KR20190121321A - 아쿠아포린 수분 통로를 포함하는 이중블록 공중합체 소포 및 분리막과 이의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

아쿠아포린 수분 통로를 포함하는 이중블록 공중합체 소포 및 분리막과 이의 제조 및 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소포 막을 형성하는 재료로 PMOXAa-b-PDMSc-d 유형의 양친매성 이중블록 공중합체를 포함하고, 약 0.05% 내지 약 1% v/v의 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f 첨가제를 추가로 포함하고, 막횡단 단백질을 포함하는 액상 조성물의 소포에 관한 것이다. 소포는 막 형성 재료로 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 약 1% 내지 약 12% v/v의 삼중블록 공중합체를 포함한다.

Description

아쿠아포린 수분 통로를 포함하는 이중블록 공중합체 소포 및 분리막과 이의 제조 및 사용 방법
본 발명은 아쿠아포린 수분 통로(AQP: aquaporin water channel)와 같은 막횡단 단백질을 포함하는 양친매성 이중블록 공중합체 기반 소포 및 소포를 포함하는 여과막에 관한 것이다. 본 발명은 또한 소포와 소포를 포함하는 분리막의 제조 방법 및 상기 막의 이용에 관한 것이다.
이중층 또는 이중층 유사 구조를 갖는 자기조립 소포를 형성하기 위한 양친매성 지질과 블록 공중합체의 이용은 당 업계에 공지되어 있으며, 특히 아쿠아포린 수분 통로와 같은 양친매성 막 단백질을 고정하기 위한 것이다. AQP를 포함하는 소포는 정수((WO2006/122566) 또는 염분 발전(WO2007/033675)과 같은 응용을 위해 고정된 AQP를 갖는 막을 제조하는데 사용될 수 있으며, 일반적으로 소포를 지지 기판 상에 층 또는 필름으로 증착시킴으로써 나노여과, 역삼투, 정삼투 또는 압력 지연 삼투로 막을 통해 물 분자를 선택적으로 통과시킬 수 있다.
WO2013/043118호는 아쿠아포린 수분 통로(AQP)가 막의 활성층에 혼입된 (incorporated) 박막 복합체(TFC: thin film composite) 막을 개시하고 있다. WO2013/043118호는 또한 나노여과 및 삼투 여과 공정과 같은 여과 공정에서의 박막 복합체 막의 제조 방법 및 그 이용을 개시하고 있다. TFC 막은 TFC 활성층에 혼입된 지질-AQP/공중합체-AQP 소포를 포함한다. WO2010/146365호는 고정된 AQP를 포함하기 위한 소포 형성 재료로 양친매성 삼중블록 공중합체를 사용하는 TFC-아쿠아포린-Z(AqpZ) 여과막의 제조를 기술한다. WO2014/108827호는 아쿠아포린 수분 통로가 TFC 층 내에 혼입되기 전에 지질 또는 블록 공중합체 소포에 혼입되는 아쿠아포린 수분 통로를 포함하는 박막 복합체(TFC: thin film composite) 층으로 개질된 섬유를 갖는 중공사(HF) 모듈을 개시하고 있다.
그러나, 종래 기술에서 전형적으로, 소포 생성에 사용되는 양친매성 지질과 블록 공중 합체는 주로 소수성 부분을 용해하기 위해 테트라클로로메탄(CCl4) 또는 클로로포름(CHCl3)과 같은 거친 용매에 용해해야 하는 고체이다. 막 합성에서, 이 용매를 증발시켜 필름 형성을 허용한 다음, AQP 막 단백질의 동시 혼입과 함께 양친매성을 다양한 에멀젼 형태(소포와 같은)로 재수화하도록 한다. 그러나, 실제로, 최종 소포 크기를 제어하는 것은 어려울 때가 많아서 지름이 약 60~80nm 내지 약 1000nm 이상 범위의 소포를 갖는 분산 에멀젼을 초래한다. 막 단백질은 이중층 구조의 양친매성 구조에 따라 정렬되어야 하고 단백질과 소포 막의 소수성 부분 두께와 일치해야 하기 때문에 각 소포 내에 혼입될 수 있는 AQP의 수에 제한이 있을 수도 있다.
크게 보면, 본 발명은 PMPOA-PDMS 이중블록 공중합체(폴리(2- 메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸 실록산) 이중블록 공중합체)를 사용하여 아쿠아포린 수분 통로와 같은 막횡단 단백질로 자기조립된 소포를 형성하는 것에 관한 것이다. 아쿠아포린 소포는 예컨대 물 분자가 막을 통과할 수 있도록 막횡단 단백질이 혼입되거나 고정되고 활성인 분리막의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 막횡단 단백질을 포함하는 분리막의 제조를 위해, 소포는 선택적 투과성 또는 반투과성 지지체의 표면에 적용된 디아민 또는 트리아민(예: 1,3- 디아미노벤젠)(MPD)과 같은 방향족 아민을 포함하는 수성 액상 조성물에 첨가될 수 있으며, 그런 다음 유기 용매 내 산 클로라이드 용액과 접촉할 때 계면 중합 반응에 참여하여 상기 지지체 상에 박막 복합 활성 또는 선택 층을 형성하여 분리막을 형성하며, 상기 소포는 고정되거나 혼입된다. 따라서, 본 발명은 소포 막을 형성하는 재료로 PMOXAa-b-PDMSc-d 유형의 양친매성 이중블록 공중합체를 포함하고, 약 0.05% 내지 약 1% v/v의 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f 첨가제를 추가로 포함하고, 막횡단 단백질을 포함하는 액상 조성물 내 소포를 제공한다.
특정 양태에서, 소포의 PMOXAa-b-PDMSc-d는 PMOXA10-40-PDMS25-70 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다. 소포의 강건성을 높이기 위해 혼합물은 적어도 일반식 PMOXA10-28-PDMS25-70의 제1 양친매성 이중블록 공중합체 및 일반식 PMOXA28-40-PDMS25-70의 제2 양친매성 이중블록 공중합체를 포함하는 혼합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 제1 및 제2 양친매성 이중블록 공중합체 사이의 중량비는 일반적으로 0.1:1 내지 1:0.1 범위에 있다. 액상 조성물 내 양친매성 이중블록 공중합체의 농도는 일반적으로 0.1 내지 50mg/ml(예: 0.5 내지 20mg/ml) 및 바람직하게는 1 내지 10mg/ml 범위에 있다.
소포의 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f(반응성 말단기가 작용화된 폴리(디메틸 실록산))는 하나, 둘 이상의 아민, 카복실산 및/또는 하이드록시기로 작용화될 수 있다. 적합하게는, 정수 e는 20 내지 40(예: 30)의 범위에서 선택되고, 정수 f는 40 내지 80(예: 50)의 범위에서 선택된다. 본 발명의 특정 양태에서, 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f는 비스(아미노 알킬), 비스(하이드록시 알킬) 또는 비스(카복실산 알킬) 말단 PDMSe-f, 예컨대 폴리(디메틸 실록산), 비스(3-아미노프로필) 또는 폴리(디메틸 실록산), 비스(3- 히드록시프로필)이다. 또한, 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f는 가교제로 H2N-PDMS30-50, HOOC-PDMS30-50, HO-PDMS30-50 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 소포는 약 1% v/v 내지 약 12% v/v의 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 삼중블록 공중합체를 추가로 포함할 수 있다. 일반적으로 상기 소포는 약 8% v/v 내지 약 12% v/v의 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 삼중블록 공중합체를 포함한다. PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 삼중블록 공중합체는 PMOXA10-20-PDMS25-70-PMOXA10-20에서 일반적으로 선택된다.
본 발명의 액체 제제 내 소포는 수투과도(water flux)를 증가시키거나 역 염투과도(salt flux)를 감소시키기 위해 플럭스 개선제를 추가로 포함할 수 있다. 플럭스 개선제는 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르 알킬랫, 베타 시클로덱스트린 또는 폴리에틸렌 글리콜(15)-히드록시스테아레이트로 일반적으로 바람직하기 때문에 큰 그룹의 화합물 중에서 선택될 수 있다. 플럭스 개선제는 액상 조성물의 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 존재한다.
막횡단 단백질은 본 발명에 개시된 막 재료에 혼입될 수 있지만, 일반적으로 이온(이온 채널) 또는 물(아쿠아포린 수분 통로)을 수송하는 막횡단 단백질을 사용하는 것이 바람직하다. 이온 채널에는 클로라이드 채널 및 금속 이온 수송체가 포함된다. 클로라이드 이온 외에 클로라이드 채널은 또한 일부 막횡단 단백질에서 HCO3 -, I-, SCN- 및 NO3 -를 전도한다. 금속 이온 수송체는 마그네슘 수송체, 칼륨 이온 채널, 나트륨 이온 채널, 칼슘 채널, 양성자 채널 등을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 막횡단 단백질은 아쿠아포린 수분 통로이다. 아쿠아포린 수분 통로는 셀 내외부로의 물 수송을 용이하게 한다. 산업용 막에서 아쿠아 포린 수분 통로는 삼투에 의한 물의 유동을 보장하는 한편 용액 내 다른 용질은 제거된다.
본 발명의 소포는 지지막 상에 제공된 TFC 층과 같은 막에 고정되기 전에 액상 조성물 내에 존재할 수 있다. 액상 조성물은 소포를 안정화하기 위한 완충액을 포함할 수 있다. 아쿠아포린과 같은 막횡단 단백질은 다른 성분과 혼합되기 전에, 막통과 단백질은 세제 내에 용해된다. 세제 내 막횡단 단백질의 가용화는 막횡단 단백질이 수용액에서 침전되는 경향을 방지하거나 개선한다. 따라서, 액상 조성물 내 소포는 세제 또는 계면 활성제를 추가로 포함할 수 있다. 세제는 라우릴 디메틸아민 N-옥사이드(LDAO), 옥틸 글루코 시드(OG), 도데실 말토사이드(DDM) 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
임의의 특정 이론에 구속되기를 바라지 않고, 표면 상에 유리 유효 반응성기를 함유하는 소포는 물리적으로 혼입되거나 고정될(흡착됨) 뿐만 아니라, 추가로, TFC 층에 화학적으로 결합된다. 왜냐하면, 아미노기, 하이드록실기 및 카복실기와 같은 반응성 유리 말단기는 트리메조일 클로라이드(TMC)와 같은 아실 클로라이드와 계면 중합 반응에 참여하기 때문이다. 이러한 방식으로, 소포가 TFC 층에서 공유 결합되어 비교적 높은 소포 로딩 및 막을 통한 더 높은 수투과도가 유도될 것으로 여겨진다. 또한, TFC 층에서 소포의 공유 결합은 선택적 막 층에 혼입될 때 AQP 및 AQP-소포의 보다 높은 안정성 및/또는 수명을 초래하는 것으로 여겨진다.
소포는 PMOXAa-b-PDMSc-d 유형의 양친매성 이중블록 공중합체 용액, 0.05% 내지 약 1%의 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f 및 막횡단 단백질의 혼합물을 교반하는 단계를 포함하는 막횡단 단백질을 혼입하는 액상 조성물 내에서 제조될 수 있다. 최상의 결과를 얻으려면 교반을 12~16시간 계속한다. 바람직한 제조 방법의 양태는 상기에 요약되어 있다.
본 발명은 또한, AQP가 양친매성 중합체 이중층 막 소포에 혼입되는 경우, 물 수송을 용이하게 하기 위해 활성층에 혼입된 AQP를 갖는 TFC 막과 같은 여과막 등의 신규 분리 막을 제공한다. 본 발명은 나노여과 막, 정삼투 막 및 역삼투 막과 같은 다양한 분리막(여과막과 같은)의 활성층 또는 제거층에 고정될 수 있는 소포를 포함하는 액상 조성물을 추가로 제공한다.
