超濾膜改性方法、改性超濾膜及其應用於過濾的方法
2023-07-27 10:25:46
超濾膜改性方法、改性超濾膜及其應用於過濾的方法
【專利摘要】發明人提供了一種超濾膜的改性方法：對高分子超濾膜進行第一改性處理，所述第一改性處理包括胺化處理或羧化處理；將經第一改性處理的高分子超濾膜進行第二改性處理，得到改性超濾膜；所述第二改性處理為將經第一改性處理的高分子超濾膜與寡聚脫氧核苷酸進行的醯胺化反應，所述寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構，且所述第一改性處理為胺化處理時，所述寡聚脫氧核苷酸帶有羧基；當所述第一改性處理為羧化處理時，所述寡聚脫氧核苷酸帶有胺基。上述技術方案反應步驟簡單，所用髮夾寡聚脫氧核苷酸可人為設計合成，連接量可控，連接後高分子超濾膜的抗蛋白質堵塞效率高，並且可通過調控待過濾介質的pH值達到控制對蛋白質吸附性的效果，具有廣泛的應用前景。
【專利說明】超濾膜改性方法、改性超濾膜及其應用於過濾的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物化工領域，特別涉及一種高分子超濾膜的改性方法、一種經改性處理的高分子超濾膜，以及一種經改性處理的高分子超濾膜應用於過濾的方法。
【背景技術】
[0002]超濾膜，是一種孔徑規格一致、且額定孔徑範圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。通過在膜的一側施以適當壓力，就能篩出小於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓(原子質量單位)、粒徑大於10納米的顆粒。
[0003]目前，高分子材料如聚丙烯腈等以化學穩定性好、耐熱性強等優良特性被廣泛應用於超濾膜的製備。用這些高分子材料製備出來的膜可用於汙水處理、蛋白質等有機物的純化及酶的固定化。然而，由於膜堵塞造成的過濾性能急劇下降是高分子膜分離在化工分離過程中普遍存在的問題。蛋白質在膜表面通過疏水作用非特異性吸附是導致高分子膜過濾堵塞的主要原因之一。因此如何製備抗蛋白質堵塞性膜是超濾膜分離領域的一大難題。
[0004]目前針對上述問題，製備抗蛋白質堵塞超濾膜的方法主要有兩種，一是共混改性，通過跟一些親水性高分子共混製備膜以提高膜的疏水性，從而提高膜的抗堵塞性能；二是在膜表面嫁接親水性聚合物以提高膜表面的抗蛋白質吸附特性而又不影響整個膜框架的理化性質。前者由於引進大量混合物，影響了膜孔結構的形成等；後者親水性聚合物的選擇是關鍵，然而親水性聚合物本身就比較有限。
【發明內容】
[0005]基於此，需要提供一種能有效防止超濾膜過程中不同等電點的蛋白質造成的膜汙染堵塞的改性超濾膜、超濾膜改性方法和改性超濾膜應用於過濾的方法。
[0006]針對上述技術問題，發明人提供了一種超濾膜的改性方法，包括步驟:
[0007]對高分子超濾膜進行第一改性處理，所述第一改性處理包括胺化處理或羧化處理；
[0008]將經第一改性處理的高分子超濾膜進行第二改性處理，得到改性超濾膜；所述第二改性處理為將經第一改性處理的高分子超濾膜與寡聚脫氧核苷酸進行的醯胺化反應，所述寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構、鹼基數量在50以下，並且，當所述第一改性處理為胺化處理時，所述寡聚脫氧核苷酸帶有羧基；當所述第一改性處理為羧化處理時，所述寡聚脫氧核苷酸帶有胺基。
[0009]進一步地，所述的超濾膜的改性方法中，所述第一改性處理包括羧化處理，且所述羧化處理具體包括:
[0010]將高分子超濾膜浸泡於濃度為l-2mol/L的氫氧化鈉溶液中，在35_45°C下浸泡處理40-60分鐘。
[0011 ] 進一步地，所述的超濾膜的改性方法中，所述第一改性處理在步驟「將高分子超濾膜浸泡於l-2mol/L的氫氧化鈉溶液中」後還包括步驟:
[0012]將浸泡處理後的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然後用0.05-0.15mol/L的鹽酸溶液浸泡處理30-60分鐘，然後用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
[0013]進一步地，所述的超濾膜的改性方法中，所述第一改性處理還包括活化處理，所述活化處理具體包括:
[0014]將羧化處理後的高分子超濾膜在含9-12% HBTU的0.4-0.6mol/L的DIEA溶液中浸泡處理50-70秒。
[0015]進一步地，所述的超濾膜的改性方法中，第二改性處理中所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為0.5-4mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為4_8小時；所述醯胺化反應的溫度為40-80。。。
