专利名称：一种基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用制备中空微胶囊的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备中空微胶囊的方法，尤其是基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相
互作用制备中空微胶囊的方法。
背景技术：
微胶囊是通过成膜物质将囊内空间与囊外空间隔离开所形成的特定三维结构，其形状以球形为主，也可为卵圆形、正方形或长方形、多角形及其它各种不规则形状。传统微胶囊尺寸大小通常为微米至毫米级，壁厚为亚微米至几百微米，囊壁通常由天然或合成的高分子材料组成，也可是无机化合物。微胶囊在食品、药物、化妆品、生物医用等领域中都有着十分重要的应用。 微胶囊的制备方法有很多。根据囊壁形成的原理，微胶囊的传统制备技术大体可分为三类利用反应生成囊壁的化学方法、利用相分离形成囊壁的物理化学方法和利用机械或其它物理作用形成囊壁的物理方法。近年来研究人员又开发了许多新的微胶囊制备方法，如模板组装、模板聚合、表面接枝聚合、分散聚合等，这其中基于在胶体微粒表面利用层层自组装技术制备的微胶囊由于具有材料选择多样、结构精确可控、易赋予胶囊智能响应性等优点而得到了广泛研究。利用该方法制备的胶囊对外界环境PH值、离子浓度、温度、激光、磁场等具有智能响应，但是实现以上响应所需的剌激物大多难以在人体内实现，这给这些智能胶囊体系在生物医用领域的应用前景带来了挑战，制备对糖类尤其是葡萄糖有响应的智能微胶囊则可以较好地解决这一问题。已有的少数关于葡萄糖响应的微胶囊的报道主要有两类。 一类是基于苯硼酸基团与糖类的相互作用，但此类胶囊的葡萄糖响应性大多需在pH〉 9时才能比较明显地表现出来，然而人体内难以找到这样的pH环境。另一类是利用葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖分子从而导致局部微环境的PH值发生变化以影响胶囊通透性的原理来实现胶囊的葡萄糖响应，但是其所用原材料_酶的价格昂贵且极易失活。而利用凝集素(如伴刀豆球蛋白)_多糖(如糖原)特异相互作用制备的微胶囊则具有在生理PH值下具有葡萄糖响应性、原料的生物相容性与可降解性好、原料成本低廉稳定等优点，可较好地弥补已报道胶囊体系的不足，同时所得胶囊对于基于葡萄糖单元的多糖分子也具有响应，以上优点使得该微胶囊在生物医用领域有着良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用制备中空微胶
囊的方法，以实现胶囊在生理PH值下对葡萄糖及低分子量葡聚糖的剌激响应。 本发明的基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用制备中空微胶囊的方法，是采用
将含有葡萄糖结合位点的伴刀豆球蛋白与由葡萄糖单元构成的糖原在胶体微粒表面进行
层层组装，获得聚合物多层膜后将胶体微粒除去，从而得到囊壁为基于伴刀豆球蛋白与糖
原特异相互作用制备的中空微胶囊。具体包括以下步骤
1)往pH值为7. 1-7. 8、浓度为0.025-0. 05mol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲 液中加入CaCl2与MnCl2，使缓冲液中含有lmmol/L Mn"和lmmol/L Ca2+，以该缓冲液为溶剂 分别配制浓度为0. 2mg/ml的伴刀豆球蛋白溶液与浓度为lmg/ml的糖原溶液；
2)往浓度为4mg/ml、pH值为7且含有0. 5M NaCl的聚乙烯亚胺溶液中，按每毫升 聚乙烯亚胺溶液加入5-25mg碳酸盐胶体粒子，振荡吸附后离心水洗； 3)将步骤2)所得粒子分散于步骤1)的伴刀豆球蛋白溶液中，振荡吸附并用浓度 为0. 025-0. 05mol/L的三羟甲基氨基甲烷_盐酸缓冲液离心洗涤，得到表面组装有一层伴 刀豆球蛋白分子的粒子； 4)将步骤3)所得粒子分散于步骤l)的糖原溶液中，振荡吸附并用浓度为 0. 025-0. 05mol/L的三羟甲基氨基甲烷_盐酸缓冲液离心洗涤，得到在伴刀豆球蛋白分子 层表面进一步组装一层糖原分子的粒子； 5)在步骤4)所得粒子表面重复步骤3)和4)，组装伴刀豆球蛋白层和糖原层直至
