专利名称：一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法，属于功能材料和生物材料领域。
背景技术：
固定化生物大分子技术具有处理效率高，操作稳定，对环境耐受力强，工艺流程简便等一系列优点，目前已经在工业、医学、化学分析、环境保护、能源开发等方面得到广泛的应用。实际应用中，载体及包埋条件的选择是固定化生物大分子在较长时间内保持一定的强度和生物活性，降低固定化成本并延长其使用寿命的关键。理想的载体应具备对生物的低毒性，具有多孔性，传质快、稳定性能好，没有特异性吸附，有适合引入配基的官能团、寿命长和价格低廉等特点环境科学与技术，2012，02:167-172。
固定化所需要的载体各有不同，比如海藻酸钠、PVA、壳聚糖、聚酯等有机高分子和磷酸钙、碳酸钙、硅胶、硅藻土等无机物。海藻酸钠和壳聚糖均是无毒、生物相容性好、可生物降解的天然高分子材料。海藻酸钠-壳聚糖已被应用于药物控制释放、固定化生物催化齐U、细胞培养及微反应器、人体器官和基因运载工具以及分离介质等领域，效果良好，应用前景十分广阔仲恺农业技术学院学报，2007，04:1-5。海藻酸钠作为天然高分子材料因其安全环保，价格低廉，对细胞相对毒性小，固定化成形方便，传质性能好，广泛应用于生物大分子的固定中，如固定化脂肪酶、谷氨酰胺转胺酶等。海藻酸钠固定化生物大分子需钙离子形成凝胶，能有效地包埋生物大分子，生物大分子活收率较高，但钙化的海藻酸钠凝胶稳定性差，容易在多离子作用或在钙离子扩散而钾、钠离子大量聚集时变软，出现“漏酶”现象。壳聚糖的氨基酸在适当PH下容易质子化而形成阳离子聚电解质，海藻酸钠的羧基在水中易离子化成阴离子聚电解质，聚阳离子和聚阴离子可互相吸引形成稳定的聚电解质化合物。添加壳聚糖于海藻酸钙凝胶中，利用壳聚糖氨基组与海藻酸羧基组的结合作用可加强海藻酸I丐稳固性食品工业科技，2011,05:209-211.。张佳宁,宋云花等以海藻酸钠-壳聚糖为包埋材料，戊二醛为交联剂，固定化细胞PLA2，最终选择出最优的固定化条件食品工业科技，2012，33 (21):201-205。利用无机物进行生物分子固定化也是一个非常活跃的研究领域。通过溶胶-凝胶技术可将许多生物分子如蛋白质、酶，甚至完整的细胞包埋到二氧化硅凝胶中。然而，与其它的生物固定化方法一样，生物分子包埋后，其生物活性下降甚至丧失是一个普遍存在的问题。目前主要是通过引入有机基团来制备二氧化硅有机/无机杂化材料。Gill等报道了使用甘油对水解前体进行化学修饰；Brennan等报道了将糖分子和硅酸甲酯硅共价结合后，水解前体可以显著地提高生物相容性高等学校化学学报，2011，05:1100-1105。此夕卜，很多无机物粒子虽然固定化生物大分子效率高，稳定性好，但是无机物颗粒收集使用很不方便，有些无机物表面生物相容性差，固定化后生物大分子容易失活。用有机-无机复合材料进行生物大分子的固定是近年来研究的新兴方向。马文韬等以硅基介孔分子筛MCM-41为载体，在二氧化硅载体的介孔孔道中固定生物酶分子，再将制备好的固定化酶生物催化剂二次固定于海藻酸钙凝胶体中发明专利CN200810034104.9。本发明方法采用了物理吸附包埋法和溶胶-凝胶法，固定酶生物催化剂具有较好的酶分散性和较高的载酶量，并且具有较高的酶活性回收率和重复利用率。赵孔银等提供了一种固定化生物大分子的有机-无机复合水凝胶膜及接枝材料的制备方法201310020673.9。在制备复合水凝胶的过程中，通过吸附、包埋或吸附包埋后再通过共价键交联的方式，将生物大分子固定到厚度可控的复合水凝胶膜上，而该复合水凝胶膜可通过钙离子交联的方式接枝到其他基体材料表面，得到固定化生物大分子的有机-无机复合水凝胶膜接枝材料。该发明方法操作简单，不使用任何有机溶剂，固定化生物大分子的活性高，材料本身生物相容性好，膜厚度可控。但是添加的无机材料容易团聚，形成较大颗粒，难以均匀分散到海藻酸钙凝胶中，这影响了材料的综合性能。本发明提供了一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法。其特征是在制备海藻酸盐水凝胶的过程中引入可与金属离子交联剂发生反应的其他物质，通过吸附、包埋或吸附包埋后再通过共价键交联的方式，将生物大分子固定到厚度可控的杂化水凝胶膜上，而该海藻酸盐杂化水凝胶膜可通过离子交联的方式接枝到其他基体材料表面，得到固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料。本发明制备方法简单，不使用任何有机溶剂，固定化生物大分子的活性高，材料本身生物相容性好，膜厚度可控，可以接枝到各种形状的载体上，在组织工程、药物控制释放、催化等领域有很好的应用前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是海藻酸钙凝胶强度低、无机粒子复合分散困难、水凝胶粒子使用不方便、固定化生物分子活性差等问题。本发明解决所述海藻酸钙凝胶强度低、无机粒子复合分散困难、水凝胶粒子使用不方便、固定化生物分子活性差等问题的技术方案是设计一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料。
本发明提供了一种吸附固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜的制备方法，其特征是包括以下步骤:a)将海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01% -10%的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C -20°C的密闭无菌容器中备用；b)配制金属离子质量百分比为0.05% -30%的金属盐水溶液，作为离子交联剂；c)取l_5g步骤a)得到的海藻酸钠和其他物质的混合水溶液倒入表面干洁的平放的玻璃片上，用厚度为20-1000 u m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即连同玻璃片一起浸泡入步骤b)得到的金属盐水溶液中，浸泡0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到海藻酸盐杂化水凝胶膜；d)将步骤c)得到的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡在质量百分比为0.05% -10%的生物大分子的水溶液，在4-40°C下震荡吸附2-48小时，将吸附后的海藻酸盐杂化水凝胶膜用去离子水洗3遍，得到吸附生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜；
