CN104353371A - 超滤膜改性方法、改性超滤膜及其应用于过滤的方法 - Google Patents
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Abstract
发明人提供了一种超滤膜的改性方法：对高分子超滤膜进行第一改性处理，所述第一改性处理包括胺化处理或羧化处理；将经第一改性处理的高分子超滤膜进行第二改性处理，得到改性超滤膜；所述第二改性处理为将经第一改性处理的高分子超滤膜与寡聚脱氧核苷酸进行的酰胺化反应，所述寡聚脱氧核苷酸为发夹结构，且所述第一改性处理为胺化处理时，所述寡聚脱氧核苷酸带有羧基；当所述第一改性处理为羧化处理时，所述寡聚脱氧核苷酸带有胺基。上述技术方案反应步骤简单，所用发夹寡聚脱氧核苷酸可人为设计合成，连接量可控，连接后高分子超滤膜的抗蛋白质堵塞效率高，并且可通过调控待过滤介质的pH值达到控制对蛋白质吸附性的效果，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物化工领域，特别涉及一种高分子超滤膜的改性方法、一种经改性处理的高分子超滤膜，以及一种经改性处理的高分子超滤膜应用于过滤的方法。
背景技术
超滤膜，是一种孔径规格一致、且额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。通过在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。
目前，高分子材料如聚丙烯腈等以化学稳定性好、耐热性强等优良特性被广泛应用于超滤膜的制备。用这些高分子材料制备出来的膜可用于污水处理、蛋白质等有机物的纯化及酶的固定化。然而，由于膜堵塞造成的过滤性能急剧下降是高分子膜分离在化工分离过程中普遍存在的问题。蛋白质在膜表面通过疏水作用非特异性吸附是导致高分子膜过滤堵塞的主要原因之一。因此如何制备抗蛋白质堵塞性膜是超滤膜分离领域的一大难题。
目前针对上述问题，制备抗蛋白质堵塞超滤膜的方法主要有两种，一是共混改性，通过跟一些亲水性高分子共混制备膜以提高膜的疏水性，从而提高膜的抗堵塞性能；二是在膜表面嫁接亲水性聚合物以提高膜表面的抗蛋白质吸附特性而又不影响整个膜框架的理化性质。前者由于引进大量混合物，影响了膜孔结构的形成等；后者亲水性聚合物的选择是关键，然而亲水性聚合物本身就比较有限。
发明内容
基于此，需要提供一种能有效防止超滤膜过程中不同等电点的蛋白质造成的膜污染堵塞的改性超滤膜、超滤膜改性方法和改性超滤膜应用于过滤的方法。
针对上述技术问题，发明人提供了一种超滤膜的改性方法，包括步骤：
对高分子超滤膜进行第一改性处理，所述第一改性处理包括胺化处理或羧化处理；
将经第一改性处理的高分子超滤膜进行第二改性处理，得到改性超滤膜；所述第二改性处理为将经第一改性处理的高分子超滤膜与寡聚脱氧核苷酸进行的酰胺化反应，所述寡聚脱氧核苷酸为发夹结构、碱基数量在50以下，并且，当所述第一改性处理为胺化处理时，所述寡聚脱氧核苷酸带有羧基；当所述第一改性处理为羧化处理时，所述寡聚脱氧核苷酸带有胺基。
进一步地，所述的超滤膜的改性方法中，所述第一改性处理包括羧化处理，且所述羧化处理具体包括：
将高分子超滤膜浸泡于浓度为1-2mol/L的氢氧化钠溶液中，在35-45℃下浸泡处理40-60分钟。
进一步地，所述的超滤膜的改性方法中，所述第一改性处理在步骤“将高分子超滤膜浸泡于1-2mol/L的氢氧化钠溶液中”后还包括步骤：
将浸泡处理后的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，然后用0.05-0.15mol/L的盐酸溶液浸泡处理30-60分钟，然后用蒸馏水浸泡清洗3次，每次10分钟。
进一步地，所述的超滤膜的改性方法中，所述第一改性处理还包括活化处理，所述活化处理具体包括：
将羧化处理后的高分子超滤膜在含9-12％HBTU的0.4-0.6mol/L的DIEA溶液中浸泡处理50-70秒。