본 발명은 또한 다공성 기질 막 상에 막횡단 단백질을 혼입한 박막 복합 층 고정화 소포를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 개시된 바와 같이 제조된 액상 조성물 내에 소포의 혼합물 및 디아민 또는 트리아민 화합물을 제공하는 단계, 다공성 지지체 막의 표면을 혼합물로 덮는 단계, 아실 할라이드 화합물을 포함하는 소수성 용액을 적용하는 단계 및 수용액과 소수성 용액이 계면 중합 반응을 수행하여 박막 복합 층을 형성하게 하는 단계를 포함한다. 본 발명의 특정 실시예에서 소수성 용액은 TFC 층 개질제를 0.1 내지 10 부피 %의 양으로 추가로 포함한다. TFC 층 개질제는 물 유동 및/또는 용질의 제거를 증가시키는 목적을 갖는다. 적합한 실시예에서, TFC 층 개질제는 C3 내지 C8 카보닐 화합물이다. 예로서, TFC 층 개질제는 디에틸렌 케톤, 2-펜타논, 5-펜타논 및/또는 시클로 펜타논으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다.
디아민 화합물은 예컨대 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,5-디클로로-p-페닐렌디아민, 2,5-디클로로-p-페닐렌디아민, 2,4,6-트리클로로-m-페닐렌디아민, 2,4,6-트리브로모-m-페닐렌-디아민 등과 같은 페닐렌디아민; 2,2'-디아미노 -비페닐, 4,4'-디아미노 비페닐, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노 -비 페닐, 3,5,3',5'-테트라브로모-4,4'-디아미노 비페닐 등과 같은 디아미노 비페닐; 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 2,2'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,5,3',5'-테트라클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,5,3',5'-테트라브로모-4,4'-디아미노디페닐 메탄 등과 같은 디아미노디페닐메탄; 4,4'-디아미노비벤질, 3,5,3',5'-테트라브로모-4,4'-디아미노비벤질 등과 같은 디아미노비벤질; 2,2-비스(4'-아미노페닐)프로판, 2,2-비스(3',5'-디클로로-4'-아미노 페닐)프로판, 2,2-비스(3'5'-디브로모-4'-아미노페닐)프로판 등과 같은 2,2-비스아미노페닐프로판; 4,4'-디아미노 디페닐술폰, 3,5,3',5'- 테트라클로로-4,4'-디아미노 디페닐술폰, 3,5,3',5'-테트라브로모-4,4'-디아미노디페닐술폰 등과 같은 디아미노 디페닐술폰; 4,4'-디아미노 벤조페논, 2,2'-디아미노 벤조페논, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노 벤조페논, 3,5,3',5'-테트라브로모 -4,4'-디아미노 벤조페논 3,5,3',5'-테트라클로로-4,4'- 디아미노 벤조페논 등과 같은 디아미노벤조페논; 3,3'-디아미노 디페닐 에테르, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 3,3'-디브로모-4,4'-디아미노디페닐 에테르 등과 같은 디아미노디페닐 에테르, 피페라진, N-페닐-벤젠-1,3 디아민, 멜라닌 및 이러한 화합물의 혼합물을 포함하는 다양한 화합물 중에 선택될 수 있다. 바람직한 한 양태에서, 디아민은 1,3-디아미노벤젠으로도 알려진 m-페닐렌디아민(MPD)으로 선택된다.
트리아민 화합물은 예컨대 디에틸렌 트리아민, 디프로필렌 트리아민, 페닐렌트리아민, 비스(헥사메틸렌) 트리아민, 비스(헥사메틸렌)트리아민, 비스(3-아미노프로필) 아민, 헥사메틸렌디아민, N-탤로우알킬 디프로필렌, 1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 및 이들 화합물의 혼합물을 포함한다.
아실 할라이드 화합물은 일반적으로 디아민 또는 트리아민 화합물과의 반응에 이용 가능한 2 또는 3 아실 할라이드기를 갖는다. 디아실 할라이드 또는 트리아실 할라이드 화합물의 적합한 예에는 트리메소일 클로라이드(TMC), 트리메소일 브로마이드, 이소프탈로일 클로라이드(IPC), 이소프탈로일 브로마이드, 테레프탈로일 클로라이드(TPC), 테레프탈로일 브로마이드, 아디포일 클로라이드, 시아누르산 클로라이드 및 이들 화합물의 혼합물이 포함된다.-
디아민 또는 트리아민 화합물의 아민기는 반응을 위해 아실 화합물의 산 클로라이드기와 경쟁할 것이다. 일반적으로, 디아민 또는 트리아민 화합물 대 아실 할라이드 화합물의 중량비는 0:1 내지 30:1이다. 표면 상에 고밀도 소포가 필요할 때, 디아민 또는 트리아민기의 양은 일반적으로 위 범위의 아래 부분인 0:1 내지 1:1(예: 0:1 내지 0.5:1)이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 더 단단한 TFC 층을 원하고, 반응물의 선택은 위 범위의 아래 부분인 1:1 내지 30:1, 바람직하게는 1:1 내지 5:1이다.
다공성 지지막은 다수의 재료로 형성될 수 있다. 지지막이 TFC 층을 충분히 지지할 수 있고 작동 상태 동안 분해를 견딜 수 있는, 즉 막의 어느 한 면의 압력 및/또는 화학적 환경을 견딜 수 있는 한, 특정 재료의 선택은 필수적이지 않다. 다공성 지지막 재료의 구체적인 예에는 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰 중합체가 포함된다. 지지체는 대칭 또는 비대칭일 수 있다. 다공성 지지막이 비대칭인 경우, TFC 층은 스킨 층 표면에 적절하게 형성된다.
다공성 지지막은 일부 실시예에서 기계적 구조를 증가시키고 작동 중에 파괴 위험을 감소시키기 위해 직포 또는 부직포 기계 지지체에 의해 지지될 수 있다.
다공성 지지막은 평판 막, 관형 막 또는 중공사 막과 같은 당 업계에 공지된 임의의 물리적 외관일 수 있다. 본 발명의 특정 측면에서, 중공사 막은 더 높은 충진 밀도를 제공하기 때문에 바람직하다. 즉 활성 막 영역은 특정 부피에 대해 밀도가 더 높다. 막은 함께 그룹화되거나 당 업계에 공지된 모듈로 조립될 수 있다. 따라서, 복수의 평판 막은 플레이트 및 프레임 막 구성으로 조립될 수 있다. 플레이트 및 프레임 막 시스템은 플레이트와 같은 구조의 상단에 놓인 막을 사용하며, 이 막은 프레임과 같은 지지체에 의해 함께 고정되어 있다.
평판 막은 나선형으로 감은 필터 모듈로 조립될 수도 있다. 평판 막 외에, 나선형으로 감은 막 모듈은 공급 스페이서 및 투과물 튜브라고 불리는 중공 튜브 주위에 감긴 투과 스페이서를 포함한다. 나권형 부재는 교차 흐름 기술을 사용하며, 그 구조 때문에 다양한 길이, 지름 및 막 재료를 사용하며 서로 다른 구성으로 쉽게 만들 수 있다. 나권형 필터 모듈은 먼저 막을 배치한 다음 막이 안쪽을 향하도록 반으로 접어서 제조할 수 있다. 공급 스페이서는 막 샌드위치를 형성하는 접힌 막 사이에 놓인다. 공급 스페이서의 목적은 물이 막 표면들 사이에 유동하도록 공간을 제공하고 막 잎들 사이에서 균일한 유동을 허용하는 것이다. 다음으로, 투과물 스페이서는 투과물 튜브에 부착되고, 앞서 제조된 막 샌드위치는 접착제를 사용하여 투과물 스페이서에 부착된다. 다음 투과물 층을 놓고 접착제로 밀봉하고 필요한 모든 투과물 스페이서가 막에 부착될 때까지 전체 공정을 반복한다. 완성된 막 층은 나선형 모양을 만드는 튜브 주위를 감싼다.
관형 막 모듈은 다공성 벽을 가진 튜브와 같은 구조이다. 관형 모듈은 접선 방향 교차 흐름을 통해 작동하며, 일반적으로 높은 용존 고형물, 높은 부유 고형물 및/또는 오일, 그리스 또는 지방과 같은 어려운 피드 스트림을 처리하는 데 사용된다. 관형 모듈은 최소 2개의 튜브로 구성된다. 막 튜브라고 불리는 내부 튜브와 쉘(shell)인 외부 튜브가 있다. 피드 스트림은 막 튜브의 길이를 가로지르며, 외부 쉘 내로 여과되어 농축액이 막 튜브의 반대쪽 끝에 수집된다.
중공사막은 모듈 내로 조립될 수 있다. 따라서, 본 발명은 하우징 내에 중공사의 다발을 조립하여 중공사 모듈의 제조 단계를 제공하며, 일 단부에는 중공사의 루멘에 제1 용액을 통과시키기 위한 입구가 연결되고, 타 단부에는 루멘에 출구가 연결되고, 하우징에 연결된 출구로 제2 용액을 통과시키기 위한 입구가 하우징에 제공된다.
본 발명에 따라 제조한 막 모듈은 정삼투 구성과 역삼투 구성을 포함하는 다양한 구성으로 사용될 수 있다.
따라서, 상기 막횡단 단백질이 이온 채널 또는 아쿠아포린 등을 포함하고, 상기 막횡단 단백질을 포함하는 상기 나노구조가 상기 활성층 또는 선택층에 고정화 또는 혼입되어 있으면, 선택성과 수송성이 다양한 신규 분리막 또는 여과막을 제조할 수 있게 된다. 예컨대 상기 막횡단 단백질이 이온 채널일 경우 교환막, 또는 상기 막횡단 단백질이 아쿠아포린일 경우 수분 여과막을 제조할 수 있다. 막횡단 단백질은 자체 조립된 나노 구조 내로 복합체화될 때 생물학적 활성 접힘 구조를 유지하여 분해로부터 보호될 수 있기 때문에, 민감한 양친매성 단백질조차도 충분히 안정되어 실험실 및 산업에서 분리막으로 가공될 때 원하는 기능성을 보존할 수 있다.
또한, 본 발명은 막횡단 단백질을 혼입한 소포를 포함하는 액상 조성물에 관한 것으로, 상기 막횡단 단백질은 상기 기재된 바와 같은 아쿠아 포린 수분 통로이고, 세제를 추가로 포함하고, 선택적으로 삼중블록 공중합체 완충액 및 상기 액상 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 신규 분리막은 순수 여과액의 제조 방법, 예컨대 나노여과 공정 또는 역삼투 공정에서 분리막을 통해 수용액을 여과하는 방법에 유용하다. 본 발명의 목적을 위해, 용어 "분리막"은 한 면에 얇은 가교 방향족 폴리아미드 층이나 필름 또는 교대로 하전된 고분자 전해질 층(L-B-L)과 같은 선택 층이 형성되고 다른 면에 일반적으로 폴리에스테르 섬유로 만들어진 직포 또는 부직포 층 또는 메쉬에 의해 강화된 마이크로 또는 나노다공성 지지층을 포함하는 비대칭 막과 같은 수 여과 및 물 분리를 위한 선택적 투과막 및 반투과막을 포함한다.
또한, 본 발명의 신규 분리막은 생성물 용액의 농축 방법에 유용하며, 상기 방법은 예컨대 필터 하우징 또는 모듈에 장착된 본 발명의 분리막을 이용하여 생성물 용액으로부터 예컨대 정삼투로 물을 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 양태는 본 발명의 액체 아쿠아포린 제제를 포함하는 선택 층으로 개질된 중공사막을 갖는 중공사(HF) 모듈을 포함하고; 상기 선택 층은 계면 중합 반응을 통해 상기 섬유의 내부 표면 상에 형성된 박막 복합체(TFC) 층을 포함하고; 상기 TFC 층은 아쿠아포린 수분 통로를 포함하고 이중블록 또는 삼중블록 공중합체 소포와 같은 양친매성 소포 내에 혼입되며, 그 예는 하기 실시예에 기재되어 있다.
본 발명의 신규 분리막은 압력 지연 삼투를 사용하여 염분 전력을 생성하는 방법에 추가로 유용할 수 있으며, 상기 방법은 정수압을 높이기 위해 상기 분리막을 이용하는 단계 및 염분 전력원으로서 정수압의 증가를 사용하는 단계를 포함하는 방법이다. 참고: WO2007/033675 및 WO2014128293(A1).
