一种病毒捕集材料及生产工艺制造技术

本申请公开了一种病毒捕集材料及生产工艺，包括支撑材料层、涂覆层以及接枝修饰层，支撑材料层是医用无纺布空气过滤材料；在支撑材料的外层上包覆厚度不大于50nm的涂覆层；所述接枝修饰层包覆在涂覆层远离支撑材料层的一侧，所述接枝修饰层厚度不大于10nm；所述涂覆层按重量份计包括，明胶1000份，Cu/Cu

【技术实现步骤摘要】
一种病毒捕集材料及生产工艺


[0001]本专利技术涉及一种病毒的捕集材料及其用途，尤其涉及特异性捕获去除病毒的表面改性与涂层的材料，以及其捕集功能可用于检测病毒的用途。

技术介绍

[0002]现有的空气过滤材料，例如各种无纺布材料，以及抗菌抗病毒的材料，如氧化铜无纺布，其截留气溶胶中悬浮颗粒的主要原理是， 通过撞击沉降等物理或者动力学方式发挥深层过滤功能，所以对于不同粒度大小的悬浮粒子的截留效果并不是线性的，例如使用N95外科手术口罩的无纺布滤片进行测试，对于微米级的细菌类颗粒的截留率要大于粒度在60
‑
150nm左右的球形粒子，例如流感病毒，二者的截留率比值大于1。 所以使用这样的空气过滤材料，即便是国标或者ASTM标准合格的膜材，对于阻断具有传染性的病毒粒子，例如冠状病毒类的Cov229E,Cov19等就存在潜在的风险，因为这种单纯的物理截留并不具备针对某些危险的病原体的生物学特性的选择性截留以及灭活作用。
[0003]所以需要对上述材料进一步改性增加对特定病原体选择性吸附捕集的能力，常规采用的单抗表面接枝工艺不仅原材料昂贵，同时需要考虑很多因素，为了保留单抗的活性需要小心设计固定化工艺流程；另外的一个选择是采用廉价的明胶涂层或者几种赖氨酸聚合物涂层的方式，工艺操作中需要使用一些有毒性的双功能交联试剂，并且涂层厚薄在实际操作中并不易控制也是一个主要问题，在追求合格的涂层比表面积时往往出现滤膜的开孔率，通气参数等下降的缺点，所以需要专门开发较为精密的制膜设备以及操作人员技能培训，均造成生产成本过高。
[0004]另外，在滤过材料中使用直接涂覆的氧化铜虽然可以提高病原体杀灭的效率，但同时带来了Cu
2+
离子的解离释放，例如饮用水游离的Cu
2+
离子超过2ppm就会带来安全隐患。假如口罩生产时纳米铜未有紧密依附于口罩纤维，佩戴时便有机会直接吸入。尤其是当氧化铜粒子小到纳米单位，其穿透力会更强，吸入后纳米粒子或会产生基因毒性，为健康带来危机；氧化铜纳米颗粒悬浮在空气中将有机会被人体吸入，若数量较大外来物体已可破坏肺部组织，导致肺部纤维化。
[0005]另外，直接涂覆氧化铜涂层中Cu
2+
杀灭病原体利用的原理是，氧化铜尤其是Cu
2+
容易被病原体结构蛋白通过螯合配位吸附，当病原体吸附进去的Cu
2+
浓度达到1
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10ppm以上可以在数分钟到几十分钟的时间内造成病原体的膜结构破坏。 同时为了实现该功能，过滤材料还必须能满足两个条件：首先病原体与过滤材料先要有紧密的接触以保证有实质性的Cu
2+
离子传质，同时还需要有足够的Cu
2+
传质时间。就目前报道的氧化铜空气过滤材料以及工艺均没有实现这些特点。

