CN114044864B - 一种嵌段共聚物及其在制备用于疫苗过滤的超滤膜中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌段共聚物及其在制备用于疫苗过滤的超滤膜中的应用。所述的嵌段共聚物，其通过包含如下步骤的方法制备得到：S11.取含胺基聚醚砜与含巯基盐溶于有机溶剂(无水DMF)中，然后添加T3P溶液，进行搅拌反应；S12.反应结束后将反应液倒入水中进行淬火，得沉淀，将沉淀洗涤后得产物A；S13.将产物A与乙烯基单体以及引发剂加入到有机溶剂中，进行聚合反应得所述的嵌段共聚物。研究表明在以聚醚砜为原料制备用于疫苗过滤的超滤膜的过程中加入本发明所述的嵌段共聚物，可以使得制备得到的聚醚砜超滤膜具有较低的蛋白吸附力，以及较高的重复利用率。将该嵌段共聚物用于制备用于新冠疫苗过滤的超滤膜，有利于大幅提高新冠疫苗的生产效率。

Description

一种嵌段共聚物及其在制备用于疫苗过滤的超滤膜中的应用
技术领域
本发明涉及滤膜材料技术领域，具体涉及一种嵌段共聚物及其在制备用于疫苗过滤的超滤膜中的应用。
背景技术
目前新冠疫苗研发的主要策略有灭活疫苗、减毒活疫苗、腺病毒载体疫苗、重组蛋白疫苗、核酸疫苗等。在疫苗生产过程中不可避免的有一些杂质，如细菌菌体、细胞碎片、血清、杂蛋白、核酸等。为了得到高纯度、无菌性和安全性的疫苗，要去除这些杂质。
早期疫苗大多采取连续离心、沉淀、过滤或萃取等物理、化学方法提纯。由于操作简单、工艺经济及易于放大等特点，连续离心法、沉淀和过滤技术在疫苗的分离中仍被普遍采用，但以前那种由简单分离得到的灭活疫苗和减毒疫苗一般均存在纯度、活力以及安全性偏低的缺点。为解决这类问题，原有的离心、沉降和过滤等技术得以改进。超滤技术属于是目前应用较多的疫苗分离纯化，超滤技术逐步取传统的透析技术，可用于浓缩、透析或分子洗净。经过超滤，在较短的时间内可完成抗原组分富集于截留液中，而水和小分子杂质在透过液中。膜分离具有操作条件温和、操作简单、易放大等优点，特别适合用于新冠疫苗的纯化及病毒颗粒的浓缩。
聚醚砜(PES)因其优良性能而被广泛用于制备超滤膜，但是发明人在研究中发现，采用聚醚砜制备得到的超滤膜在新冠疫苗超滤浓缩过程中，容易吸附蛋白，造成超滤膜堵塞；同时由于超滤膜容易吸附蛋白，因此也造成了其重复利用率低。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述至少之一的技术问题，本发明提供了一种嵌段共聚物。发明人研究发现，在以聚醚砜为原料制备用于疫苗过滤的超滤膜的过程中加入本发明所述的嵌段共聚物可以降低聚醚砜超滤膜对于蛋白的吸附能力，提高了聚醚砜超滤膜的重复利用率。
本发明所述的技术方案如下：
一种嵌段共聚物，其通过包含如下步骤的方法制备得到：
S11.取含胺基聚醚砜与含巯基盐溶于有机溶剂(无水DMF)中，然后添加T3P溶液，进行搅拌反应；
S12.反应结束后将反应液倒入水中进行淬火，得沉淀，将沉淀洗涤后得产物A；
S13.将产物A与乙烯基单体以及引发剂加入到有机溶剂(无水NMP)中，进行聚合反应得所述的嵌段共聚物。
发明人研究表明，以含胺基聚醚砜为原料与乙烯基单体为原料，通过上述方法反应得到的嵌段共聚物，可以大幅降低以聚醚砜为原料制备得到的用于疫苗过滤的超滤膜对蛋白的吸附能力，大幅提高了聚醚砜超滤膜的重复利用率。
优选地，步骤S11中含胺基聚醚砜、含巯基盐、有机溶剂以及T3P溶液的用量比为20～30g:2.5～3.0g:150～200mL:10～20g。
最优选地，步骤S11中含胺基聚醚砜、含巯基盐、有机溶剂以及T3P溶液的用量比为24.0g:2.74g:160mL:15.3g。
优选地，所述的T3P溶液是指质量分数为30％～60％的T3P溶液。
最优选地，所述的T3P溶液是指质量分数为50％的T3P溶液。
所述的T3P溶液是指T3P的DMF溶液。
优选地，步骤S11中所述的含胺基聚醚砜通过如下方法制备得到：
S01.向由浓硝酸和浓硫酸组成的混合酸溶液中加入聚醚砜，搅拌1～3h得硝化聚醚砜；
