从液体中分离带电的生物活性物质及其回收的方法技术

本发明专利技术公开了一种至少暂时保留带电的生物活性物质例如来自液体的内毒素、病毒、蛋白质，以及可能的后续释放以便更好地测定的方法。该目的通过以下方法实现：通过电吸附和/或电过滤至少暂时分离和/或检测液体中带电的生物活性物质，包括以下步骤：a.提供至少在聚合物膜的第一侧上具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜；b.提供对电极；c.在聚合物膜的金属涂层与对电极之间施加电压；d.使聚合物膜和对电极与液体接触，其中这种方式的接触使得液体在聚合物膜和对电极之间产生至少一种连接。

Separation and Recovery of Charged Bioactive Substances from Liquids

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从液体中分离带电的生物活性物质及其回收的方法
本专利技术涉及一种至少暂时保留带电的生物活性物质例如来自液体的内毒素、病毒、蛋白质，以及可能的后续释放以便更好地测定的方法。
技术介绍
内毒素是脂多糖(LPS)和革兰氏阴性细菌细胞壁外膜的组分。它们由亲脂性的并锚定于外膜的脂质和亲水性多糖组成，其代表抗原性质。细菌细胞裂解后释放内毒素。它们具有极高的热稳定性，甚至可以在灭菌后，也就是说在细菌被杀死后检测到。由于它们能够诱导免疫应答，因此内毒素属于热原。认为1ng/kg体重的内毒素足以引起发热反应(ARDUINO(1989))。除了由于炎症引起的发热之外，它们在与黏膜接触后尤其是在进入血液循环系统中可以在人体中引起许多生理反应。例如血压下降、血液凝固和补体激活以及危及生命的休克状态。通常在兔或鲎血变形细胞裂解物(LAL)测试中检测内毒素。LAL测试基于鲎的血液，其着色对革兰氏阴性细菌的内毒素反应非常敏感。由于其灵敏度，LAL测试是药理学和医学领域中最广泛使用的测试。然而使用该测试测定内毒素只能在透明的未染色液体中进行。因此不可能直接测定人体血液中的内毒素。因此，近年来开发了所谓的单核细胞活化测试。这通过模拟人类发热反应的不同水平的酶促反应起作用。它还需要为每次测定创建标准曲线，因为每个测试品(TestKids)对反应物的反应不同。测试需要经过特殊培训，具有较高的特定成本，并且所需时间比LAL测试长得多。微孔滤膜已经被知晓很长时间。它们主要由聚合物制成，用于水处理(废水，饮用水，工业用水)以及制药工业中用于生产超纯水以及在医疗技术中装入无菌过滤器或呼吸过滤器中。应用领域很多，而且各不相同。微孔滤膜通常具有0.01μm至10μm的孔径，并阻挡相应孔径大小的物质。微孔过滤器通常用于分离溶解在水中的物质并获得澄清的滤液。这通常通过孔径自动地完成。所有大于孔尺寸的物质都是自动保留的。除了这种性质之外，还有另一种机制可以在物质通过膜时进行阻挡。这涉及构成膜本身的材料的不特定的吸附作用，例如聚醚砜、聚丙烯或聚偏二氟乙烯(PVDF)。此外不同的材料吸附不同量的不同溶质(“AnalyteLossDuetoMembraneFilterAdsorptionasDeterminedbyHigh-PerformanceLiquidChromatography”，M.Carlon和R.D.Thompson，JournalofChromatographicScience，Vol.38，Feb.2000)。定向吸附小于微孔滤膜孔径的物质是借助于膜材料的材料特性，通过处理膜材料的化学成分来实现的。例如，通过将膜材料与带正电的季铵化合物组合产生正电。已知US5,282,971或US7,396,465B2公开了带正电的膜，US7,132,049B2公开了带负电的膜。例如，带正电的微孔滤膜用于自发地阻挡细菌并允许带正电的物质通过，以避免无方向的、不可量化的通过膜材料的吸附。然而，带正电的膜和带负电的膜也用于通过吸附结合和浓缩蛋白质。除了过滤之外，带正电的微孔滤膜还用于通过吸附结合内毒素和病毒，例如在DE1999981099947A1中所描述的。CH678403公开了一种金属涂覆的膜，其一侧的大孔和金属侧的微孔之间可能具有略微多孔的通道。而且，例如DE10164214A1公开了具有隧道状通道的金属膜。这些与已知的多孔聚合物膜应用多孔通道的说法不同，因为它们在膜内的实际通道内不形成空腔。因此，多孔不等同于膜具有孔，即通道，例如在DE10164214A1中所描述的。因此，多孔通道在膜内具有表面，该表面通过相同厚度的膜明显超过具有相同孔径的圆形通道的表面，至少50％，特别是多倍，特别至少是三倍。此外，WO1999/22843A1中公开了用金属喷镀聚合物膜。US4857080中公开了使用金属涂层封闭膜。另一种吸附形式是电吸附。通过向两个电极施加正电压和负电压在表面上形成带电场来实现电吸附。电吸附和超过滤多孔的组合公开于“Removalofarsenicandhumicsubstances(HSs)byelectro-ultrafiltration(EUF)”(Weng，Y.-H等，Chem.Eng.R&DVol.77，1999年7月，第461-468页)。在这种情况下，外部电极定位在超滤膜附近，通过外部电极的电场实现在砷污染的水的过滤过程中带负电的砷(V)的吸附增加达到30％-90％。在US2013/0240361A1中描述了与膜组合的电吸附的类似用途。在具有强吸附性质和通过电荷再生的物质的组合中，描述了透析水的纯化。该方法结合了透析膜过滤器操作。在EP0872278A1中描述了电吸附膜。这里陶瓷膜具有热解碳导电层。其中用热解碳封闭孔，然后通过高温将陶瓷表面转化为碳化物。使用这种陶瓷膜，盐通过表面上的电吸附被吸附结合。在陶瓷膜的导电表面上可能的电吸附允许更灵活的物质吸附，但制造起来非常昂贵。在制造导电表面的过程中密封膜的孔，以便在随后的生产步骤中借助于非常高的温度为陶瓷表面提供导电碳化物层。化学处理除了具有使膜带正电或带负电的优点，即自动过滤和吸附的组合之外，它们也有缺点。