选用能进行理化改性的高分子材料对包衣表层改性。改性方法是将上述改性剂中的一种或多种高分子材料混合物，如聚乙烯醇，完全溶于水中，配成浓度为0.5-8％，最好为1-3％溶液，将要改性的载体放入其中改性1-12小时，使改性剂渗入到包衣表层，改变包衣表层的理化性能。改性后捞出，蒸馏水洗净，获得性能优良的、可在表面固定生物物质的载体。
3)用活化剂将基芯包衣载体表面活化后与要固定的生物物质结合将上述活化剂中的一种或多种混合物，配成重量百分比为1-20％，最好是1-5％的溶液，将已制好的载体放入，室温下搅拌活化1-24小时，捞出已活化的载体，用蒸馏水冲洗三次，放入要固定生物物质的溶(悬)液中固定。要固定的生物物质一般用5-100mg/L的溶(悬)液，固定效果较好的是5-20mg/L的溶(悬)液。在0-4℃的温度下，搅拌固定0.5-12小时，捞出已固定了生物物质的载体，冲洗三次，即得到固定了生物物质的载体微粒/珠或膜片。将其冷冻干燥，分装，4℃保存。
本发明的效果及优点1、在载体中设计基芯，可省去制备载体的成形设备；使制备工艺操作简单化；省去大量原料，降低生产成本；无环境污染。
2、固定后产品活性高，寿命长；生物物质与载体结合牢固，稳定性好，结果重现性好，运用范围广。
图1为表面固定生物物质的基芯包衣载体微粒图2为表面固定生物物质的基芯包衣载体膜片实施例1，以活性碳为基芯1，明胶、聚乙烯醇混合溶胶为包衣剂，戊二醛为活性剂，生产可装柱用的固定小鼠脑细胞膜吗啡受体3微粒(本法因用聚乙烯醇作包衣剂，故本法不进行理化改性)。
(1)选基芯1选吸附能力强，好包衣，大小均匀的活性碳粒为基芯取活性碳100g，作基芯。
(2)配包衣溶胶明胶20g，聚乙烯醇100g，加水1000ml，加热溶解，配成12％的明胶-聚乙烯醇混合物包衣溶胶。
(3)基芯包衣，生成包衣层2将活性碳放入包衣溶胶中包衣20min，捞入搅拌着的Ca++、Mg++(重量百分比为1-5％)溶液中使包衣溶胶凝胶化2小时。
(4)活化载体捞出已包衣好的载体，用蒸馏水洗涤3次后放入3％(v/v)的戊二醛溶液里，在室温中搅拌活化1-8小时，捞出已活化的载体，用蒸馏水冲洗20min。
(5)固定受体将活化后的载体放入用0.05mol/L，PH7.4的Tris-HCl缓冲液配成的10mg/L的小鼠脑细胞膜吗啡受体悬液中，4℃搅拌固定2-24小时。捞出表面固定了受体的载体，用4℃，0.05mol/L，PH7.4的Tris-HCl缓冲液冲洗3次，获得可装柱用的固定小鼠脑细胞膜吗啡受体微粒。
实施例2制备过程完全按实施例1操作，基芯用多孔玻璃珠，生产固定有小鼠脑细胞膜吗啡受体的载体珠。
实施例3制备过程完全按实施例1操作，基芯用硝酸纤维素膜，生产固定有小鼠脑细胞膜吗啡受体的载体膜。
权利要求
1.一种表面固定生物物质的基芯包衣载体，其特征是所述的基芯包衣载体的基芯(1)上包有包衣层(2)。
2.根据权利要求1所述的表面固定生物物质的基芯包衣载体，其特征在于基芯包衣载体形状为微粒/珠或膜片状。
3.根据权利要求1和2所述的表面固定生物物质的基芯包衣载体，其特征在于载体的基芯为颗粒状/珠状或膜片状的不溶性有形材料的定型物。
4.一种制备权利要求1所述的表面固定生物物质的基芯包衣载体的制备方法，其特征是1、选用不溶性有形材料作为基芯；2、将基芯用包衣剂包衣；3、用活化剂将基芯包衣载体表面活化后与要固定的生物物质结合。
全文摘要
本发明涉及一种表面固定生物物质的基芯包衣载体及其制备方法,其特征是以不溶性材料为基芯,将基芯用包衣剂包衣,制成基芯包衣载体微粒/珠或膜;后用活化剂将载体表面活化,与要固定的生物物质结合。与现有技术相比本发明在生产过程中不产生废液,不污染环境,且不需要大型设备,操作简单,生产成本低廉。
文档编号C12N11/00GK1298018SQ00128120
公开日2001年6月6日 申请日期2000年11月30日 优先权日2000年11月30日
发明者高治平 申请人:高治平