본 발명의 실시예들은 이제 예로 설명하되, 첨부된 실시예 참고로 국한하지 않을 것이다. 그러나 본 발명의 다양한 추가 양태와 실시예는 본 개시 내용을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다.
여기에 사용된 "및/또는"은 다른 특징이나 구성 요소 유뮤와 상관없이 두 개의 지정된 특징 또는 구성 요소 각각의 특정 개시로 간주해야 한다. 예를 들어, "A 및/또는 B"는 (i) A, (ii) B, (iii) A 및 B 각각을 구체적으로 개시하는 것으로, 즉 마치 각각이 여기에 개별적으로 제시한 것처럼 간주해야 한다.
문맥에 별도로 명시되지 않는 한, 전술한 특징의 설명과 정의는 본 발명의 임의의 특정 양태 또는 실시예에 한정되지 않으며 설명한 모든 양태와 실시예에 동등하게 적용된다.
더 구체적으로, 본 발명은 본원에 개시된 바와 같은 소포에 관한 것으로, 소포는 막을 형성하는 재료로 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 선택적으로 약 0.5% 내지 약 8~10% v/v의 삼중블록 공중합체를 포함하는 PMOXAa-b-PDMSc-d 유형의 양친매성 이중블록 공중합체를 포함하며, 약 0.01% 내지 약 0.2% v/v의 소수성 말단 작용화된 PDMSe-f 및 막횡단 단백질을 추가로 포함한다.
상기 말단기가 작용화된 PDMS의 실시예는 예컨대 하기에 나타낸 일반식을 갖는 비스(아미노프로필) 말단 폴리(디메틸 실록산)와 같은 비스(아미노알킬) 또는 비스(히드록시알킬) 말단 PDMSe-f이다. 여기서, e-f는 하기 일반식을 갖는 비스(아미노프로필) 말단 폴리(디메틸 실록산)과 같은 30 내지 50 범위를 나타내며, CAS 번호 106214-84-0, Aldrich 제품 번호 481246, 평균 Mn ~5,600 또는 CAS 번호 106214-84-0, 제품 번호 481696 Aldrich, 평균 Mn ~27,000:
Figure pct00001
및 하기에 나타낸 일반식을 갖는 비스(하이드록시알킬) 말단 폴리(디메틸 실록산) (여기서, n은 대략 30 내지 50이고, m 및 p는 3이나 4와 같은 2 내지 5 사이의 정수 )(CAS 번호 156327-07-0), Aldrich 제품 번호 481246, 평균 Mn ~ 5,600):
Figure pct00002
막횡단 단백질의 실시예는 아쿠아포린 수분 통로이다. 즉, 아래 정의에 열거된 것과 같은 아쿠아포린과 아쿠아글리세로포린이다.
또한, 본 발명은 개시된 바와 같이 액상 조성물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 첨가제로서 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b의 삼중블록 공중합체 약 2 내지 10%를 선택적으로 포함한 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 양친매성 이중블록 공중합체 용액 및 가교제로서 약 0.05% 내지 약 1%의 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f가 막횡단 단백질과 혼합된다.
실시예로서, 활성층은 지지막 상에 형성된 박막 복합 층일 수 있다. TFC 막은 예컨대 Choumou Zhou 등의 <Journal of Membrane Science, Volume 471, 2014년 12월 1일, 페이지 381~391> "나노여과를 위한 천연 물질 세리신 및 트리메소일 클로라이드와의 계면 중합에 의해 형성된 박막 복합 막"에 설명된 대안 성분을 사용하여 형성될 수 있다. 층상 방법에 의해 기질 상에 고도로 선택적인 활성층이 형성 될 수도 있다(참조: Wang 등, Membranes, 5 (3): 369-384, 2015).
본 발명에 따른 여과막은 상기 이중블록 공중합체 소포를 포함하는 액상 조성물을 첨가함으로써 제조할 수 있다. 예컨대 TFC 층을 형성할 때 액상 조성물을 수성 MPD 용액에 첨가하는 것과 같이, 막 제조 공정 동안 막횡단 단백질로 아쿠아포린 수분 통로 단백질을 첨가하여 제조할 수 있다.
본 발명 공정의 한 양태에서, 막횡단 단백질은 전압-의존성 음이온 채널과 같은 음이온 채널 단백질일 수 있으며, 이는 역전기투석을 위한 이온 교환 막의 제조에 유용하다(참조: Dlugolecki et al.(Journal of Membrane Science, 319 214-222, 2008).
정의 및 용어
본원에 사용된 용어 "막횡단 단백질"(TP)은 자연적으로 영구히 부착된 생물학적 막의 전체에 걸친 막 단백질의 유형이다. 즉, 사실상 막횡단 단백질은 막의 한 면에서 다른 면에 걸쳐 있다. 막횡단 단백질의 예는 암모니아 수송체, 요소 수송체, 클로라이드 채널 및 아쿠아포린 수로이다.
본원에 사용된 용어 "아쿠아포린 수분 통로"는 기능성 천연 또는 합성 아쿠아포린 또는 아쿠아글리세로포린 수분 통로, 예컨대 아쿠아포린 Z(AqpZ), G1Pf, SoPIP2;1, 아쿠아포린 1 및/또는 아쿠아포린 2를 포함한다. 아쿠아포린 수분 통로는 세균성 아쿠아포린 및 진핵생물 아쿠아포린(예: 효모 아쿠아포린), 식물 아쿠아포린 및 포유류 아쿠아포린과 아쿠아글리세로포린과 같은 관련 채널 단백질을 포함한다. 아쿠아포린 및 아쿠아글리세로포린의 예에는 다음을 포함한다. AqpZ와 같은 원핵생물 아쿠아포린; Aqp1 및 Aqp2와 같은 포유류 아쿠아포린; 혈장 내재 단백질(PIP), 혈소판 내재 단백질(TIP), 노듈린 내재 단백질(NIP) 및 소형 내재 단백질(SIP)과 같은 식물성 아쿠아포린(예: SoPIP2; 1, PttPIP2; 5 및 PtPIP2); AQY1 및 AQY2와 같은 효모 아쿠아포린; 및 GlpF 및 Yfl054와 같은 아쿠아글리세로포린을 포함한다. 아쿠아포린 수분 통로 단백질은 본원에 기재된 방법에 따라 또는 Karlsson 등(FEBS Letters 537: 68-72, 2003) 또는 Jensen 등(US 2012/0080377 A1)에 설명된 방법에 따라 제조할 수 있다. (참조: 실시예 6).
본원에서 사용된 용어 "분리 막"은 다른 용질, 입자, 콜로이드 및 고분자로부터 물과 선택적으로 음이온 및 양이온을 포함하는 특정 소형 용질을 분리하는데 유용한 막을 포함한다. 분리막의 예는 나노여과(NF) 막, 정삼투(FO) 막 및 역삼투(RO) 막과 같은 "여과막"이다. 여과막의 한 유형은 종종 나노여과와 역삼투 막으로 분류되는 "박막 복합체"(또는 TFC) 막이다. CTFC 막은 일반적으로 부직포 또는 직포 지지체의 상부의 폴리에테르술폰 또는 폴리술폰 다공성 층의 상부에 폴리아미드 층을 증착시킴으로써 제조된다. 폴리아미드 제거층은 유기 용매 내에서 아민 수용액과 산 클로라이드 용액의 계면 중합을 통해 형성된다. TFC 막은 WO 2013/043118(Nanyang Technological University & Aquaporin A/S)에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다. 다른 유형의 여과막은 Gribova 등(Chem. Mater., 24 : 854-869, 2012) 및 Wang 등(Membranes, 5 (3) : 369-384, 2015)에 기술 된 바와 같이 층상(LbL) 증착 방법에 의해 형성된 것들이다. 예를 들어, 자체 조립된 나노 구조는 Gribova 등의 도 4에 개략 된 바와 같이 고분자 전해질 다층(PEM) 필름에 매립되거나 혼입될 수 있다.
본원에 사용된 "박막-복합체"(TFC) 막은 아민 반응물, 바람직하게는 수용액 내에서 디아민 또는 트리아민과 같은 방향족 아민(예: 1,3- 디아미노벤젠(m-페닐렌디아민> 99%, Sigma-Aldrich에서 구입) 및 이산 또는 삼산 클로라이드, 바람직하게는 유기 용매 내에서 용해된 방향족 아실 할라이드와 같은 아실 할라이드 반응물(예: 벤젠-1,3,5- 트리카보닐 클로라이드(CAS 번호 84270-84-8, 트리메소일 클로라이드(TMC), 98%, Sigma-Aldrich에서 구입)을 사용하여 제조할 수 있으며, 상기 반응물은 계면 축합 중합 반응에서 결합된다(참조: Khorshidi et al. (2016) Scientific Reports 6, Article number: 22069 및 US Patent No: 4,277,344은 지지막(예: 폴리에테르 술폰 막)의 표면에서 다공성 막 지지체에 적층된 폴리아미드를 포함하는 복합 막의 형성을 상세하게 기술한다). 벤젠-1,3,5- 트리카보닐 클로라이드(트리메소일 클로라이드)는 헥산(> 99.9%, Fisher Chemicals), 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 등을 포함하는 C6-C12 탄화수소와 같은 용매 또는 다른 저 방향족 탄화수소 용매(예: 주요 성분이 이소알칸을 포함하는 저취 유체를 생성하기 위해 촉매의 존재 하에 수소로 처리된 석유계 원료로부터 제조되는 Isopar™G Fluid) 내에서 용해된다. Isopar™G Fluid: 화학명 : 탄화수소, C10-C12, 이소알칸, <2% 방향족; CAS 번호: 64742-48-9, 화학명: Naphtha(석유), 수소 처리된 중질(ExxonMobil Chemical 제품). 반응물 1,3- 디아미노벤젠에 대한 대안은 헥사메틸렌디아민 등과 같은 디아민을 포함하고, 반응물 벤젠-1,3,5-트리카보닐 클로라이드에 대한 대안은 당 업계에 공지된 바와 같이 디아실 클로라이드, 아디포일 클로라이드, 시아누르산 등을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "이중블록 공중합체"는 2가지 유형의 단량체 A 및 B로 구성된 중합체를 의미한다. 단량체는 각각의 단량체의 사슬이 있도록 배열되고, 이들 2개의 사슬은 함께 그래프팅되어 단일 공중합체 사슬을 형성한다.
약어 Mn은 수 평균 분자량을 의미한다. 이것은 폴리머의 총 중량을 중합체 분자의 수로 나눈 것을 의미한다. 따라서, Mn은 수 분율에 따라 가중된 분자량이다. 약어 Mw는 중량 평균 분자량을 의미한다. 분자량은 중량 분율에 따라 가중된다. 분자 질량은 테트라하이드로푸란 중 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정할 수 있다. Mn/Mw로 정의된 다분산도 지수는 GPC에서 얻은 용리 곡선으로부터 결정될 것이다.
소포의 크기: 바람직하게는, 본 발명의 소포는 소포의 정확한 성분 및 그 형성에 사용된 조건에 따라 입자 크기가 약 10nm 내지 200nm 지름이다. 입자 크기는 크기의 범위를 나타내고 본원에 인용된 숫자는 평균 지름, 가장 일반적으로는 그 범위 입자의 평균 지름을 나타낸다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 소포 조성물은 평균 유체 역학적 지름이 300nm 이하, 일부 경우에 400nm 미만, 예컨대 50nm 미만의 평균 지름을 갖는 소포를 포함한다.
막횡단 단백질 대 블록 공중합체의 몰비 예는 사용된 막횡단 단백질, 사용된 공중합체 유형 및 원하는 소포의 크기에 의존한다. 예로서, PDMS-PMOXA 이중 블록 기반 소포 및 아쿠아포린 수분 통로 소포의 경우, 막횡단 단백질 대 블록 공중합체의 몰비는 1:200 내지 1:2000, 예컨대 1:400 내지 1: 1500 또는 1:600 내지 1:1000일 수 있다.
본원에 사용된 용어 "자기조립된"은 친수성 물질의 친수성 및 소수성 상호 작용, 예컨대 비교적 친수성 PMOXA 부분 및 비교적 소수성인 PDMS 부분을 갖는 본원에 기재된 이중블록 공중합체를 통해 소포가 형성되는 공정을 지칭한다.
본원에 사용된 "유체 역학적 지름"은 측정되는 입자와 동일한 방식으로 확산되는 가상 경구의 크기로 정의된 동적 광산란(DLS)으로 측정된 수성 매체에서 나노 입자의 유체 역학적 크기를 나타낸다.
정삼투(FO)는 선택적 투과성 막을 사용하여 용해된 용질로부터 물을 분리하는 삼투압 공정이다. 이러한 분리의 원동력은 고농도 용액(여기서는 드로(draw)라 함)과 저농도 용액(피드(feed)라 함) 사이의 삼투압 구배이다. 삼투압 구배는 막을 통과하는 물의 순수 유동을 드로 내로 유도하여 효과적으로 피드를 농축한다. 드로 용액은 단일 또는 다수의 단순 염으로 이루어지거나 정삼투 용도에 맞게 특별히 고안된 물질일 수 있다. 피드 용액은 음료, 폐기 스트림 또는 해수와 같은 희석된 생성물 스트림일 수 있다. 참조: IFOA, http://forwardosmosis.biz/education/what-is-forward-osmosis/
따라서 FO 적용의 대부분은 제품 농도, 폐기물 농도 또는 농축 공정의 부산물로 깨끗한 물을 생산하는 세 가지 범주로 분류된다. 본원에서 사용하는 용어 "PAFO"(pressure assisted forward osmosis)는 압력 보조 정삼투 공정을 기술한다. 본원에서 사용하는 용어 "PRO"(pressure retarded osmosis)는 삼투압 생성에 유용한 압력 지연 삼투를 기술한다. 본 발명의 막은 모든 유형의 정삼투 공정에 유용하며 각각의 FO 유형에 특별히 적용될 수 있다.
본원에서 사용하는 용어 "역삼투"(RO)는 삼투압을 극복하기 위해 선택적 투과성 막의 피드 수압이 적용되는 경우를 말한다. 역삼투는 일반적으로 박테리아를 비롯한 많은 종류의 용존 및 부유 물질을 피드 물에서 제거하며, 산업 공정과 음용수 생산에 모두 사용된다. RO 공정 동안, 용질은 막의 가압면에 유지되고 순수한 용매인 투과물은 다른 면으로 통과한다. 선택성은 막이 구멍을 통해 더 큰 분자 또는 이온을 허용하지 않고, 용액의 더 작은 성분(예: 용매 분자)이 자유롭게 통과할 수 있도록 한다. 저압 역삼투압(LPRO) 막은 일반적으로 약 5bar 이하의 피드 수압에서 약 25bar 15 특정 유속 LMH/bar의 최대 작동 압력까지 작동한다. 낮은 피드 압력 범위(예: 2~5bar)에서 수행되는 LPRO는 때로는 초저압 역삼투로 지정된다. 당 업계에 공지된 LPRO 막은 약 45°C의 피드 물 온도, pH 2 내지 11 범위의 공급 수 및 pH 1 내지 12 범위의 화학 세정에 대한 통상적인 작동 제한을 갖는다.
본 발명은 하기 비제한적 실시예를 참조하여 추가로 설명한다.
실험 섹션
장비:
Unicorn 운영 체제를 사용하여 노트북 컴퓨터에 연결된 FPLC를 시작하십시오.
진공 스트림.
멸균 0.45μM 진공 필터 컵.
15mL PP 튜브.
약어:
CV: 컬럼 부피.
AQP: 대장균의 아쿠아 포린 Z.
LDAO: N, N- 디메틸도데실아민 N-옥사이드(#40234, Sigma).
PAGE: 폴리아크릴아미드 겔 전기영동.
재료 및 화학 물질:
HisTrap 겔 여과 재료(Ni Sepharose 6 Fast Flow # 17-5318-03, GE Healthcare)는 알려진 부피로 XK16/20 컬럼(GE Healthcare) 내에 포장되거나 1ml, 5ml HisTrap 컬럼으로 사전 포장된다.
AQP 결합 완충액: 20mM 인산 나트륨, 300mM NaCl, 20mM 이미다졸, 10% 글리세롤, 0.2% LDAO, pH8.0.
LDAO가 없는 AQP 결합 완충액: 20mM 인산 나트륨, 300mM NaCl, 20mM 이미다졸, 10% 글리세롤, pH8.0.
이미다졸이 없는 AQP 결합 완충액: 20mM 인산 나트륨, 300mM NaCl, 10% 글리세롤, 0.2% LDAO, pH8.0.
AQP 용리 완충액: 20mM 인산 나트륨, 300mM NaCl, 20mM 이미다졸, 10% 글리세롤, 0.2% LDAO, pH8.0, ddH2O.
아쿠아포린 일반 정제 및 아쿠아포린 원액 제조
아쿠아포린 Z의 재조합 생산
아쿠아글리세로포린(aquaglyceroporins)을 포함하는 아쿠아포린 수분 통로 단백질의 모든 유형 및 변형은 본 발명에 따른 막과 조성물의 제조에 사용될 수 있다(참조: WO2010/146365에 기재된 방법). 대표적인 예로는 시금치 아쿠아포린 SoPIP2; 1 단백질과 대장균의 박테리아 아쿠아포린-Z가 있다.
기능성 아쿠아포린-Z는 대장균 균주 BL21(DE3) 박테리아 배양물에서 담배 에칭 바이러스 절단 부위를 갖는 His-태그 단백질로서 과잉 생산되었다. 융합 단백질은 264개의 아미노산과 27234 Da의 Mw를 갖는다. 대장균 DH5의 게놈 DNA를 AqpZ 유전자 증폭원으로 사용하였다. AqpZ 유전자는 AqpZ의 N-말단에 담배 에칭 바이러스 절단 부위(TEV): ENLYFQSN가 첨가된 유전자 특이 프라이머를 사용하여 증폭했다. 증폭된 AqpZ를 효소 NdeI 및 BamHI로 분해한 다음 유사하게 분해된 6-His 태그 발현 pET28b 벡터 DNA에 연결했다. 양성 클론을 PCR 스크리닝으로 확인했다. 그런 다음, DNA 염기 서열 분석으로 구조물의 진위를 확인했다.
대장균 BL21 (DE3) 균주를 단백질 발현에 사용했다. 50μg/ml의 카나마이신을 함유한 Luria Broth 배양물을 37℃에서 13~16시간 동안 배양하고 신선한 LB 배지에 100배 희석하고 약 1.2~1.5(OD 600nm에서)의 밀도로 증식했다. 원심 분리 전에 35℃에서 3시간 동안 1mM IPTG를 첨가하여 재조합 단백질의 발현을 유도하였다. 수확된 세포를 0.4mg/ml 리소자임, 50 단위 벤소나제 및 3% n-옥틸 β-D-글루코피라노사이드 존재 하에 빙냉 결합 완충액(20mM Tris pH 8.0, 50mM NaCl, 2mM β-머캅토에탄올, 10% 글리세롤) 내에 현탁되게 했다. 시료를 12,000Pa의 미세유동화기 (microfluidizer)에서 5회 용해 사이클에 적용하였다. 불용성 물질을 40,000 x g에서 30분간 원심 분리하여 펠릿으로 만들었다. 표면에 뜬 것을 Q-Sepharose 고속 유동 컬럼(Amersham Pharmacia)에 통과시키고, 통과물을 10회 수집하였다. 미리 평형된 Ni-NTA 컬럼 상에 로딩하기 전에, 통과물 분획을 NaCl로 300mM까지 얹었다. 컬럼을 100 컬럼 부피의 세척 완충액(20mM Tris pH 8.0, 300mM NaCl, 25 mM 이미다졸, 2mM β-머캅토에탄올, 10% 글리세롤)으로 세척하여 비특이적으로 결합된 물질을 제거하였다. Ni-NTA 아가로스 결합 물질을 용리 완충액 5충전 부피(bed volume)로 용리했다(20mM Tris pH 8.0, 300mM NaCl, 300mM 이미다졸, 2mM β-머캅토에탄올, 10mM 15 글리세롤, 30mM n-옥틸 β-D-글루코피라노시드). AqpZ를 음이온 교환 크로마토그래피로 추가로 정제했다(GE healthcare의 monoQ column으로). 혼합물 시료를 Amicon 농축기로 염 및 이미다졸 농도가 약 10mM이 되도록 희석하여 농축하고, 막을 10,000Da를 절단한 후에 MonoQ 컬럼에 로딩하였다. 음이온 교환 크로마토그래피 동안 사용된 완충액은 (A) 20mM Tris pH 8.0, 30mM OG, 10% 글리세롤, (B) 20mM 20 Tris pH 8.0, 1M NaCl, 30mM OG, 10% 글리세롤이었다. 이온 교환 컬럼으로부터 AqpZ를 함유하는 용리 피크 분획물을 모았다. 정제된 AqpZ 추출물을 -80℃에서 냉동 보관하였다.
아쿠아포린 단백질의 정제 절차
예컨대 대장균 발효로 얻은 아쿠아포린 Z(AQPZ)와 같은 아쿠아포린 단백질의 냉동 추출물 배치를 본 발명의 단백질-PAI 나노 구조물을 포함하는 막을 제조하고 특성화하는 실험에 사용하기 위해 수득했다.
정제 실험 하루 전에 AQP 추출물(-80℃ 냉동고에 보관)을 얼음 또는 4℃냉장고에서 해동했다. 완충액과 ddH2O의 일부는 4℃에서 준비되었다. AQP 추출물을 자성 스틱으로 빙냉 하에 적당한 냉각 비이커에서 교반하여 침전물을 용해했다. 1.5배 부피의 사전 냉각 LDAO가 없는 AQP 결합 완충액을 1배 부피의 용해된 추출물(추출 튜브 및 여과 컵을 헹구기 위한 추가 0.5배 부피 완충액을 사용하여)에 서서히 첨가하고 잘 혼합하여 멸균 0.45μM 진공 필터 컵을 통해 여과했다. 과도한 거품을 피하기 위해 필터 컵에 진공을 가하고 여과액을 얼음 위에 두어 2시간 이내에 사용했다.
Histrap 컬럼을 멸균 수로 평형시키고 이어서 AQP 결합 완충액을 실온에서 평형화시켰다. 유속은 1ml/분(1ml 사전 충전 컬럼의 경우) 또는 2.5ml/분(5ml 사전 충전 컬럼 및 자기 충전 컬럼의 경우)로 설정하였다. 3번 희석한 추출물(얼음물 수조 위)을 AKTA 프로그램을 사용하여 Histrap 컬럼에 넣었다. 유속은 1ml/분(1ml 사전 충전 컬럼의 경우) 또는 2.5ml/분(5ml 사전 충전 컬럼 및 자기 충전 컬럼의 경우)로 설정하였다. 로딩량은 30ml/ml 수지 미만이었다. 얼음물 수조에서 추출 통과물을 수집하여 추후 사용을 위해 4℃에서 보관하였다. 컬럼을 10CV(컬럼 부피) 얼음 냉각 AQP 결합 완충액으로 세척하였다. 유속은 2.5ml/분(5ml 사전 충전 컬럼 및 자기 충전 컬럼)으로 설정하거나 1ml 사전 충전 컬럼에 1ml/분으로 설정한다. AQP 단백질은 AKTA 프로그램을 사용하여 유속 2.5ml/분으로 얼음 냉각 AQP 용리 완충액(10 컬럼 부피)으로 용리했다. 분획 부피를 10ml로 설정하고 0.5~1CV 후에 15mL PP 튜브에서 수집을 시작하였다.
용리한 분획물을 캡핑하고 얼음 또는 4℃에서 보관했다. AQP 순도 및 형태는 각각 변성 및 네이티브 PAGE 분석으로 조사했다. 단백질 농도는 Nanodrop으로 측정했다. 추출 통과물은 적절한 품질의 AQP 조성물을 제조하기 위해 필요에 따라 2회 및 3회 처리 될 수 있다.
