超濾膜改性方法、改性超濾膜及其應(yīng)用于過濾的方法
【專利摘要】發(fā)明人提供了一種超濾膜的改性方法：對高分子超濾膜進(jìn)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(jīng)第一改性處理的高分子超濾膜進(jìn)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(jīng)第一改性處理的高分子超濾膜與寡聚脫氧核苷酸進(jìn)行的酰胺化反應(yīng)，所述寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，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(dāng)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(shù)方案反應(yīng)步驟簡單，所用發(fā)夾寡聚脫氧核苷酸可人為設(shè)計合成，連接量可控，連接后高分子超濾膜的抗蛋白質(zhì)堵塞效率高，并且可通過調(diào)控待過濾介質(zhì)的pH值達(dá)到控制對蛋白質(zhì)吸附性的效果，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】超濾膜改性方法、改性超濾膜及其應(yīng)用于過濾的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物化工領(lǐng)域，特別涉及一種高分子超濾膜的改性方法、一種經(jīng)改性處理的高分子超濾膜，以及一種經(jīng)改性處理的高分子超濾膜應(yīng)用于過濾的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超濾膜，是一種孔徑規(guī)格一致、且額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。通過在膜的一側(cè)施以適當(dāng)壓力，就能篩出小于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓(原子質(zhì)量單位)、粒徑大于10納米的顆粒。
[0003]目前，高分子材料如聚丙烯腈等以化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱性強(qiáng)等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于超濾膜的制備。用這些高分子材料制備出來的膜可用于污水處理、蛋白質(zhì)等有機(jī)物的純化及酶的固定化。然而，由于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(zhì)在膜表面通過疏水作用非特異性吸附是導(dǎo)致高分子膜過濾堵塞的主要原因之一。因此如何制備抗蛋白質(zhì)堵塞性膜是超濾膜分離領(lǐng)域的一大難題。
[0004]目前針對上述問題，制備抗蛋白質(zhì)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制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(zhì)吸附特性而又不影響整個膜框架的理化性質(zhì)。前者由于引進(jìn)大量混合物，影響了膜孔結(jié)構(gòu)的形成等；后者親水性聚合物的選擇是關(guān)鍵，然而親水性聚合物本身就比較有限。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]基于此，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(zhì)造成的膜污染堵塞的改性超濾膜、超濾膜改性方法和改性超濾膜應(yīng)用于過濾的方法。
[0006]針對上述技術(shù)問題，發(fā)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(jìn)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(jīng)第一改性處理的高分子超濾膜進(jìn)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(jīng)第一改性處理的高分子超濾膜與寡聚脫氧核苷酸進(jìn)行的酰胺化反應(yīng)，所述寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)、堿基數(shù)量在50以下，并且，當(dāng)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(dāng)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(jìn)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于濃度為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(jìn)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于l-2mol/L的氫氧化鈉溶液中”后還包括步驟:
[0012]將浸泡處理后的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然后用0.05-0.15mol/L的鹽酸溶液浸泡處理30-60分鐘，然后用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
[0013]進(jìn)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]將羧化處理后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(jìn)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 ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為4_8小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為40-80。。。
[0016]進(jìn)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 ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為6小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為70°C。
[0017]進(jìn)一步地，所述的超濾膜的改性方法中，通過控制酰胺化反應(yīng)的時間、酰胺化反應(yīng)的溫度或寡聚脫氧核苷酸的濃度控制高分子超濾膜的酰胺化反應(yīng)程度。
[0018]進(jìn)一步地，所述的超濾膜的改性方法中，還包括步驟:
[0019]將經(jīng)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(fā)明人還提供了一種改性超濾膜，由上述各技術(shù)方案所述的超濾膜改性方法改性而得。
[0021]發(fā)明人還提供了一種改性超濾膜應(yīng)用于過濾的方法，包括步驟:
[0022]將經(jīng)上述各技術(shù)方案所述的超濾膜改性方法改性而得的高分子超濾膜用于過濾含蛋白質(zhì)的溶液，并控制所述含蛋白質(zhì)的溶液的pH值，使其pH值在所述蛋白質(zhì)的等電點以上。
[0023]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案中將寡聚脫氧核苷酸連接于超濾膜使其改性的反應(yīng)步驟簡單，所用發(fā)夾寡聚脫氧核苷酸可以人為設(shè)計合成，連接量可控，連接后高分子超濾膜的抗蛋白質(zhì)堵塞效率高，并且可以通過調(diào)控待過濾介質(zhì)的PH值以達(dá)到控制對蛋白質(zhì)吸附性的效果，具有廣泛的應(yīng)用前景，可以滿足迅速發(fā)展的醫(yī)藥工業(yè)的需求。
