一种亲和生物膜、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种亲和生物膜、制备方法及其应用。它是以两亲性碳材料为基质载体，在其表面上以共价结合的方法接枝亲和配基，并以该功能化的两亲性碳材料为添加剂，与疏水性膜材料共混制备出亲和生物膜。本发明专利技术通过共价偶联的方法将亲和配基均匀的固定在两亲性碳材料的表面，得到功能化两亲性碳材料，并以该功能化的两亲性碳材料为添加剂，制备亲和生物膜。本发明专利技术制备的亲和生物膜具有微孔/大孔结构，大的内表面区域，高连通性和机械稳定性，能够高选择的去除蛋白溶液中的内毒素。

Affinity biological film, preparation method and application thereof

The invention discloses an affinity biological film, a preparation method and application thereof. It is based on the two amphiphilic carbon materials as substrates, ligands in grafting methods on the surface by covalent binding, and the function of the two amphiphilic carbon material as additive, and hydrophobic membrane material was prepared by blending affinity membrane. The present invention by the method of covalent coupling to the ligand are evenly fixed on the surface of the two amphiphilic carbon material, obtained two functional amphiphilic carbon materials, and the function of the two amphiphilic carbon material as additive, preparation of affinity membrane. The affinity membrane prepared by the invention has a microporous / macroporous structure, a large internal surface area, high connectivity and mechanical stability, and is capable of selectively removing endotoxin in the protein solution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于膜
，具体涉及一种亲和生物膜、制备方法及其应用。
技术介绍
内毒素是一种毒性极强的致炎和热原物质，是内毒素血症及感染性休克的主要致病介质，低剂量的内毒素就能够诱发全身炎症反应综合症(SIRs)、多器官功能衰竭综合症(MODS)、脓毒症等导致各年龄组重要死亡的疾病。随着生物制药和生物医学工程相关领域的发展,人们对生物产品中可能存在的微量有害物质的清除越来越重视。由于内毒素的相对分子质量较大，与大分子生物制品在同一数量级,有效清除制品中、特别是生物制品中污染的内毒素一直是医学、制药、生物工程等领域研究的热点。迄今为止，在实际生产过程中能够应用的除去生物制品中内毒素的材料和方法并不多。一些己经商品化的产品也存在吸附效率低,生产成本高等问题，很难大范围的推广使用。因此，找到一种制备简单，价格低廉，高效的除去生物制品中内毒素的材料，仍然是生物材料领域研究的热点和难点，仍具有十分重要的价值和实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种亲和生物膜、制备方法及其应用。