AQP 품질 분석을 통과할 때 2% LDAO가 함유된 얼음 냉각 이미다졸이 없는 AQP 결합 완충액을 첨가하여 단백질 농도를 5mg/ml로 조정할 수 있다. 마지막으로 AQP를 0.45μM 멸균 컵을 통해 여과하여 멸균하고, 한 달 이내에 냉장고에 보관하여 4℃에서 보관하거나 냉동실에서 -80℃에 보관했다.
실시예
수제 TFC FO 여과막의 제조
막들은 아래에 요약한 단계에 따라 제조했다.
a) MilliQ 물에 MPD를 용해시켜 2.5%(W/W) 농도를 얻는다(아래 참조).
b) TMC를 Isopar에 0.15% W/V의 최종 농도로 용해한다.
c) 직사각형 막(예: 약 20 mL/m2 막의 MPD 용액을 갖는 5.5cm x 11cm Membrana 1FPH PES 막)을 덮고 부드러운 교반 하에 30초 동안 둔다.
d) 실험용 건조지(예: Kim-Wipe)로 5~10초 동안 비활성면(뒷면)을 건조한다.
e) 막을 유리판 위에 놓고 표면이 빛나는 상태에서 흐릿해질 때까지 N2로 부드럽게 건조한다.
f) 막 가장자리에 테이프를 붙인다(약 1mm).
g) 유리 또는 금속 용기 내에 테이프를 붙인 막과 함께 유리판을 넣어 일 단부에 약 155ML/m2 막 TMC-Isopar를 추가하고 30초 동안 부드럽게 앞뒤로 흔든다.
h) 리저버에서 유리판을 제거하고 N2로 10~15초 동안 건조한다.
테이프를 제거한 후 새로 형성된 활성면이 위로 오게 하여 막을 MilliQ로 옮기고 필요한 경우 후속 단계에서 취급 중에 젖은 상태로 둔다.
MPD 용액 계산:
1.05g의 MPD를 계량하고 35mL의 MilliQ에 용해시킨다. 본원에 기재된 바와 같이 제조된 액상 AQPZ 조성물 7mL를 첨가한다. 용액을 불활성 가스(Ar 또는 N2)로 최대한 팽팽하게 덮는다. 이 MPD 용액은 실시예 1 내지 3에서 사용된다.
1.25g의 MPD를 계량하고 46.25mL의 MilliQ에 용해시킨다. 본원에 기재된 바와 같이 제조된 액상 AQPZ 조성물 2.5mL를 첨가한다. 용액을 불활성 가스(Ar 또는 N2)로 최대한 팽팽하게 덮는다. 이 MPD 용액은 실시예 4 내지 6에서 사용된다.
이어서 5.5cm x 11cm 크기의 액상 AQPZ 제제를 갖는 TFC 막을 Sterlitech CF042 FO 셀(www.sterlitech.com)에 장착하고 60분(5개 막) 시험 및 900분(4개 막) 시험을 FO 모드에서 피드로 탈이온수(MilliQ) 내 5mM 칼세인 및 드로와 피드로 1M NaCl 수용액을 사용하여268mL/분의 드로 속도로 수행하였다.
BWRO 수제 막의 제조
이 막은 아래에 요약한 단계에 따라 제조했다.
a) 지지 막(예: 손가락과 같은 구조의 5.5cm x 11cm 크기의 PES 부직포)을 제공한다.
b) 3wt% MPD를 3wt% e-카프로락탐, 0.5wt% NMP 및 93.5wt% DI 물과 혼합하여 용액을 얻는다.
c) 0.1mg/mL의 액상 AQPZ 제제를 첨가하여 현탁액을 얻는다.
d) 위 c)의 현탁액을 2시간 동안 배양한다.
e) 0.09wt% TMC, 0.9wt% 아세톤 및 99.01wt% Isopar E의 TMC 용액을 제조한다.
f) 현탁액 d)에서 지지 막을 약 30초 동안 딥 코팅한다.
g) 에어 나이프로 건조한다.
h) 계면 중합을 위해 e)의 MC 용액을 첨가한다.
i) 이어서 흄 후드에서 2분 건조한다.
단계에 따른 TFC 막의 선택적 후처리:
4분 65℃ 10% 구연산
2분 탈이온수
1분 5% IPA
2분 탈이온수
1분 0.1% NaOCl
2분 탈이온수
1분 0.2% NaHSO3
4개의 막을 제조하여 Sterlitech CF042 RO 셀(www.sterlitech.com)에 넣고 500ppm NaCl을 피드로 사용하여 5bar에서 60분간 작동했다.
LPRO 수제 막의 제조
이 막은 아래에 요약한 단계에 따라 제조했다.
a) 지지막(예: 부직포 지지체 상에 제조된 폴리술폰 막)을 제공한다.
b) MPD를 혼합하여 3wt%를 얻고 e-카프로락탐을 탈이온수로 3wt%를 얻는다(3%는 코팅 수용액의 최종 농도임).
c) 액상 AQPZ 제제를 첨가하여 코팅 수용액에서 3wt% 최종 농도를 얻는다.
d) c)에서 얻은 코팅 수용액을 15 분 동안 배양한다.
e) 0.09wt% TMC 및 99.1wt% Isopar E로 코팅 유기 용액(TMC 용액)을 제조한다.
f) d)의 수용액에서 지지막을 30초 동안 딥 코팅한다.
g) 에어 나이프로 최대 1bar의 지지대 표면에서 초과 용액을 제거한다.
h) 계면 중합을 위해 e)의 유기 코팅 용액(TMC 용액)을 첨가한다.
i) 0.5 bar에서 에어 나이프로 건조한다.
j) TFC 막의 후처리:
a. 4분 70℃ 20% 구연산
b. 2분 70℃ 탈이온수
k) 단계에 따른 TFC 막의 선택적 후처리:
a. 4분 65℃ 10% 구연산
b. 2분 탈이온수
c. 1분 5% IPA
d. 2분 탈이온수
e. 1분 0.1% NaOCl
f. 2분 탈이온수
g. 1분 0.2% NaHSO3
막들을 제조하여 Sterlitech CF042 RO 셀(www.sterlitech.com)에 넣고 500ppm NaCl을 피드로 사용하여 5bar 압력과 60L/h 유량으로 60분간 작동했다.
실시예 1.
PMOXA 11 -PDMS 34 이중블록 공중합체로부터 소포의 제조 및 상기 소포를 사용한 수막의 제조.
재료:
폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체 PDMS34PMOXA11은 36mg/mL 수용액으로 ChemPilots로부터 구입하였다.
8g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4 및 0.24g의 KH2PO4를 800mL MiliQ 정제 H2O에 용해시키고 pH를 HCL을 사용하여 7.2로 조정하고 부피를 1L로 완성하여 인산염 완충액 10mM(PBS)(pH 7.2, 136mM NaCl, 2.6mM KCl)를 제조했다.
N, N-디메틸도데실아민 N-옥사이드 BioXtra(라우릴디메틸아민 N-옥사이드)(99% 순도), LDAO는 Sigma Aldrich로부터 구입하였다.
분자량 2500Da의 말단 폴리(디메틸실록산), 비스(3-아미노프로필)을 Sigma Aldrich로부터 구입하여 수령한 대로 사용하였다.
제조 방법:
1. 스톡 MQ 물에 존재하는 36mg/mL PDMS34PMOXA11 원액을 유리 실린더에 최종 농도 3mg/mL로 용해시켜 PDMS34PMOXA11의 새로운 용액을 제조한다.
2. 실시예 1 제제를 제조하는데 사용된 플라스크에 첨가한다. 더 교반하지 않고 용액을 그대로 둔다.
3. 분자량 2500Da의 말단 1% 폴리(디메틸실록산), 비스(3-아미노프로필)을 첨가한다. 자석 교반기에서 분당 170회전으로 교반한다.
4. 교반을 중단하고 AQPZ 정제 원액(상기 기재된 바와 같이 정제)을 첨가하여 1/400 AQPZ/PDMS34PMOXA11 몰 단백질 비를 달성한다.
5. 실온에서 분당 170회전(20시간 이하)으로 혼합물을 밤새 교반한다.
6. 다음날 아침 단계 1 내지 5의 순서로 얻은 실시예 1 제제를 저장 플라스크로 옮기고 실온에 보관한다(2개월까지만 시험).
실시예 1의 소포 제제를 크기, 투수성 및 제타전위 관점에서 DLS, 제타전위 및 0.5M NaCl에서 유량 측정을 중지하여 시험하였다. 결과는 5개의 다른 배치에 해당하는 5개의 다른 측정의 평균이다.
실시예 1 소포 제제
Dh/nm(DLS) 140nm ± 20(85% ± 10%)
30nm ± 10(15% ± 5%)
제타전위/mV 27 ± 8
Ki / s-1 1890 ± 100
온도 안정성 및 열 거동을 5mL의 실시예 1 소포 제제를 30℃내지 100℃범위의 다양한 온도에서 10분 동안 시험하고, 그들의 크기와 투수성은 DLS 및 정지-흐름 측정에 의해 추가로 측정했다.
열 처리는 더 큰 크기의 구조가 실온에서 약 120nm에서 260nm로 증가하는 제제의 안정성에 크게 영향을 미치지 않는다. 투수성의 관점에서, 100℃까지 변화가 관찰되지 않았으며, 1700 내지 1900 s-1의 Ki 값이 기록되었다.
제제를 예를 들어 전술한 바와 같이 제조된 TFC 활성층을 갖는 FO 수제 막에 고정시키고 시험하였다.
시험된 FO 막에 대해, 다음의 결과가 얻어졌으며, 이는 매우 높은 칼세인 제거율과 원하는 수투과도(Jw>5L/m2h) 및 높은 염 제거율(Js<1.5g/m2h)의 조합을 나타내어 Js/Jw 비율이 0.3보다 훨씬 낮았다.
시료 수 Jw
(L/m2h)		 Js
(g/m2h)		 Js/Jw 칼세인 제거율(%)
실시예 1 제제 5 5.9±0.62 1.29
±0.10		 0.22
±0.01		 99.93
±0.05
실시예 2.
PMOXA 11 -PDMS 34 이중블록 공중합체로부터 소포의 제조 및 상기 소포를 사용한 수막의 제조.
재료:
폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체 PDMS34PMOXA11은 36mg/mL 수용액으로 ChemPilots로부터 구입하였다.
8g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4 및 0.24g의 KH2PO4를 800mL MiliQ 정제 H2O에 용해시키고 pH를 HCL을 사용하여 7.2로 조정하고 부피를 1L로 완성하여 인산염 완충액 10mM(PBS)(pH 7.2, 136mM NaCl, 2.6mM KCl)를 제조했다.
N, N-디메틸도데실아민 N-옥사이드 BioXtra(라우릴디메틸아민 N-옥사이드)(99% 순도), LDAO는 Sigma Aldrich로부터 구입하였다.
MW 2500Da로 종결된 폴리(디메틸실록산), 비스(3-아미노프로필)을 Sigma Aldrich로부터 구입하여 수령한 대로 사용하였다.
제조 방법
1. 스톡 MQ 물에 존재하는 36mg/mL PDMS34PMOXA11 원액을 유리 실린더에 최종 농도 3mg/mL로 용해시켜 PDMS34PMOXA11의 새로운 용액을 제조한다.
2. 이것을 제제 4 아미노를 제조하는데 사용된 플라스크에 첨가한다. 더 교반하지 않고 용액을 그대로 둔다.
3. 분자량 2500Da의 말단 0.1% 폴리(디메틸실록산), 비스(3-아미노프로필)을 첨가한다. 자석 교반기에서 분당 170회전으로 교반한다.
4. 교반을 중단하고 AQPZ 정제 원액(상기 기재된 바와 같이 정제)을 첨가하여 1/400 몰 단백질:중합체 비율을 달성한다.
5. 실온에서 분당 170회전(20시간 이하)으로 혼합물을 밤새 교반한다.
6. 다음날 아침 단계 1 내지 5의 순서로 얻은 실시예 2 제제를 저장 플라스크로 옮기고 실온에 보관한다(2 개월까지만 시험).