技术实现思路

[0006]本申请实施例通过提供一种病毒捕集材料以及生产工艺，解决了现有技术中无纺布无法对病毒进行生物学特性截留和灭活的问题，实现了无纺布空气滤材能够对病毒进行
生物学截留和灭活的效果。
[0007]本申请实施例提供了一种病毒捕集材料，包括支撑材料层、涂覆层以及接枝修饰层，支撑材料层是医用无纺布空气过滤材料；在支撑材料的外层上包覆厚度不大于50nm的涂覆层；所述接枝修饰层包覆在涂覆层远离支撑材料层的一侧，所述接枝修饰层厚度不大于10nm；所述涂覆层按重量份计包括，明胶1000份，Cu/Cu2+0.5
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3份，纤维素40
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200份，甘草酸50
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800；接枝修饰层按重量份计，纤连蛋白1份，RNaseA酶0.05
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3份；接枝修饰层用于特异性亲和吸附并捕捉经过微孔附近的病毒粒子然后协同涂覆层灭活病毒。
[0008]进一步的，所述涂覆层采用变性明胶蛋白、纤维素/硝化纤维素用过共价方式老化处理后与螯合的Cu/Cu2+、甘草酸发挥病毒灭活功能；所述的接枝层的纤连蛋白、RNaseA通过自组装的方式与涂覆层的明胶蛋白和纤维素/硝化纤维素通过非共价方式连接组装，协同涂覆层对捕集到的病毒粒子进行灭活。
[0009]进一步的，制作涂覆层喷涂溶液浓度为明胶20
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200mg/L,硫酸铜/氧化铜0.05
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5mg/L,纤维素/硝化纤维素5mg
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50mg/L,甘草酸5mg
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80mg/L；所述接枝层喷涂溶液浓度范围纤连蛋白1.0ug
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2.0mg/L,RNaseA1.0ug
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5.0mg/L。
[0010]进一步的，添加的铜或者铜离子不超过1毫摩尔每公斤无纺布。
[0011]进一步的，所构建的涂覆层中的Cu/Cu2+的单质形式包埋在明胶/甘草酸/纤维素涂覆层里面，Cu/Cu2+的离子形式全部以非游离的方式与氨基酸残基结合作为催化剂负责催化局部氧化反应；所构建的接枝层的纤连蛋白N端通过自组装的方式固定在底层的明胶蛋白上，纤连蛋白的RGD序列通过亲和吸附的方式与病毒粒子的S蛋白结合。
[0012]一种生产工艺，包括以下步骤：步骤一、用含有Cu2+的（0.05
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5ppm硫酸铜/氧化铜）明胶涂层液浸涂喷熔无纺布表面，压缩空气或者氢气离心脱去多余的浸涂液后老化,还原处理；步骤二、用含（2ug/L
‑
2mg/L）的纤连蛋白，RNaseA,甘草酸，硝酸纤维素接枝液修饰，将配置的溶液喷涂至步骤一形成的涂覆层表面。
[0013]各组分之间通过自组装方式形成复合结构，其凝胶溶胶的组装顺序是：处于底层的明胶分子以共价方式在基质材料表面固化包埋硫酸铜，硝酸纤维素/纤维素与明胶分子以静电吸附方式组装成网孔结构，纤连蛋白的N端与明胶分子以亲和吸附的方式组装成复合体，纤连蛋白的C端处于游离状态，在N端和C端的中间结构与RNaseA组合的方式完成接枝过程。。
[0014]申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过采用了纤连蛋白复合病毒灭活成分，有效解决了现有技术中的无纺布无法有效对病毒进行选择性截留的问题，进而实现了无纺布能够截留并灭活病毒的效果。
[0015]所述工艺制备的修饰层结合牢固，螯合Cu2+离子主要以单质Cu形式被明胶包埋储存，只有在捕集获得病原体后才产生较大量的活性Cu2+,所以不会存在潜在的毒性，由于本
专利技术是通过了一个独特设计的电化学机制进行消毒，所以需要的Cu2+的涂覆浓度降低到与配基相结合的范围以结合态存在；正是由于此安全浓度特点，在Cu2+产生消毒的整个过程中，Cu
2+
都是处于和涂层上的氨基酸残基结构相互螯合的结合态，所以完全没有游离的离子释放。
[0016]所述工艺制备的修饰层捕捉气相中的病原体病毒后，为后续的Cu
2+
传质以及灭活过程提供了足够的反应时间，病毒被Fn固定后互相连接成为电子导体，病毒细菌本身具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种病毒捕集材料，其特征在于，包括支撑材料层、涂覆层以及接枝修饰层，支撑材料层是医用无纺布空气过滤材料；在支撑材料的外层上包覆厚度不大于50nm的涂覆层；所述接枝修饰层包覆在涂覆层远离支撑材料层的一侧，所述接枝修饰层厚度不大于10nm；所述涂覆层按重量份计包括，明胶1000份，Cu/Cu
2+
0.5
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3份，纤维素40
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200份，甘草酸50
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800；接枝修饰层按重量份计，纤连蛋白1份，RNaseA酶0.05
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3份；接枝修饰层用于特异性亲和吸附并捕捉经过微孔附近的病毒粒子然后协同涂覆层灭活病毒。2.根据权利要求1所述的病毒捕集材料，其特征在于，所述涂覆层采用变性明胶蛋白、纤维素/硝化纤维素用过共价方式老化处理后与螯合的Cu/Cu2+、甘草酸发挥病毒灭活功能；所述的接枝层的纤连蛋白、RNaseA通过自组装的方式与涂覆层的明胶蛋白和纤维素/硝化纤维素通过非共价方式连接组装，协同涂覆层对捕集到的病毒粒子进行灭活。3.根据权利要求2所述的病毒捕集材料，其特征在于，制作涂覆层喷涂溶液浓度为明胶20
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200mg/L,硫酸铜/氧化铜0.05
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5mg/L,纤维素/硝化纤维素5mg
‑
50mg/L,甘草酸5mg
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80mg/L；所述接枝层喷涂溶液浓度范围纤连蛋白1.0ug
‑
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹俭伟，王元，马玉凤，
申请(专利权)人：宁夏锡纳升生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：