进一步地，所述的超滤膜的改性方法中，第二改性处理中所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为0.5-4mg/ml；所述酰胺化反应的时间为4-8小时；所述酰胺化反应的温度为40-80℃。
进一步地，所述的超滤膜的改性方法中，第二改性处理中所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为3mg/ml；所述酰胺化反应的时间为6小时；所述酰胺化反应的温度为70℃。
进一步地，所述的超滤膜的改性方法中，通过控制酰胺化反应的时间、酰胺化反应的温度或寡聚脱氧核苷酸的浓度控制高分子超滤膜的酰胺化反应程度。
进一步地，所述的超滤膜的改性方法中，还包括步骤：
将经第二改性处理的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤。
发明人还提供了一种改性超滤膜，由上述各技术方案所述的超滤膜改性方法改性而得。
发明人还提供了一种改性超滤膜应用于过滤的方法，包括步骤：
将经上述各技术方案所述的超滤膜改性方法改性而得的高分子超滤膜用于过滤含蛋白质的溶液，并控制所述含蛋白质的溶液的pH值，使其pH值在所述蛋白质的等电点以上。
区别于现有技术，本发明技术方案中将寡聚脱氧核苷酸连接于超滤膜使其改性的反应步骤简单，所用发夹寡聚脱氧核苷酸可以人为设计合成，连接量可控，连接后高分子超滤膜的抗蛋白质堵塞效率高，并且可以通过调控待过滤介质的pH值以达到控制对蛋白质吸附性的效果，具有广泛的应用前景，可以满足迅速发展的医药工业的需求。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
第一实施例
本实施例提供了一种超滤膜改性方法。所述方法包括下列步骤：
步骤S01、对聚丙烯晴材质的高分子超滤膜作羧化处理；所述羧化处理具体包括：将高分子超滤膜浸泡于1.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在40℃下浸泡处理50分钟。
此步骤为使高分子超滤膜羧化的实质性步骤。
步骤S02、将浸泡处理后的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，然后用0.1mol/L的盐酸溶液浸泡处理45分钟，然后用蒸馏水浸泡清洗3次，每次10分钟。
用稀盐酸溶液处理的目的是用氢离子将高分子超滤膜羧基上所连的钠离子置换出来。
步骤S03、将羧化处理后的高分子超滤膜在含10％HBTU的0.5mol/L的DIEA溶液中浸泡处理60秒。
此步骤为活化步骤，为的是让经羧化处理的高分子超滤膜在下一步与寡聚脱氧核苷酸的反应中具有更高的反应活性。
步骤S04、将经上述步骤处理的高分子超滤膜与分子式为NH2-CCCCCCCCC ATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGG 3’的寡聚脱氧核苷酸进行酰胺化反应；所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为3mg/ml；所述酰胺化反应的时间为6小时；所述酰胺化反应的温度为70℃。
此处使用寡聚脱氧核苷酸为发夹结构，所谓发夹结构是指，DNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的结构，称为发夹结构。此发夹结构可由两部分组成，即由互补的DNA序列结合形成的“茎”和由非互补序列形成的“环”。其中“环”部分不仅可以携带大量带电基团，还可以使带电基团横向分布形成空间位阻。利用发夹结构寡聚脱氧核苷酸在水溶液中的带电性及其发夹结构的空间位阻效应，使得在过滤过程核酸的负电荷跟蛋白质的负电荷相互排斥及核酸的发夹结构通过空间位阻防止蛋白质吸附于超滤膜。
步骤S05、将经上述处理的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，得到经改性的高分子超滤膜。