S02.将硝化聚醚砜溶于有机溶剂(DMSO)中，然后加入还原剂(Na2S2O4)，在70～85℃下搅拌反应4～6h，得沉淀，将沉淀洗涤后即得所述的含胺基聚醚砜。
优选地，步骤S01中混合酸溶液与聚醚砜的用量比为150～250mL:10g；浓硝酸和浓硫酸的体积比为3～5:1。
最优选地，步骤S01中混合酸溶液与聚醚砜的用量比为200mL:10g；浓硝酸和浓硫酸的体积比为4:1。
优选地，步骤S02中硝化聚醚砜、有机溶剂以及还原剂的用量比为5～8g:50～80mL:50～60g；
最优选地，步骤S02中硝化聚醚砜、有机溶剂以及还原剂的用量比为6g:60mL:52g。
优选地，步骤S11中在20～30℃下进行搅拌反应16～32h。
优选地，步骤S13中产物A与乙烯基单体、引发剂以及有机溶剂的用量比为0.3～0.6g:1～3g：2～4mg:2～3mL。
最优选地，步骤S13中产物A与乙烯基单体、引发剂以及有机溶剂的用量比为0.5g:2g:3mg:2mL。
优选地，步骤S13中的乙烯基单体选自N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮中的一种或二者的组合。
优选地，所述的乙烯基单体选自选自N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮的组合；其中，N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮的重量比为3～5:1。
最优选地，N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮的重量比为4:1。
发明人在研究中惊奇的发现，将N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮组成的乙烯基单体，通过本发明的上述方法与含胺基聚醚砜反应制备得到的嵌段共聚物；其对超滤膜对蛋白的吸附能力要远远小于单独采用N-乙烯基己内酰胺或单独采用乙烯基吡咯烷酮，通过本发明的上述方法与含胺基聚醚砜反应制备得到的嵌段共聚物；同时，其对超滤膜的重复利用率要远远高于单独采用N-乙烯基己内酰胺或单独采用乙烯基吡咯烷酮，通过本发明的上述方法与含胺基聚醚砜反应制备得到的嵌段共聚物。
本发明还提供了一种上述嵌段共聚物在制备用于疫苗过滤的超滤膜中的应用。
优选地，所述的疫苗为新冠疫苗。
有益效果：本发明提供了一种全新方法制备得到的嵌段共聚物；研究表明在以聚醚砜为原料制备用于疫苗过滤的超滤膜的过程中加入本发明所述的嵌段共聚物，可以使得制备得到的聚醚砜超滤膜具有较低的蛋白吸附力，同时可以提高聚醚砜超滤膜的重复利用率。将该嵌段共聚物用于制备用于新冠疫苗过滤的超滤膜，有利于大幅提高新冠疫苗的生产效率。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
以下实施例中的聚醚砜采用的是德国巴斯夫生产的牌号为E2010C6的聚醚砜；其余未注明来源的原料，均为本领域技术人员可以根据需求通过市场购买途径购买得到的原料。
实施例1嵌段共聚物的制备
S11.取含胺基聚醚砜与巯基乙酸钠溶于无水DMF中，然后添加质量分数为50％的T3P溶液(以无水DMF为溶剂)，在25℃下进行搅拌反应24h；其中，含胺基聚醚砜、巯基乙酸钠、无水DMF以及T3P溶液的用量比为24.0g:2.74g:160mL:15.3g；
S12.反应结束后将反应液倒入水中进行淬火，得沉淀；将沉淀先用水，然后用丙酮，再用乙醚洗涤后得产物A；
S13.将产物A与乙烯基单体以及引发剂加入到无水NMP中，在80℃下进行聚合反应24小时，得所述的嵌段共聚物；
步骤S13中，产物A与乙烯基单体、引发剂以及无水NMP的用量比为0.5g:2g:3mg:2mL；其中，乙烯基单体为N-乙烯基己内酰胺；引发剂为偶氮二异丁腈；
步骤S11中的含胺基聚醚砜通过如下方法制备得到：