e)将步骤d)得到的吸附生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡入质量百分比为0.5% -50%的化学交联剂溶液中交联0.5-48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到吸附固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜；本发明提供了一种包埋固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜的制备方法，其特征是包括以下步骤:a)将生物大分子、海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去尚子水中，得到质量百分比为0.05% -10%的生物大分子,质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01 % -10 %的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C -20°C的密闭无菌容器中备用；b)配制金属离子质量百分比为0.05% -30%的金属盐水溶液，作为离子交联剂；c)取l_5g步骤a)得到的生物大分子、海藻酸钠和其他物质的混合水溶液倒入表面干洁的平放的玻璃片上，用厚度为20-1000 u m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即连同玻璃片一起浸泡入步骤b)得到的金属盐水溶液中，浸泡0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜；d)将步骤c)得到的包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡入质量百分比为0.5% -50%的化学交联剂溶液中交联0.5-48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到包埋固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜。本发明还提供了一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料的制备方法，其特征是包括以下步骤:a)将基体材料放入体积百分数为5% -50%的丙烯酸水溶液中，加入质量百分数为0.5% -3%的阻聚剂硫酸亚铁铵，通入氮气，用紫外灯照射0.1-1小时，取出用去离子水洗净均聚物，用氢氧化钠中·和处理后，得到聚丙烯酸钠接枝的基体材料；b)将海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01% -10%的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C -20°C的密闭无菌容器中备用，配制金属离子质量百分比为0.05% -30%的金属盐水溶液，作为离子交联剂；c)取l_5g步骤b)得到的海藻酸钠和其他物质的混合水溶液，倒入平整放置好的步骤a)得到的聚丙烯酸钠接枝的基体材料上，用厚度为20-1000 u m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即将基体材料浸泡入步骤b)得到的离子交联剂，保持浸泡0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到接枝海藻酸盐杂化水凝胶膜的基体材料；将接枝海藻酸盐杂化水凝胶膜的基体材料浸泡在质量百分比为0.05% -10%的生物大分子的水溶液中，在4_40°C下震荡吸附2-48小时，用去离子水洗3遍，得到吸附生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料；d)将生物大分子、海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去尚子水中，得到质量百分比为0.05% -10%的生物大分子,质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01 % -10 %的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C -20 °C的密闭无菌容器中备用，配制金属离子质量百分比为0.05 % -30 %的金属盐水溶液，作为离子交联剂；取l_5g步骤a)得到的生物大分子、海藻酸钠和其他物质的混合水溶液，倒入平整放置好的步骤a)得到的聚丙烯酸钠接枝的基体材料上，用厚度为20-1000 y m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即将基体材料浸泡入离子交联剂中