【具體實施方式】
[0024]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)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(zhì)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于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(zhì)性步驟。
[0029]步驟S02、將浸泡處理后的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然后用0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡處理45分鐘，然后用蒸餾水浸泡清洗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、將羧化處理后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(jīng)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(yīng)中具有更高的反應(yīng)活性。
[0033]步驟S04、將經(jīng)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(jìn)行酰胺化反應(yīng)；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為6小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為70。。。
[0034]此處使用寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，所謂發(fā)夾結(jié)構(gòu)是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的堿基對相遇，形成氫鍵結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)，稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)。此發(fā)夾結(jié)構(gòu)可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結(jié)合形成的“莖”和由非互補序列形成的“環(huán)”。其中“環(huán)”部分不僅可以攜帶大量帶電基團(tuán)，還可以使帶電基團(tuán)橫向分布形成空間位阻。利用發(fā)夾結(jié)構(gòu)寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其發(fā)夾結(jié)構(gòu)的空間位阻效應(yīng)，使得在過濾過程核酸的負(fù)電荷跟蛋白質(zhì)的負(fù)電荷相互排斥及核酸的發(fā)夾結(jié)構(gòu)通過空間位阻防止蛋白質(zhì)吸附于超濾膜。
[0035]步驟S05、將經(jīng)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(jīng)改性的高分子超濾膜。
[0036]將經(jīng)改性的高分子超濾膜應(yīng)用于對含蛋白質(zhì)的待處理介質(zhì)的過濾時，只要控制待處理介質(zhì)的PH在其中所含蛋白質(zhì)的等電點以上，就能很好地控制蛋白質(zhì)在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質(zhì)對超濾膜的污染水平。
[0037]對用本實施方式所述方法制備得到的改性聚丙烯晴膜進(jìn)行過濾抗蛋白質(zhì)污染的測試，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，連接好氮氣瓶和不銹鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預(yù)壓20分鐘，然后用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進(jìn)行測定，待透過的水的流量穩(wěn)定后，用量筒和秒表測定一定時間內(nèi)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(chǔ)上將膜評價器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進(jìn)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(jù)工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然后根據(jù)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后重新測量膜的純水通量F2。
[0042]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0043]結(jié)果表明，用發(fā)夾寡聚核苷酸改性過后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(xiàn)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，對于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(diào)節(jié)寡聚脫氧核苷酸的濃度的手段來調(diào)節(jié)其嫁接于高分子超濾膜的量；在其他實施方式中，還可以通過控制反應(yīng)溫度或反應(yīng)時間等方式來控制寡聚脫氧核苷酸嫁接于高分子超濾膜的量，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(zhì)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于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(zhì)性步驟。
[0050]步驟S02、將浸泡處理后的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然后用0.05mol/L的鹽酸溶液浸泡處理30分鐘，然后用蒸餾水浸泡清洗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、將羧化處理后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(jīng)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(yīng)中具有更高的反應(yīng)活性。
[0054]步驟S04、將經(jīng)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(jìn)行酰胺化反應(yīng)；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為0.5mg/ml ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為8小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為80V。
