CN104602798B - 选择性渗透的不对称膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适用于例如血液透析、血液透析滤过或血液滤过的膜。本发明还涉及制备该膜的方法；以及包含该膜的装置。

Description

选择性渗透的不对称膜
技术领域
本发明涉及适用于例如血液透析、血液透析滤过或血液滤过的膜。本发明还涉及用于制备该膜的方法；以及包含该膜的装置。
背景技术
用于血液透析、血液透析滤过或血液滤过的合成膜通常由与亲水性聚合物掺合的疏水性聚合物构成，以改善膜与血液的相容性。通常，聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜被用作疏水性聚合物，且聚乙烯吡咯烷酮被用作亲水性聚合物。
WO 2004/056459 A1公开了适用于血液透析的选择性渗透的不对称膜，其包含至少一种疏水性聚合物，如聚醚砜，和至少一种亲水性聚合物，如聚乙烯吡咯烷酮。中空纤维膜的外表面具有0.5至3μm的孔，且孔在外表面中的数目为每平方毫米10,000至150,000孔。在工作实施例中用于制备膜的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)的重均分子量为50kDa。
WO 2004/056460 A1公开了适用于血液透析的选择性渗透的不对称膜，其包含至少一种疏水性聚合物，如聚醚砜，和至少一种亲水性聚合物，如聚乙烯吡咯烷酮。该膜允许分子量高达45kDa的分子在全血的存在下经过。在工作实施例中用于制备膜的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)的重均分子量为50kDa。
EP 2 113 298 A1公开了适用于血液透析的选择性渗透的不对称膜，其包含80-99wt％的聚醚砜和1-20wt％的聚乙烯吡咯烷酮，其中所述聚乙烯吡咯烷酮由分子量低于100kDa的低分子量组分和分子量为100kDa以上的高分子量组分组成。用于制备膜的纺丝溶液包含12至15wt％的聚醚砜和5至10wt％的由低分子量PVP和高分子量PVP组分组成的PVP。
EP 1 439 212 A1公开了包含聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和阳离子聚合物的中空纤维膜。聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量优选为2,000至2,000,000Da，更优选为10,000至1,500,000Da。优选使用重均分子量为1,100,000、45,000、29,000、9,000或29,000的市售产品。膜中的聚乙烯吡咯烷酮含量优选为1至50wt％，更优选为1至10wt％。
EP 1 913 964 A2公开了中空纤维膜型血液净化装置，其包含一束包含聚砜树脂和聚乙烯吡咯烷酮的中空纤维膜，其中基于中空纤维膜的干重，中空纤维膜对自由基捕获剂的粘附率为80-300％，且其水含量为40％至100％，且已用辐射进行灭菌。中空纤维膜中的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10,000至2,000,000Da，优选为50,000至1,500,000Da。膜中的聚乙烯吡咯烷酮含量基于聚合物的总重量为3至20％，优选为3至10％。
EP 2 216 060 A1公开了用于处理血液的多孔性中空纤维膜，其具有25μm至40μm的膜厚度，且提供平均直径为100μm至200μm的原纤维，其中平均外径(To)与平均内径(Ti)的比例(To/Ti)被调节为不超过2。该膜包含基于聚砜的聚合物和聚乙烯吡咯烷酮，且具有梯度多孔结构，其中孔尺寸从内侧到外侧而增加。所用的聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量优选为约1,000,000Da(PVP K80至K90等级)。调节PVP在形成膜的储液中的浓度，使得PVP与聚砜的混合比为27wt％以下，优选为18至27wt％，更优选为20至27wt％。
当具有较低分子量的聚乙烯吡咯烷酮(如PVP K30)被用于制备膜时，膜中初始存在的大量的聚乙烯吡咯烷酮在洗涤过程中从膜中浸出。另一方面，仅使用具有高分子量的聚乙烯吡咯烷酮(如PVP K80或K90)制备的膜倾向于显示对诸如尿素或维生素B12的溶质从血液中的较低清除以及较高的蛋白损失。
发明内容
本发明的一个目的是提供适用于例如血液透析、血液透析滤过和血液滤过的选择性渗透的不对称膜。
根据本发明的一个方面，提供具有性能改善的选择性渗透的不对称膜。在一个具体的实施方式中，膜包含聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES)；以及重均分子量大于1,500kDa且小于2,000kDa的聚乙烯吡咯烷酮。
