使用步琦微胶囊造粒仪
制备硫酸盐纤维素微胶囊体
包埋应用
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简介
硫酸纤维素是一种生物相容性酯类物质，其微胶囊的制备是通过将聚合物溶液滴入含有合成聚阳离子型聚二烯丙基二甲基氯化铵（合成聚阳离子型聚DADMAC）的固定液中获得的。两种带相反电荷的聚合物在界面处发生快速静电相互作用，最终通过一步法形成机械稳定性强的水凝胶膜。由于磺酸基团间的强相互作用，这些微胶囊具有优异的机械性能，且不会引发免疫反应。此外，该膜结构均一、孔径分布窄，且孔径大小可预先设定。
该技术主要用于封装动物细胞和干细胞，应用于医疗和生物技术领域，并已进入临床试验阶段，用于人体内细胞移植以治疗多种疾病。它也可用于封装活性药物成分（API）。
研究目标：旨在利用一步法工艺生产纤维素硫酸钠-聚二甲基二烯丙基氯化铵（cellulose sulphate-polyDADMAC）微胶囊，以区别于其他需要多步操作的细胞封装工艺（如海藻酸盐-聚-L-赖氨酸工艺）
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仪器和实验材料
仪器：微胶囊造粒仪 Encapsulator B-390/B-395 Pro
配置：单流体喷嘴系统— 300 μm 单喷嘴
进样方式：注射泵/气压系统
均质搅拌机
聚合物：2% （w/v）硫酸纤维素（Biorefinary，德国）
固定液：4% PolyDADMAC (分子量 35 kDa) （Biorefinary，德国）
去离子水
▲ 图1:准备聚合物
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实验流程和参数
从微胶囊造粒仪上拆除预过滤器。
将 2g 纤维素硫酸钠溶于 100mL 水中。使用搅拌器将其完全溶解（如图1）。静置溶液直至澄清且内部气泡完全释放。气泡可以通过置于超声波浴中或抽真空来加速去除。
将 8g 聚 DADMAC（分子量35 kDa）加入 200mL 水中，搅拌至完全溶解。
要包埋的材料需在纤维素硫酸钠混合后加入溶液中。在胶囊生产过程中，这些材料被包裹在纤维素硫酸钠内芯中，而内芯则被聚 DADMAC 膜完全包裹。
取用 20mL 纤维素硫酸钠溶液。待形成稳定的连串液滴后开始滴入固化液（聚DADMAC）进行生产（硬化），使用静电荷分散液滴并防止碰撞。当纤维素硫酸钠液滴落在固化液中后，让其硬化至少 30 分钟（硬化计时起点 T=0：当最后一滴液滴落入固化液的时刻）。用大量的水清洗胶囊，以去除颗粒周围可能存在的任何未反应的聚 DADMAC。
实验参数 | ||
流速 | 8mL/min | |
频率 | 400 – 600Hz | |
压力 | 0.5bar | |
振幅 | 5 | |
电荷 | >1000V | |
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实验结果
▲ 图2:将纤维素硫酸钠液滴滴入聚DADMAC溶液中制备的硫酸纤维素聚DADMAC半水液芯微胶囊。
样品量 | 20ml | |
产率 | >99% | |
形态 | 球形 | |
尺寸 | 745μm | |
标准偏差 | ±2.3% | |
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实验结论
步琦微胶囊造粒仪 B-390 和 B-395 Pro 能够在单步工艺中生产球形硫酸纤维素-聚 DADMAC 微胶囊，所生产的颗粒具有极窄的尺寸分布。这些胶囊也可以使用 B-395 Pro 的反应容器在无菌条件下生产，用于生物医学应用的动物和干细胞的包埋。
许多研究表明，与藻酸盐-聚L -赖氨酸胶囊系统相比，这些类型的胶囊系统功能更好，因为它们不会引发免疫反应，并且形成更稳定的结构。
微胶囊造粒仪可以使用不同尺寸的喷嘴，硫酸纤维素胶囊尺寸可选择在 400 - 2500 μm 范围内，胶囊尺寸也可以通过使用不同分子量的聚 DADMAC 来改变。
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参考文献
Dautzenberg, H. et al. (1999). Development of cellulose sulphate-based polyelectrolyte complex microcapsules for medical applications, P. 46-63. In D. Hunkeler, et al., (Ed). Bioartifical Organs II: Technology, Medicine and Materials. New York Acad Sciences, New York (1999).
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