[0016]進一步地，所述的超濾膜的改性方法中，第二改性處理中所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為6小時；所述醯胺化反應的溫度為70°C。
[0017]進一步地，所述的超濾膜的改性方法中，通過控制醯胺化反應的時間、醯胺化反應的溫度或寡聚脫氧核苷酸的濃度控制高分子超濾膜的醯胺化反應程度。
[0018]進一步地，所述的超濾膜的改性方法中，還包括步驟:
[0019]將經第二改性處理的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌。
[0020]發明人還提供了一種改性超濾膜，由上述各技術方案所述的超濾膜改性方法改性而得。
[0021]發明人還提供了一種改性超濾膜應用於過濾的方法，包括步驟:
[0022]將經上述各技術方案所述的超濾膜改性方法改性而得的高分子超濾膜用於過濾含蛋白質的溶液，並控制所述含蛋白質的溶液的pH值，使其pH值在所述蛋白質的等電點以上。
[0023]區別於現有技術，本發明技術方案中將寡聚脫氧核苷酸連接於超濾膜使其改性的反應步驟簡單，所用髮夾寡聚脫氧核苷酸可以人為設計合成，連接量可控，連接後高分子超濾膜的抗蛋白質堵塞效率高，並且可以通過調控待過濾介質的PH值以達到控制對蛋白質吸附性的效果，具有廣泛的應用前景，可以滿足迅速發展的醫藥工業的需求。
【具體實施方式】
[0024]為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式詳予說明。
[0025]第一實施例
[0026]本實施例提供了一種超濾膜改性方法。所述方法包括下列步驟:
[0027]步驟S01、對聚丙烯晴材質的高分子超濾膜作羧化處理；所述羧化處理具體包括:將高分子超濾膜浸泡於1.5mol/L的氫氧化鈉溶液中，在40°C下浸泡處理50分鐘。
[0028]此步驟為使高分子超濾膜羧化的實質性步驟。
[0029]步驟S02、將浸泡處理後的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然後用0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡處理45分鐘，然後用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
[0030]用稀鹽酸溶液處理的目的是用氫離子將高分子超濾膜羧基上所連的鈉離子置換出來。
[0031]步驟S03、將羧化處理後的高分子超濾膜在含10% HBTU的0.5mol/L的DIEA溶液中浸泡處理60秒。
[0032]此步驟為活化步驟，為的是讓經羧化處理的高分子超濾膜在下一步與寡聚脫氧核苷酸的反應中具有更高的反應活性。
[0033]步驟S04、將經上述步驟處理的高分子超濾膜與分子式為NH2-CCCCCCCCCATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGG 3』的寡聚脫氧核苷酸進行醯胺化反應；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為6小時；所述醯胺化反應的溫度為70。。。
[0034]此處使用寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構，所謂髮夾結構是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的鹼基對相遇，形成氫鍵結合而成的結構，稱為髮夾結構。此髮夾結構可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結合形成的「莖」和由非互補序列形成的「環」。其中「環」部分不僅可以攜帶大量帶電基團，還可以使帶電基團橫向分布形成空間位阻。利用髮夾結構寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其髮夾結構的空間位阻效應，使得在過濾過程核酸的負電荷跟蛋白質的負電荷相互排斥及核酸的髮夾結構通過空間位阻防止蛋白質吸附於超濾膜。
[0035]步驟S05、將經上述處理的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，得到經改性的高分子超濾膜。
[0036]將經改性的高分子超濾膜應用於對含蛋白質的待處理介質的過濾時，只要控制待處理介質的PH在其中所含蛋白質的等電點以上，就能很好地控制蛋白質在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質對超濾膜的汙染水平。
[0037]對用本實施方式所述方法製備得到的改性聚丙烯晴膜進行過濾抗蛋白質汙染的測試，方法如下:
