CN100531872C - 固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法，涉及一种用于蛋白质的分离纯化的亲和膜的制备技术，提供一种具有良好的亲水性能以及优良的生物相容性的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法。以聚碳酸酯膜为基膜，将在辛巴蓝溶液中预处理后的基膜固定于含有双池的扩散池中间；将氧化剂和吡咯单体溶液分别加入至含有双池的扩散池的各池中；将活性配位基辛巴蓝加入扩散池的任一池中，控制反应温度0～40℃，反应时间0.5～8h；反应结束后取出基膜经过清洗处理，最后得到固载有活性配位基辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜。所制备的亲和膜具有良好的化学稳定性、亲水性以及优良的生物相容性。此复合膜可用于蛋白质的分离纯化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于蛋白质的分离纯化的亲和膜的制备技术，尤其是涉及一种固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法。
背景技术
随着生物工程和生命科学的发展，对蛋白、多肽、酶等生物大分子的纯化分离提出了越来越高的要求。尽管采用传统的分离方法，如沉淀、结晶、膜分离、层析等可使产品纯度获得提高，但在很多情况下，存在着工艺繁琐、活性回收率低、纯化效果不理想等问题。近年来发展起来的亲和膜技术在蛋白质的分离纯化领域展示了良好的应用前景，并取得了许多实际应用。所谓亲和膜技术是将膜分离与亲和层析结合起来，使之兼具两者的特点。当料液在一定压力下以对流方式通过膜孔时，溶液中的目标物能很快地扩散到配位基上，进而产生特异性相互作用，将目标物保留在膜上，然后再通过洗脱液将被保留在膜上的目标物从膜上解离下来，从而达到与其它物质分离的目的。与传统的膜分离、亲和层析相比，亲和膜分离不仅具有纯化倍数高、压降小、分离时间短、生物大分子在分离中变性的几率小，允许较快的加料速度等特点，而且比柱亲和层析更易实现规模化纯化分离。
亲和膜分离所使用的滤膜应具有良好的化学稳定性、优良的化学反应性能以及良好的生物相容性能。中国专利CN 02130926.4、CN 02130927.2、CN 02153350.4公开的亲和性聚砜-羟乙基纤维素复合非对称超滤膜、亲和性聚砜-壳聚糖复合非对称超滤膜以及用于亲和微滤的尼龙-壳聚糖复合膜等三种亲和膜具有配位基固载量高、生物相容性好、非特异性吸附低等优点。
聚碳酸酯膜是一种径迹微孔滤膜，具有孔径均匀(孔径大小及密度容易控制)、柔韧性和机械强度佳、化学稳定性好等优点，但该膜缺乏活性官能团，必须对其进行改性才能满足亲和分离的要求。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种具有良好的亲水性能以及优良的生物相容性的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法。
本发明通过以下技术方案加以实现：
1)以聚碳酸酯膜为基膜，将基膜在辛巴蓝溶液中进行预处理；
2)将预处理后的基膜固定于含有双池的扩散池中间；
3)将氧化剂和吡咯单体溶液分别加入扩散池的双池中；
4)将活性配位基辛巴蓝加入扩散池的任一池中，控制反应温度0～40℃，反应时间0.5～8h，双池中的溶液通过膜进行相互扩散并发生氧化聚合反应，经过化学氧化生成的聚吡咯沉积到基膜的表面和孔壁上，活性配位基辛巴蓝通过离子键掺杂在聚吡咯分子中；
5)反应结束后取出基膜经过清洗处理，最后得到固载有活性配位基辛巴蓝的聚吡咯—聚碳酸酯复合膜。
聚碳酸酯膜的孔径最好为0.05～8μm。将基膜在辛巴蓝溶液中进行预处理为将基膜置于辛巴蓝溶液中抽真空或用滤器抽滤辛巴蓝溶液或置于辛巴蓝溶液中静置扩散处理。
吡咯单体溶液为5～120mmol/L的水溶液。
氧化剂为10～40mmol/L的过硫酸铵水溶液或200～400mmol/L的三氯化铁水溶液或pH2的过氧化氢溶液。吡咯单体与氧化剂的摩尔比为1:(1～5)。
