近年来，随着生物技术产业的迅猛发展，生物大分子的高效分离纯化受到普遍关注。琼脂糖微球是生化分离领域应用最广泛的分离介质母体，但现有琼脂糖层析介质存在微球粒径不均一、机械强度低以及介质孔径小等问题，在生物大分子分离纯化以及大规模层析操作中应用受限。本论文采用膜乳化技术制备出粒径均一的大粒径琼脂糖微球，发展新型的预交联工艺和胶团溶胀致孔法，大幅度提高凝胶骨架刚性以及凝胶孔径，衍生出一种以高强度、大孔琼脂糖微球为基质的弱阳离子交换介质，并初步探索了该介质在生物大分子分离纯化中的使用效果。论文的主要研究内容如下:　　1.粒径均一的大粒径琼脂糖微球的制备及放大设备的研制。实验室在前期工作中使用微孔膜乳化技术成功制备了粒径均一可控的琼脂糖微球，但是产品平均粒径小于60μm，限制了其在大规模纯化领域中的应用。针对常规膜乳化制备大粒径琼脂糖微球过程中压力难于控制，乳滴间容易聚并和沉淀等问题，本论文提出在操作压力为零的条件下，利用琼脂糖溶液自身重力通过SPG膜形成均一乳液，并重点考察了微孔膜孔径、乳化转速、油相组成等关键参数对琼脂糖微球尺寸与粒径均一性的影响，制备得到均一的大粒径琼脂糖微球（d0.5=92.1μm，Rspan=1.15）。所得产品无需筛分即可应用于生化分离领域，粒径均一性优于筛分后的商品化介质Sepharose4FF。在此基础上，进一步研制出适用于高黏度均一乳液制备的放大常规膜乳化装置，深入探讨了均一乳液的形成机制，为大粒径琼脂糖微球介质的规模化制备奠定了基础。　　2.均一的高交联琼脂糖微球的制备。为了解决传统交联方法交联效率低、凝胶强度不足等问题，本论文提出一种预交联制备高强度琼脂糖微球的新方法。通过向琼脂糖溶液中预引入具有特殊分子结构的交联剂烯丙基缩水甘油醚，大幅度提高交联剂在凝胶微球中的有效浓度（49.8μmol/g gel），实现交联剂在凝胶微球中的均匀分布，并结合常规膜乳化技术对微球粒径均一性进行控制，成功制备了粒径均一的高交联琼脂糖微球。系统考察了交联剂用量和交联反应条件对琼脂糖微球机械强度的影响，并对制备工艺参数进行优化。在最佳工艺条件下，所得高交联琼脂糖微球球形圆整，最大流速可达19 mL/min，较商品化介质Sepharose4FF提高了170％以上。　　3.大孔琼脂糖微球的制备。反胶团溶胀致孔是一种简便有效的制备大孔微球的新方法，但是目前该法局限于疏水性大孔聚合物微球的制备。为了满足生物大分子分离纯化对分离介质的要求，本论文提出采用新型的胶团溶胀致孔法制备亲水性的大孔琼脂糖微球。研究发现，采用离子型和非离子型表面活性剂复配的方式(HLB值17.0)，可成功制备出大孔琼脂糖微球，其中，离子型表面活性剂在稳定乳滴方面发挥了重要的作用。此外，油相性质、吸油溶胀时间和固化速率也对大孔结构的形成有显著影响。在最佳致孔条件下制备得到的琼脂糖微球呈均匀的网状大孔结构，平均孔径达到几百纳米。　　4.新型琼脂糖阳离子交换介质的研发和应用。采用预交联结合胶团溶胀致孔的工艺，制各出机械强度明显优于常规琼脂糖介质、同时具有较大孔径的新型琼脂糖微球(HMA)，经氯乙酸修饰，得到阳离子交换介质(CM-HMA)。由于大孔的存在，CM-HMA介质孔内传质速度明显加快，模型蛋白在5 min之内即可从介质表面扩散进入微球内部;而对于商品化介质Sepharose4FF来说，在吸附60 min后蛋白质分子仍未能进入介质的孔道内部。在蛋白质分离纯化方面，CM-HMA微球在较高的流速下(15 mL/min)仍然能够有效分离模型蛋白混合物，并且分离效果明显优于商品化介质。基于以上优势，所开发的高交联大孔琼脂糖微球在生物大分子快速分离领域具有广阔的应用前景。