根据另一方面，本发明涉及制备本发明的选择性渗透的不对称膜的方法；以及包含该膜的装置。
具体实施方式
本发明的选择性渗透的不对称膜基于至少一种聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES)；和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量大于1,500kDa且小于2,000kDa。
已发现，这种特定的高分子量PVP组分允许制备如下膜：其显示的对尿素和维生素B12的清除率以及蛋白损失值与使用低分子量PVP(如PVP K30)和常用的高分子量PVP(PVPK80至K90等级)的混合物制备的那些膜类似。如前文所述，用PVP K80至K90等级且不用低分子量PVP制备的膜通常导致较低的清除率和较高的蛋白损失。令人惊讶的是，本发明使用分子量甚至比常用的PVP等级更高的PVP组分，并没有观察到该结果。
本发明的膜可以使用较少量的PVP来制备，这样会有更少的PVP在洗涤步骤期间从膜中浸出。由于形成膜的溶液中存在的PVP几乎完全保留在膜中，所以在制备过程中产生更少的废料，且从工艺废水中回收溶剂所需的能量更少。
选择性渗透的不对称膜中所包含的PVP的重均分子量Mw大于1,500kDa且小于2,000kDa，优选为1,700kDa至1,900kDa。在一个实施方式中，PVP的数均分子量Mn为340至390kDa，优选为360至390kDa。在一个实施方式中，聚乙烯吡咯烷酮的多分散性指数Mw/Mn为4.5至5.4，优选为4.6至5.0。
适当的聚醚砜的实例是通式为-[O-Ph-SO2-Ph-]n-，重均分子量为约60,000至65,000Da、优选为63,000至65,000Da，且Mw/Mn为约1.5至1.8的聚合物。
在一个实施方式中，本发明的膜包含70–99wt％的聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES)；和1–30wt％的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
在一个实施方式中，本发明的膜是平板膜。在另一个实施方式中，本发明的膜是中空纤维膜。在一个具体的实施方式中，中空纤维膜具有四层结构。
四层结构的内层，即血液接触层和中空纤维膜的内表面，是孔尺寸为纳米尺度范围的分离层。在一个实施方式中，该层的厚度小于1μm。为了达到高选择性，层内的孔通道很短，即低于0.1μm，且孔通道直径在大小方面显示很低的变化。
中空纤维膜的第二层作为第一层的支撑，其具有海绵结构。在本发明的一个实施方式中，该层的厚度为约1至15μm。
第三层具有手指结构。其一方面提供机械稳定性；另一方面由于高空隙体积，当空隙被水填充时，其对于分子经由膜的传输具有非常低的抗性。在本发明的一个实施方式中，第三层的厚度为10至60μm。
在本发明的该实施方式中，第四层是最外层，其特征在于具有带有开孔的规定的表面结构。在一个实施方式中，孔开口的数均尺寸为0.5至3μm，此外，外表面上的孔的数目为每平方毫米10,000至150,000个孔，例如每平方毫米18,000至100,000个孔，或甚至每平方毫米20,000至100,000个孔。在一个实施方式中，该第四层的厚度为约1至10μm。
本发明的膜可以通过溶剂相转化法(solvent phase inversion process)来制备。用于制备平板膜的适当方法包括以下步骤：
a)将至少一种聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES)和重均分子量Mw大于1,500kDa且小于2,000kDa的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在至少一种溶剂中以形成均匀的浇铸溶液(casting solution)；
b)将均匀的浇铸溶液调节至成型温度；
c)将均匀的浇铸溶液倾倒在载体上以形成膜；
d)将位于载体上的膜引入到凝结介质中并引发膜的凝结用以形成膜结构；
e)通过抽出装置将膜结构从凝结介质内的载体抽出；
f)提取所得的膜并随后将膜干燥。
倾倒浇铸溶液以形成膜可以按照本身已知的方法来进行，例如通过常规的形成工具，例如薄膜模头(sheeting die)、铸模或刮刀。
浇铸溶液的倾倒发生在载体上；在此同样地，可以借助于常规的载体，可以在后来将凝结的膜从其抽出。例如，可以使用涂布纸或钢带。优选地，载体是加热辊，其可以是温控的，即其上倾倒膜的压延辊。