辛巴蓝浓度为0.1～1.0mmol/L。吡咯单体与辛巴蓝的摩尔比为(15～250):1。控制反应温度最好为4～10℃，反应时间最好为1～2.5h。
本发明以辛巴蓝作为配位基，以聚碳酸酯膜为基膜，通过聚吡咯对其进行改性。选用的配位基辛巴蓝是一种活性染料，该染料与蛋白质具有很好的结合专一性，而且具有稳定性好、价格便宜、易于制备和储存等优点；而聚吡咯具有完全可逆的掺杂/脱掺杂特性，利用该特性可以实现配位基的固载或更换，此外，聚吡咯还具有有良好的生物相容性、化学稳定性以及导电性。本发明所制备的复合膜上固载有通过离子键与聚吡咯层相连的活性配位基-辛巴蓝，与普通亲和膜的制备方法相比，该法固载配位基操作简便，并具有独特的更换配位基功能，所制备的亲和膜具有良好的化学稳定性、亲水性以及优良的生物相容性。此复合膜可用于蛋白质的分离纯化。
附图说明
图1为本发明实施例的扩散池结构示意图。
图2为本发明实施例1所选用基膜—聚碳酸酯膜表面的扫描电镜照片。
图3为本发明实施例1所制备的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜表面的扫描电镜照片
图4为本发明实施例1所制备的固载有辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜溶去基膜后样品的断面扫描电镜照片。
图5为本发明实施例1所制备的固载有辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜溶去基膜后样品的红外光谱图。在图5中，横坐标为波数Wavenumbers(cm-1)，纵坐标为透射百分率Transmittance(％)，曲线1：辛巴蓝，曲线2：掺杂辛巴蓝的聚吡咯，曲线3：聚吡咯。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1)基膜的预处理：
取一张孔径为0.8μm、厚度20μm、直径25mm的聚碳酸酯膜，浸于体积为30mL、浓度为0.2mmol/L的辛巴蓝水溶液中30min，然后将膜置于滤器中以30mL的0.2mmol/L辛巴蓝溶液抽滤5次。
2)配位基的掺杂及聚吡咯的氧化沉积：
取步聚1处理好的基膜3固定于带有双池1和2的扩散池装置中间(见图1)，在扩散池的池1加入30mmol/L的过硫酸铵水溶液30mL；在池2加入含有辛巴蓝和吡咯单体的混合溶液30mL，池2中辛巴蓝的浓度为0.2mmol/L，吡咯单体的浓度为15mmol/L。在4℃下反应2.5h。
3)膜的清洗、保存：
反应到设定的时间后倒出两池内的溶液，取出步骤2制备的复合膜，立刻用蒸馏水反复冲洗，室温放置晾干，即得到固载辛巴蓝的聚吡咯—聚碳酸酯复合膜。
由对比图2和图3可以看出：(1)由于所制备的复合膜是在基膜的表面和孔壁上覆盖了一层聚吡咯，复合膜的孔径小于基膜的孔径；(2)由于聚吡咯为黑色，所获得的复合膜颜色深于原基膜；(3)所制备的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜表面均匀，形态好。
图4的复合膜溶去基膜后样品的断面扫描电镜照片表明将基膜—聚碳酸酯膜溶去后，获得了与原基膜互补的纳米多孔聚吡咯膜，进一步证明了所形成的聚吡咯层已完整、均匀的覆盖在聚碳酸酯膜的表面和孔壁上。而从红外光谱图(图5)可以看到：(1)掺杂辛巴蓝的聚吡咯(标记2)与聚吡咯(标记3)在1631cm-1、1384cm-1、1091cm-1、1047cm-1都有特征吸收峰，归属为吡咯环的特征吸收；(2)掺杂辛巴蓝的聚吡咯(标记2)与辛巴蓝(标记1)则在1560cn-1、1221cm-1、1190cm-1的位置具有相同的吸收峰，归属为辛巴蓝的特征吸收峰之一；(3)掺杂辛巴蓝的聚吡咯、辛巴蓝、聚吡咯在3400cm-1左右都有吸收峰，归属为N-H、C-H的伸缩振动峰，说明掺杂辛巴蓝的聚吡咯、辛巴蓝、聚吡咯结构中都存在N-H、C-H结构；综合上述分析证实所制备的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜已固载有辛巴蓝。
实施例2