0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料；e)将步骤c)和d)得到的吸附和包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料浸泡入质量百分比为0.5% -50%的化学交联剂溶液中交联0.5-48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到吸附和包埋固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料。本发明所述的生物大分子包括酶、蛋白质、生长因子、DNA、RNA。所述的其他物质包括磷酸三钠、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠、硅酸钠、碳酸钠、草酸钠、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、羧甲基壳聚糖中的一种或两种以上混合物。本发明所述的基体材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯和聚砜，所述的基体材料的形态包括膜和纤维无纺布。本发明所述的化学交联剂为戊二醛、京尼平、环氧氯丙烷、碳二亚胺、琥珀酸酐、重氮盐、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上混合物，所述的离子交联剂为氯化钡、氯化铁、氯化铝、氯化钙、磷酸二氢钙、硫酸钙、硝酸钙、葡萄糖酸钙、磷酸氢钙、乳酸钙水溶液中的任意一种或两种以上混合物。本发明所述的制备方法简单，不使用任何有机溶剂，固定化生物大分子的活性高，材料本身生物相容性好，膜厚度可控，可以接枝到各种形状的载体上，在组织工程、药物控制释放、催化等领域有很好的应用前景。
具体实施例方式下面介绍本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制。
实施例1 一种吸附固定化溶菌酶的磷酸/海藻酸钙杂化水凝胶膜的制备方法a)将海藻酸钠和磷酸氢二铵在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为
0.05%的海藻酸钠及质量百分比为0.01%的磷酸氢二铵的混合水溶液，静置消去气泡，放置于20°C的密闭无菌容器中备用；b)配制钙离子质量百分比为0.05%的氯化钙水溶液，作为离子交联剂；c)取1g步骤a)得到的海藻酸钠和磷酸氢二铵的混合水溶液倒入表面干洁的平放的玻璃片上，用厚度为1000 u m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即连同玻璃片一起浸泡入步骤b)得到的氯化钙水溶液中，浸泡5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到磷酸/海藻酸盐杂化水凝胶膜；d)将步骤c)得到的磷酸/海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡在质量百分比为10%的溶菌酶的水溶液，在4°C下震荡吸附48小时，将吸附后的磷酸/海藻酸盐杂化水凝胶膜用去离子水洗3遍，得到吸附溶菌酶的磷酸/海藻酸盐杂化水凝胶膜；e)将步骤d)得到的吸附溶菌酶的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡入质量百分比为
0.5%的戊二醛溶液中交联48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到吸附固定化溶菌酶的磷酸/海藻酸钙杂化水凝胶膜。实施例2.—种包埋固定化牛血清白蛋白的聚丙烯酸酸/海藻酸钙杂化水凝胶膜的制备方法a)将牛血清白蛋白、海藻酸钠和聚丙烯酸钠在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05%的牛血清白蛋白，质量百分比为0.05%的海藻酸钠及质量百分比为10%的聚丙烯酸钠的混合水溶液，静置消去气泡，放置于20°C的密闭无菌容器中备用；b)配制钙离子质量百分比为30%的硝酸钙水溶液，作为离子交联剂；c)取Ig步骤a)得到的牛血清白蛋白、海藻酸钠和聚丙烯酸钠的混合水溶液倒入表面干洁的平放的玻璃片上，用厚度为20 y m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即连同玻璃片一起浸泡入步骤b)得到的金属盐水溶液中，浸泡0.5-5小时，用去离子水冲洗3遍，得到包埋牛血清白蛋白的海藻酸盐杂化水凝胶膜；d)将步骤c)得到的包埋牛血清白蛋白的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡入质量百分比为50%的戊二醛溶液中交联48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到包埋固定化牛血清白蛋白的海藻酸盐杂化水凝胶膜。实施例3.—种吸附固定化DNA的羧甲基壳聚糖/海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝聚酯纤维的制备方法a)将聚酯放入体积百分数为50%的丙烯酸水溶液中，加入质量百分数为3%的阻聚剂硫酸亚铁铵，通入氮气，用紫外灯照射0.1小时，取出用去离子水洗净均聚物，用氢氧化钠中和处理后，得到聚丙烯酸钠接枝的聚酯纤维；b)将海藻酸钠和羧甲基壳聚糖钠在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为
8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01 %的羧甲基壳聚糖钠的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C的密闭无菌容器中备用，配制金属离子质量百分比为30%的氯化钙水溶液，作为离子交联剂；c)取5g步骤b)得到的海藻酸钠和羧甲基壳聚糖钠的混合水溶液，倒入平整放置好的步骤a)得到的聚丙烯酸钠接枝的聚酯纤维上，用厚度为1000 的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即将聚酯浸泡入步骤b)得到的离子交联剂中，保持浸泡0.5小时，用去离子水冲洗3遍，得到接枝海藻酸盐杂化水凝胶膜的聚酯；将接枝海藻酸盐杂化水凝胶膜的聚酯浸泡在质量百分比为0.05% -10%的生物大分子的水溶液中，在4-40°C下震荡吸附2-48小时，用去离子水洗3遍，得到吸附生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料；d)将步骤c)和d)得到的吸附生物大分子的羧甲基壳聚糖/海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝聚酯纤维浸泡入质量百分比为0.5%的戊二醛溶液中交联48小时，用去离子水冲洗3遍，得到吸附固定化DNA的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料。实施例4.一种包埋固定化细胞生长因子的硅酸/海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝聚丙烯纤维的制备方法a)将聚丙烯纤维放入体积百分数为5%的丙烯酸水溶液中，加入质量百分数为
0.5%的阻聚剂硫酸亚铁铵，通入氮气，用紫外灯照射2小时，取出用去离子水洗净均聚物，用氢氧化钠中和处理后，得到聚丙烯酸钠接枝的聚丙烯纤维；b)将细胞生长因子、海藻酸钠和硅酸钠在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05%的细胞生长因子，质量百分比为3%的海藻酸钠及质量百分比为10%的硅酸钠的混合水溶液，静置消去气泡，放置于10°C的密闭无菌容器中备用；c)配制钡离子质量百分比为10%的氯化钡水溶液，作为离子交联剂；
d)取5g步骤a)得到的细胞生长因子、海藻酸钠和硅酸钠的混合水溶液，倒入平整放置好的步骤a)得到的聚丙烯酸钠接枝的聚丙烯纤维上，用厚度为600 u m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即将聚丙烯纤维浸泡入离子交联剂中5小时，用去离子水冲洗3遍，得到包埋细胞生长因子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料；e)将步骤d)得到的包埋细胞生长因子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料浸泡入质量百分比为5%的化学交联剂溶液中交联29小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到吸附和包埋固定化细 胞生长因子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料。
权利要求
1.一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法，其特征是在制备海藻酸盐水凝胶的过程中引入可与离子交联剂发生反应的其他物质，通过吸附、包埋或吸附包埋后再通过共价键交联的方式，将生物大分子固定到厚度可控的杂化水凝胶膜上，而该海藻酸盐杂化水凝胶膜可通过离子交联的方式接枝到其他基体材料表面，得到固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料。
2.如权利要求1所述的一种吸附固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜的制备方法，其特征是包括以下步骤: a)将海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01% -10%的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C -20°C的密闭无菌容器中备用； b)配制金属离子质量百分比为0.05% -30%的金属盐水溶液，作为离子交联剂； c)取l_5g步骤a)得到的海藻酸钠和其他物质的混合水溶液倒入表面干洁的平放的玻璃片上，用厚度为20-1000 u m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即连同玻璃片一起浸泡入步骤b)得到的金属盐水溶液中，浸泡0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到海藻酸盐杂化水凝胶膜； d)将步骤c)得到的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡在质量百分比为0.05% -10%的生物大分子的水溶液中，在4-40°C下震荡吸附2-48小时，将吸附后的海藻酸盐杂化水凝胶膜用去离子水洗3遍，得到吸附生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜； e)将步骤d)得到的吸附生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡入质量百分比为0.5% -50%的化学交联剂溶液中交联0.5-48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到吸附固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜。
3.如权利要求1所述的 一种包埋固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜的制备方法，其特征是包括以下步骤: a)将生物大分子、海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05% -10%的生物大分子，质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01 % -10 %的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C _20°C的密闭无菌容器中备用； b)配制金属离子质量百分比为0.05%-30%的金属盐水溶液，作为离子交联剂； c)取l_5g步骤a)得到的生物大分子、海藻酸钠和其他物质的混合水溶液倒入表面干洁的平放的玻璃片上，用厚度为20-1000 u m的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即连同玻璃片一起浸泡入步骤b)得到的金属盐水溶液中，浸泡0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜； d)将步骤c)得到的包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜浸泡入质量百分比为0.5% -50%的化学交联剂溶液中交联0.5-48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到包埋固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜。