将经改性的高分子超滤膜应用于对含蛋白质的待处理介质的过滤时，只要控制待处理介质的pH在其中所含蛋白质的等电点以上，就能很好地控制蛋白质在高分子超滤膜中的截留，大大降低蛋白质对超滤膜的污染水平。
对用本实施方式所述方法制备得到的改性聚丙烯晴膜进行过滤抗蛋白质污染的测试，方法如下：
改性膜水通量的测定：剪一块直径大约4.5cm的改性聚丙烯腈膜，连接好氮气瓶和不锈钢膜评价器，在室温下对膜加压0.1MPa的压力预压20分钟，然后用针筒足够量的蒸馏水，在0.1MPa的压力下进行测定，待透过的水的流量稳定后，用量筒和秒表测定一定时间内透过的水的体积，水通量F＝V.S-1.t-1(V,透过水的体积；S，膜的有效面积；t，透过一定体积的水所需要的时间)。
BSA溶液通量的测定：用上述方法测定改性膜对BSA溶液的水通量F1。
BSA截留率的测定：将测完水通量的膜评价器卸压，在不改变膜压痕位置的基础上将膜评价器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室温下进行渗透，用小烧杯收集渗透液，与原液一起保存待测；以蒸馏水为参比溶液，用紫外可见该分光光度计测量原液和渗透液的吸光度，根据工作曲线查出原液和渗透液的浓度，然后根据公式R＝(1-C1/C0)×100％计算截留率(R，截留率；C1渗透液的浓度；C0，原液的浓度)。
抗BSA堵塞性测试：将测完BSA溶液通量的膜用用蒸馏水洗涤后重新测量膜的纯水通量F2。
通量回收率(FRR)＝F2/F×100％。
结果表明，用发夹寡聚核苷酸改性过后的聚丙烯腈膜提高了亲水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接触角最大幅度可从57度下降到43度；BSA截留率从85％提高至93％；水通量回收率从45％提高至89％。
水通量回收率方面：在BSA等电点以上表现出较高的水通量回收率。在pH＝7条件下水通量回收率为89％，随着pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值过高对膜会造成一定的损害，对于BSA来讲，最佳pH为8；此时水通量回收率约为90％。
实际上，本实施方式是以调节寡聚脱氧核苷酸的浓度的手段来调节其嫁接于高分子超滤膜的量；在其他实施方式中，还可以通过控制反应温度或反应时间等方式来控制寡聚脱氧核苷酸嫁接于高分子超滤膜的量，也就是膜被改性的程度。
第二实施例
本实施例提供了一种超滤膜改性方法。所述方法包括下列步骤：
步骤S01、对聚丙烯晴材质的高分子超滤膜作羧化处理；所述羧化处理具体包括：将高分子超滤膜浸泡于1mol/L的氢氧化钠溶液中，在35℃下浸泡处理40分钟。
此步骤为使高分子超滤膜羧化的实质性步骤。
步骤S02、将浸泡处理后的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，然后用0.05mol/L的盐酸溶液浸泡处理30分钟，然后用蒸馏水浸泡清洗3次，每次10分钟。
用稀盐酸溶液处理的目的是用氢离子将高分子超滤膜羧基上所连的钠离子置换出来。
步骤S03、将羧化处理后的高分子超滤膜在含9％HBTU的0.4mol/L的DIEA溶液中浸泡处理50秒。
此步骤为活化步骤，为的是让经羧化处理的高分子超滤膜在下一步与寡聚脱氧核苷酸的反应中具有更高的反应活性。
步骤S04、将经上述步骤处理的高分子超滤膜与分子式为NH2-CCCCCCCCCCCCCCCATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGGGGGGGG 3’的寡聚脱氧核苷酸进行酰胺化反应；所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为0.5mg/ml；所述酰胺化反应的时间为8小时；所述酰胺化反应的温度为80℃。
此处使用寡聚脱氧核苷酸为发夹结构，所谓发夹结构是指，DNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的结构，称为发夹结构。此发夹结构可由两部分组成，即由互补的DNA序列结合形成的“茎”和由非互补序列形成的“环”。其中“环”部分不仅可以携带大量带电基团，还可以使带电基团横向分布形成空间位阻。利用发夹结构寡聚脱氧核苷酸在水溶液中的带电性及其发夹结构的空间位阻效应，使得在过滤过程核酸的负电荷跟蛋白质的负电荷相互排斥及核酸的发夹结构通过空间位阻防止蛋白质吸附于超滤膜。
步骤S05、将经上述处理的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，得到经改性的高分子超滤膜。
将经改性的高分子超滤膜应用于对含蛋白质的待处理介质的过滤时，只要控制待处理介质的pH在其中所含蛋白质的等电点以上，就能很好地控制蛋白质在高分子超滤膜中的截留，大大降低蛋白质对超滤膜的污染水平。
对用本实施方式所述方法制备得到的改性聚丙烯晴膜进行过滤抗蛋白质污染的测试，方法如下：
改性膜水通量的测定：剪一块直径大约4.5cm的改性聚丙烯腈膜，连接好氮气瓶和不锈钢膜评价器，在室温下对膜加压0.1MPa的压力预压20分钟，然后用针筒足够量的蒸馏水，在0.1MPa的压力下进行测定，待透过的水的流量稳定后，用量筒和秒表测定一定时间内透过的水的体积，水通量F＝V.S-1.t-1(V,透过水的体积；S，膜的有效面积；t，透过一定体积的水所需要的时间)。
BSA溶液通量的测定：用上述方法测定改性膜对BSA溶液的水通量F1。
BSA截留率的测定：将测完水通量的膜评价器卸压，在不改变膜压痕位置的基础上将膜评价器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室温下进行渗透，用小烧杯收集渗透液，与原液一起保存待测；以蒸馏水为参比溶液，用紫外可见该分光光度计测量原液和渗透液的吸光度，根据工作曲线查出原液和渗透液的浓度，然后根据公式R＝(1-C1/C0)×100％计算截留率(R，截留率；C1渗透液的浓度；C0，原液的浓度)。
抗BSA堵塞性测试：将测完BSA溶液通量的膜用用蒸馏水洗涤后重新测量膜的纯水通量F2。
通量回收率(FRR)＝F2/F×100％。
结果表明，结果表明，用发夹寡聚核苷酸改性过后的聚丙烯腈膜提高了亲水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接触角最大幅度可从57度下降到40度；BSA截留率从85％提高至90％；水通量回收率从45％提高至88％。
水通量回收率方面：在BSA等电点以上表现出较高的水通量回收率。在pH＝7条件下水通量回收率为88％，随着pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值过高对膜会造成一定的损害，对于BSA来讲，最佳pH为8。
当以本实施方式制备所得的改性超滤膜用于含纤维素酶的待过滤介质时，同样提高了亲水性、截留率和抗纤维素酶堵塞性。水接触角最大幅度可从57度下降到43度；纤维素酶截留率从81％提高至94％；水通量回收率从37％提高至87％。水通量回收率在不同的pH条件下不一样，在纤维素酶等电点以上表现出较高的水通量回收率。在pH＝7条件下水通量回收率为87％，随着pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值过高对膜会造成一定的损害，对于纤维素酶来讲，最佳pH为8.5。
第三实施例
本实施例提供了一种超滤膜改性方法。所述方法包括下列步骤：
步骤S01、对聚丙烯晴材质的高分子超滤膜作羧化处理；所述羧化处理具体包括：将高分子超滤膜浸泡于2mol/L的氢氧化钠溶液中，在45℃下浸泡处理60分钟。
此步骤为使高分子超滤膜羧化的实质性步骤。
步骤S02、将浸泡处理后的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，然后用0.15mol/L的盐酸溶液浸泡处理60分钟，然后用蒸馏水浸泡清洗3次，每次10分钟。
用稀盐酸溶液处理的目的是用氢离子将高分子超滤膜羧基上所连的钠离子置换出来。
步骤S03、将羧化处理后的高分子超滤膜在含12％HBTU的0.6mol/L的DIEA溶液中浸泡处理70秒。
此步骤为活化步骤，为的是让经羧化处理的高分子超滤膜在下一步与寡聚脱氧核苷酸的反应中具有更高的反应活性。
步骤S04、将经上述步骤处理的高分子超滤膜与分子式为NH2-CCCCCCCCCATGCCTATCTAGTAACTTTGAGCAGAGTGAGCGGGGGGGGG 3’的寡聚脱氧核苷酸进行酰胺化反应；所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为4mg/ml；所述酰胺化反应的时间为4小时；所述酰胺化反应的温度为40℃。
此处使用寡聚脱氧核苷酸为发夹结构，所谓发夹结构是指，DNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的结构，称为发夹结构。此发夹结构可由两部分组成，即由互补的DNA序列结合形成的“茎”和由非互补序列形成的“环”。其中“环”部分不仅可以携带大量带电基团，还可以使带电基团横向分布形成空间位阻。利用发夹结构寡聚脱氧核苷酸在水溶液中的带电性及其发夹结构的空间位阻效应，使得在过滤过程核酸的负电荷跟蛋白质的负电荷相互排斥及核酸的发夹结构通过空间位阻防止蛋白质吸附于超滤膜。
步骤S05、将经上述处理的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，得到经改性的高分子超滤膜。
将经改性的高分子超滤膜应用于对含蛋白质的待处理介质的过滤时，只要控制待处理介质的pH在其中所含蛋白质的等电点以上，就能很好地控制蛋白质在高分子超滤膜中的截留，大大降低蛋白质对超滤膜的污染水平。
对用本实施方式所述方法制备得到的改性聚丙烯晴膜进行过滤抗蛋白质污染的测试，方法如下：
改性膜水通量的测定：剪一块直径大约4.5cm的改性聚丙烯腈膜，连接好氮气瓶和不锈钢膜评价器，在室温下对膜加压0.1MPa的压力预压20分钟，然后用针筒足够量的蒸馏水，在0.1MPa的压力下进行测定，待透过的水的流量稳定后，用量筒和秒表测定一定时间内透过的水的体积，水通量F＝V.S-1.t-1(V,透过水的体积；S，膜的有效面积；t，透过一定体积的水所需要的时间)。
BSA溶液通量的测定：用上述方法测定改性膜对BSA溶液的水通量F1。
BSA截留率的测定：将测完水通量的膜评价器卸压，在不改变膜压痕位置的基础上将膜评价器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室温下进行渗透，用小烧杯收集渗透液，与原液一起保存待测；以蒸馏水为参比溶液，用紫外可见该分光光度计测量原液和渗透液的吸光度，根据工作曲线查出原液和渗透液的浓度，然后根据公式R＝(1-C1/C0)×100％计算截留率(R，截留率；C1渗透液的浓度；C0，原液的浓度)。
抗BSA堵塞性测试：将测完BSA溶液通量的膜用用蒸馏水洗涤后重新测量膜的纯水通量F2。
通量回收率(FRR)＝F2/F×100％。
结果表明，用发夹寡聚核苷酸改性过后的聚丙烯腈膜提高了亲水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接触角最大幅度可从57度下降到39度；BSA截留率从85％提高至95％；水通量回收率从45％提高至91％。
水通量回收率方面：在BSA等电点以上表现出较高的水通量回收率。在pH＝7条件下水通量回收率为91％，随着pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值过高对膜会造成一定的损害，对于BSA来讲，最佳pH为8。
第四实施例
本实施例提供了一种超滤膜，所述超滤膜以下述改性方法制备而得，所述方法包括下列步骤：
步骤S01、对聚丙烯晴材质的高分子超滤膜作羧化处理；所述羧化处理具体包括：将高分子超滤膜浸泡于1.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在40℃下浸泡处理50分钟。
此步骤为使高分子超滤膜羧化的实质性步骤。
步骤S02、将浸泡处理后的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，然后用0.1mol/L的盐酸溶液浸泡处理45分钟，然后用蒸馏水浸泡清洗3次，每次10分钟。
用稀盐酸溶液处理的目的是用氢离子将高分子超滤膜羧基上所连的钠离子置换出来。
步骤S03、将羧化处理后的高分子超滤膜在含10％HBTU的0.5mol/L的DIEA溶液中浸泡处理60秒。
此步骤为活化步骤，为的是让经羧化处理的高分子超滤膜在下一步与寡聚脱氧核苷酸的反应中具有更高的反应活性。
步骤S04、将经上述步骤处理的高分子超滤膜与分子式为NH2-CCCCCCCCC ATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGG 3’的寡聚脱氧核苷酸进行酰胺化反应；所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为3mg/ml；所述酰胺化反应的时间为6小时；所述酰胺化反应的温度为70℃。
此处使用寡聚脱氧核苷酸为发夹结构，所谓发夹结构是指，DNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的结构，称为发夹结构。此发夹结构可由两部分组成，即由互补的DNA序列结合形成的“茎”和由非互补序列形成的“环”。其中“环”部分不仅可以携带大量带电基团，还可以使带电基团横向分布形成空间位阻。利用发夹结构寡聚脱氧核苷酸在水溶液中的带电性及其发夹结构的空间位阻效应，使得在过滤过程核酸的负电荷跟蛋白质的负电荷相互排斥及核酸的发夹结构通过空间位阻防止蛋白质吸附于超滤膜。
步骤S05、将经上述处理的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，得到经改性的高分子超滤膜。
将经改性的高分子超滤膜应用于对含蛋白质的待处理介质的过滤时，只要控制待处理介质的pH在其中所含蛋白质的等电点以上，就能很好地控制蛋白质在高分子超滤膜中的截留，大大降低蛋白质对超滤膜的污染水平。
将本实施方式所述改性聚丙烯晴膜用于进行过滤抗蛋白质污染的测试，方法如下：
改性膜水通量的测定：剪一块直径大约4.5cm的改性聚丙烯腈膜，连接好氮气瓶和不锈钢膜评价器，在室温下对膜加压0.1MPa的压力预压20分钟，然后用针筒足够量的蒸馏水，在0.1MPa的压力下进行测定，待透过的水的流量稳定后，用量筒和秒表测定一定时间内透过的水的体积，水通量F＝V.S-1.t-1(V,透过水的体积；S，膜的有效面积；t，透过一定体积的水所需要的时间)。
BSA溶液通量的测定：用上述方法测定改性膜对BSA溶液的水通量F1。
BSA截留率的测定：将测完水通量的膜评价器卸压，在不改变膜压痕位置的基础上将膜评价器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室温下进行渗透，用小烧杯收集渗透液，与原液一起保存待测；以蒸馏水为参比溶液，用紫外可见该分光光度计测量原液和渗透液的吸光度，根据工作曲线查出原液和渗透液的浓度，然后根据公式R＝(1-C1/C0)×100％计算截留率(R，截留率；C1渗透液的浓度；C0，原液的浓度)。
抗BSA堵塞性测试：将测完BSA溶液通量的膜用用蒸馏水洗涤后重新测量膜的纯水通量F2。
通量回收率(FRR)＝F2/F×100％。
结果表明，用发夹寡聚核苷酸改性过后的聚丙烯腈膜提高了亲水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接触角最大幅度可从57度下降到43度；BSA截留率从85％提高至93％；水通量回收率从45％提高至89％。
水通量回收率方面：在BSA等电点以上表现出较高的水通量回收率。在pH＝7条件下水通量回收率为89％，随着pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值过高对膜会造成一定的损害，对于BSA来讲，最佳pH为8；此时水通量回收率约为90％。
实际上，本实施方式是以调节寡聚脱氧核苷酸的浓度的手段来调节其嫁接于高分子超滤膜的量；在其他实施方式中，还可以通过控制反应温度或反应时间等方式来控制寡聚脱氧核苷酸嫁接于高分子超滤膜的量，也就是膜被改性的程度。
第五实施例
本实施例提供了一种改性超滤膜应用于过滤的方法。所述方法包括下列步骤：
首先，制备改性超滤膜，步骤如下：
步骤S01、对聚丙烯晴材质的高分子超滤膜作羧化处理；所述羧化处理具体包括：将高分子超滤膜浸泡于1.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在40℃下浸泡处理50分钟。
此步骤为使高分子超滤膜羧化的实质性步骤。
步骤S02、将浸泡处理后的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，然后用0.1mol/L的盐酸溶液浸泡处理——分钟。
用稀盐酸溶液处理的目的是用氢离子将高分子超滤膜羧基上所连的钠离子置换出来。
步骤S03、将羧化处理后的高分子超滤膜在含10％HBTU的0.5mol/L的DIEA溶液中浸泡处理60秒。
此步骤为活化步骤，为的是让经羧化处理的高分子超滤膜在下一步与寡聚脱氧核苷酸的反应中具有更高的反应活性。
步骤S04、将经上述步骤处理的高分子超滤膜与分子式为NH2-CCCCCCCCC ATGCCTATCTAGTAACGTGAGCGGGGGGGGG 3’的寡聚脱氧核苷酸进行酰胺化反应；所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为3mg/ml；所述酰胺化反应的时间为6小时；所述酰胺化反应的温度为70℃。
此处使用寡聚脱氧核苷酸为发夹结构，所谓发夹结构是指，DNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的结构，称为发夹结构。此发夹结构可由两部分组成，即由互补的DNA序列结合形成的“茎”和由非互补序列形成的“环”。其中“环”部分不仅可以携带大量带电基团，还可以使带电基团横向分布形成空间位阻。利用发夹结构寡聚脱氧核苷酸在水溶液中的带电性及其发夹结构的空间位阻效应，使得在过滤过程核酸的负电荷跟蛋白质的负电荷相互排斥及核酸的发夹结构通过空间位阻防止蛋白质吸附于超滤膜。
步骤S05、将经上述处理的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，得到经改性的高分子超滤膜。
然后，将经改性的高分子超滤膜应用于对含蛋白质的待处理介质的过滤，此时只要控制待处理介质的pH在其中所含蛋白质的等电点以上，就能很好地控制蛋白质在高分子超滤膜中的截留，大大降低蛋白质对超滤膜的污染水平。
对用本实施方式所述改性超滤膜进行过滤时，同时测定其抗蛋白质污染的能力，方法如下：
改性膜水通量的测定：剪一块直径大约4.5cm的改性聚丙烯腈膜，连接好氮气瓶和不锈钢膜评价器，在室温下对膜加压0.1MPa的压力预压20分钟，然后用针筒足够量的蒸馏水，在0.1MPa的压力下进行测定，待透过的水的流量稳定后，用量筒和秒表测定一定时间内透过的水的体积，水通量F＝V.S-1.t-1(V,透过水的体积；S，膜的有效面积；t，透过一定体积的水所需要的时间)。
BSA溶液通量的测定：用上述方法测定改性膜对BSA溶液的水通量F1。
BSA截留率的测定：将测完水通量的膜评价器卸压，在不改变膜压痕位置的基础上将膜评价器中的水排干，而后注入0.5g.L-1牛血清蛋白溶液，在0.1MPa、室温下进行渗透，用小烧杯收集渗透液，与原液一起保存待测；以蒸馏水为参比溶液，用紫外可见该分光光度计测量原液和渗透液的吸光度，根据工作曲线查出原液和渗透液的浓度，然后根据公式R＝(1-C1/C0)×100％计算截留率(R，截留率；C1渗透液的浓度；C0，原液的浓度)。