基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种亲和生物膜的制备方法，包括如下步骤：(1)两亲性碳材料的制备：将大肠杆菌或酵母菌震摇分散均匀，取其上层菌悬液离心，弃去废液，然后加入丙酮，震摇，离心，弃去丙酮，同法重复操作3~5次，得到大肠杆菌或酵母菌的细胞壁，向得到的细胞壁中再加入2%（v/v）pH=6.0的戊二醛PBS缓冲液，于150~200℃下反应（水热碳化合成法）8~10h，反应结束后，冷至室温，将下层沉淀洗涤，干燥，即得两亲性碳材料；(2)两亲性碳材料表面接枝聚乙烯亚胺或多粘菌素B：取两亲性碳材料分散于pH=5.5的PBS缓冲液中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基丁二酰亚胺进行活化后，将其用pH=5.5的PBS缓冲液均匀分散，加入用pH=5.5的PBS缓冲液溶解的聚乙烯亚胺或硫酸多粘菌素B，振荡反应4~8h，反应结束后，洗涤，干燥，得到聚乙烯亚胺或多粘菌素功能化的两亲性碳材料；（3）以聚乙烯亚胺或多粘菌素B功能化的两亲性碳材料为添加剂制备亲和生物膜：向上述聚乙烯亚胺或多粘菌素功能化的两亲性碳材料加入N,N二甲基甲酰胺，超声分散均匀，加入聚偏氟乙烯树脂和聚乙烯吡咯烷酮，机械搅拌18~24h至均匀分散的铸膜液；将铸膜液均匀铺膜，在空气中预蒸发1~3min后浸入到凝固液中待膜固化析出，在纯水中浸泡后即得厚度为150~200um的亲和生物膜。进一步地，步骤（2）中两亲性碳材料与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基丁二酰亚胺质量比为1:（1~4）:（1~4）。步骤（2）中两亲性碳材料与聚乙烯亚胺或多粘菌素B的质量比为1:（1~3）。步骤（3）中凝固液为乙醇和蒸馏水体积比为1:（3~6）的混合液。上述的制备方法所制得的亲和生物膜。所述亲和生物膜在去除生物制品中内毒素的应用。本专利技术中的接枝亲和配基的功能化两亲性碳材料其粒度分布均匀，单分散性较好，能够在成膜机制中均匀分散且不易集聚，和疏水膜具有很好的相容性。以上述功能化的两亲性碳材料为添加剂与疏水性膜材料聚偏氟乙烯共混制备的亲和生物膜，具备微孔滤膜所具有微孔/大孔结构，大的内表面区域，高连通性和机械稳定性的特点。该亲和生物膜既具有内毒素分子的识别功能，能够高选择去除生物产品中的内毒素，又具有很好的机械性能和抗污性能，且制备简单，价格低廉。本专利技术中充分利用碳材料的两亲性和表面富含功能基团的特性，将亲和配基接枝到两亲性碳材料表面的方法，可用来作为多种富含氨基和亚氨基的亲和配基（例如：聚乙烯亚胺、壳聚糖、组胺、组氨酸等）在两亲性碳材料表面的固定、制备功能化两亲性碳材料。本专利技术以接枝后的两亲性碳材料为添加剂制备的亲和生物膜，可用于与其他疏水性膜材共混制备亲和生物膜。本专利技术制备的亲和生物膜，克服了无机纳米粒子作为添加剂改善膜性质时易集聚的缺点，提高膜的亲水性能和机械性能，使膜抗污性能提高，大大提高膜的使用寿命。本专利技术的亲和生物膜作为一种亲和滤膜可用于生物制品的纯化、提取与制剂和血清中有毒、有害物质的去除，中药提取，血液灌流，水处理等方面。本专利技术的亲和生物膜可广泛的应用于生物化工和医药卫生领域。附图说明图1为接枝了亲和基团的的两亲性碳材料结构示意图，其中：a为两亲性碳材料；b为酰胺键连接；c为内毒素亲和配基。图2为聚偏氟乙烯亲和生物膜的样品图，其中：a为聚偏氟乙烯膜；b为添加两亲性碳材料的聚偏氟乙烯膜；c为添加接枝聚乙烯亚胺的两亲性碳材料的聚偏氟乙烯膜；d为添加接枝多粘菌素B的两亲性碳材料的聚偏氟乙烯膜；由图可知，图中添加两亲性碳材料或用聚偏氟乙烯或多粘菌素B功能化的两亲性碳材料均能够制备颗粒分散均匀的聚偏氟乙烯膜。图3为聚偏氟乙烯亲和生物膜的接触角图，其中：a为聚偏氟乙烯膜；b为添加两亲性碳材料的聚偏氟乙烯膜；c为添加接枝聚乙烯亚胺的两亲性碳材料的聚偏氟乙烯膜；d为添加接枝多粘菌素B的两亲性碳材料的聚偏氟乙烯膜。具体实施方式下面结合附图及具体实施例，对本专利技术作详细描述。