CN112301003A - 羧酸型阳离子交换纤维及其织物在吸附过滤流感病毒方面的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及羧酸型阳离子交换纤维在吸附和/或过滤流感病毒方面的用途。在这方面，本发明还涉及将羧酸型阳离子交换纤维作为预防人类或畜禽流感病毒感染的防控材料，例如空气清洁滤材、口罩等。
Description
技术领域
本发明属于功能纤维应用领域，具体涉及羧酸型阳离子交换纤维及其织物在吸附和/或过滤流感病毒方面的用途。
背景技术
流行性感冒(流感)是由流感病毒引起的急性人畜共患传染病，它的宿主涉及人、猪、鸟、马和海豚等多种动物。流感病毒可以通过空气中的飞沫、易感者与感染者之间的接触或与被污染的物品接触而传播。流感病毒传播性高、变异性快，不仅严重威胁着人类健康，也对经济造成重大损失。因此，对流感病毒的防控始终是重要且亟待解决的问题。
从上世纪六十年代起，人们已经获知某些带正(负)电荷的离子交换材料具有富集、滤除或纯化病毒与微生物的功能。例如，文献Bioorganic&Medicinal Chemistry 17(2009)752–757和Neuroscience Letters 494(2011)237–239分别报道了利用阴离子磁性树脂分离富集流感病毒A、流感病毒B和BDV病毒的工作。文献Biotechnology andBioengineering,Vol.88(2004)NO.4，465-473报道了通过调整滤液pH并利用阴离子或阳离子交换膜对其中的AeDNV病毒进行了吸附与纯化。但上述离子交换树脂与膜材料在使用过程中多存在吸附速度慢、流体阻力大以及使用方式繁琐等缺点。CN101804334A公开了通过带正电荷的聚吡咯复合纤维来吸附带负电荷的禽副流感等病毒；文献Biomacromolecules(2011)，12(11)，3962-3969通过多步反应将唾液酸小分子引入壳聚糖纤维，实现了它们对流感病毒的选择性富集。但上述功能纤维由于制备条件苛刻及起始原料昂贵等原因，尚不能实现工业制备与实际应用。
就羧酸型阳离子交换纤维而言，本领域已经报道将腈纶纤维与水合肼溶液预交联后再在酸性条件或碱性条件下水解而制备阳离子交换纤维能够有效地用于净化有害气体(CN1046431C)及工业废水(CN103693711A)。本发明的发明人出乎预料地发现，该阳离子交换纤维还能够有效地吸附和/或过滤溶液或气溶胶样品的流感病毒。
发明内容
在第一方面，本发明涉及羧酸型阳离子交换纤维在吸附和/或过滤流感病毒方面的用途。
在第二方面，本发明涉及羧酸型阳离子交换纤维织物在吸附和/或过滤流感病毒方面的用途，其中，所述织物为纱、线、布或毡。
本领域的多数实验均针对液体样本，而本发明的羧酸型阳离子交换纤维对气溶胶同样有效。根据实施例，本发明使用的羧酸型阳离子交换纤维作为吸附过滤材料可有利地用于对液体或空气中流感病毒进行吸附和/或过滤。
另一方面，本领域已报道的离子交换材料多为球形颗粒(或附加衬里的薄膜)，因此需要与专用腔室过滤或交换柱装置配套，事实上限制了它们在病毒滤除等方面的实际应用。与上述材料不同，本发明的离子交换纤维材料具有吸附速度快、可在气相条件以织物形式使用的突出特点。特别地，本发明使用的羧酸型离子交换纤维单丝直径通常仅5-30微米，因此其外比表面积明显高于颗粒状树脂与膜吸附材料，在对滤液进行选择性分离与富集时具有吸附速度更快、动力学性能更优异的特点。此外，该羧酸型阳离子交换纤维制备简便、成本低廉、使用不受空间限制，不仅能以纱布、无纺布等织物形式直接用于口罩、空气滤料、毛巾、手绢或其它纤维制品，还可将其用作医疗器械部件和防控材料，对流感病毒进行过滤和/或吸附，以及对受病毒感染畜禽和畜舍进行处理，具有广阔的实用空间。
附图说明
图1为根据实施例，分别利用腈纶基羧酸型阳离子交换纤维、氨基型离子交换纤维和脱脂棉对溶液中的流感病毒进行吸附过滤后，血凝效价检测获得的结果。
