專利名稱：氧化硅與精蛋白微囊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化硅與精蛋白微囊及其制備方法，具體是氧化硅和精蛋白雜化
制備微膠囊的制備方法。
背景技術(shù)：
如今微囊越來越多地被用于微反應(yīng)器、藥物載體、細(xì)胞和酶的包埋防護(hù)以及基因 轉(zhuǎn)染等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的微囊制備方法主要有三種(l)化學(xué)法，化學(xué)法是指在液相中發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)成囊的方法。目前所采用的化學(xué)法主要有2種，即界面縮聚法與輻射化學(xué)法。這類方 法雖然能夠得到尺寸較均一的微囊，但是其尺寸往往難以調(diào)節(jié)。(2)物理化學(xué)法，本法在液 相中成囊，即在囊心物和囊材的混合物中，加入另一種物質(zhì)或采用其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ鼓也?的溶解度降低而凝聚在囊心物的周圍，形成一個新相析出，故又稱為相分離法。其特點(diǎn)是設(shè) 備簡單，高分子材料來源廣泛，適用于多種藥物的微囊化，缺點(diǎn)是微囊粘連、聚集的問題，工 藝過程中條件很難控制等。(3)物理及機(jī)械法，這類方法主要是通過微膠囊囊壁材料的物理 變化，結(jié)合一定的機(jī)械加工手段進(jìn)行微囊制備。此方法對微囊的物理化學(xué)性質(zhì)的控制較為 不易。 而采用共價層層自組裝技術(shù)制備的微囊則具有高模量、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，其中最 大的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)Ρ砻娴奈锢砘瘜W(xué)性能精確調(diào)控。首先是對膜厚度的調(diào)控，膜厚的調(diào)控 可通過幾個方面來調(diào)節(jié)(l)所選用的組裝材料；(2)組裝的層數(shù)，通過橢圓偏振技術(shù)或者 紫外等可跟蹤組裝過程，膜的厚度會隨著層數(shù)的增加而呈線性增長；(3)組裝條件，不同的 組裝條件下，得到的膜厚往往不同。例如溶液中的離子強(qiáng)度會強(qiáng)烈影響組裝的每層膜的厚 度；溫度和溶劑極性等均對膜厚有影響。通過以上方式，可以在幾個埃到幾個納米的范圍內(nèi) 精確調(diào)控膜厚。其次是對表面化學(xué)性能的調(diào)控?？捎糜陟o電層層自組裝的材料除合成聚電 解質(zhì)外，其他的帶電荷物質(zhì)，如天然大分子(如蛋白質(zhì)和核酸)、病毒、無機(jī)納米粒子(包括 納金、量子點(diǎn)、富勒烯、碳納米管等)、樹脂狀大分子和多價有機(jī)離子如染料分子等都可以用 來構(gòu)筑多層膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氧化硅與精蛋白微囊及其制備方法，以氧化硅_精蛋 白為原料進(jìn)行微囊的制備。通過間隔吸附硅酸鈉和精蛋白使得硅酸鈉和精蛋白通過靜電作 用相互吸附，組裝過程中在精蛋白的誘導(dǎo)作用下硅酸鈉會生成氧化硅，從而達(dá)到形成由氧 化硅和精蛋白層層組裝微囊的目的。本發(fā)明制備條件溫和，制備原料易得，制備工藝簡單易 行，通過對不同層數(shù)的組裝來調(diào)控膜的厚度也比較容易。 本發(fā)明提供的一種氧化硅與精蛋白微囊是以碳酸鈣微粒為模板，硅酸鈉和精蛋白
為原料，按照硅酸鈉和精蛋白的質(zhì)量配比為i : 1 7 : i進(jìn)行制備而成，工藝步驟 含有聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)的氯化鈣溶液與碳酸鈉溶液反應(yīng)制備PSS摻雜的碳酸 牽丐CaC03(PSS)膠體微粒；CaC03與PSS復(fù)合，表示為CaC03(PSS)。
3
將該微粒用魚精蛋白溶液溶解分散，孵化，組裝成有魚精蛋白層的粒子，然后再繼 續(xù)用硅酸鈉溶液分散，孵化；重復(fù)以上過程，在CaC03(PSS)微粒表面交替吸附魚精蛋白和硅 酸鈉得到核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子； 核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子與EDTA溶液攪拌反應(yīng)，水洗滌，離心分離；重復(fù)以上過程，除
去碳酸鈣得自組裝而成的氧化硅與魚精蛋白微囊，水中貯存?zhèn)溆谩?br> 本發(fā)明提供的一種氧化硅與精蛋白微囊的制備方法包括的步驟 1)配置濃度為0.2 0.5mo1/1的氯化鈣溶液，向其中加入聚苯乙烯磺酸鈉
(PSS)，使其濃度為2 3mg/1 ;配置和氯化鈣等摩爾濃度的碳酸鈉溶液，分別過濾后，各取
15 25ml氯化f丐溶液和等體積的碳酸鈉溶液，在1000 1200rpm的轉(zhuǎn)速下將碳酸鈉溶液