1)基膜的预处理：
取一张孔径为0.2μm、厚度20μm、直径25mm的聚碳酸酯膜，固定于扩散池装置中间，在池1中加入0.4mmol/L的辛巴蓝水溶液30mL，静置2h使辛巴蓝扩散通过基膜。
2)配位基的掺杂及聚吡咯的氧化沉积：
倒出步聚1中的辛巴蓝水溶液，然后在池1中加入300mmol/L三氯化铁水溶液30mL；在池2中加入含有辛巴蓝和吡咯单体的混合溶液30mL，池2中辛巴蓝的浓度为0.4mmol/L，吡咯单体的浓度为100mmol/L。在0℃下反应30min。
3)膜的清洗、保存：
按照实施例1的方法清洗、保存，即得到固载辛巴蓝的聚吡咯—聚碳酸酯复合膜。
实施例3
1)基膜的预处理：
取一张孔径为3μm、厚度20μm、直径25mm的聚碳酸酯膜，置于一可密闭抽真空的装置中，加入30mL浓度为0.6mmol/L的辛巴蓝水溶液，通过真空泵使装置的真空度在30kPa下保持20min。
2)配位基的掺杂及聚吡咯的氧化沉积：
取出步聚1处理好的基膜固定于扩散池装置中间，在扩散池的池1中加入pH2的过氧化氢水溶液30mL；在池2中加入含有辛巴蓝和吡咯单体的混合溶液30mL，池2中辛巴蓝的浓度为0.6mmol/L，吡咯单体的浓度为15mmol/L。在0℃下反应4h。
3)膜的清洗、保存：
按照实施例1的方法清洗、保存，即得到固载辛巴蓝的聚吡咯-碳酸酯复合膜。
实施例4
1)基膜的预处理：
取一张孔径为0.2μm、厚度20μm、直径25mm的聚碳酸酯膜，按照实施例3中基膜的预处理方法对基膜进行预处理。
2)配位基的掺杂及聚吡咯的氧化沉积：
取出步聚1处理好的基膜固定于扩散池装置中间，在扩散池的池1中加入含有辛巴蓝和过硫酸铵的混合溶液30mL，池1中辛巴蓝的浓度为0.4mmol/L，过硫酸铵的浓度为30mmol/L；在池2中加入7.5mmol/L吡咯单体的水溶液30mL。在10℃下反应2h。
3)膜的清洗、保存：
按照实施例1的方法清洗、保存，即得到固载辛巴蓝的聚吡咯-碳酸酯复合膜。
Claims (6)
1.固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法，其特征在于其步骤如下：
1)以聚碳酸酯膜为基膜，将基膜在辛巴蓝溶液中进行预处理；
2)将预处理后的基膜固定于含有双池的扩散池中间；
3)将氧化剂和吡咯单体溶液分别加入扩散池的双池中；
4)将活性配位基辛巴蓝加入扩散池的任一池中，控制反应温度0～40℃，反应时间0.5～8h，双池中的溶液通过膜进行相互扩散并发生氧化聚合反应，经过化学氧化生成的聚吡咯沉积到基膜的表面和孔壁上，活性配位基辛巴蓝通过离子键掺杂在聚吡咯分子中；
5)反应结束后取出基膜经过清洗处理，最后得到固载有活性配位基辛巴蓝的聚吡咯—聚碳酸酯复合膜；
吡咯单体与氧化剂的摩尔比为1∶1～5；
吡咯单体与辛巴蓝的摩尔比为15～250∶1。
2.如权利要求1所述的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法，其特征在于聚碳酸酯膜的孔径为0.05～8μm。
3.如权利要求1所述的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法，其特征在于将基膜在辛巴蓝溶液中进行预处理为将基膜置于辛巴蓝溶液中抽真空或用滤器抽滤辛巴蓝溶液或置于辛巴蓝溶液中静置扩散处理。
4.如权利要求1所述的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法，其特征在于吡咯单体溶液为5～120mmol/L的水溶液。
5.如权利要求1所述的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法，其特征在于氧化剂为10～40mmol/L的过硫酸铵水溶液或200～400mmol/L的三氯化铁水溶液或pH为2的过氧化氢溶液。
6.如权利要求1所述的固载辛巴蓝的聚吡咯-聚碳酸酯复合膜的制备方法，其特征在于反应温度4～10℃，反应时间1～2.5h。
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