[0038]改性膜水通量的測定:剪一塊直徑大約4.5cm的改性聚丙烯腈膜，連接好氮氣瓶和不鏽鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預壓20分鐘，然後用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進行測定，待透過的水的流量穩定後，用量筒和秒表測定一定時間內透過的水的體積，水通量F = V.S-1.t-1 (V,透過水的體積；S，膜的有效面積；t，透過一定體積的水所需要的時間)。
[0039]BSA溶液通量的測定:用上述方法測定改性膜對BSA溶液的水通量Fl。
[0040]BSA截留率的測定:將測完水通量的膜評價器卸壓，在不改變膜壓痕位置的基礎上將膜評價器中的水排乾，而後注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進行滲透，用小燒杯收集滲透液，與原液一起保存待測；以蒸餾水為參比溶液，用紫外可見該分光光度計測量原液和滲透液的吸光度，根據工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然後根據公式R=(卜^/⑶丨父^^^計算截留率(R，截留率；Cl滲透液的濃度；CO，原液的濃度)。
[0041]抗BSA堵塞性測試:將測完BSA溶液通量的膜用用蒸餾水洗滌後重新測量膜的純水通量F2。
[0042]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0043]結果表明，用髮夾寡聚核苷酸改性過後的聚丙烯腈膜提高了親水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接觸角最大幅度可從57度下降到43度；BSA截留率從85%提高至93%;水通量回收率從45%提高至89%。
[0044]水通量回收率方面:在BSA等電點以上表現出較高的水通量回收率。在pH = 7條件下水通量回收率為89%，隨著pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值過高對膜會造成一定的損害，對於BSA來講，最佳pH為8 ;此時水通量回收率約為90%。
[0045]實際上，本實施方式是以調節寡聚脫氧核苷酸的濃度的手段來調節其嫁接於高分子超濾膜的量；在其他實施方式中，還可以通過控制反應溫度或反應時間等方式來控制寡聚脫氧核苷酸嫁接於高分子超濾膜的量，也就是膜被改性的程度。
[0046]第二實施例
[0047]本實施例提供了一種超濾膜改性方法。所述方法包括下列步驟:
[0048]步驟S01、對聚丙烯晴材質的高分子超濾膜作羧化處理；所述羧化處理具體包括:將高分子超濾膜浸泡於lmol/L的氫氧化鈉溶液中，在35°C下浸泡處理40分鐘。
[0049]此步驟為使高分子超濾膜羧化的實質性步驟。
[0050]步驟S02、將浸泡處理後的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然後用0.05mol/L的鹽酸溶液浸泡處理30分鐘，然後用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
[0051]用稀鹽酸溶液處理的目的是用氫離子將高分子超濾膜羧基上所連的鈉離子置換出來。
[0052]步驟S03、將羧化處理後的高分子超濾膜在含9% HBTU的0.4mol/L的DIEA溶液中浸泡處理50秒。
[0053]此步驟為活化步驟，為的是讓經羧化處理的高分子超濾膜在下一步與寡聚脫氧核苷酸的反應中具有更高的反應活性。
[0054]步驟S04、將經上述步驟處理的高分子超濾膜與分子式為NH2-CCCCCCCCCCCCCCCATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGGGGGGGG 3』的寡聚脫氧核苷酸進行醯胺化反應；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為0.5mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為8小時；所述醯胺化反應的溫度為80V。
[0055]此處使用寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構，所謂髮夾結構是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的鹼基對相遇，形成氫鍵結合而成的結構，稱為髮夾結構。此髮夾結構可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結合形成的「莖」和由非互補序列形成的「環」。其中「環」部分不僅可以攜帶大量帶電基團，還可以使帶電基團橫向分布形成空間位阻。利用髮夾結構寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其髮夾結構的空間位阻效應，使得在過濾過程核酸的負電荷跟蛋白質的負電荷相互排斥及核酸的髮夾結構通過空間位阻防止蛋白質吸附於超濾膜。
[0056]步驟S05、將經上述處理的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，得到經改性的高分子超濾膜。
[0057]將經改性的高分子超濾膜應用於對含蛋白質的待處理介質的過濾時，只要控制待處理介質的PH在其中所含蛋白質的等電點以上，就能很好地控制蛋白質在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質對超濾膜的汙染水平。
[0058]對用本實施方式所述方法製備得到的改性聚丙烯晴膜進行過濾抗蛋白質汙染的測試，方法如下:
[0059]改性膜水通量的測定:剪一塊直徑大約4.5cm的改性聚丙烯腈膜，連接好氮氣瓶和不鏽鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預壓20分鐘，然後用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進行測定，待透過的水的流量穩定後，用量筒和秒表測定一定時間內透過的水的體積，水通量F = V.S-1.t-1 (V,透過水的體積；S，膜的有效面積；t，透過一定體積的水所需要的時間)。
[0060]BSA溶液通量的測定:用上述方法測定改性膜對BSA溶液的水通量Fl。
[0061]BSA截留率的測定:將測完水通量的膜評價器卸壓，在不改變膜壓痕位置的基礎上將膜評價器中的水排乾，而後注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進行滲透，用小燒杯收集滲透液，與原液一起保存待測；以蒸餾水為參比溶液，用紫外可見該分光光度計測量原液和滲透液的吸光度，根據工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然後根據公式R=(卜^/⑶丨父^^^計算截留率(R，截留率；Cl滲透液的濃度；CO，原液的濃度)。
[0062]抗BSA堵塞性測試:將測完BSA溶液通量的膜用用蒸餾水洗滌後重新測量膜的純水通量F2。
[0063]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0064]結果表明，結果表明，用髮夾寡聚核苷酸改性過後的聚丙烯腈膜提高了親水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接觸角最大幅度可從57度下降到40度；BSA截留率從85%提高至90% ;水通量回收率從45%提高至88%。
[0065]水通量回收率方面:在BSA等電點以上表現出較高的水通量回收率。在pH = 7條件下水通量回收率為88%，隨著pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值過高對膜會造成一定的損害，對於BSA來講,最佳pH為8。
[0066]當以本實施方式製備所得的改性超濾膜用於含纖維素酶的待過濾介質時，同樣提高了親水性、截留率和抗纖維素酶堵塞性。水接觸角最大幅度可從57度下降到43度；纖維素酶截留率從81%提高至94% ;水通量回收率從37%提高至87%。水通量回收率在不同的PH條件下不一樣，在纖維素酶等電點以上表現出較高的水通量回收率。在pH = 7條件下水通量回收率為87%，隨著pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值過高對膜會造成一定的損害，對於纖維素酶來講，最佳pH為8.5。
[0067]第三實施例
[0068]本實施例提供了一種超濾膜改性方法。所述方法包括下列步驟:
[0069]步驟S01、對聚丙烯晴材質的高分子超濾膜作羧化處理；所述羧化處理具體包括:將高分子超濾膜浸泡於2mol/L的氫氧化鈉溶液中，在45°C下浸泡處理60分鐘。
[0070]此步驟為使高分子超濾膜羧化的實質性步驟。
[0071]步驟S02、將浸泡處理後的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然後用0.15mol/L的鹽酸溶液浸泡處理60分鐘，然後用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
[0072]用稀鹽酸溶液處理的目的是用氫離子將高分子超濾膜羧基上所連的鈉離子置換出來。
[0073]步驟S03、將羧化處理後的高分子超濾膜在含12% HBTU的0.6mol/L的DIEA溶液中浸泡處理70秒。
[0074]此步驟為活化步驟，為的是讓經羧化處理的高分子超濾膜在下一步與寡聚脫氧核苷酸的反應中具有更高的反應活性。
[0075]步驟S04、將經上述步驟處理的高分子超濾膜與分子式為NH2-CCCCCCCCCATGCCTATCTAGTAACTTTGAGCAGAGTGAGCGGGGGGGGG 3』的寡聚脫氧核苷酸進行醯胺化反應；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為4mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為4小時；所述醯胺化反應的溫度為
40。。。
[0076]此處使用寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構，所謂髮夾結構是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的鹼基對相遇，形成氫鍵結合而成的結構，稱為髮夾結構。此髮夾結構可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結合形成的「莖」和由非互補序列形成的「環」。其中「環」部分不僅可以攜帶大量帶電基團，還可以使帶電基團橫向分布形成空間位阻。利用髮夾結構寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其髮夾結構的空間位阻效應，使得在過濾過程核酸的負電荷跟蛋白質的負電荷相互排斥及核酸的髮夾結構通過空間位阻防止蛋白質吸附於超濾膜。
[0077]步驟S05、將經上述處理的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，得到經改性的高分子超濾膜。
[0078]將經改性的高分子超濾膜應用於對含蛋白質的待處理介質的過濾時，只要控制待處理介質的PH在其中所含蛋白質的等電點以上，就能很好地控制蛋白質在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質對超濾膜的汙染水平。
[0079]對用本實施方式所述方法製備得到的改性聚丙烯晴膜進行過濾抗蛋白質汙染的測試，方法如下:
[0080]改性膜水通量的測定:剪一塊直徑大約4.5cm的改性聚丙烯腈膜，連接好氮氣瓶和不鏽鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預壓20分鐘，然後用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進行測定，待透過的水的流量穩定後，用量筒和秒表測定一定時間內透過的水的體積，水通量F = V.S-1.t-1 (V,透過水的體積；S，膜的有效面積；t，透過一定體積的水所需要的時間)。
[0081]BSA溶液通量的測定:用上述方法測定改性膜對BSA溶液的水通量F1。
[0082]BSA截留率的測定:將測完水通量的膜評價器卸壓，在不改變膜壓痕位置的基礎上將膜評價器中的水排乾，而後注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進行滲透，用小燒杯收集滲透液，與原液一起保存待測；以蒸餾水為參比溶液，用紫外可見該分光光度計測量原液和滲透液的吸光度，根據工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然後根據公式R=(卜^/⑶丨父^^^計算截留率(R，截留率；Cl滲透液的濃度；C0，原液的濃度)。
[0083]抗BSA堵塞性測試:將測完BSA溶液通量的膜用用蒸餾水洗滌後重新測量膜的純水通量F2。
[0084]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0085]結果表明，用髮夾寡聚核苷酸改性過後的聚丙烯腈膜提高了親水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接觸角最大幅度可從57度下降到39度；BSA截留率從85%提高至95%;水通量回收率從45%提高至91 %。
[0086]水通量回收率方面:在BSA等電點以上表現出較高的水通量回收率。在pH = 7條件下水通量回收率為91 %，隨著pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值過高對膜會造成一定的損害，對於BSA來講,最佳pH為8。
[0087]第四實施例
[0088]本實施例提供了一種超濾膜，所述超濾膜以下述改性方法製備而得，所述方法包括下列步驟:
[0089]步驟S01、對聚丙烯晴材質的高分子超濾膜作羧化處理；所述羧化處理具體包括:將高分子超濾膜浸泡於1.5mol/L的氫氧化鈉溶液中，在40°C下浸泡處理50分鐘。
[0090]此步驟為使高分子超濾膜羧化的實質性步驟。