실시예 2 소포 제제를 크기, 투수성 및 제타전위 관점에서 DLS, 제타전위 및 0.5M NaCl에서 유량 측정을 중지하여 시험하였다. 결과는 5개의 상이한 배치에 대해 5회 측정된다.
실시예 2 제제
Dh/nm(DLS) 140nm ± 20
(90% ± 10%)
20nm ± 10
(0% ± 10%)
제타전위/mV 11 ± 4
Ki / s-1 1486 ± 200
온도 안정성 및 열 거동을 5mL의 실시예 2 소포 제제를 30℃내지 100℃범위의 다양한 온도에서 10분 동안 시험하고, 그들의 크기와 투수성은 DLS 및 정지-흐름 측정에 의해 추가로 측정했다.
열 처리는 제제의 안정성에 크게 영향을 미치지 않지만, 더 큰 크기의 구조는 실온에서 약 140nm에서 약 290nm로 유체 역학적 지름이 증가한다. 투수성의 관점에서, 100℃까지 변화가 관찰되지 않았으며, 1400 내지 1527 s-1의 Ki 값이 기록되었다.
이 제제를 RO, BW-RO 저압 수제 막 및 FO 수제 막 상에서 시험 하였다. RO 및 FO 상업적 기대치 모두 내에서 원하는 값에 도달하는 파라미터뿐만 아니라 모든 성능 파라미터의 매우 우수한 재현성(낮은 표준편차)을 보여주는 결과가 하기 표 4 및 5에 제공된다.
BW-RO 저압 수제 막에서 시험된 실시예 2 소포 제제
실시예 2 제제 시료 수 Jw/bar
(L/m2h)/bar		 NaCl 제거율(%) 적용 압력
(bar)
5 7 ± 0.5 98.9 ± 0.1 5
FO 수제 막에서 시험된 실시예 2 소포 제제
실시예 2 제제 시료 수 Jw
(L/m2h)		 Js
(gmh)		 Js/Jw
3 17.44 ± 1.3 2.21 ± 0.95 0.13 ± 0.07
실시예 3.
PMOXA 24 -PDMS 65 + PMOXA 32 -PDMS 65 이중블록 공중합체 블렌드로부터 소포의 제조 및 상기 소포를 사용한 수막의 제조.
소포를 형성하는 주요 재료:
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체 PDMS65PMOXA24(DB1).
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체 PDMS65PMOXA32(DB2).
첨가제로:
받은 대로 소수성 에이전트로 사용되는 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산)-블록-폴리-(2-메틸옥사졸린) 삼중블록 공중합체 PMOXA12PDMS65PMOXA12(TB) 및 가교제 또는 작용화제로 받은 대로 사용되는 Sigma Aldrich로부터 액체로 구입한 분자량 2500Da의 말단 폴리(디메틸실록산).
8g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4 및 0.24g의 KH2PO4를 800mL MiliQ 정제 H2O에 용해시키고, HCL을 사용하여 pH를 7.2로 조정하고, 부피를 1L로 완성함으로써 인산염 완충액 10mM(PBS)(pH 7.2, 136mM NaCl, 2.6mM KCl)을 제조하였다. 추가 세제 첨가제는 N, N-디메틸도데실아민 N-옥사이드 BioXtra(라우릴디메틸아민 N-옥사이드)(LDAO)를 Carbosynth에서 구입했으며, Poloxamer P123을 Sigma Aldrich에서 물 속 30% 용액으로 구입했다.
스톡 내 0.2% LDAO 중 AqpZ 5mg/mL(상기 기재된 바와 같이 정제).
제조 방법
1. 1mL PBS에 15mL P123을 용해시켜 P123 용액을 제조한다.
2. 100mL PBS에 0.05g LDAO를 용해시켜 PBS 내에 0.05% LDAO 용액을 준비한다.
3. 제조 용기 중량 DB1에서 DB1/L0.5g의 제조된 제제 농도에 도달한다.
4. 동일한 제조 용기 중량 DB1에서 0.5g DB2/L의 제조된 제제 농도에 도달한다(1:1 중량비 DB1 및 DB2)
5. 동일한 제조 용기 중량에서 TB 소수성 첨가제를 첨가하여 0.12g TB/L의 제조된 제제 농도에 도달한다.
6. 단계 2에서 제조된 LDAO 5%를 100mL/L 제조된 제제의 비율로 첨가한다.
7. 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산)를 첨가하여 0.1%의 최종 농도에 도달한다.
8. AqpZ 원액을 첨가하여 5mg/L의 제조된 제제 농도 및 1/400 단백질:중합체 비율에 도달한다.
9. 단계 1에서 제조된 폴록사머 P123 용액을 첨가하여 단계 6 및 8에서 첨가된 LDAO, 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산) 및 AQPZ의 부피를 뺀 원하는 부피의 제조 된 제제에 도달한다.
10. 제제를 달성하기 위해 실온에서 분당 170회전(20시간 이하)으로 밤새 단계 10으로 혼합물을 교반한다.
11. 다음날 아침에 단계 1 내지 9의 순서로 얻은 제조된 실시예 3 제제를 200nm 기공 크기 필터를 통해 여과하여 멸균하여, 밀봉하여 닫힌 병에 넣고 12개월을 넘지 않게 실온에서 보관한다.
실시예 3 소포 제제를 크기, 투수성 및 제타전위 관점에서 DLS, 제타전위 및 0.5M NaCl에서 유량 측정을 중지하여 시험하였다. 결과는 5개의 상이한 배치에 대해 5회 측정된다.
실시예 3 제제
Dh/nm(DLS) 317 nm ± 60 (60% ± 10%)
80 nm ± 20 (28% ± 5%)
11 nm ± 4 (5% ± 7%)
제타전위/mV 13 ± 2
Ki / s-1 1286 ± 180
온도 안정성 및 열 거동을 5mL의 실시예 3 제제를 30℃내지 100℃범위의 다양한 온도에서 10분 동안 시험하고, 그들의 크기와 투수성은 DLS 및 정지-흐름 측정에 의해 추가로 측정했다.
열 처리는 형성된 구조의 크기가 실온에서 약 317nm에서 40℃에서 290nm로, 그리고 80℃에서 185 nm로 감소하는 것이 관찰되는 제제의 안정성에 크게 영향을 미치지 않는다. 투수성의 관점에서, 100℃까지 변화가 관찰되지 않았으며, 1286 내지 1321 s-1의 Ki 값이 100℃까지 기록되었다.
실시예 3 소포 제제를 BW-RO 저압 수제 막 및 FO 수제 막에 혼입하여 시험했다. RO 및 FO 상업적 기대치 모두 내에서 원하는 값에 도달하는 파라미터뿐만 아니라 모든 성능 파라미터의 매우 우수한 재현성(낮은 표준편차)을 보여주는 결과가 하기 표 7 및 8에 제공된다.
BW-RO 저압 수제 막에서 시험된 실시예 3 소포 제제
실시예 3 제제 시료 수 Jw/bar
(L/m2h)/bar		 NaCl 제거율(%) 적용 압력
(bar)
3 5.7 ± 0.2 99.3 ± 0.2 5
FO 수제 막에서 시험된 실시예 3 제제
실시예 3 제제 시료 수 Jw
(L/m2h)		 Js
(gmh)		 Js/Jw
3 16.36 ± 0.16 2.27 ± 0.58 0.14 ± 0.03
실시예 4
PMOXA 24 -PDMS 65 + PMOXA 32 -PDMS 65 이중블록 공중합체 블렌드로부터 소포의 제조 및 상기 소포를 사용한 수막의 제조.
소포를 형성하는 주요 재료:
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체(PDMS65PMOXA24- DB1).
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체(PDMS65PMOXA32- DB2).
첨가제:
받은 대로 소수성 에이전트로 사용되는 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산)-블록-폴리-(2-메틸옥사졸린) 삼중블록 공중합체 PMOXA12PDMS65PMOXA12(TB) 및 가교제 또는 작용화제로 받은 대로 사용되는 Sigma Aldrich로부터 액체로 구입한 분자량 2500Da의 말단 폴리(디메틸실록산).
8g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4 및 0.24g의 KH2PO4를 800mL MiliQ 정제 H2O에 용해시키고, HCL을 사용하여 pH를 7.2로 조정하고, 부피를 1L로 완성함으로써 인산염 완충액 10mM(PBS)(pH 7.2, 136mM NaCl, 2.6mM KCl)을 제조하였다. 추가 세제 첨가제는 N, N-디메틸도데실아민 N-옥사이드 BioXtra(라우릴디메틸아민 N-옥사이드 - LDAO)를 Carbosynth에서 구입했으며, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA > 99.5 % 순도)를 Sigma Aldrich에서 구입했다.
스톡 내 0.2% LDAO 중 AqpZ 5mg/mL(상기 기재된 바와 같이 정제).
제조 방법
1. 50g PGMEA를 11 PBS에 용해시켜 5 중량%의 PGMEA 용액을 제조한다.
2. 100mL PBS에 0.05g LDAO를 용해시켜 PBS 내에 0.05 중량% LDAO 용액을 제조한다.
3. 제조 용기 중량 DB1에서 0.5g DB1/L의 제조된 제제 농도에 도달한다.
4. 동일한 제조 용기 중량 DB2에서 0.5g DB2/L의 제조된 제제 농도에 도달한다(1:1 중량비 DB1 및 DB2)
5. 동일한 제조 용기에서 TB 소수성 첨가제를 첨가하여 0.12g TB/L의 제조된 제제 농도에 도달한다.
6. 단계 2에서 제조된 LDAO 5%를 100mL/L 제조된 제제의 비율로 첨가한다.
7. 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산)를 첨가하여 0.1%의 최종 농도에 도달한다.
8. AqpZ 원액을 첨가하여 5mg/L의 제조된 제제 농도 및 1/400 단백질:중합체 비율에 도달한다.
9. 단계 1에서 제조된 PGMEA 5% 용액을 첨가하여 단계 6 및 8에서 첨가된 LDAO, 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산) 및 AQPZ의 부피를 뺀 원하는 부피의 제조 된 제제에 도달한다.
10. 제제를 달성하기 위해 실온에서 분당 170회전(20시간 이하)으로 밤새 단계 9로 혼합물을 교반한다.
11. 다음날 아침에 단계 1 내지 10의 순서로 얻은 제조된 실시예 4 제제를 200nm 기공 크기 필터를 통해 여과하여 멸균하여, 밀봉하여 닫힌 병에 넣고 12개월을 넘지 않게 실온에서 보관한다.
실시예 4 소포 제제를 크기, 투수성 및 제타전위에 대해 DLS, 제타전위 및 0.5M NaCl에서 유량 측정 중지로 시험하였다. 결과는 5개의 상이한 배치에 대해 5회 측정된다.