加入氯化鈣溶液中，反應(yīng)15 25秒，靜置15 25分鐘，得到含碳酸鈣沉淀的分散溶液。 2)將所得分散溶液在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，離心后用水洗，重
復(fù)離心_水洗過程二次，后去除上清液，得CaC03(PSS)微粒。 3)配置濃度為0.02 0.04mo1/1的硅酸鈉溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)其PH為7.0 8.0。
4)將精蛋白溶解于0. 5mo1/1的NaCl溶液中，配成0. 5 2. Omg/mL的溶液，用鹽
酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)其ra為6. 5 7. 0。 5)水洗滌兩次CaC03 (PSS)微粒，粒子濃度為1 % w/V，離心，產(chǎn)物加入步驟4)的精 蛋白溶液，使CaC03 (PSS)重新分散，孵化15 30min，期間輕微振蕩離心管使碳酸鈣粒子分 散；離心分離，重復(fù)水洗滌兩次。 6)微粒加入到步驟3)的硅酸鈉溶液，使粒子重新分散，孵化15 30min，期間輕 微振蕩，然后在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心，重復(fù)水洗兩次，在碳酸鈣微球的表面制得 一層精蛋白、 一層氧化硅組裝而成的微囊。 7)重復(fù)步驟5)和步驟6)至少兩次，制得精蛋白和硅酸鈉間隔吸附而成共價自組 裝而成的微囊。各步的比例為l : 1。 8)用O. 05 0. 15mol/l的EDTA溶液和水洗滌，3000rpm離心分離，重復(fù)3-5次， 徹底除去碳酸鈣，去核后得微囊，以水洗滌三次，微囊制備至此完畢。 本發(fā)明提供了 一種氧化硅與精蛋白微囊及其制備方法。首先制備具有負(fù)電荷的碳 酸鈣微粒作為模板，將帶正電荷的精蛋白和帶負(fù)電荷的硅酸鈉通過靜電相互作用，交互吸 附于模板上。當(dāng)模板上有三至五個雙層后，利用精蛋白的生物礦化功能誘導(dǎo)氧化硅的形成， 最后用乙二胺四乙酸二鈉去除碳酸鈣內(nèi)核。本發(fā)明制備原料易得，制備工藝簡單易行，通過 對組裝不同層數(shù)而對膜的厚度控制也比較容易，微囊大小可控，穩(wěn)定性好，可重復(fù)性好。


圖1 :對比例1中制備的一層微囊去核后的掃描電子顯微鏡照片。
圖2 :對比例2中制備的三層微囊去核后的電子顯微鏡照片。
圖3 :實(shí)施例2表面4電位和層數(shù)關(guān)系圖。
圖4 :實(shí)施例2微囊的吸附脫附曲線及孔徑分布圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1
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將50mg的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶于15ml過濾后的氯化鈣溶液(濃度為 0. 33mol/l)中，向該溶液加入15ml過濾后的0. 33mol/l的碳酸鈉溶液，在轉(zhuǎn)速為lOOOrpm 的電磁攪拌機(jī)中反應(yīng)20s，關(guān)閉電磁攪拌并靜置15分鐘后開啟電磁攪拌，將反應(yīng)溶液攪拌 均勻，取5ml加入離心管中，共取4管。將四管懸濁液在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心3 分鐘后用去離子水水洗，重復(fù)離心_水洗操作二次。 配置O. 03mol/l的硅酸鈉溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)其ffl為8 ;配置2mg/ml的精蛋白溶液，
并向其中加入5844mg氯化鈉并用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)其ra至6. 5-7. 0之間。 向每個離心管加入5ml 2mg/ml的精蛋白溶液，搖晃使粒子重新分散，孵化15min，
期間輕微振蕩，在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，水洗，重復(fù)離心-水洗二次，后去
除上清液。 向每個離心管加入5ml硅酸鈉溶液，搖晃使粒子重新分散，孵化15min，期間輕微 振蕩，在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，水洗，重復(fù)離心-水洗二次，后去除上清 液。 重復(fù)步驟加入精蛋白和加入硅酸鈉步驟3次。配置O. lmol/1的EDTA溶液，向每只
離心管中加入5ml，震蕩反應(yīng)30min，3000rpm離心3min，去上清液。以上過程重復(fù)3-5次，
以徹底除去碳酸鈣，去核后得微囊，以水洗滌三次，便可制得由3個雙層的精蛋白/氧化硅