[0055]此處使用寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，所謂發(fā)夾結(jié)構(gòu)是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的堿基對相遇，形成氫鍵結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)，稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)。此發(fā)夾結(jié)構(gòu)可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結(jié)合形成的“莖”和由非互補序列形成的“環(huán)”。其中“環(huán)”部分不僅可以攜帶大量帶電基團(tuán)，還可以使帶電基團(tuán)橫向分布形成空間位阻。利用發(fā)夾結(jié)構(gòu)寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其發(fā)夾結(jié)構(gòu)的空間位阻效應(yīng)，使得在過濾過程核酸的負(fù)電荷跟蛋白質(zhì)的負(fù)電荷相互排斥及核酸的發(fā)夾結(jié)構(gòu)通過空間位阻防止蛋白質(zhì)吸附于超濾膜。
[0056]步驟S05、將經(jīng)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(jīng)改性的高分子超濾膜。
[0057]將經(jīng)改性的高分子超濾膜應(yīng)用于對含蛋白質(zhì)的待處理介質(zhì)的過濾時，只要控制待處理介質(zhì)的PH在其中所含蛋白質(zhì)的等電點以上，就能很好地控制蛋白質(zhì)在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質(zhì)對超濾膜的污染水平。
[0058]對用本實施方式所述方法制備得到的改性聚丙烯晴膜進(jìn)行過濾抗蛋白質(zhì)污染的測試，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，連接好氮氣瓶和不銹鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預(yù)壓20分鐘，然后用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進(jìn)行測定，待透過的水的流量穩(wěn)定后，用量筒和秒表測定一定時間內(nèi)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(chǔ)上將膜評價器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進(jìn)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(jù)工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然后根據(jù)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后重新測量膜的純水通量F2。
[0063]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0064]結(jié)果表明，結(jié)果表明，用發(fā)夾寡聚核苷酸改性過后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(xiàn)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，對于BSA來講,最佳pH為8。
[0066]當(dāng)以本實施方式制備所得的改性超濾膜用于含纖維素酶的待過濾介質(zhì)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(xiàn)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，對于纖維素酶來講，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(zhì)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于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(zhì)性步驟。
[0071]步驟S02、將浸泡處理后的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然后用0.15mol/L的鹽酸溶液浸泡處理60分鐘，然后用蒸餾水浸泡清洗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、將羧化處理后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(jīng)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(yīng)中具有更高的反應(yīng)活性。
[0075]步驟S04、將經(jīng)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(jìn)行酰胺化反應(yīng)；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為4mg/ml ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為4小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為
40。。。
[0076]此處使用寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，所謂發(fā)夾結(jié)構(gòu)是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的堿基對相遇，形成氫鍵結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)，稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)。此發(fā)夾結(jié)構(gòu)可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結(jié)合形成的“莖”和由非互補序列形成的“環(huán)”。其中“環(huán)”部分不僅可以攜帶大量帶電基團(tuán)，還可以使帶電基團(tuán)橫向分布形成空間位阻。利用發(fā)夾結(jié)構(gòu)寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其發(fā)夾結(jié)構(gòu)的空間位阻效應(yīng)，使得在過濾過程核酸的負(fù)電荷跟蛋白質(zhì)的負(fù)電荷相互排斥及核酸的發(fā)夾結(jié)構(gòu)通過空間位阻防止蛋白質(zhì)吸附于超濾膜。
[0077]步驟S05、將經(jīng)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(jīng)改性的高分子超濾膜。
[0078]將經(jīng)改性的高分子超濾膜應(yīng)用于對含蛋白質(zhì)的待處理介質(zhì)的過濾時，只要控制待處理介質(zhì)的PH在其中所含蛋白質(zhì)的等電點以上，就能很好地控制蛋白質(zhì)在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質(zhì)對超濾膜的污染水平。
[0079]對用本實施方式所述方法制備得到的改性聚丙烯晴膜進(jìn)行過濾抗蛋白質(zhì)污染的測試，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，連接好氮氣瓶和不銹鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預(yù)壓20分鐘，然后用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進(jìn)行測定，待透過的水的流量穩(wěn)定后，用量筒和秒表測定一定時間內(nèi)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(chǔ)上將膜評價器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進(jìn)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(jù)工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然后根據(jù)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后重新測量膜的純水通量F2。