실시예 4 소포 제제의 특성
실시예 4 제제
Dh/nm(DLS) 224 nm ± 30 (80% ± 10%)
58 nm ± 20 (28% ± 5%)
제타전위/mV 4.8 ± 0.5
Ki / s-1 1194 ± 200 s-1
평판 막 제조(AA 파일럿)
이 막은 아래에 요약한 단계에 따라 제조했다.
a. N-메틸-2-피롤리돈(NMP)/디메틸포름아미드(DMF)에 17%의 폴리술폰(PS)/폴리에테르술폰(PES)을 용해시키고 부직포 폴리에스테르 직물 지지체에 캐스팅한 후 RO 물에서 상 반전 공정으로 130um 내지 180um의 총 두께를 갖는 지지막을 형성함으로써 제조한다. 지지막은 손가락과 같은/스폰지와 같은 구조이다.
b. 교반기를 사용하여 3wt% MPD 및 3wt% e-카프로락탐의 수용액을 제조한다.
c. 상기 용액에 하기 표 9에 따른 양으로 실시예 4 소포 제제를 첨가하여 현탁된 수용액을 얻는다.
d. 교반기 혼합과 함께 c)의 수용액을 1시간 동안 배양한다.
e. 0.09wt% 및 99.91wt% Isopar E로 유기 용액을 제조한다.
f. 지지막을 롤로부터 분배하여 상기 수용액을 함유한 딥 탱크 내로 이동시킨다. 또는, 슬롯 다이를 상기 언급된 수용액을 지지막 상에 분배하기 위해 사용한다. 지지막 상의 수용액 접촉 시간은 30-40초로 제어한다.
g. 지지막을 향한 수직 방향의 에어 나이프를 사용하여 0.2~2 bar로 압력을 제어하여 과량의 수용액을 제거한다.
h. 막 지지체 상의 과량의 수용액을 제거한 후, 막을 단계 e)에서 제조된 TMC 용액을 함유하는 딥 탱크로 이동시킨다. 또는, 슬롯 다이를 계면 중합 반응이 일어나도록 지지막 상에 TMC 용액을 분배하기 위해 사용한다. 유기 용액 접촉 시간은 20~30초로 제어한다.
i. 과량의 유기 용액을 제거하기 위해, 수직 방향으로 지지막을 향한 에어 나이프를 사용한다. 압력은 0.2~1bar로 제어한다.
j. 막은 중합 후 약 4분 침지 동안 60~70℃에서 10% 구연산을 함유하는 탱크 내로 향하는 과량의 유기 용액을 제거한다.
k. 막은 구연산 침지 후 실온 22~25℃에서 약 2분 동안 침지시키기 위해 15% 수성 IPA를 함유하는 탱크 내로 이동시킨다.
l. 이어서 차아염소산염 후처리 전에 막을 탈 이온수에 침지시킨다.
m. 차아염소산염 2000ppm 수용액은 막을 탈이온수 세정 후에 22~25℃의 실온에서 1분간 침지하는 후처리에 사용된다.
n. 1% 아황산수소나트륨은 막을 탈이온수 세정 후에 22~25℃의 실온에서 1분간 침지하는 후처리에 사용된다.
TW-RO 저압 파일럿 라인 제조 막에 혼입된 실시예 4 제제를 시험하였다. PGMEA의 양이 증가할 때 플럭스 증가를 보여주는 결과가 하기 표 10에 제공된다.
TW-RO 저압 파일럿 라인 제조 막에서 시험된 실시예 4 소포 제제
실시예 4 제제 % PGMEA 용액 Jw/bar
(L/m2h)/bar		 표준
편차		 NaCl 제거율(%) 표준
편차		 적용 압력, (bar)
0 7.40 1.09 95.44% 0.9% 5
6% 8.79 0.53 95.06% 0.7% 5
8% 8.97 0.59 95.92% 0.4% 5
10% 9.91 0.41 94.42% 0.6% 5
시험 조건: 5bar, 500ppm NaCl, 25ºC, 1L/분 유속, 쿠폰 시험.
LPRO 수제 막에서 시험된 제제
실시예 4 제제 % PGMEA 용액 Jw/bar
(L/m2h)/bar		 NaCl 제거율(%) 적용 압력
(bar)
0 4.19 ± 0.39 93.6 ± 2.5 5
2% 4.76 ± 0.27 96.2 ± 2.6 5
4% 4.87 ± 0.51 97.0 ± 0.1 5
실시예 5
PMOXA 24 -PDMS 65 + PMOXA 32 -PDMS 65 이중블록 공중합체 블렌드로부터 소포의 제조 및 상기 소포를 사용한 수막의 제조.
소포를 형성하는 주요 재료:
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체(PDMS65PMOXA24- DB1).
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체(PDMS65PMOXA32- DB2).
첨가제:
받은 대로 소수성 에이전트로 사용되는 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산)-블록-폴리-(2-메틸옥사졸린) 삼중블록 공중합체 PMOXA12PDMS65PMOXA12(TB) 및 가교제로 받은 대로 사용되는 Sigma Aldrich로부터 액체로 구입한 분자량 2500Da의 말단 폴리(디메틸실록산).
8g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4 및 0.24g의 KH2PO4를 800mL MiliQ 정제 H2O에 용해시키고, HCL을 사용하여 pH를 7.2로 조정하고, 부피를 1L로 완성함으로써 인산염 완충액 10mM(PBS)(pH 7.2, 136mM NaCl, 2.6mM KCl)을 제조하였다. 추가 세제 첨가제는 Carbosynth에서 구입한 N, N-디메틸도데실아민 N-옥사이드 BioXtra(라우릴디메틸아민 N-옥사이드)(LDAO) 및 Kolliphor®HS 15 또는 폴리에틸렌 글리콜(15)-하이드록시스테아레이트(KHS)였다.
스톡 내 0.2% LDAO 중 AqpZ 5mg/mL(상기 기재된 바와 같이 정제).
제조 방법
1. 5g KHS를 1L PBS에 용해시켜 0.5중량%의 KHS 용액을 제조한다.
2. 100mL PBS에 0.05g LDAO를 용해시켜 PBS 내에 0.05 중량% LDAO 용액을 제조한다.
3. 제조 용기 중량 DB1에서 0.5g DB1/L의 제조된 제제 농도에 도달한다.
4. 동일한 제조 용기 중량 DB2에서 0.5g DB2/L의 제조된 제제 농도에 도달한다(1:1 중량비 DB1 및 DB2)
5. 동일한 제조 용기에서 TB 소수성 첨가제를 첨가하여 0.12g TB/L의 제조된 제제 농도에 도달한다.
6. 단계 2에서 제조된 LDAO 0.05%를 100mL/L 제조된 제제의 비율로 첨가한다.
7. 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산)를 첨가하여 0.1%의 최종 농도에 도달한다.
8. AqpZ 원액을 첨가하여 5mg/L의 제조된 제제 농도 및 1/400 단백질:중합체 비율에 도달한다.
9. 하기 표 12에 따라 단계 1에서 제조된 KHS 0.5% 용액을 첨가하여 단계 6 및 8에서 첨가된 LDAO, 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산) 및 AQPZ의 부피를 뺀 원하는 부피의 제조된 제제에 도달한다.
10. 제제를 달성하기 위해 실온에서 분당 170회전(20시간 이하)으로 밤새 단계 9로 혼합물을 교반한다.
11. 다음날 아침에 단계 1 내지 10의 순서로 얻은 제조된 실시예 5 제제를 200nm 기공 크기 필터를 통해 여과하여 멸균하여, 밀봉하여 닫힌 병에 넣고 12개월을 넘지 않게 실온에서 보관한다.
실시예 5 소포 제제를 크기, 투수성 및 제타전위에 대해 DLS, 제타전위 및 0.5M NaCl에서 유량 측정 중지로 시험하였다. 결과는 5개의 상이한 배치에 대해 5회 측정된다.
실시예 5 소포 제제 특성
실시예 5 제제
Dh/nm(DLS) 306 nm ± 20 (40% ± 4%)
86 nm ± 10 (40% ± 4%)
14 nm ± 4 (20% ± 2%)
제타전위/mV 1.73 ± 0.25
Ki / s-1 2561 ± 300 s-1
LPRO 수제 막에서 시험된 제제
실시예 5 제제 % KHS 용액 Jw/bar
(L/m2h)/bar		 NaCl 제거율(%) 적용 압력
(bar)
0 4.03± 0.08 97.9 ± 0.8 5
3% 4.75 ± 0.08 98.2 ± 0.1 5
5% 5.23 ± 0.09 96.5 ± 1.7 5
표 13에 보고된 결과는 코팅된 수용액에 KHS를 시험 농도로 첨가함으로써 플럭스가 개선됨을 나타낸다. 더욱이, 3% KHS의 첨가로 염 제거가 초기에 증가하지만, 추가 양의 KHS가 첨가되면 감소한다. 따라서, 3%의 농도는 KHS가 염 제거를 희생시키지 않으면서 수투과도가 개선되는 최적 농도인 것으로 보인다.
대신에 상기 실시예 5 제제를 사용하여 실시예 4에 표시된 파일럿 라인 방법을 사용하여 평판 막을 제조하였다. 데이터는 하기 표 14에 제시되어 있다.
LPRO 수제 막에서 시험된 제제
실시예 5 제제 % KHS 용액 Jw/bar
(L/m2h)/bar		 NaCl 제거율(%) 적용 압력
(bar)
0 7.96 98.46 5
3% 10.33 98.34 5
5% 11.30 95.86 5
7% 11.49 94.18 5
코팅 수용액에서 3% KHS에 대해 제거율이 대략 동일한 수준으로 유지되는 동안 플럭스는 약 30% 증가한다는 점에 유의한다. KHS의 농도가 5% 또는 7% 수준으로 증가하면 수투과도가 증가하지만 염 제거는 희생된다. 따라서, 3% KHS를 사용하는 조성물은 최적의 특성을 제공하는 것으로 보이고 추가 변형을 위해 선택된다.
수성상(aqueous phase)에 3% KHS를 포함하는 실시예 5 제제를 사용한 TFC 층의 계면 중합은 유기상(organic phase)을 디에틸케톤(DEK) 및 메시틸렌(Mes)으로 변형시킴으로써 추가로 변화된다.
LPRO 수제 막에서 시험된 제제
실시예 5 제제 % KHS 용액 % TFC
개질제		 Jw/bar
(L/m2h)/bar		 NaCl 제거율(%) 적용 압력,
(bar)
0 0 5.2 97.5 5
3% 0 6.11 97.2 5
3% 3% DEK 7.47 96.3 5
3% 0.9% Mes 6.21 98.1 5
3% 1.8% Mes 6.42 98.3 5
표 15에 보고된 실험 결과는 유기상에 3% DEK를 첨가함으로써 22%의 플럭스 증가가 얻어질 수 있음을 보여준다. 따라서, 염 제거를 실질적으로 희생시키지 않으면서 수성상에 3% KHS를 첨가하고 유기상에 3% DEK를 첨가함으로써 총 43% 플럭스 증가를 얻을 수 있다.
유기상에 Mes 첨가는 실질적으로 수투과도를 추가로 증가시키지 않지만, 염 제거는 증가한다. 따라서, 높은 염 제거율이 중요하면 Mes가 유기상에 첨가될 수 있고, 높은 수투과도가 중요하면 DEK가 유기상에 첨가될 수 있다.
실시예 6
PMOXA 24 -PDMS 65 + PMOXA 32 -PDMS 65 이중블록 공중합체 블렌드로부터 소포의 제조 및 상기 소포를 사용한 수막의 제조.
소포를 형성하는 주요 재료:
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체(PDMS65PMOXA24- DB1).
받은 대로의 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산) 이중블록 공중합체(PDMS65PMOXA32- DB2).
첨가제:
받은 대로 소수성 에이전트로 사용되는 점성 백색 액체로 구입한 폴리(2-메틸옥사졸린)-블록-폴리(디메틸실록산)-블록-폴리-(2-메틸옥사졸린) 삼중블록 공중합체 PMOXA12PDMS65PMOXA12(TB) 및 가교제로 받은 대로 사용되는 Sigma Aldrich로부터 액체로 구입한 분자량 2500Da의 말단 폴리(디메틸실록산).
8g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4 및 0.24g의 KH2PO4를 800mL MiliQ 정제 H2O에 용해시키고, HCL을 사용하여 pH를 7.2로 조정하고, 부피를 1L로 완성함으로써 인산염 완충액 10mM(PBS)(pH 7.2, 136mM NaCl, 2.6mM KCl)을 제조하였다. 추가 세제 첨가제는 Carbosynth에서 구입한 N, N-디메틸도데실아민 N-옥사이드 BioXtra(라우릴디메틸아민 N-옥사이드 - LDAO) 및 베타 사이클로덱스트린(BCD-97% 순도)이었다.
스톡 내 0.2% LDAO 중 AqpZ 5mg/mL(상기 기재된 바와 같이 정제).
제조 방법
1. 5g BCD를 1L PBS에 용해시켜 0.5중량%의 BCD 용액을 제조한다.
2. 100mL PBS에 0.05g LDAO를 용해시켜 PBS 내에 0.05 중량% LDAO 용액을 제조한다.
3. 제조 용기 중량 DB1에서 0.5g DB1/L의 제조된 제제 농도에 도달한다.