LBL微囊。 實(shí)施例2 將50mg的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶于15ml過濾后的氯化鈣溶液(濃度為 0. 33mol/l)中，向該溶液加入15ml過濾后的0. 33mol/l的碳酸鈉溶液，在轉(zhuǎn)速為lOOOrpm 的電磁攪拌機(jī)中反應(yīng)20s，關(guān)閉電磁攪拌并靜置15分鐘。后開啟電磁攪拌，將反應(yīng)溶液攪拌 均勻，取5ml加入離心管中，共取4管。將四管懸濁液在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心3 分鐘后用去離子水水洗，重復(fù)離心_水洗操作二次。 配置0. 03mo1/的硅酸鈉溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)其ffl為8 ;配置2mg/ml的精蛋白溶液，
并向其中加入5844mg氯化鈉并用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)其ra至6. 5-7. 0之間。 向每個離心管加入5ml 2mg/ml的精蛋白溶液，搖晃使粒子重新分散，孵化15min，
期間輕微振蕩，在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，水洗，重復(fù)離心-水洗二次，后去
除上清液。 向每個離心管加入5ml硅酸鈉溶液，搖晃使粒子重新分散，孵化15min，期間輕微 振蕩，在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，水洗，重復(fù)離心-水洗二次，后去除上清 液。 重復(fù)步驟加入精蛋白和加入硅酸鈉步驟5次，配置O. lmol/1的EDTA溶液，向每只 離心管中加入5ml，震蕩反應(yīng)30min， 3000rpm離心3min，去上清液。以上過程重復(fù)4次，以 徹底除去碳酸鈣，去核后得微囊，以水洗滌三次，便可制得有5個雙層魚精蛋白/氧化硅LBL 微囊。 對比例一 將50mg的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶于15ml過濾后的氯化鈣溶液(濃度為 0. 33mol/l)中，向該溶液加入15ml過濾后的0. 33mol/l的碳酸鈉溶液，在轉(zhuǎn)速為lOOOrpm 的電磁攪拌機(jī)中反應(yīng)20s，關(guān)閉電磁攪拌并靜置15分鐘。后開啟電磁攪拌，將反應(yīng)溶液攪拌
5均勻，取5ml加入離心管中，共取4管。將四管懸濁液在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心3 分鐘后用去離子水水洗，重復(fù)離心_水洗操作二次。 將帶有相反電荷的聚電解質(zhì)PSS和蛋白分別溶解于O. 5麗aCl溶液中，各配成2mg/ mL的溶液，調(diào)節(jié)pH為7.0左右。 取一定量CaC03 (PSS)微粒置于離心管中(粒子濃度約為1 % w/V)，用水洗滌兩次， 每次洗滌后3000rpm離心3min以除去上清液。往離心管中加入如上配制的精蛋白溶液，使 CaC03(PSS)重新分散，孵化15min，期間輕微振蕩離心管使碳酸鈣粒子分散；離心去上清液， 加入水洗滌碳酸鈣粒子，重復(fù)兩次。然后往組裝有一層精蛋白的粒子中加入PSS溶液，使粒 子重新分散，孵化15min，期間輕微振蕩，然后離心去上清液，水洗兩次。
重復(fù)以上過程，在CaC03(PSS)微粒表面交替吸附精蛋白和PSS，組裝5個雙層后 得到核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子。往以上核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子中加入0. 02M的EDTA去核，反應(yīng) 30min， 3000rpm離心3min，去上清液。以上過程重復(fù)4次，以徹底除去碳酸鈣，便可制得有 5個雙層精蛋白/PSS LBL微囊。
對比例二 將50mg的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶于15ml過濾后的氯化鈣溶液(濃度為 0. 33mol/l)中，向該溶液加入15ml過濾后的0. 33mol/l的碳酸鈉溶液，在轉(zhuǎn)速為lOOOrpm 的電磁攪拌機(jī)中反應(yīng)20s，關(guān)閉電磁攪拌并靜置15分鐘。后開啟電磁攪拌，將反應(yīng)溶液攪拌 均勻，取5ml加入離心管中，共取4管。將四管懸濁液在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心3 分鐘后用去離子水水洗，重復(fù)離心_水洗操作二次。 配制0. 03mo1/的硅酸鈉溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)其ffl為8 ;配置2mg/ml的魚精蛋白溶 液，并向其中加入5844mg氯化鈉并用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)其ra至6. 5_7. 0之間。