将位于载体上的膜引入到凝结介质中并引发凝结用以形成膜结构。在该方法的一个实施方式中，凝结介质是水。在凝结介质中，膜被初始沉淀以形成膜结构，其程度为使得膜结构已具有足够的稳定性且能够被从载体抽出，即，优选从压延辊抽出。从压延辊的抽出通过抽出装置来进行，例如通过牵拉辊。
在抽出装置之后，在随后的凝结浴中完成凝结，且使膜稳定化。与第一个前述的凝结浴相比，这些凝结浴可以具有更高的温度。也可以从浴到浴将温度逐步提高。从而在凝结浴中，同时发生溶剂体系从膜结构的提取，使得凝结浴同时作为洗涤或提取浴起作用。作为这些凝结或洗涤浴中的凝结或洗涤介质，优选使用水。
在提取后，通过例如转鼓式干燥机将所得的膜干燥，此后将干燥的膜卷起。可以将干燥的膜随后灭菌。在该方法的一个实施方式中，在至少121℃的温度下将膜蒸汽灭菌至少21分钟。
本发明的中空纤维膜可以通过溶剂相转化法制备，该方法包括以下步骤：
a)将至少一种聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在至少一种溶剂中以形成聚合物溶液；
b)将聚合物溶液经由具有两个同心开口的喷嘴的外环狭缝(outer ring slit)挤出到沉淀浴中；同时
c)将中心流体经由所述喷嘴的内部开口挤出；
d)洗涤所获得的膜；
e)干燥该膜；
f)以及任选地，将所述膜灭菌，例如通过蒸汽、环氧乙烷或辐射处理，
其特征在于，聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量Mw大于1,500kDa且小于2,000kDa。
在一个实施方式中，用于制备本发明的膜的纺丝溶液包含相对于聚合物溶液的总重量为12至16wt％、如13至15wt％的聚醚砜，和相对于聚合物溶液的总重量为1.5至5wt％、如3至4wt％的PVP。
在一个具体的实施方式中，用于制备本发明的膜的聚合物溶液还包含相对于溶液的总重量为66至81wt％的溶剂，和相对于溶液的总重量为0至10wt％、如0至5wt％的适当的添加剂。适当的添加剂选自例如水、甘油或其它醇。在一个实施方式中，水在纺丝溶液中存在的量相对于溶液的总重量为1至7wt％，如2至6wt％，例如3至5wt％。在一个实施方式中，该方法中所用的溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-辛基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、丁内酯以及所述溶剂的混合物。在一个具体的实施方式中，NMP被用作溶剂。
用于制备本发明的膜的中心流体或孔液体(bore liquid)包含至少一种上述的溶剂和选自水、甘油和其它醇的沉淀介质。
中心流体通常包含40至100wt％的沉淀介质和0至60wt％的溶剂。在一个实施方式中，中心流体包含45至65wt％的沉淀介质和35至55wt％的溶剂。在一个具体的实施方式中，中心流体包含50至60wt％的水和40至50wt％的NMP。在另一个实施方式中，中心流体包含54至56wt％的水和44至46wt％的NMP。
在该方法的一个实施方式中，经由喷丝头的外部狭缝开口出来的聚合物溶液被引导经过具有受控的气氛的纺丝甬道(spinning shaft)。在该方法的一个实施方式中，纺丝甬道的温度保持在2至90℃，如25至70℃或30至60℃。
在一个实施方式中，使沉淀的纤维暴露于潮湿的蒸汽/空气混合物，该混合物包含含量相对于水含量为0至10wt％，例如0至5wt％或0至3wt％的溶剂。潮湿的蒸汽/空气混合物的温度为至少15℃，优选为至少30℃，且至多75℃，例如不高于62℃。此外，潮湿的蒸汽/空气混合物中的相对湿度为60至100％。
溶剂在温度受控的蒸汽气氛中的作用是控制纤维沉淀的速度。当使用较少的溶剂时，外表面会获得更致密的表面，而当使用较多的溶剂时，外表面会具有更开放的结构。通过控制包围沉淀的膜的温度受控的蒸汽气氛中溶剂的量，可以改变和控制膜的外表面上的孔的量和大小。
在本发明的一个实施方式中，沉淀浴包含85至100wt％的水和0至15wt％的溶剂，如NMP。在另一个实施方式中，沉淀浴包含90至100wt％的水和0至10wt％的NMP。在又一个实施方式中，沉淀浴仅包含水。通常，沉淀浴的温度为10至80℃。
在用于制备本发明的膜的方法的一个实施方式中，喷丝头的温度为50至60℃，如54至58℃，纺丝甬道的温度为25至65℃，例如50至60℃。喷嘴的开口与沉淀浴之间的距离为30至110cm。沉淀浴的温度为20至40℃。在一个实施方式中，纺丝速度，即将膜从沉淀浴抽出的速度，为15至100m/min，例如35至55m/min。
然后将膜洗涤以除去废物组分。在该方法的一个实施方式中，使膜经过至少一个温度为70至90℃的水浴。在另一个实施方式中，使膜经过两个水浴。在又一个实施方式中，使膜经过五个水浴。在该方法的某些实施方式中，单个的水浴具有不同的温度。例如，每个水浴的温度可以高于在前的水浴。