4. 동일한 제조 용기 중량 DB2에서 0.5g DB2/L의 제조된 제제 농도에 도달한다(1:1 중량비 DB1 및 DB2)
5. 동일한 제조 용기에서 TB 소수성 첨가제를 첨가하여 0.12g TB/L의 제조된 제제 농도에 도달한다.
6. 단계 2에서 제조된 LDAO 0.05%를 100mL/L 제조된 제제의 비율로 첨가한다.
7. 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산)를 첨가하여 0.1%의 최종 농도에 도달한다.
8. AqpZ 원액을 첨가하여 5mg/L의 제조된 제제 농도 및 1/400 단백질:중합체 비율에 도달한다.
9. 하기 표 16에 따라 단계 1에서 제조된 BCD 0.5% 용액을 첨가하여 단계 6 및 8에서 첨가된 LDAO, 비스(3-아미노프로필) 말단 폴리(디메틸실록산) 및 AQPZ의 부피를 뺀 원하는 부피의 제조된 제제에 도달한다.
10. 제제를 달성하기 위해 실온에서 분당 170회전(20시간 이하)으로 밤새 단계 9로 혼합물을 교반한다.
11. 다음날 아침에 단계 1 내지 10의 순서로 얻은 제조된 실시예 4 제제를 200nm 기공 크기 필터를 통해 여과하여 멸균하여, 밀봉하여 닫힌 병에 넣고 12개월을 넘지 않게 실온에서 보관한다.
실시예 6 소포 제제를 크기, 투수성 및 제타전위에 대해 DLS, 제타전위 및 0.5M NaCl에서 유량 측정 중지로 시험하였다. 결과는 5개의 상이한 배치에 대해 5회 측정된다.
실시예 6 소포 제제 특성
실시예 6 제제
Dh/nm(DLS) 198 nm ± 25 (100%)
제타전위/mV -1.8 ± 0.15
Ki / s-1 1100 ± 100 s-1
대신에 상기 실시예 6 용액을 사용하여 실시예 4에 표시된 파일럿 라인 방법을 사용하여 평판 막을 제조하였다. 데이터는 하기 표 17에 제시되어 있다.
LPRO 수제 막에서 시험된 제제
실시예 6 제제 % BCD Jw/bar
(L/m2h)/bar		 NaCl 제거율(%) 적용 압력, bar
0 4.8± 0.13 95.7 ± 1.2 5
3% 4.9 ± 0.21 97.2 ± 0.4 5
시험된 제제의 결과는 NaCl의 제거가 상당히 증가하는 반면, 플럭스는 동일한 수준으로 유지됨을 보여준다.
참고 문헌:
본원에 인용된 참고 문헌은 모든 목적을 위해 그 전체가 참고로 명백히 혼입된다.
Dlugolecki et al. (Journal of Membrane Science, 319 214-222, 2008)
Gribova et al., Chem. Mater., 24: 854-869, 2012.
Karlsson et al., FEBS Letters, 537: 68-72, 2003.
Kong et al., RSC Adv., 4: 37592-37599, 2014.
Schroeder et al., J. Controlled Release, 160(2): 172-176, 2012.
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Wang et al., Membranes, 5(3), 2015, 369-384
US Patent No:4,277,344
US Patent Application No: 2012/0080377.
WO2010/146365 (Aquaporin A/S).
WO2013/043118 (Aquaporin A/S).
WO2006/122566 (Aquaporin A/S).
WO2007/033675 (Aquaporin A/S).
WO2013/043118 (Aquaporin A/S).

Claims (56)

  1. 소포 막을 형성하는 재료로 PMOXAa-b-PDMSc-d 유형의 양친매성 이중블록 공중합체를 포함하고, 첨가제로 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f 약 0.05% 내지 약 1% v/v를 추가로 포함하고, 막횡단 단백질을 포함하는 액상 조성물 내 소포.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PMOXAa-b-PDMSc-d는 PMOXA10-40-PDMS25-70 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 소포.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 혼합물은 적어도 일반식 PMOXA10-28-PDMS25-70의 제1 양친매성 이중블록 공중합체 및 일반식 PMOXA28-40-PDMS25-70의 제2 양친매성 이중블록 공중합체를 포함하는 소포.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 및 제2 양친매성 이중블록 공중합체 사이의 중량비는 0.1:1 내지 1:0.1 범위인 소포.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 조성물 내 양친매성 이중블록 공중합체의 농도는 0.1 내지 50mg/ml(예: 0.5 내지 20mg/ml) 및 바람직하게는 1 내지 10mg/ml 범위인 소포.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응성 말단기 작용화된 PDMSe-f는 하나 이상의 아민, 카복실산 및/또는 하이드록시 기(들)로 작용화되고, e는 30이고 f는 50인 소포.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f는 폴리(디메틸실록산), 비스(3-아미노프로필)인 소포.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f는 H2N-PDMS30-50, HOOC-PDMS30-50, HO-PDMS30-50및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 소포.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막횡단 단백질은 아쿠아포린 수분 통로인 소포.
  10. 제1항에 있어서,
    약 1% v/v 내지 약 12% v/v의 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 삼중블록 공중합체를 추가로 포함하는 소포.
  11. 제10항에 있어서,
    상기PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 삼중블록 공중합체는 PMOXA10-20-PDMS25-70-PMOXA10-20에서 선택되는 소포.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 플럭스 개선제를 추가로 포함하는 소포.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플럭스 개선제는 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르 알킬랫(alkylat), 베타 시클로덱스트린 또는 폴리에틸렌 글리콜 (15)-히드록시스테아레이트인 소포.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 플럭스 개선제는 액상 조성물의 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 소포.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    완충액을 포함하는 액상 조성물 내에 존재하는 소포.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 세제 또는 계면활성제를 추가로 포함하는 소포.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 세제는 라우릴디메틸아민 N-산화물(LDAO), 옥틸 글루코시드(OG), 도데실 말토시드(DDM) 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 소포.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막횡단 단백질은 아쿠아포린 수분 통로인 소포.
  19. 막횡단 단백질을 혼입하는 액체 조성물 내에 소포를 제조하는 방법에 있어서,
    PMOXAa-b-PDMSc-d 유형의 양친매성 이중블록 공중합체 용액,반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f 0.05% 내지 약 1% 및 막횡단 단백질의 혼합물을 교반하는 단계를 포함하는 소포 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 교반은 12~16시간 동안 계속되는 것인 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 PMOXAa-b-PDMSc-d는 PMOXA10-40-PDMS25-70 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 혼합물은 적어도 일반식 PMOXA10-28-PDMS25-70의 제1 양친매성 이중블록 공중합체 및 일반식 PMOXA28-40-PDMS25-70의 제2 양친매성 이중블록 공중합체를 포함하는 것인 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 양친매성 이중블록 공중합체 사이의 중량비는 0.1:1 내지 1:0.1의 범위인 방법.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 조성물 내 양친매성 이중블록 공중합체의 농도는 0.1 내지 50mg/ml(예: 0.5 내지 20mg/ml) 및 바람직하게는 1 내지 10mg/ml 범위인 방법.
  25. 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f는 하나 이상의 아민, 카복실산 및/또는 하이드록시 기(들)로 작용화되고, e는 30이고 f는 50인 방법.
  26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f는 폴리(디메틸 실록산), 비스(3-아미노프로필)인 방법.
  27. 제19항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응성 말단기가 작용화된 PDMSe-f는 가교제로 H2N-PDMS30-50, HOOC-PDMS30-50, HO-PDMS30-50 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 방법.
  28. 제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막횡단 단백질은 아쿠아포린 수분 통로인 방법.
  29. 제19항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 삼중블록 공중합체 약 1% v/v 내지 약 12% v/v를 추가로 포함하는 것인 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 첨가제로 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 약 2% 내지 10% v/v의 삼중블록 공중합체를 포함하는 것인 방법.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 PMOXAa-b-PDMSc-d-PMOXAa-b 유형의 삼중블록 공중합체는 PMOXA10-20-PDMS25-70-PMOXA10-20에서 선택되는 것인 방법.
  32. 제19항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    플럭스 개선제를 추가로 포함하는 것인 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 플럭스 개선제는 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르 알킬랫, 베타 시클로덱스트린 또는 폴리에틸렌 글리콜(15)-히드록시스테아레이트인 방법.
  34. 제32항 또는 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플럭스 개선제는 상기 액상 조성물의 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
  35. 제19항에 있어서,
    액상 조성물 내에 완충액을 추가로 포함하는 것인 방법.
  36. 제19항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 세제 또는 계면활성제를 추가로 포함하는 것인 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 세제는 라우릴디메틸아민 N-산화물(LDAO), 옥틸 글루코시드(OG), 도데실 말토시드(DDM) 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 방법.
  38. 제19항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막횡단 단백질은 아쿠아포린 수분 통로인 방법.
  39. 제1항 내지 제18항에 따르는 소포를 포함하는 분리막.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 분리막은 상기 소포를 혼입하는 활성층과 다공성 지지막을 포함하는 분리막.
  41. 제39항 또는 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층은 다공성 기질 막 상에 형성된 박막 복합체(TFC) 층에 혼입된 소포를 포함하는 분리막.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 소포를 혼입하는 상기 활성층은 층별 증착 방법에 의해 형성되는 분리막.
  43. 다공성 기질 막 상에 막횡단 단백질을 혼입하는 박막 복합 층 고정화 소포를 제조하는 방법에 있어서,
    a.제19항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따라 제조된 액상 조성물 내 소포 및 디-아민 또는 트리-아민 화합물의 혼합물을 제공하는 단계;
    b.다공성 지지막의 표면을 단계 a의 혼합물로 덮는 단계;
    c.아실 할라이드 화합물을 포함하는 소수성 용액을 적용하는 단계 및
    d.수용액과 소수성 용액이 계면 중합 반응을 수행하여 박막 복합 층을 형성하게 하는 단계를 포함하는 것인 <다공성 기질 막 상에 막횡단 단백질을 혼입하는 박막 복합 층 고정화 소포를 제조하는 방법>.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 디-아민 화합물은 1,3-디아미노벤젠인 방법.
  45. 제43항 또는 제44항에 있어서,
    상기 디-아민 또는 트리-아민 화합물 대 아실 할라이드 화합물의 중량비는 0:1 내지 30:1 중량인 방법.
  46. 제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수성 용액은 TFC 층 개질제를 0.1 내지 10 부피%의 양으로 추가로 포함하는 것인 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 TFC 층 개질제는 C3 내지 C8 카보닐 화합물인 방법.
  48. 제46항 또는 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 TFC 층 개질제는 디에틸렌 케톤, 2-펜타논, 5-펜타논, 시클로펜타논으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 방법.
  49. 제43항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 지지막은 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰 중합체에 의해 형성되는 것인 방법.
  50. 제43항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 지지막은 중공사인 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    하우징 내에 중공사의 다발을 조립하여 중공사 모듈을 제조하는 단계를 포함하며, 일 단부에는 상기 중공사의 루멘에 제1 용액을 통과시키기 위한 입구가 연결되고, 타 단부에는 상기 루멘에 출구가 연결되고, 상기 하우징에 연결된 출구로 제2 용액을 통과시키기 위한 입구가 상기 하우징에 제공되는 것인 방법.
  52. 제43항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 지지막은 평판인 방법.
  53. 제43항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평판 막을 권취함으로써 나권형 막 모듈을 제조하는 추가 단계를 포함하는 것인 방법.
  54. 제48항 또는 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공사 모듈 또는 상기 나권형 막 모듈은 역삼투로 순수 여과액을 제조하는 데 사용되는 것인 방법.
  55. 제48항 및 제53항에 있어서,
    상기 중공사 모듈 또는 상기 나권형 막 모듈은 정삼투로 생성물 용액의 농축에 사용되는 것인 방법.
  56. 제48항 및 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공사 모듈 또는 상기 나권형 막 모듈은 압력 지연 삼투를 사용하여 염분 전력을 생산하는데 사용되는 것인 방법으로, 상기 방법은 정수압을 높이기 위해 분리막을 이용하는 단계 및 염분 전력원으로 정수압 높이기를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
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