实施例1以聚乙烯亚胺或多粘菌素B为配基亲和生物膜的制备：(1)两亲性碳材料（ACPs）的制备：取10g啤酒酵母菌(河南奥克啤酒厂提供)震摇分散均匀，取其上层灰白色菌悬液离心，弃去废液，然后加入10~15ml丙酮，放置摇床上180r/min震摇10~20min，离心，弃去丙酮上清，同法重复操作3~5次，得到啤酒酵母的细胞壁，将底物（即得到的细胞壁）用100ml2%（v/v）pH=6.0的戊二醛PBS缓冲液分散，倒入高温高压反应釜中后放入烘箱，于150~200℃下水热碳化合成8~10h，反应结束后，冷却至室温，倒掉上层溶液，向下层沉淀中加入100~150ml的蒸馏水超声分散洗涤，静止1~2min后，保留上层分散较好的溶液，将下层较浓的溶液继续用蒸馏水继续超声分散洗涤，重复7~10次，弃去不易分散的残渣，将上层溶液合并后，离心，弃去上清液，将下层沉淀置于烘箱中60℃干燥6~10h即得两亲性碳材料标记为ACPs。(2)两亲性碳材料表面接枝聚乙烯亚胺或多粘菌素B：取干燥的两亲性碳材料100mg分散于10mlpH=5.5的PBS缓冲液中，依次加入192mg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和123mg的N-羟基丁二酰亚胺，进行活化1~2h。活化结束后离心，弃去上清液，用pH=5.5的PBS缓冲液洗涤3~5次，再向其中加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亲和生物膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 两亲性碳材料的制备：将大肠杆菌或酵母菌震摇分散均匀，取其上层菌悬液离心，弃去废液，然后加入丙酮，震摇，离心，弃去丙酮，同法重复操作3~5次，得到大肠杆菌或酵母菌的细胞壁，向得到的细胞壁中加入戊二醛PBS缓冲液，于150~200℃下反应8~10h，反应结束后，冷至室温，将下层沉淀洗涤，干燥，即得两亲性碳材料； (2) 两亲性碳材料表面接枝聚乙烯亚胺或多粘菌素B：取两亲性碳材料分散于pH=5.5的PBS缓冲液中，依次加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、N‑羟基丁二酰亚胺进行活化，结束后，用pH=5.5的PBS缓冲液洗涤3~5次，然后将其用pH=5.5的 PBS缓冲液均匀分散，加入用pH=5.5的 PBS缓冲液溶解的聚乙烯亚胺或硫酸多粘菌素B，振荡反应4~8h，反应结束后，洗涤，干燥，得到聚乙烯亚胺或多粘菌素B功能化的两亲性碳材料；（3）以聚乙烯亚胺或多粘菌素B功能化的两亲性碳材料为添加剂制备亲和生物膜：取上述聚乙烯亚胺或多粘菌素B功能化的两亲性碳材料加入到N,N二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，加入聚偏氟乙烯树脂和聚乙烯吡咯烷酮，机械搅拌18~24h得均匀分散的铸膜液；将铸膜液均匀铺膜，在空气中预蒸发1~3min后浸入到凝固液中待膜固化析出，在纯水中浸泡后即得厚度150~200μm的亲和生物膜。...

【技术特征摘要】
1.一种亲和生物膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)两亲性碳材料的制备：将大肠杆菌或酵母菌震摇分散均匀，取其上层菌悬液离
心，弃去废液，然后加入丙酮，震摇，离心，弃去丙酮，同法重复操作3~5次，得到大肠杆菌或
酵母菌的细胞壁，向得到的细胞壁中加入戊二醛PBS缓冲液，于150~200℃下反应8~10h，反
应结束后，冷至室温，将下层沉淀洗涤，干燥，即得两亲性碳材料；
(2)两亲性碳材料表面接枝聚乙烯亚胺或多粘菌素B：取两亲性碳材料分散于pH=5.5
的PBS缓冲液中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基丁二酰亚
胺进行活化，结束后，用pH=5.5的PBS缓冲液洗涤3~5次，然后将其用pH=5.5的PBS缓冲液均
匀分散，加入用pH=5.5的PBS缓冲液溶解的聚乙烯亚胺或硫酸多粘菌素B，振荡反应4~8h，
反应结束后，洗涤，干燥，得到聚乙烯亚胺或多粘菌素B功能化的两亲性碳材料；
（3）以聚乙烯亚胺或多粘菌素B功能化的两亲性碳材料为添加剂制备亲和生物膜：取上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强，杨凯，李旭鹏，徐玥玥，崔海磊，张旭，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41