[0091]步驟S02、將浸泡處理後的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然後用0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡處理45分鐘，然後用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
[0092]用稀鹽酸溶液處理的目的是用氫離子將高分子超濾膜羧基上所連的鈉離子置換出來。
[0093]步驟S03、將羧化處理後的高分子超濾膜在含10% HBTU的0.5mol/L的DIEA溶液中浸泡處理60秒。
[0094]此步驟為活化步驟，為的是讓經羧化處理的高分子超濾膜在下一步與寡聚脫氧核苷酸的反應中具有更高的反應活性。
[0095]步驟S04、將經上述步驟處理的高分子超濾膜與分子式為NH2-CCCCCCCCCATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGG 3』的寡聚脫氧核苷酸進行醯胺化反應；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為6小時；所述醯胺化反應的溫度為70。。。
[0096]此處使用寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構，所謂髮夾結構是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的鹼基對相遇，形成氫鍵結合而成的結構，稱為髮夾結構。此髮夾結構可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結合形成的「莖」和由非互補序列形成的「環」。其中「環」部分不僅可以攜帶大量帶電基團，還可以使帶電基團橫向分布形成空間位阻。利用髮夾結構寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其髮夾結構的空間位阻效應，使得在過濾過程核酸的負電荷跟蛋白質的負電荷相互排斥及核酸的髮夾結構通過空間位阻防止蛋白質吸附於超濾膜。
[0097]步驟S05、將經上述處理的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，得到經改性的高分子超濾膜。
[0098]將經改性的高分子超濾膜應用於對含蛋白質的待處理介質的過濾時，只要控制待處理介質的PH在其中所含蛋白質的等電點以上，就能很好地控制蛋白質在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質對超濾膜的汙染水平。
[0099]將本實施方式所述改性聚丙烯晴膜用於進行過濾抗蛋白質汙染的測試，方法如下:
[0100]改性膜水通量的測定:剪一塊直徑大約4.5cm的改性聚丙烯腈膜，連接好氮氣瓶和不鏽鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預壓20分鐘，然後用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進行測定，待透過的水的流量穩定後，用量筒和秒表測定一定時間內透過的水的體積，水通量F = V.S-1.t-1 (V,透過水的體積；S，膜的有效面積；t，透過一定體積的水所需要的時間)。
[0101]BSA溶液通量的測定:用上述方法測定改性膜對BSA溶液的水通量F1。
[0102]BSA截留率的測定:將測完水通量的膜評價器卸壓，在不改變膜壓痕位置的基礎上將膜評價器中的水排乾，而後注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進行滲透，用小燒杯收集滲透液，與原液一起保存待測；以蒸餾水為參比溶液，用紫外可見該分光光度計測量原液和滲透液的吸光度，根據工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然後根據公式R =(卜^/⑶丨父^^^計算截留率(R，截留率；C1滲透液的濃度；C0，原液的濃度)。
[0103]抗BSA堵塞性測試:將測完BSA溶液通量的膜用用蒸餾水洗滌後重新測量膜的純水通量F2。
[0104]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0105]結果表明，用髮夾寡聚核苷酸改性過後的聚丙烯腈膜提高了親水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接觸角最大幅度可從57度下降到43度；BSA截留率從85%提高至93%;水通量回收率從45%提高至89%。
[0106]水通量回收率方面:在BSA等電點以上表現出較高的水通量回收率。在pH = 7條件下水通量回收率為89%，隨著pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值過高對膜會造成一定的損害，對於BSA來講，最佳pH為8 ;此時水通量回收率約為90%。