[0084]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0085]結(jié)果表明，用發(fā)夾寡聚核苷酸改性過后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(xiàn)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，對于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制備而得，所述方法包括下列步驟:
[0089]步驟S01、對聚丙烯晴材質(zhì)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于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(zhì)性步驟。
[0091]步驟S02、將浸泡處理后的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然后用0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡處理45分鐘，然后用蒸餾水浸泡清洗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、將羧化處理后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(jīng)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(yīng)中具有更高的反應(yīng)活性。
[0095]步驟S04、將經(jīng)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(jìn)行酰胺化反應(yīng)；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為6小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為70。。。
[0096]此處使用寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，所謂發(fā)夾結(jié)構(gòu)是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的堿基對相遇，形成氫鍵結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)，稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)。此發(fā)夾結(jié)構(gòu)可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結(jié)合形成的“莖”和由非互補序列形成的“環(huán)”。其中“環(huán)”部分不僅可以攜帶大量帶電基團(tuán)，還可以使帶電基團(tuán)橫向分布形成空間位阻。利用發(fā)夾結(jié)構(gòu)寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其發(fā)夾結(jié)構(gòu)的空間位阻效應(yīng)，使得在過濾過程核酸的負(fù)電荷跟蛋白質(zhì)的負(fù)電荷相互排斥及核酸的發(fā)夾結(jié)構(gòu)通過空間位阻防止蛋白質(zhì)吸附于超濾膜。
[0097]步驟S05、將經(jīng)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(jīng)改性的高分子超濾膜。
[0098]將經(jīng)改性的高分子超濾膜應(yīng)用于對含蛋白質(zhì)的待處理介質(zhì)的過濾時，只要控制待處理介質(zhì)的PH在其中所含蛋白質(zhì)的等電點以上，就能很好地控制蛋白質(zhì)在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質(zhì)對超濾膜的污染水平。
[0099]將本實施方式所述改性聚丙烯晴膜用于進(jìn)行過濾抗蛋白質(zhì)污染的測試，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，連接好氮氣瓶和不銹鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預(yù)壓20分鐘，然后用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進(jìn)行測定，待透過的水的流量穩(wěn)定后，用量筒和秒表測定一定時間內(nèi)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(chǔ)上將膜評價器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進(jìn)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(jù)工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然后根據(jù)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后重新測量膜的純水通量F2。
[0104]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0105]結(jié)果表明，用發(fā)夾寡聚核苷酸改性過后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(xiàn)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，對于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(diào)節(jié)寡聚脫氧核苷酸的濃度的手段來調(diào)節(jié)其嫁接于高分子超濾膜的量；在其他實施方式中，還可以通過控制反應(yīng)溫度或反應(yīng)時間等方式來控制寡聚脫氧核苷酸嫁接于高分子超濾膜的量，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(yīng)用于過濾的方法。所述方法包括下列步驟:
[0110]首先，制備改性超濾膜，步驟如下:
[0111]步驟S01、對聚丙烯晴材質(zhì)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于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(zhì)性步驟。
[0113]步驟S02、將浸泡處理后的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然后用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、將羧化處理后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(jīng)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(yīng)中具有更高的反應(yīng)活性。