在洗涤后，将膜干燥并可以随后灭菌。在该方法的一个实施方式中，将膜在至少121℃的温度下蒸汽灭菌至少21分钟。
在一个实施方式中，本发明的中空纤维膜的内径为180至250μm。在一个实施方式中，内径为185至195μm。
中空纤维的壁厚度通常为10至55μm。在一个实施方式中，壁厚度为33至37μm。
本发明的另一方面是包含本发明的膜的扩散和/或过滤装置。这种装置的实例是透析器、血液滤过器(hemofilter)和超滤器(ultrafilter)。这种装置通常由包含管状部分的外壳组成，该管状部分具有覆盖该管状部分的开口的末端帽。通常在外壳中设置有中空纤维膜束，其设置方式使得在由纤维腔体形成的第一流动空间与在外部包围该膜的第二流动空间之间提供密封。这种装置的实例在EP 0 844 015 A2、EP 0 305 687 A1和WO 01/60477 A2中公开，所有这些文件均以引用的方式并入本文。
本发明的另一方面是本发明的膜在血液透析、血液透析滤过或血液滤过中的用途。本发明的膜可以代替常规的膜，但以类似的方式，用于这些目的。本领域技术人员会很容易得到必要的做法。
本发明的另一方面是本发明的膜在生物处理、血浆分离(plasma fractionation)和蛋白质溶液的制备中的用途。本发明的膜可以代替常规用于这些目的的膜而用于这些目的。对于既定应用，本领域技术人员会很容易得到适当的做法。
应当理解，上文所提及的和下文所描述的特征可以不仅以明确提出的组合使用，而且以其它组合使用或单独使用，而不偏离本发明的范围。
现在将在下文的实施例中更详细描述本发明。实施例并不旨在限制本发明的范围，而仅仅是对本发明的具体实施方式的举例说明。
实施例
i)过滤器的制备
在实施例中使用了两类过滤器(＝透析器)。第一类过滤器包含约12,000根纤维，其有效表面积为约1.7m2；第二类过滤器包含约17,000根纤维，其有效表面积为约2.72m2。有效表面积A根据公式(1)来计算：
A＝π·di·l·n[cm2] (1)
其中
di＝纤维的内径[cm]
n＝纤维的数目
l＝有效纤维长度[cm]
过滤器具有圆筒状壳体，该壳体具有用于透析流体的两个连接器和应用在两端的帽，每个帽具有一个居中的血液连接器。制造方法(纤维卷绕之后)包括以下主要步骤：
将纤维束(长度约30cm)转移到壳体中；
将束中纤维的两端均通过封闭方法(closing process)封闭；
用聚氨酯(PUR)将纤维封装(potted)在壳体中；
切割封装的束的末端，以使纤维开放；
使用超声焊接将帽焊接至血液连接器；
最后处理，包括淋洗、完整性测试、最终干燥；
将过滤器包装在无菌袋中并蒸汽灭菌。
分析方法
ii)水压渗透性(Lp)
通过测量生理盐水(0.9％w/v NaCl)在500ml/min的预定流速QB下经过过滤器的死端过滤中观察到的跨膜压力，测定水压渗透性。可以根据公式(2)，从有效膜表面积A、跨膜压力TMP和流速QB计算水压渗透性：
Lp＝QB/[TMP·A] (2)
iii)筛漏系数(SC)
按照EN 1283:1996分别测定了白蛋白(MW＝66kDa)和肌红蛋白(MW＝17kDa)在水溶液中的筛漏系数。使用各蛋白质在pH为7.2的PBS缓冲液中的溶液而不是血浆来进行测试操作。肌红蛋白溶液含有0.1g/l肌红蛋白；白蛋白溶液含有0.2g/l白蛋白。如下获得特定分子的筛漏系数：将特定蛋白质溶液保持在37℃±1℃的温度并以规定的流速QB和超滤速率UF泵送经过过滤器。对于有效表面积为1.7m2的过滤器，将QB设定为289ml/min且将UF设定为72ml/min。对于有效表面积为1.7m2的过滤器，将QB设定为372ml/min并将UF设定为115ml/min。随后，通过双缩脲法测定蛋白质在进料(in)、保留物(r)和滤液(f)中的浓度，并根据以下公式(3)计算筛漏系数(SC)：
SC[％]＝2·c(f)/[c(in)+c(r)]·100％ (3)
若蛋白质在滤液中的浓度为零，则获得0％的筛漏系数。若蛋白质在滤液中的浓度等于蛋白质在进料和保留物中的浓度，则获得100％的筛漏系数。
iv)对尿素和维生素B12的清除率
按照EN 1283:1996，在QD＝500ml/min、QB＝400ml/min、UF＝0下测定分别对尿素(C(尿素))和维生素B12(C(维生素B12))的清除率。使用1g/l的尿素在乙酸盐透析液中的溶液来测定对尿素的清除率。使用0.04g/l维生素B12在乙酸盐透析液中的溶液来测定对维生素B12的清除率。
v)超滤速率和蛋白质渗透率
按照EN 1283:1996，使用蛋白质含量为60±5g/l的牛血浆在37℃的温度下测定超滤速率(UF)。对于各实施例，如下文所示设定QB和TMP。
对于蛋白质渗透率的测量，在25min后取超滤液的样品。使用邻苯三酚红钼法，在600nm以光度法测定超滤液中的蛋白质浓度(Pct)(Clinical Chemistry 32(1986)1551-1554)。