所需组装层数，将所得粒子分散于浓度为0. lmol/L的乙二胺四乙酸二钠溶液中，振荡去除
胶体粒子，得到囊壁为基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用构建的中空微胶囊。 本发明中，所说的碳酸盐为碳酸钙或碳酸锰。 本发明中，所说的组装层数一般为3-15层。 本发明方法的有益效果在于 本发明是利用伴刀豆球蛋白上的葡萄糖结合位点与糖原分子中所含的葡萄糖单 元之间的特异相互作用来制备中空微胶囊。所得胶囊具有在生理PH值下对葡萄糖与葡聚 糖具有剌激响应性、原料的生物相容性与可降解性好、原料成本低廉稳定等优点，在生物医 用领域有着良好的应用前景。
图la)pH 7. 8条件下组装了 12层的微胶囊的光学显微镜照片，b)pH 7. 8条件下 组装了 12层的微胶囊干燥后的扫描电镜照片。 图2pH 7. 1条件下组装了 12层的微胶囊的光学显微镜照片。
图3pH 7. 8条件下组装了 12层的微胶囊的荧光显微镜照片。
图4pH 7. 8条件下组装了 4层的微胶囊的扫描电镜照片。
图5pH 7. 8条件下组装了 6层的微胶囊的扫描电镜照片。 图6a)pH 7. 8条件下组装了 12层的微胶囊与葡萄糖溶液混合前的荧光显微镜照 片；b)pH 7. 8条件下组装了 12层的微胶囊与葡萄糖溶液混合20秒后的荧光显微镜照片。
图7pH 7. 8条件下组装了 12层的微胶囊与分子量2万的葡聚糖溶液混合10分钟 后的荧光显微镜照片。 图8pH 7. 8条件下组装了 12层的微胶囊与分子量4万的葡聚糖溶液混合12分钟 后的荧光显微镜照片。
具体实施例方式
以下结合实例进一步说明本发明，但这些实例并不用来限制本发明。
实例1
1)往pH值为7.8、浓度为0. 05mol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸(Tris-HCl)缓冲液中加入CaCl2与MnCl2，使缓冲液中含有lmmol/L Mn"和lmmol/L Ca2+，以该缓冲液为溶剂分别配制浓度为0. 2mg/ml的伴刀豆球蛋白溶液与浓度为lmg/ml的糖原溶液；
2)往4ml浓度为4mg/ml、pH值为7且含有0. 5M NaCl的聚乙烯亚胺溶液中，加入40mg碳酸^胶体粒子，振荡吸附后离心水洗； 3)将步骤2)所得粒子分散于步骤1)的伴刀豆球蛋白溶液中，振荡吸附并用浓度为O. 025mol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液离心洗涤，得到表面组装有一层伴刀豆球蛋白分子的粒子； 4)将步骤3)所得粒子分散于步骤l)的糖原溶液中，振荡吸附并用浓度为0. 025mol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液离心洗涤，得到在伴刀豆球蛋白分子层表面进一步组装一层糖原分子的粒子； 5)在步骤4)所得粒子表面重复步骤3)和4)，组装伴刀豆球蛋白层和糖原层直至组装至12层，将所得粒子分散于浓度为0. lmol/L的乙二胺四乙酸二钠溶液中，振荡去除胶体粒子，得到囊壁为基于伴刀豆球蛋白-糖原特异相互作用构建的中空微胶囊。所得微胶囊湿态下的光学显微镜照片见图la，干态下的扫描电镜照片见图lb。
实例2 步骤同实例1，但所有步骤中缓冲液pH条件用7. 1代替7. 8。所得微胶囊湿态下的光学显微镜照片见图2。
实例3 步骤同实例1，但在步骤3)中使用荧光素异氰酸酯(FITC)标记的伴刀豆球蛋白代替普通的伴刀豆球蛋白。所得微胶囊湿态下的荧光显微镜照片见图3。
实例4 步骤同实例l，但步骤2)中用碳酸锰胶体粒子代替碳酸钙胶体粒子。
实例5 步骤同实例l，但步骤2)中往4ml聚乙烯亚胺溶液中加入20mg碳酸钙粒子。
实例6 步骤同实例l，但步骤5)中胶囊囊壁的组装层数为4层。所得微胶囊干燥后的扫
描电镜照片见图4。 实例7 步骤同实例l，但步骤5)中胶囊囊壁的组装层数为6层。所得微胶囊干燥后的扫