[0117]步驟S04、將經(jīng)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(jìn)行酰胺化反應(yīng)；所用的寡聚脫氧核苷酸濃度為3mg/ml ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為6小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為70。。。
[0118]此處使用寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)，所謂發(fā)夾結(jié)構(gòu)是指，DNA單鏈分子通過自身回折使得互補的堿基對相遇，形成氫鍵結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)，稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)。此發(fā)夾結(jié)構(gòu)可由兩部分組成，即由互補的DNA序列結(jié)合形成的“莖”和由非互補序列形成的“環(huán)”。其中“環(huán)”部分不僅可以攜帶大量帶電基團(tuán)，還可以使帶電基團(tuán)橫向分布形成空間位阻。利用發(fā)夾結(jié)構(gòu)寡聚脫氧核苷酸在水溶液中的帶電性及其發(fā)夾結(jié)構(gòu)的空間位阻效應(yīng)，使得在過濾過程核酸的負(fù)電荷跟蛋白質(zhì)的負(fù)電荷相互排斥及核酸的發(fā)夾結(jié)構(gòu)通過空間位阻防止蛋白質(zhì)吸附于超濾膜。
[0119]步驟S05、將經(jīng)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(jīng)改性的高分子超濾膜。
[0120]然后，將經(jīng)改性的高分子超濾膜應(yīng)用于對含蛋白質(zhì)的待處理介質(zhì)的過濾，此時只要控制待處理介質(zhì)的PH在其中所含蛋白質(zhì)的等電點以上，就能很好地控制蛋白質(zhì)在高分子超濾膜中的截留，大大降低蛋白質(zhì)對超濾膜的污染水平。
[0121]對用本實施方式所述改性超濾膜進(jìn)行過濾時，同時測定其抗蛋白質(zhì)污染的能力，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，連接好氮氣瓶和不銹鋼膜評價器，在室溫下對膜加壓0.1MPa的壓力預(yù)壓20分鐘，然后用針筒足夠量的蒸餾水，在0.1MPa的壓力下進(jìn)行測定，待透過的水的流量穩(wěn)定后，用量筒和秒表測定一定時間內(nèi)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(chǔ)上將膜評價器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室溫下進(jìn)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(jù)工作曲線查出原液和滲透液的濃度，然后根據(jù)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后重新測量膜的純水通量F2。
[0126]通量回收率(FRR)= F2/FX100%。
[0127]結(jié)果表明，用發(fā)夾寡聚核苷酸改性過后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(xiàn)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，對于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(diào)節(jié)寡聚脫氧核苷酸的濃度的手段來調(diào)節(jié)其嫁接于高分子超濾膜的量；在其他實施方式中，還可以通過控制反應(yīng)溫度或反應(yīng)時間等方式來控制寡聚脫氧核苷酸嫁接于高分子超濾膜的量，也就是膜被改性的程度。
[0130]本發(fā)明技術(shù)方案中將寡聚脫氧核苷酸連接于超濾膜使其改性的反應(yīng)步驟簡單，所用發(fā)夾寡聚脫氧核苷酸可以人為設(shè)計合成，連接量可控，連接后高分子超濾膜的抗蛋白質(zhì)堵塞效率高，并且可以通過調(diào)控待過濾介質(zhì)的PH值以達(dá)到控制對蛋白質(zhì)吸附性的效果，具有廣泛的應(yīng)用前景，可以滿足迅速發(fā)展的醫(yī)藥工業(yè)的需求。
[0131]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)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(jìn)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(jīng)第一改性處理的高分子超濾膜進(jìn)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(jīng)第一改性處理的高分子超濾膜與寡聚脫氧核苷酸進(jìn)行的酰胺化反應(yīng)，所述寡聚脫氧核苷酸為發(fā)夾結(jié)構(gòu)、堿基數(shù)量在50以下，并且，當(dāng)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(dāng)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(quán)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于濃度為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(quán)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于l_2mol/L的氫氧化鈉溶液中”后還包括步驟: 將浸泡處理后的高分子超濾膜取出，用蒸餾水浸泡或洗滌，然后用0.05-0.15mol/L的鹽酸溶液浸泡處理30-60分鐘，然后用蒸餾水浸泡清洗3次，每次10分鐘。
4.如權(quán)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: 將羧化處理后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(quán)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 ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為4_8小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為40-80。。。
6.如權(quán)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 ;所述酰胺化反應(yīng)的時間為6小時；所述酰胺化反應(yīng)的溫度為70°C。
7.如權(quán)利要求1或2所述的超濾膜的改性方法中，通過控制酰胺化反應(yīng)的時間、酰胺化反應(yīng)的溫度或寡聚脫氧核苷酸的濃度控制高分子超濾膜的酰胺化反應(yīng)程度。
8.如權(quán)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(jīng)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(quán)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(yīng)用于過濾的方法，包括步驟: 將經(jīng)權(quán)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于過濾含蛋白質(zhì)的溶液，并控制所述含蛋白質(zhì)的溶液的pH值，使其pH值在所述蛋白質(zhì)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(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】何盛斌, 林哲, 許小平 申請人:福建醫(yī)工設(shè)計院有限公司