[0107]實際上，本實施方式是以調節寡聚脫氧核苷酸的濃度的手段來調節其嫁接於高分子超濾膜的量；在其他實施方式中，還可以通過控制反應溫度或反應時間等方式來控制寡聚脫氧核苷酸嫁接於高分子超濾膜的量，也就是膜被改性的程度。
[0108]第五實施例
[0109]本實施例提供了一種改性超濾膜應用於過濾的方法。所述方法包括下列步驟:
[0110]首先，製備改性超濾膜，步驟如下:
[0111]步驟S01、對聚丙烯晴材質的高分子超濾膜作羧化處理；所述羧化處理具體包括:將高分子超濾膜浸泡於1.5mol/L的氫氧化鈉溶液中，在40°C下浸泡處理50分鐘。
[0112]此步驟為使高分子超濾膜羧化的實質性步驟。
[0113]步驟S02、將浸泡處理後的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然後用0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡處理——分鐘。
[0114]用稀鹽酸溶液處理的目的是用氫離子將高分子超濾膜羧基上所連的鈉離子置換出來。
[0115]步驟S03、將羧化處理後的高分子超濾膜在含10% HBTU的0.5mol/L的DIEA溶液中浸泡處理60秒。
[0116]此步驟為活化步驟，為的是讓經羧化處理的高分子超濾膜在下一步與寡聚脫氧核苷酸的反應中具有更高的反應活性。
[0117]步驟S04、將經上述步驟處理的高分子超濾膜與分子式為NH2-CCCCCCCCCATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGG 3』的寡聚脫氧核苷酸進行醯胺化反應；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為6小時；所述醯胺化反應的溫度為70。。。
[0118]此處使用寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構，所謂髮夾結構是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的鹼基對相遇，形成氫鍵結合而成的結構，稱為髮夾結構。此髮夾結構可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結合形成的「莖」和由非互補序列形成的「環」。其中「環」部分不僅可以攜帶大量帶電基團，還可以使帶電基團橫向分布形成空間位阻。利用髮夾結構寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其髮夾結構的空間位阻效應，使得在過濾過程核酸的負電荷跟蛋白質的負電荷相互排斥及核酸的髮夾結構通過空間位阻防止蛋白質吸附於超濾膜。
[0119]步驟S05、將經上述處理的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，得到經改性的高分子超濾膜。
[0120]然後，將經改性的高分子超濾膜應用於對含蛋白質的待處理介質的過濾，此時只要控制待處理介質的PH在其中所含蛋白質的等電點以上，就能很好地控制蛋白質在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質對超濾膜的汙染水平。
[0121]對用本實施方式所述改性超濾膜進行過濾時，同時測定其抗蛋白質汙染的能力，方法如下:
[0122]改性膜水通量的測定:剪一塊直徑大約4.5cm的改性聚丙烯腈膜，連接好氮氣瓶和不鏽鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預壓20分鐘，然後用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進行測定，待透過的水的流量穩定後，用量筒和秒表測定一定時間內透過的水的體積，水通量F = V.S-1.t-1 (V,透過水的體積；S，膜的有效面積；t，透過一定體積的水所需要的時間)。
[0123]BSA溶液通量的測定:用上述方法測定改性膜對BSA溶液的水通量F1。
[0124]BSA截留率的測定:將測完水通量的膜評價器卸壓，在不改變膜壓痕位置的基礎上將膜評價器中的水排乾，而後注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進行滲透，用小燒杯收集滲透液，與原液一起保存待測；以蒸餾水為參比溶液，用紫外可見該分光光度計測量原液和滲透液的吸光度，根據工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然後根據公式R=(卜^/⑶丨父^^^計算截留率(R，截留率；Cl滲透液的濃度；CO，原液的濃度)。
[0125]抗BSA堵塞性測試:將測完BSA溶液通量的膜用用蒸餾水洗滌後重新測量膜的純水通量F2。