4.如权利要求1所述的一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料的制备方法，其特征是包括以下步骤: a)将基体材料放入体积百分数为5% -50%的丙烯酸水溶液中，加入质量百分数为0.5-3%的阻聚剂硫酸亚铁铵，通入氮气，用紫外灯照射0.1-2小时，取出用去离子水洗净均聚物，用氢氧化钠中和处理后，得到聚丙烯酸钠接枝的基体材料； b)将海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01% -10%的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C -20°C的密闭无菌容器中备用，配制金属离子质量百分比为0.05% -30%的金属盐水溶液，作为离子交联剂； c)取l_5g步骤b)得到的海藻酸钠和其他物质的混合水溶液，倒入平整放置好的步骤a)得到的聚丙烯酸钠接枝的基体材料上，用厚度为20-1000 的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即将基体材料浸泡入步骤b)得到的离子交联剂，保持浸泡0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到接枝海藻酸盐杂化水凝胶膜的基体材料；将接枝海藻酸盐杂化水凝胶膜的基体材料浸泡在质量百分比为0.05% -10%的生物大分子的水溶液中，在4-40°C下震荡吸附2-48小时，用去离子水洗3遍，得到吸附生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料； d)将生物大分子、海藻酸钠和可与离子交联剂发生反应的其他物质在搅拌下溶解于去离子水中，得到质量百分比为0.05% -10%的生物大分子，质量百分比为0.05% -8%的海藻酸钠及质量百分比为0.01 % -10 %的其他物质的混合水溶液，静置消去气泡，放置于0°C _20°C的密闭无菌容器中备用，配制金属离子质量百分比为0.05% -30%的金属盐水溶液，作为离子交联剂；取l_5g步骤a)得到的生物大分子、海藻酸钠和其他物质的混合水溶液，倒入平整放置好的步骤a)得到的聚丙烯酸钠接枝的基体材料上，用厚度为20-1000的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，然后立即将基体材料浸泡入离子交联剂中0.5-5小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料； e)将步骤c)和d)得到的吸附和包埋生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料浸泡入质量百分比为0.5% -50%的化学交联剂溶液中交联0.5-48小时，用去离子水冲洗3-5遍，得到吸附和包埋固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料。
5.如权利要求1所述的一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法，其特征是所述的生物大分子包括酶、蛋白质、生长因子、DNA、RNA。
6.如权利要求1所述的一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法，其特征是所述的其他物质包括磷酸三钠、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠、硅酸钠、碳酸钠、草酸钠、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、羧甲基壳聚糖、羧化石墨烯、羧化碳纳米管中的一种或两种以上混合物。
7.如权利要求1所述的一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法，其特征是所述的基体材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯和聚砜，所述的基体材料的形态包括膜和纤维无纺布。
8.如权利要求2，3和4所述的化学交联剂为戊二醛、京尼平、坏氧氯丙烷、碳二亚胺、琥珀酸酐、重氮盐、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上混合物。
9.如权利要求1，2，3和4所述的离子交联剂为氯化钡、氯化铁、氯化铝、氯化钙、磷酸二氢钙、硫酸钙、硝酸钙、葡萄糖酸钙、磷酸氢钙、乳酸钙水溶液中的任意一种或两种以上混合物。
10.如权利要 求1所述的一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法，其特征是制备方法简单，不使用任何有机溶剂，固定化生物大分子的活性高，材料本身生物相容性好，膜厚度可控，可以接枝到各种形状的载体上，在组织工程、药物控制释放、催化等领域 有很好的应用前景。
全文摘要
本发明提供了一种固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜及接枝材料的制备方法。制备方法是在制备海藻酸盐水凝胶的过程中引入可与金属离子交联剂发生反应的其他物质，通过吸附、包埋或吸附包埋后再通过共价键交联的方式，将生物大分子固定到厚度可控的杂化水凝胶膜上，而该海藻酸盐杂化水凝胶膜可通过离子交联的方式接枝到其他基体材料表面，得到固定化生物大分子的海藻酸盐杂化水凝胶膜接枝材料。本发明制备方法简单，不使用任何有机溶剂，固定化生物大分子的活性高，材料本身生物相容性好，膜厚度可控，可以接枝到各种形状的载体上，在组织工程、药物控制释放、催化等领域有很好的应用前景。
文档编号C12N15/10GK103232989SQ201310141818
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者赵孔银, 林贝贝, 阚伯红, 陈甜, 李思迪, 杨宁 申请人:天津工业大学