S01.向由浓硝酸(质量分数为68％的硝酸水溶液)和浓硫酸(质量分数为70％的硫酸水溶液)组成的混合酸溶液中加入聚醚砜，搅拌2h得硝化聚醚砜；其中，混合酸溶液与聚醚砜的用量比为200mL:10g；浓硝酸和浓硫酸的体积比为4:1；
S02.将硝化聚醚砜溶于DMSO中，然后加入还原剂Na2S2O4，在80℃下搅拌反应5h，得沉淀，将沉淀用去离子水洗涤后即得所述的含胺基聚醚砜；步骤S02中硝化聚醚砜、DMSO以及Na2S2O4的用量比为6g:60mL:52g。
实施例2嵌段共聚物的制备
嵌段共聚物的制备方法与实施例1的不同之处在于：实施例2步骤S13中的乙烯基单体选用乙烯基吡咯烷酮；其余步骤均与实施例1相同。
实施例3嵌段共聚物的制备
嵌段共聚物的制备方法与实施例1的不同之处在于：实施例3步骤S13中的乙烯基单体选用由重量比为4:1的N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮组成的混合乙烯基单体；其余步骤均与实施例1相同。
实验例
(1)取19重量份的聚醚砜、1重量份的嵌段共聚物以及80重量份的二甲基乙酰胺在密封条件下于60℃搅拌反应6h，得铸膜液；
(2)将铸膜液均匀倒于玻璃板上，用刮刀保持匀速刮出一层液态膜，然后将玻璃板水平放入25℃去离子水中，形成一层固态膜；将固态膜浸泡在去离子水中24h得所述的聚醚砜超滤膜。
步骤(1)中所述的嵌段共聚物分别采用实施例1～3制备得到的嵌段共聚物。
此外，还取20重量份的聚醚砜以及80重量份的二甲基乙酰胺在密封条件下于60℃搅拌反应6h，得铸膜液；采用上述同样的方法制备聚醚砜超滤膜；用于做对照。
将采用实施例1～3制备得到的嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜，以及不加入嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜，加压50kPa时测试其纯水通量；然后采用聚醚砜超滤膜连续过滤浓度为1g/L的卵清蛋白溶液2h；过滤卵清蛋白溶液后用水冲洗，冲洗后再测试纯水通量；计算水通量恢复率，用于评价聚醚砜超滤膜对蛋白的吸附能力以及聚醚砜超滤膜的重复利用率。其中水通量恢复率越高，说明聚醚砜超滤膜对蛋白的吸附能力越小，复利用率越高；测试结果见表1。
水通量恢复率＝(过滤卵清蛋白溶液冲洗后的纯水通量/过滤卵清蛋白溶液前的纯水通量)*100％。
表1.本发明嵌段共聚物对聚醚砜超滤膜水通量恢复率的影响
从表1实验数据可以看出，不加入嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜的水通量恢复率仅仅为34％；而采用实施例1和2嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜，其与不加入嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜相比，有着大幅的提高；其中，采用实施例1嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜其水通量恢复率的要明显高于采用实施例2嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜。上述实验数说明：以含胺基聚醚砜为原料与乙烯基单体为原料，通过上述方法反应得到的嵌段共聚物，可以大幅降低以聚醚砜为原料制备得到的用于疫苗过滤的超滤膜对蛋白的吸附能力，同时也大幅提高了聚醚砜超滤膜的重复利用率。此外，上述实验结果还可以看出，含胺基聚醚砜与不同的乙烯基单体反应得到的嵌段共聚物，对于聚醚砜超滤膜对蛋白的吸附能力以及聚醚砜超滤膜的重复利用率的影响是不同的；采用含胺基聚醚砜与N-乙烯基己内酰胺反应得到的嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜，其对蛋白的吸附能力要明显小于采用含胺基聚醚砜与乙烯基吡咯烷酮反应得到的嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜；同样，其重复利用率也明显高于采用含胺基聚醚砜与乙烯基吡咯烷酮反应得到的嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜。