抗BSA堵塞性测试：将测完BSA溶液通量的膜用用蒸馏水洗涤后重新测量膜的纯水通量F2。
通量回收率(FRR)＝F2/F×100％。
结果表明，用发夹寡聚核苷酸改性过后的聚丙烯腈膜提高了亲水性、截留率和抗BSA堵塞性。水接触角最大幅度可从57度下降到43度；BSA截留率从85％提高至93％；水通量回收率从45％提高至89％。
水通量回收率方面：在BSA等电点以上表现出较高的水通量回收率。在pH＝7条件下水通量回收率为89％，随着pH值的升高，水通量回收率升高。但是pH值过高对膜会造成一定的损害，对于BSA来讲，最佳pH为8；此时水通量回收率约为90％。
实际上，本实施方式是以调节寡聚脱氧核苷酸的浓度的手段来调节其嫁接于高分子超滤膜的量；在其他实施方式中，还可以通过控制反应温度或反应时间等方式来控制寡聚脱氧核苷酸嫁接于高分子超滤膜的量，也就是膜被改性的程度。
本发明技术方案中将寡聚脱氧核苷酸连接于超滤膜使其改性的反应步骤简单，所用发夹寡聚脱氧核苷酸可以人为设计合成，连接量可控，连接后高分子超滤膜的抗蛋白质堵塞效率高，并且可以通过调控待过滤介质的pH值以达到控制对蛋白质吸附性的效果，具有广泛的应用前景，可以满足迅速发展的医药工业的需求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种超滤膜的改性方法，包括步骤：
对高分子超滤膜进行第一改性处理，所述第一改性处理包括胺化处理或羧化处理；
将经第一改性处理的高分子超滤膜进行第二改性处理，得到改性超滤膜；所述第二改性处理为将经第一改性处理的高分子超滤膜与寡聚脱氧核苷酸进行的酰胺化反应，所述寡聚脱氧核苷酸为发夹结构、碱基数量在50以下，并且，当所述第一改性处理为胺化处理时，所述寡聚脱氧核苷酸带有羧基；当所述第一改性处理为羧化处理时，所述寡聚脱氧核苷酸带有胺基。
2.如权利要求1所述的超滤膜的改性方法中，所述第一改性处理包括羧化处理，且所述羧化处理具体包括：
将高分子超滤膜浸泡于浓度为1-2mol/L的氢氧化钠溶液中，在35-45℃下浸泡处理40-60分钟。
3.如权利要求2所述的超滤膜的改性方法中，所述第一改性处理在步骤“将高分子超滤膜浸泡于1-2mol/L的氢氧化钠溶液中”后还包括步骤：
将浸泡处理后的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤，然后用0.05-0.15mol/L的盐酸溶液浸泡处理30-60分钟，然后用蒸馏水浸泡清洗3次，每次10分钟。
4.如权利要求2所述的超滤膜的改性方法中，所述第一改性处理还包括活化处理，所述活化处理具体包括：
将羧化处理后的高分子超滤膜在含9-12％HBTU的0.4-0.6mol/L的DIEA溶液中浸泡处理50-70秒。
5.如权利要求1或2所述的超滤膜的改性方法中，第二改性处理中所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为0.5-4mg/ml；所述酰胺化反应的时间为4-8小时；所述酰胺化反应的温度为40-80℃。
6.如权利要求5所述的超滤膜的改性方法中，第二改性处理中所用的寡聚脱氧核苷酸浓度为3mg/ml；所述酰胺化反应的时间为6小时；所述酰胺化反应的温度为70℃。
7.如权利要求1或2所述的超滤膜的改性方法中，通过控制酰胺化反应的时间、酰胺化反应的温度或寡聚脱氧核苷酸的浓度控制高分子超滤膜的酰胺化反应程度。
8.如权利要求1或2所述的超滤膜的改性方法中，还包括步骤：
将经第二改性处理的高分子超滤膜取出，用蒸馏水浸泡或洗涤。
9.一种改性超滤膜，由权利要求1-8中任一项所述的超滤膜改性方法改性而得。
10.一种改性超滤膜应用于过滤的方法，包括步骤：
将经权利要求1-8中任一项所述的超滤膜改性方法改性而得的高分子超滤膜用于过滤含蛋白质的溶液，并控制所述含蛋白质的溶液的pH值，使其pH值在所述蛋白质的等电点以上。
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