图2为根据实施例，利用腈纶基羧酸型阳离子交换纤维对溶液中的流感病毒进行吸附过滤后，实时荧光定量PCR检测获得的结果。
图3为根据实施例，利用腈纶基羧酸型阳离子交换纤维对气溶胶中的流感病毒进行吸附过滤后，实时荧光定量PCR检测获得的结果。
具体实施方式
A型和B型流感病毒属于正粘病毒科(Orthomyxoviridae)。A型流感病毒(influenza A)能够感染人和多种动物。多种亚型的A型流感病毒具有高致病性和/或高死亡率，严重威胁动物和人类的健康。B型流感病毒(influenza B)主要感染人。本发明的羧酸型阳离子交换纤维可用于对A型流感病毒以及B型流感病毒进行过滤和/或吸附。特别地，该羧酸型阳离子交换纤维可有利地用作猪、鸡、鹌鹑、鹅或鸭养殖场用滤网或空调滤网。
本发明所使用的羧酸型阳离子交换纤维优选为腈纶基羧酸型阳离子交换纤维，例如以聚丙烯腈纤维(PNA)为起始材料，经预交联和碱性或酸性水解二步反应制备的弱酸性羧基离子交换纤维。本发明所述的羧酸型阳离子交换纤维也称为羧基型离子交换纤维。
例如，可根据CN1262706C制备羧酸型阳离子交换纤维。此外，只要符合单丝直径为5-30微米，所用腈纶基羧酸型阳离子交换纤维除根据所列专利文献制备外，也可从国内外市场化购买(例如：国外Fiban系列，VION系列羧酸离子交换纤维；国内桂林正翰、芜湖新诺亚等企业与之相似的离子交换纤维产品)。
由本发明的实施例可以看出，腈纶基(PAN)羧酸型阳离子交换纤维对存在于溶液或气溶胶中的所述流感病毒均具有良好的过滤效果。为实现过滤和/或吸附病毒的用途，也可以织物或无纺布的形式提供该羧酸型阳离子交换纤维，用来对空气或水进行净化。可将该羧酸型阳离子交换纤维或其织物、无纺布制成空气净化装置的过滤器、遮罩等。在优选的实施方式中，将所述羧酸型阳离子交换纤维或其织物、无纺布作为预防人类或畜禽流感病毒感染的防控材料。优选地，所述防控材料为诸如口罩等的空气清洁滤材。所述防控材料也可为养殖场用滤网或空调滤网。
实施例
如无特殊说明，实施例中所使用的实验方法均为常规方法。如无特殊说明，实施例中所用的材料、试剂等均可从商业途径得到。
试剂
PBS缓冲液(10mM，pH 7.4)：NaH2PO4 0.24g/L、Na2HPO4 1.42g/L、KCl 0.2g/L和NaCl 8.0g/L，溶剂为水。
流感病毒的毒株信息
毒株A/PR8/8/34(H1N1)：简称PR8，文献：C-T.Guo et al.Glycobiology 2007，17，713–724。
流感病毒的获取
准备9-10日龄SPF鸡胚，用照蛋器标出鸡胚气室。用细铁丝或者针头在气室部位打孔，同时在鸡胚中部无血管处打孔。将适量流感病毒毒种接种至9-10日龄鸡胚，用蜡将打孔处密封。于37℃恒温箱中培养，每隔12小时观察鸡胚血管脱落情况，12小时内血管脱落的鸡胚丢弃。培养36-72小时后，将鸡胚置于4℃过夜或者-20℃处理30min，让血管充分收缩。收取鸡胚的尿囊液，测病毒血凝效价后于-80℃冻存备用。所有流感病毒在使用前加入万分之五的β-丙内酯对其进行灭活。
羧酸型阳离子交换纤维
实施例中使用的腈纶基羧酸型阳离子交换纤维为根据专利文献CN1262706C制备获得；氨基型离子交换纤维为根据专利文献CN1046431C制备获得；脱脂棉为购自生工生物工程股份有限公司的医用脱脂棉。
对溶液中流感病毒的吸附过滤
称取20mg腈纶基羧酸型阳离子交换纤维于无菌过滤器中，使其分布均匀，加不同血凝效价的混匀的流感病毒样品(500μL，病毒原液)，从过滤器中自然滤过，检测滤过液(病毒滤液)的血凝效价(HUA，图1)，并通过实时荧光定量PCR检测过滤前后液体中的病毒量，以Ct值(即，到达阈值时的循环数)表示；同时PBS缓冲液作为实时荧光定量PCR检测的空白对照组(图2)。分别使用氨基型离子交换纤维材料和脱脂棉纤维实施血凝效价实验(图1)。