进一步地，采用实施例3嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜其水通量恢复率高达94％，要远远大于采用实施例1和2嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜。这说明：当采用含胺基聚醚砜与N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮反应得到的嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜，其对蛋白的吸附能力要远远小于仅仅采用含胺基聚醚砜与N-乙烯基己内酰胺或乙烯基吡咯烷酮反应得到的嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜；其重复利用率也远远高于仅仅采用含胺基聚醚砜与N-乙烯基己内酰胺或乙烯基吡咯烷酮反应得到的嵌段共聚物制备得到的聚醚砜超滤膜。

Claims (8)

1.一种共聚物，其特征在于，通过包含如下步骤的方法制备得到：
S11.取含胺基聚醚砜与巯基乙酸钠溶于有机溶剂无水DMF中，然后添加T3P溶液，进行搅拌反应；
S12.反应结束后将反应液倒入水中进行淬火，得沉淀，将沉淀洗涤后得产物A；
S13.将产物A与乙烯基单体以及引发剂加入到有机溶剂中，进行聚合反应得所述的共聚物；
所述的乙烯基单体选自N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮的组合；其中，N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮的重量比为3～5:1；
步骤S11中所述的含胺基聚醚砜通过如下方法制备得到：
S01.向由浓硝酸和浓硫酸组成的混合酸溶液中加入聚醚砜，搅拌1～3h得硝化聚醚砜；
S02.将硝化聚醚砜溶于有机溶剂DMSO中，然后加入还原剂Na2S2O4，在70～85℃下搅拌反应4～6h，得沉淀，将沉淀洗涤后即得所述的含胺基聚醚砜。
2.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，步骤S11中含胺基聚醚砜、含巯基盐、有机溶剂以及T3P溶液的用量比为20～30g:2.5～3.0g:150～200mL:10～20g。
3.根据权利要求2所述的共聚物，其特征在于，所述的T3P溶液是指质量分数为30％～60％的T3P溶液；
所述的T3P溶液是指T3P的DMF溶液。
4.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，步骤S01中混合酸溶液与聚醚砜的用量比为150～250mL:10g；浓硝酸和浓硫酸的体积比为3～5:1。
5.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，步骤S02中硝化聚醚砜、有机溶剂以及还原剂的用量比为5～8g:50～80mL:50～60g。
6.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，步骤S13中产物A与乙烯基单体、引发剂以及有机溶剂的用量比为0.3～0.6g:1～3g：2～4mg:2～3mL。
7.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，N-乙烯基己内酰胺和乙烯基吡咯烷酮的重量比为4:1。
8.权利要求1～7任一项所述的共聚物在制备用于疫苗过滤的超滤膜中的应用。
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