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微球型魔芋葡甘聚糖生物材料的结构设计及调控; The sturctural design and control for preparation of konjac glucomannan microshperes
熊志冬
学位类型博士
导师苏志国
2015-05
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业生物化工
关键词魔芋葡甘聚糖 凝胶层析 微载体 膜乳化
摘要魔芋葡甘聚糖(KGM)是一种水溶性植物多糖,具有良好的生物相容性,具备作为理想生物材料的优良特性。本课题以魔芋粗粉为原料,提取精制出KGM,制备出KGM微球颗粒,建立了完整的制备工艺,用于生物分离介质和细胞培养微载体。 采用醇洗的方法制备了纯度在85%以上的KGM精粉,去除了魔芋粗粉中含有的绝大部分可溶性杂质,包括可溶性糖、色素和粗蛋白等。此外,针对KGM水溶液粘度大(2320 mPa.s,1% KGM)、难以分散成球的不足,选用化学降解法,对KGM分子进行了降解,降解后的KGM分子量集中在20 kD~40 kD,粘度下降至200~300 mPa.s(12% KGM)。 采用搅拌悬浮法制备了两种不同交联度(25%和50%)的KGM脱盐微球介质,两种微球形貌规整,筛分后的平均粒径为150 μm。两种KGM微球对球状蛋白的分离范围分别为1 kD~10 kD和4 kD~30 kD。利用这两种KGM微球介质对蛋白质溶液进行了脱盐,最终获得的蛋白回收率均在95%以上,脱盐效果与商品化葡聚糖介质相当。经测定,KGM微球介质具有优良的物理化学稳定性,耐受高温高压,在多种常用的液体缓冲液中能够保持稳定。 对KGM微球用二乙氨乙基盐酸(DEAE-HCl)进行修饰,制备了细胞培养微载体。利用响应曲面法对影响微载体上细胞生长密度的微载体粒径、配基密度、魔芋浓度、交联度的最佳水平范围进行了研究。通过对二次多项回归方程求解得到九组预测参数。根据实际操作条件以及进一步细胞培养验证,得到了最佳工艺条件为魔芋浓度为12%,交联度为25%,粒径大小160~212 μm,配基添加量为0.5 g/g,将这种优化后的KGM微载体命名为A-KGM-1225。静态培养中, Vero细胞在A-KGM-1225上铺展迅速;培养48 h后的激光共聚焦结果显示,Vero细胞在A-KGM-1225上的肌动蛋白表达量比在商品化葡聚糖微载体上表达得更多。微载体的悬浮培养中,A-KGM-1225上Vero细胞的平台期比葡聚糖微载体上细胞的平台期要晚1天。细胞在培养6天以后,A-KGM-1225上的细胞具有更高的糖耗,表现了更强的增殖能力。所有研究结果证实,经优化设计得到的A-KGM-1225,比商品化以葡聚糖为基质的Cytodex-1更有利于细胞的贴附和增殖。 为了解决传统方法制备微球粒径分布较宽、产品收率低且重复性差等不足,采用快速膜乳化法制备了粒径小于10 μm的且粒径均一的KGM微球。利用正交试验设计考察了不同的油相组成、表面活性剂用量、不同油水比例以及不同交联转速对微球粒径均一性的影响,得出了快速膜乳化法制备微球工艺的最佳方案。在优化的条件下,获得的KGM微球的span值为0.9,平均粒径小于10 μm。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20322
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
熊志冬. 微球型魔芋葡甘聚糖生物材料的结构设计及调控, The sturctural design and control for preparation of konjac glucomannan microshperes[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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