对比例1
通过将聚醚砜(E 6020，BASF SE)和聚乙烯吡咯烷酮(K30和K85，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。不同组分在聚合物纺丝溶液中的重量分数为：PES:PVP K85:PVP K30:H2O:NMP＝14:2:5:3:76。
通过将蒸馏水与N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)在不锈钢容器中混合来制备中心流体。两种组分在中心流体中的重量分数为：H2O:NMP＝54.5wt％:45.5wt％。将澄清的混合物过滤进入第二个不锈钢容器中，并在50mmHg下脱气。
通过将聚合物溶液加热至50℃并将该溶液与中心流体一起传送经过纺丝头而形成膜。纺丝头的温度为56℃，且纺丝甬道的温度为54℃。在45m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开纺丝头的液体毛细管传递进入水浴(环境温度)。纺丝头与沉淀浴之间的距离为105cm。
通过将中空纤维膜传递经过5个不同的水浴而对其进行洗涤。在离开第五个水浴之后，将纤维进料至在线干燥器并干燥。干的中空纤维膜具有190μm的内径和260μm的外径和完全不对称的膜结构。
将膜卷绕在卷绕轮上，并根据上述方法制备包含12132根纤维且具有1.7m2的有效表面积的过滤器，并将其蒸汽灭菌((22±1)min，(121±1)℃)。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表1中。
表1
对比例2
通过将聚醚砜(E 6020，BASF SE)和聚乙烯吡咯烷酮(K85，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。不同组分在聚合物纺丝溶液中的重量分数为PES:PVP K85:H2O:NMP＝14:3:4:79。
通过将聚合物溶液加热至50℃并将该溶液与由55wt％水和45wt％NMP组成的中心流体一起传送经过纺丝头而形成膜。纺丝头的温度为56℃，且纺丝甬道的温度为54℃。在50m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开纺丝头的液体毛细管传递进入水浴(环境温度)。纺丝头与沉淀浴之间的距离为105cm。
通过将中空纤维膜传递经过5个不同的水浴而对其进行洗涤。在离开第五个水浴之后，将纤维进料至在线干燥器并干燥。干的中空纤维膜具有190μm的内径和260μm的外径和完全不对称的膜结构。
将膜卷绕在卷绕轮上，并根据上述方法制备包含12024根纤维且具有1.69m2的有效表面积的过滤器，并将其蒸汽灭菌((22±1)min，(121±1)℃)。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表2中。
表2
由对比例1和对比例2中所获得的结果的比较可以看到，与包含PVP K85和PVP K30二者的膜相比，仅包含PVP K85的膜显示对尿素(低12％)和维生素B12(低25％)更低的清除率和更高的蛋白损失(450％)。
对比例3
通过将聚醚砜(E 6020，BASF SE)和聚乙烯吡咯烷酮(K30和K85，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。不同组分在聚合物纺丝溶液中的重量分数为：PES:PVP K85:PVP K30:H2O:NMP＝14:2:5:3:76。
通过将聚合物溶液加热至50℃并将该溶液与由54.5wt％水和45.5wt％NMP组成的中心流体一起传送经过纺丝头而形成膜。纺丝头的温度为55℃，且纺丝甬道的温度为53℃。在50m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开纺丝头的液体毛细管传递进入水浴(环境温度)。纺丝头与沉淀浴之间的距离为100cm。
通过将中空纤维膜传递经过5个不同的水浴而对其进行洗涤。在离开第五个水浴之后，将纤维进料至在线干燥器并干燥。干的中空纤维膜具有190μm的内径和260μm的外径和完全不对称的膜结构。
将膜卷绕在卷绕轮上，并根据上述方法制备包含16896根纤维且具有2.72m2的有效表面积的过滤器，并将其蒸汽灭菌((22±1)min，(121±1)℃)。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表3中。
表3
对比4
重复对比3，其中纺丝头的温度为57℃且纺丝甬道的温度为55℃。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表4中。