由于电荷不能改变，所以从膜上除去或者回收吸附结合的物质只能通过使用合适的溶液抵消加载的电荷，这通常通过改变pH值实现。特别是在通过浓缩回收蛋白质等有效成分时，产生额外的费用。内毒素通过pH值在基本范围内的变化而变性。然而，这种pH变化对于从带正电的膜中回收内毒素是必要的。因此，不可能通过持久带电的膜获取例如来自血液的内毒素，以便随后将它们转运进无色液体并实施简单的分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是建立一种至少暂时分离和/或检测带电的生物活性物质的方法，特别是来自液体、特别是有色液体的内毒素。本专利技术的目的还在于建立一种至少暂时保留带电的生物活性物质特别是内毒素的方法，以便例如能够确定内毒素的含量，其不依赖于原始液体的其他物质来实现。另一个目的是提供相应的装置。该目的通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求11的电过滤和/或电吸附装置来实现。从属权利要求2-10以及12-14示出了有利的改进。该方法和/或装置中使用的具有平面且多孔的金属涂层的聚合物膜可以通过例如磁控溅射沉积的方式来制备。这允许大规模生产具有均匀层厚度和复杂层结构的薄层。磁控管分离的基础是在惰性气体例如氩气环境中的等离子体放电，其可通过静磁场增强(A.Anders，HandbookofPlasmaImmersionIonImplantationandDeposition，Wiley-VHC，2004)。工艺气体的离子是通过阴极被加速并在击中原子时被击出。因此，阴极(靶)必须由待沉积的材料制成。从靶中沉淀出来的原子然后冷凝在待涂覆的基底上并形成连续的薄层。该层厚度可以控制在几纳米到几微米之间。除了圆形磁控管主要用于涂覆大面积外，例如在建筑玻璃涂层中，长度为几米的矩形变体已广泛存在。在此可以涂覆膜的表面。为了制备具有两个平面且多孔的金属涂层的聚合物膜，可以通过磁控溅射工艺为聚合物膜(例如聚砜、聚醚砜、聚丙烯或聚偏二氟乙烯)提供薄金属层。因此选择在该过程中停留时间非常短、温度低于200℃、特别是低于100℃保持不变的膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过电吸附和/或电过滤至少暂时分离和/或检测液体中带电的生物活性物质的方法，其包括以下步骤：a.提供至少在聚合物膜的第一侧上具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜；b.提供对电极；c.在聚合物膜的金属涂层与对电极之间施加电压；d.使聚合物膜和对电极与液体接触，其中这种方式的接触使得液体在聚合物膜和对电极之间产生至少一种连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.28 DE 102016125818.01.一种通过电吸附和/或电过滤至少暂时分离和/或检测液体中带电的生物活性物质的方法，其包括以下步骤：a.提供至少在聚合物膜的第一侧上具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜；b.提供对电极；c.在聚合物膜的金属涂层与对电极之间施加电压；d.使聚合物膜和对电极与液体接触，其中这种方式的接触使得液体在聚合物膜和对电极之间产生至少一种连接。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c发生在步骤a和步骤b之后以及步骤d之前，和/或其中步骤d发生在步骤a和步骤b之后以及步骤c之前。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a至步骤d之后，液体将至少部分地被除去和/或至少部分地让液体通过膜。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a至步骤d之后反转和/或降低电压，特别是在极性反转和/或降低之前和/或之后漂洗膜。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜和所述对电极一起引入壳体中，所述壳体尤其具有低滞留体积，特别是至多10ml和/或至多20mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，特别是最多2mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，并且将待过滤的液体引流过壳体。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中来自注射器的液体从所述具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜表面经过或从所述具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜贯穿通过和/或对注射器加压使液体通过前述权利要求所述的壳体。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述对电极在与第一侧相对的第二侧由另一平坦且多孔的金属涂层形成，其中两个平面的金属涂层通过聚合物膜而彼此隔开；或者所述对电极由插入绝缘的且可渗透的间隔物的可渗透电极形成，特别是由金属网形成。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，与未涂覆的聚合物膜相比，基于初始的泡点孔径和/或平均孔径，所述具有金属涂层的聚合物膜的孔隙率减少...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·布林克赛费特，
申请(专利权)人：I三薄膜有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE