甘露低聚糖磁性微球的制備及表征

毛跟年, 瞿建波, 郭 倩, 李 鑫

(陜西科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院, 陜西 西安 710021)

0 前 言

甘露低聚糖(Mannan-oligosaccharides，MOS)又稱甘露寡糖，廣泛存在于魔芋粉、瓜兒豆膠、田菁膠及多種微生物細(xì)胞壁內(nèi)，其除了具有功能性低聚糖的特點(diǎn)，如不能被動(dòng)物消化吸收、能夠促進(jìn)雙岐桿菌等益生菌增殖外，還具有防治高血脂、抗氧化、增強(qiáng)免疫功能等作用[1，2].

近年來，磁性復(fù)合微球越來越受到人們的關(guān)注，其作為性能優(yōu)異的功能高分子材料在固定化酶[3]、靶向藥物[4]、細(xì)胞分離[5]和免疫分析[6]等方面顯示出強(qiáng)大的生命力.本文利用化學(xué)共沉法制備磁性Fe3O4微晶作為磁性內(nèi)核，甘露低聚糖為包裹材料，用反向包埋法制備了甘露低聚糖磁性微球，并通過掃描電鏡、紅外光譜、X-衍射和粒徑分析對(duì)其進(jìn)行了表征測(cè)試.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

甘露低聚糖(湖北東方天琪生物工程股份有限公司)；FeCl3、FeSO4·7H2O、鹽酸、環(huán)氧氯丙烷(ECH)、氫氧化鈉、液體石蠟、石油醚、丙酮、Span-80等，均為分析純.

復(fù)利葉變換紅外光譜儀：德國(guó)貝克爾分析儀器有限公司；VEGAII xmv掃描電子顯微鏡：TESCAN公司；日本理學(xué)D/max-2 200PC型X射線衍射儀：日本電子株式會(huì)社；Nano-ZS納米粒度及Zeta電位分析儀：英國(guó)馬爾文公司(MALVERN)；XSP-生物顯微鏡：重慶光電儀器有限公司；UV-754紫外可見分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司等.

1.2 磁性Fe3O4粒子的制備[7]

采用化學(xué)共沉淀法將Fe3+、Fe2+以及PEG400的混合液通過加熱、混勻、自然靜置冷卻、濾掉雜質(zhì)部分，再加入過量堿液使得Fe3O4完全生成，然后經(jīng)過熟化、清洗、真空干燥等過程制備出磁性Fe3O4粒子，其反應(yīng)方程式為：2Fe3++Fe2++8OH-=Fe3O4↓+4H2O.

將適量的1 mol/L FeSO4和1 mol/L FeCl3溶液以2∶1混合，攪拌均勻，水浴升溫至50 ℃后，緩慢滴加約80 mL 1 mol/L的氫氧化鈉溶液，控制pH為11，再加熱至80 ℃，熟化30 min，停止加熱，攪拌下冷卻加入40 mL的10%PEG溶液，待降至室溫后，用磁鐵收集，并用蒸餾水充分洗滌，真空干燥.

1.3 甘露低聚糖磁性微球的制備[8]

稱取將0.5 g Fe3O4粉末加入到50 mL、0.01 g/mL甘露低聚糖溶液中，混合均勻后進(jìn)行超聲分散，配成A液；量取4 mL Span-80加入到80 mL液體石蠟中，充分?jǐn)嚢杌靹?，配成B液；再將A液緩慢滴加到B液中，在常溫下劇烈攪拌10 min，然后加入8 mL環(huán)氧氯丙烷，在60 ℃下攪拌反應(yīng)60 min，用NaOH溶液調(diào)pH至11，再于70 ℃水浴中反應(yīng)一定時(shí)間，得到產(chǎn)物，用磁鐵收集.依次用石油醚、丙酮、蒸餾水反復(fù)充分洗滌，于60 ℃真空干燥，得到甘露低聚糖磁性微球.

2 結(jié)果與討論

2.1 粒徑分析

圖1 Fe3O4的粒徑分布圖 圖2 甘露低聚糖磁性微球粒徑分布圖

從粒徑分析圖譜(圖1)來看， Fe3O4的粒徑呈正態(tài)分布，且在60～200 nm之間，平均粒徑在納米范圍內(nèi)，為100 nm左右，表明在實(shí)驗(yàn)所確定的工藝條件下制備的Fe3O4粒徑分布較均勻.由圖2可以看出，甘露低聚糖磁性微球的粒徑分布在50～5 000 nm之間，且呈正態(tài)分布，平均粒徑在1 510 nm左右.和Fe3O4的粒徑分析圖譜相比較，甘露低聚糖磁性微球的平均粒徑比Fe3O4的大10倍多，說明Fe3O4外表面包裹了一層甘露低聚糖.

2.2 紅外光譜圖分析

圖3 甘露低聚糖紅外圖譜 圖4 甘露低聚糖磁性微球紅外圖譜

由圖3和圖4可以看出，3 439.17 cm-1為甘露低聚糖的-OH的伸縮振動(dòng)，F(xiàn)e3O4的特征峰為575.33 cm-1，而甘露低聚糖磁性微球中Fe3O4的特征峰在589.12cm-1，說明甘露低聚糖與Fe3O4的結(jié)合使得Fe3O4的特征峰發(fā)生了偏移，同時(shí)1 041.90 cm-1處為-C-O-C-的伸縮振動(dòng)，說明產(chǎn)物中甘露低聚糖之間發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，表明甘露低聚糖包裹在Fe3O4的外表面上.

2.3 X-衍射圖譜分析

由圖5和圖6可以得出，甘露低聚糖磁性微球中包含了甘露低聚糖的衍射峰(13.2o，20.9o，23.6o)，但是和甘露低聚糖中的衍射峰(12.8o，14o，22.5o)相比發(fā)生了偏移；Fe3O4的衍射峰(35o，41.8o，50.2o，74o)在甘露低聚糖磁性微球中發(fā)生的偏移為34.2o，40.8o，49.5o，73.5o，說明甘露低聚糖已經(jīng)包裹在Fe3O4的表面.

圖7 甘露低聚糖磁性微球的X-衍射圖譜

2.4 SEM圖片

圖8 Fe3O4 SEM圖片(×20 k) 圖9 甘露低聚糖磁性微球SEM圖片(×100)

由圖8 Fe3O4的SEM圖片和圖9～圖11 3個(gè)不同放大倍數(shù)的甘露低聚糖磁性微球的SEM照片可以看出，甘露低聚糖磁性微球呈球形較好，分散性較好，平均粒徑在1.51 μm，和粒徑分析的粒徑相一致，同時(shí)結(jié)合紅外圖譜、X-衍射圖譜，說明甘露低聚糖已包裹在Fe3O4的外表面上.

圖10 甘露低聚糖磁性微球SEM圖片(×1 k) 圖11 甘露低聚糖磁性微球SEM圖片(×20 k)

3 結(jié)論

(1) 利用化學(xué)共沉法制備出了Fe3O4粒子，再利用反相包埋法制備出了甘露低聚糖磁性微球.

(2) 通過紅外圖譜和X-衍射圖譜可以觀察到，甘露低聚糖磁性微球的結(jié)構(gòu)是以Fe3O粒子為中心，外面是甘露低聚糖通過醚鍵交聯(lián)形成的膜復(fù)合結(jié)構(gòu)；通過粒徑分析可觀察到，甘露低聚糖磁性微球的平均粒徑是Fe3O4平均粒徑的15倍多，這表明了在Fe3O4外層包裹了一層甘露低聚糖，且平均粒徑在1.5 μm左右；通過掃描電鏡圖可以直觀的看出Fe3O4外面包有一層甘露低聚糖，且平均粒徑也在1.5 μm左右，這與粒徑分析得到的結(jié)果一致，且分散性和成球性較好.

參考文獻(xiàn)

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