[0126]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0127]結果表明，用髮夾寡聚核苷酸改性過後的聚丙烯腈膜提高了親水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接觸角最大幅度可從57度下降到43度；BSA截留率從85%提高至93%;水通量回收率從45%提高至89%。
[0128]水通量回收率方面:在BSA等電點以上表現出較高的水通量回收率。在pH = 7條件下水通量回收率為89%，隨著pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值過高對膜會造成一定的損害，對於BSA來講，最佳pH為8 ;此時水通量回收率約為90%。
[0129]實際上，本實施方式是以調節寡聚脫氧核苷酸的濃度的手段來調節其嫁接於高分子超濾膜的量；在其他實施方式中，還可以通過控制反應溫度或反應時間等方式來控制寡聚脫氧核苷酸嫁接於高分子超濾膜的量，也就是膜被改性的程度。
[0130]本發明技術方案中將寡聚脫氧核苷酸連接於超濾膜使其改性的反應步驟簡單，所用髮夾寡聚脫氧核苷酸可以人為設計合成，連接量可控，連接後高分子超濾膜的抗蛋白質堵塞效率高，並且可以通過調控待過濾介質的PH值以達到控制對蛋白質吸附性的效果，具有廣泛的應用前景，可以滿足迅速發展的醫藥工業的需求。
[0131]以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利保護範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種超濾膜的改性方法，包括步驟: 對高分子超濾膜進行第一改性處理，所述第一改性處理包括胺化處理或羧化處理； 將經第一改性處理的高分子超濾膜進行第二改性處理，得到改性超濾膜；所述第二改性處理為將經第一改性處理的高分子超濾膜與寡聚脫氧核苷酸進行的醯胺化反應，所述寡聚脫氧核苷酸為髮夾結構、鹼基數量在50以下，並且，當所述第一改性處理為胺化處理時，所述寡聚脫氧核苷酸帶有羧基；當所述第一改性處理為羧化處理時，所述寡聚脫氧核苷酸帶有胺基。
2.如權利要求1所述的超濾膜的改性方法中，所述第一改性處理包括羧化處理，且所述羧化處理具體包括: 將高分子超濾膜浸泡於濃度為l-2mol/L的氫氧化鈉溶液中，在35-45°C下浸泡處理40-60分鐘。
3.如權利要求2所述的超濾膜的改性方法中，所述第一改性處理在步驟「將高分子超濾膜浸泡於l_2mol/L的氫氧化鈉溶液中」後還包括步驟: 將浸泡處理後的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然後用0.05-0.15mol/L的鹽酸溶液浸泡處理30-60分鐘，然後用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
4.如權利要求2所述的超濾膜的改性方法中，所述第一改性處理還包括活化處理，所述活化處理具體包括: 將羧化處理後的高分子超濾膜在含9-12% HBTU的0.4-0.6mol/L的DIEA溶液中浸泡處理50-70秒。
5.如權利要求1或2所述的超濾膜的改性方法中，第二改性處理中所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為0.5-4mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為4_8小時；所述醯胺化反應的溫度為40-80。。。
6.如權利要求5所述的超濾膜的改性方法中，第二改性處理中所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述醯胺化反應的時間為6小時；所述醯胺化反應的溫度為70°C。
7.如權利要求1或2所述的超濾膜的改性方法中，通過控制醯胺化反應的時間、醯胺化反應的溫度或寡聚脫氧核苷酸的濃度控制高分子超濾膜的醯胺化反應程度。
8.如權利要求1或2所述的超濾膜的改性方法中，還包括步驟: 將經第二改性處理的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌。
9.一種改性超濾膜，由權利要求1-8中任一項所述的超濾膜改性方法改性而得。
10.一種改性超濾膜應用於過濾的方法，包括步驟: 將經權利要求1-8中任一項所述的超濾膜改性方法改性而得的高分子超濾膜用於過濾含蛋白質的溶液，並控制所述含蛋白質的溶液的pH值，使其pH值在所述蛋白質的等電點以上。
【文檔編號】B01D71/42GK104353371SQ201410613821
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】何盛斌, 林哲, 許小平 申請人:福建醫工設計院有限公司