表4
实施例1
通过将聚醚砜(E 6020，BASF SE)和聚乙烯吡咯烷酮(K90HM，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。不同组分在聚合物纺丝溶液中的重量分数为：PES:PVP K90HM:H2O:NMP＝14:3.5:3:79.5。
通过将聚合物溶液加热至50℃并将该溶液与由56wt％水和44wt％NMP组成的中心流体一起传送经过纺丝头而形成膜。纺丝头的温度为55℃，且纺丝甬道的温度为52℃。在50m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开纺丝头的液体毛细管传递进入水浴(环境温度)。纺丝头与沉淀浴之间的距离为100cm。
通过将中空纤维膜传递经过5个不同的水浴而对其进行洗涤。在离开第五个水浴之后，将纤维进料至在线干燥器并干燥。干的中空纤维膜具有190μm的内径和260μm的外径和完全不对称的膜结构。
将膜卷绕在卷绕轮上，并根据上述方法制备包含16896根纤维且具有2.72m2的有效表面积的过滤器，并将其蒸汽灭菌((22±1)min，(121±1)℃)。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表5中。
表5
实施例2
重复实施例1，其中纺丝头的温度为56℃且纺丝甬道的温度为53℃。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表6中。
表6
实施例3
通过将聚醚砜(E 6020，BASF SE)和聚乙烯吡咯烷酮(K90HM，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。不同组分在聚合物纺丝溶液中的重量分数为：PES:PVP K90HM:H2O:NMP＝14.5:3.5:3:79。
通过将聚合物溶液加热至50℃并将该溶液与由56wt％水和44wt％NMP组成的中心流体一起传送经过纺丝头而形成膜。纺丝头的温度为55℃，且纺丝甬道的温度为52℃。在50m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开纺丝头的液体毛细管传递进入水浴(环境温度)。纺丝头与沉淀浴之间的距离为100cm。
通过将中空纤维膜传递经过5个不同的水浴而对其进行洗涤。在离开第五个水浴之后，将纤维进料至在线干燥器并干燥。干的中空纤维膜具有190μm的内径和260μm的外径和完全不对称的膜结构。
将膜卷绕在卷绕轮上，并根据上述方法制备包含16896根纤维且具有2.72m2的有效表面积的过滤器，并将其蒸汽灭菌((22±1)min，(121±1)℃)。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表7中。
表7
实施例4
重复实施例3，其中纺丝头的温度为57℃且纺丝甬道的温度为54℃。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表8中。
表8
实施例5
通过将聚醚砜(E 6020，BASF SE)和聚乙烯吡咯烷酮(K90HM，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。不同组分在聚合物纺丝溶液中的重量分数为：PES:PVP K90HM:H2O:NMP＝13.5:3.5:3:80。
通过将聚合物溶液加热至50℃并将该溶液与由56wt％水和44wt％NMP组成的中心流体一起传送经过纺丝头而形成膜。纺丝头的温度为55℃，且纺丝甬道的温度为52℃。在50m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开纺丝头的液体毛细管传递进入水浴(环境温度)。纺丝头与沉淀浴之间的距离为100cm。
通过将中空纤维膜传递经过5个不同的水浴而对其进行洗涤。在离开第五个水浴之后，将纤维进料至在线干燥器并干燥。干的中空纤维膜具有190μm的内径和260μm的外径和完全不对称的膜结构。
将膜卷绕在卷绕轮上，并根据上述方法制备包含16896根纤维且具有2.72m2的有效表面积的过滤器，并将其蒸汽灭菌((22±1)min，(121±1)℃)。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表9中。
表9
实施例6
通过将聚醚砜(E 6020，BASF SE)和聚乙烯吡咯烷酮(K90HM，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。不同组分在聚合物纺丝溶液中的重量分数为：PES:PVP K90HM:H2O:NMP＝14:4:3:79。