描电镜照片见图5。 实例8 将实例3所得微胶囊悬浮液与等体积20mg/ml葡萄糖溶液(溶剂为浓度为0. 025mol/L、pH 7. 4且含lmmol/L Mn2+、Ca2+的Tris-HCl缓冲液)混合，荧光显微镜下监测微胶囊形貌变化，混合前胶囊形貌如图6a所示，混合20秒后胶囊形貌如图6b所示，可见胶囊对葡萄糖剌激发生了响应，在形貌上表现为尺寸上的剧烈收縮及囊壁的变皱。
实例9 将实例3所得微胶囊悬浮液与等体积100mg/ml分子量2万的葡聚糖溶液(溶剂为浓度为0. 025mol/L、 pH 7. 4且含1,1/L Mn2+、 Ca2+的Tris—HCl缓冲液)混合，荧光显微镜下监测微胶囊形貌变化，混合10分钟后胶囊形貌如图7所示，可见胶囊对分子量为2 万的葡聚糖剌激发生了响应，在形貌上表现为尺寸发生了明显减小且囊壁变皱。
实例10 将实例3所得微胶囊悬浮液与100mg/ml分子量4万的葡聚糖溶液(溶剂为浓度 为0. 025mol/L、pH 7. 4且含lmmol/L Mn2+、Ca2+的Tris-HCl缓冲液)按体积比1 : 2混合， 荧光显微镜下监测微胶囊形貌变化，混合12分钟后胶囊形貌如图8所示，可见胶囊对分子 量为4万的葡聚糖剌激发生了响应，在形貌上表现为尺寸发生了一定程度的减小且囊壁变 皱。
权利要求
一种基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用制备中空微胶囊的方法，该方法包括以下步骤1)往pH值为7.1-7.8、浓度为0.025-0.05mol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中加入CaCl2与MnCl2，使缓冲液中含有1mmol/L Mn2+和1mmol/L Ca2+，以该缓冲液为溶剂分别配制浓度为0.2mg/ml的伴刀豆球蛋白溶液与浓度为1mg/ml的糖原溶液；2)往浓度为4mg/ml、pH值为7且含有0.5M NaCl的聚乙烯亚胺溶液中，按每毫升聚乙烯亚胺溶液加入5-25mg碳酸盐胶体粒子，振荡吸附后离心水洗；3)将步骤2)所得粒子分散于步骤1)的伴刀豆球蛋白溶液中，振荡吸附并用浓度为0.025-0.05mol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液离心洗涤，得到表面组装有一层伴刀豆球蛋白分子的粒子；4)将步骤3)所得粒子分散于步骤1)的糖原溶液中，振荡吸附并用浓度为0.025-0.05mol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液离心洗涤，得到在伴刀豆球蛋白分子层表面进一步组装一层糖原分子的粒子；5)在步骤4)所得粒子表面重复步骤3)和4)，组装伴刀豆球蛋白层和糖原层直至所需组装层数，将所得粒子分散于浓度为0.1mol/L的乙二胺四乙酸二钠溶液中，振荡去除胶体粒子，得到囊壁为基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用构建的中空微胶囊。
2. 根据权利要求1所述的基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用制备中空微胶囊的 方法，其特征在于所说的碳酸盐为碳酸钙或碳酸锰。
3. 根据权利要求1所述的基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用制备中空微胶囊的 方法，其特征在于所说的组装层数为3-15层。
全文摘要
本发明公开了一种基于伴刀豆球蛋白与糖原特异相互作用制备中空微胶囊的方法。该方法利用伴刀豆球蛋白与糖原所含葡萄糖单元的特异识别作用，通过层层组装的方法在碳酸盐胶体粒子表面形成多层膜，进一步采用乙二胺四乙酸二钠络合去除碳酸盐胶体微粒，得到中空微胶囊。采用本方法制备的微胶囊在生理pH条件下对特定单糖及多糖物质能产生特异性响应，并具有原料成本低廉、生物相容性好、生物可降解等优点，在生物医用领域具有良好的应用前景。
文档编号B01J13/14GK101773813SQ20101012292
公开日2010年7月14日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者仝维鋆, 朱一, 高长有 申请人:浙江大学