向每個離心管加入5ml 2mg/ml的精蛋白溶液，搖晃使粒子重新分散，孵化15min， 期間輕微振蕩，在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，水洗，重復(fù)離心-水洗二次，后去 除上清液。 向每個離心管加入5ml硅酸鈉溶液，搖晃使粒子重新分散，孵化15min，期間輕微 振蕩，在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，水洗，重復(fù)離心-水洗二次，后去除上清 液。 配制0. lmo1/1的EDTA溶液，向每只離心管中加入5ml，震蕩反應(yīng)30min， 3000rpm 離心3min，去上清液。以上過程重復(fù)4次，以徹底除去碳酸鈣，去核后得微囊，以水洗滌三 次，便可制得有1個雙層精蛋白/硅酸鈉LBL微囊。
權(quán)利要求
一種氧化硅與精蛋白微囊，其特征在于它是以碳酸鈣微粒為模板，硅酸鈉和精蛋白為原料，按照硅酸鈉和精蛋白的質(zhì)量配比為(1∶1-7∶1)進(jìn)行制備而成，具體工藝步驟含有聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)的氯化鈣溶液與碳酸鈉溶液反應(yīng)制備PSS摻雜的碳酸鈣CaCO3(PSS)膠體微粒；將該微粒用魚精蛋白溶液溶解分散，孵化，組裝成有魚精蛋白層的粒子，然后再繼續(xù)用硅酸鈉溶液分散，孵化；重復(fù)以上過程，在CaCO3(PSS)微粒表面交替吸附魚精蛋白和硅酸鈉得到核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子；核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子與EDTA溶液攪拌反應(yīng)，水洗滌，離心分離；重復(fù)以上過程，除去碳酸鈣得自組裝而成的氧化硅與魚精蛋白微囊，水中貯存?zhèn)溆谩?br> 2. —種氧化硅與精蛋白微囊的制備方法，其特征在于包括的步驟1) 配置濃度為0. 2 0. 5mol/l的氯化鈣溶液，向其中加入聚苯乙烯磺酸鈉，使其濃度 為2 3mg/l ;配置和氯化鈣等摩爾濃度的碳酸鈉溶液，分別過濾后，各取15 25ml氯化 鈣溶液和等體積的碳酸鈉溶液，在1000 1200rpm的轉(zhuǎn)速下將碳酸鈉溶液加入氯化鈣溶液 中，反應(yīng)15 25秒，靜置15 25分鐘，得到含碳酸鈣沉淀的分散溶液；2) 將所得分散溶液在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心三分鐘，離心后用水洗，重復(fù)離 心_水洗過程二次，后去除上清液，得CaC03 (PSS)微粒；3) 配置濃度為0. 02 0. 04mol/l的硅酸鈉溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)其ffl為7. 0 8. 0 ;4) 將精蛋白溶解于0. 5mol/l的NaCl溶液中，配成0. 5 2. Omg/mL的溶液，用鹽酸和 氫氧化鈉調(diào)節(jié)其ra為6. 5 7. 0 ;5) 水洗滌兩次CaCO"PSS)微粒，粒子濃度為lXw/V，離心，產(chǎn)物加入步驟4)的精蛋白 溶液，使CaC03(PSS)重新分散，孵化15 30min，期間輕微振蕩離心管使碳酸鈣粒子分散； 離心分離，重復(fù)水洗滌兩次；6) 微粒加入到步驟3)的硅酸鈉溶液，使粒子重新分散，孵化15 30min，期間輕微振 蕩，然后在轉(zhuǎn)速為3000rpm的離心機(jī)中離心，重復(fù)水洗兩次，在碳酸鈣微球的表面制得一層 精蛋白、一層氧化硅組裝而成的微囊；7) 重復(fù)步驟5)和步驟6)至少兩次，制得精蛋白和硅酸鈉間隔吸附而成共價自組裝而 成的微囊；各步的比例為l : 1;8) 用0. 05 0. 15mol/l的EDTA溶液和水洗滌，3000rpm離心分離，重復(fù)3-5次，徹底 除去碳酸鈣，去核后得微囊，以水洗滌三次，微囊制備至此完畢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化硅與精蛋白微囊及其制備方法，它是以碳酸鈣微粒為模板，硅酸鈉和精蛋白為原料，按照硅酸鈉和精蛋白的質(zhì)量配比為(1∶1-7∶1)進(jìn)行制備而成。首先制備具有負(fù)電荷的碳酸鈣微粒作為模板，將帶正電荷的精蛋白和帶負(fù)電荷的硅酸鈉通過靜電相互作用，交互吸附于模板上。當(dāng)模板上有三至五個雙層后，利用精蛋白的生物礦化功能誘導(dǎo)氧化硅的形成，最后用乙二胺四乙酸二鈉去除碳酸鈣內(nèi)核。本發(fā)明制備氧化硅與精蛋白微囊反應(yīng)條件溫和，該方法制備雜化微囊大小可控，穩(wěn)定性好，可重復(fù)性好。
文檔編號C12N15/87GK101693181SQ200910070809
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者姜忠義, 孫倩蕓, 張蕾 申請人:天津大學(xué);