通过将聚合物溶液加热至50℃并将该溶液与由56wt％水和44wt％NMP组成的中心流体一起传送经过纺丝头而形成膜。纺丝头的温度为57℃，且纺丝甬道的温度为54℃。在50m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开纺丝头的液体毛细管传递进入水浴(环境温度)。纺丝头与沉淀浴之间的距离为100cm。
通过将中空纤维膜传递经过5个不同的水浴而对其进行洗涤。在离开第五个水浴之后，将纤维进料至在线干燥器并干燥。干的中空纤维膜具有190μm的内径和260μm的外径和完全不对称的膜结构。
将膜卷绕在卷绕轮上，并根据上述方法制备包含16896根纤维且具有2.72m2的有效表面积的过滤器，并将其蒸汽灭菌((22±1)min，(121±1)℃)。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表10中。
表10
实施例7
重复实施例6，其中纺丝头的温度为58℃且纺丝甬道的温度为55℃。
如上文所述测试过滤器的性能。结果示于表11中。
表11

Claims (13)

1.一种半渗透性不对称膜，其中所述膜的材料包含如下组成的掺合物：70–99wt％的至少一种聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜；以及1–30wt％重均分子量Mw大于1,500kDa且小于2,000kDa的聚乙烯吡咯烷酮，其中所述膜具有四层结构，内表面是孔尺寸为纳米尺度范围的分离层，该层的厚度小于1μm；第二层具有海绵结构，且厚度为1至15μm；第三层具有手指结构，且厚度为10至60μm；第四层是最外层，该层具有带有开孔的规定的表面结构，孔开口的数均尺寸为0.5至3μm，该第四层的表面上的孔数目为每平方毫米10,000至150,000个孔，且该层的厚度为1至10μm。
2.如权利要求1所述的膜，其中所述聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量Mn为340至390kDa。
3.如权利要求2所述的膜，其中所述聚乙烯吡咯烷酮的多分散性指数Mw/Mn为4.5至5.4。
4.如权利要求1至3中任一项所述的膜，其中所述半渗透性不对称膜是平板膜。
5.如权利要求1至3中任一项所述的膜，其中所述半渗透性不对称膜是中空纤维膜。
6.一种用于制备半渗透性不对称中空纤维膜的方法，其包括以下步骤：
a)将至少一种聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜，以及聚乙烯吡咯烷酮溶解在至少一种溶剂中以形成聚合物溶液，所述聚合物溶液包含相对于所述聚合物溶液的总重量为12至16wt％的聚砜、聚醚砜、或聚芳醚砜；相对于所述聚合物溶液的总重量为1.5至5wt％的聚乙烯吡咯烷酮；
b)将聚合物溶液经由具有两个同心开口的喷嘴的外环狭缝挤出到沉淀浴中；同时
c)将中心流体经由所述喷嘴的内部开口挤出；并随后
d)洗涤所获得的膜；
e)干燥所述膜；以及
f)任选地，将所述膜灭菌，
其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量Mw大于1,500kDa且小于2,000kDa；其中所述聚合物溶液包含相对于所述聚合物溶液的总重量为1至5wt％的水。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-辛基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、丁内酯以及其混合物。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮。
9.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述中心流体包含相对于所述中心流体的总重量为50至60wt％的水；和相对于所述中心流体的总重量为40至50wt％的N-甲基-2-吡咯烷酮。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述纺丝喷嘴保持在50至60℃的温度。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述纺丝喷嘴保持在50至60℃的温度。
12.一种扩散和/或过滤装置，其包含如权利要求1至5中任一项所述的膜，或者如权利要求6至11中任一项所述的方法所制备的膜。
13.如权利要求1至5中任一项所述的膜或者如权利要求6至11中任一项所述的方法所制备的膜在生物处理、血浆分离或蛋白质溶液制备中的用途。
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