对气溶胶中流感病毒的吸附过滤
取流感病毒溶液50mL置于气溶胶发生器内，生成的含有流感病毒的气溶胶。以8L/min的流量使得气溶胶通过装有50mg腈纶基羧酸离子交换纤维的玻璃管。滤过后的气体通入装有5mL PBS缓冲液的采样瓶，以收集其中剩余的流感病毒，收集到的流感病毒样品立即用实时荧光定量PCR进行检测，同时PBS缓冲液作为实时荧光定量PCR检测的空白对照组(图3)。
实时荧光定量PCR方法：
(1)Trizol法提取病毒RNA：
将样品置于无RNA酶的EP管中，分别加入1ml Trizol，并用移液器吹打均匀。室温放置5分钟，充分裂解。12000rpm离心5分钟，弃沉淀。按200μL氯仿/ml Trizol加入氯仿，涡旋混匀后室温放置10分钟。4℃、12000rpm离心10分钟。吸取上层水相至另一EP管中。按0.5ml异丙醇/ml Trizol加入异丙醇混匀，室温放置5-10分钟。4℃、12000rpm离心10分钟，弃上清。按1ml 75％乙醇/ml Trizol加入75％乙醇，温和震荡离心管，悬浮沉淀。4℃、12000rpm离心10分钟，弃上清。室温干燥5分钟，用50μL DEPC水溶解RNA样品。
(2)一步法Real-time PCR
上述RNA样品用Takara公司的One Step
PrimeScriptTMRT-PCR试剂盒检测。使用如下引物对：
正向引物：5’-ATTACTGGACACTAGTAGAGC-3’；
反向引物：5’-GCATTTCTTTCCATTGCGAA-3’。
反应体系及程序如下：
流感毒株血凝效价的测定(参考《全国流感监测技术指南》)
(1)在微量血凝板的第2～12列加入50μL PBS缓冲液；
(2)在第一列(A1～G1)中加入100μL病毒悬液；
(3)H1加入100μL PBS，作为红细胞阴性对照；
(4)从第一列各孔吸50μL病毒液，由第1列至第12列做2倍系列稀释，后一列每孔弃去50μL；
(5)在每孔中加入50μL 1％的红细胞悬液，轻拍血凝板，充分混匀；
(6)室温孵育，静置25-30min后观察结果，引起全部红细胞凝集为完全凝集，以“+”记录；只有部分红细胞凝集记录为“+/-”；无凝集记录“-”。血凝效价的判定以出现完全凝集的高稀释度为终点，其稀释度的倒数即为病毒的血凝效价。
图1-图3的结果表明，腈纶基羧酸离子交换纤维对流感病毒具有明显好于氨基型离子交换纤维或脱脂棉的过滤效果。
Claims (10)
1.羧酸型阳离子交换纤维在吸附和/或过滤流感病毒方面的用途。
2.羧酸型阳离子交换纤维织物在吸附和/或过滤流感病毒方面的用途，其中，所述织物为纱、线、布或毡。
3.如权利要求1或2所述的用途，其中，所述羧酸型阳离子交换纤维为以聚丙烯腈纤维为起始材料，经预交联和碱性或酸性水解二步反应制备获得。
4.如权利要求3所述的用途，其中，所述预交联反应的交联试剂选自于水合肼、二元胺或二元醇；酸性水解试剂选自于盐酸、硫酸、硝酸或磷酸的水溶液；碱性水解试剂选自于氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钾的水溶液。
5.如权利要求4所述的用途，其中，所述羧酸型阳离子交换纤维的单丝直径为5-30微米。
6.如权利要求1-5中任一项所述的用途，其中，所述流感病毒存在于溶液或气溶胶。
7.如权利要求1-6中任一项所述的用途，其中，将所述羧酸型阳离子交换纤维作为预防人类或畜禽流感病毒感染的防控材料。
8.如权利要求7所述的用途，其中，所述防控材料为口罩。
9.如权利要求8所述的用途，其中，所述防控材料为、空气清洁滤材。
10.如权利要求7所述的用途，其中，所述防控材料为养殖场用滤网或空调滤网。
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