一种含ULDPE的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含ULDPE的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材及其制备方法，采用尼龙/乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种含ULDPE的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材及其制备方法
[0001]本申请主张中国在先申请,申请号:202110644601.6，申请日2021年6月9日的优先权；其所有的内容作为本专利技术的一部分。


[0002]本专利技术属于生物反应器用膜材领域，具体而言，涉及一种用于生物反应器的含ULDPE 的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材及其制备方法。

技术介绍

[0003]一次性生物工艺袋可以制成储液袋、搅拌袋、生物反应器袋、称量袋以及投料袋等，在多种类型的细胞悬浮培养、重组蛋白及其它生物工程制品的研发和生产中具有广泛的应用，其无需清洗、即用即弃、高阻隔性以及生物相容性不仅极大地提高了工作效率，同时也避免了一些工艺流程之间的交叉污染。
[0004]一次性生物工艺袋用膜材为多层复合膜结构，基本组成结构为“液体接触层/粘合层/气体阻隔层/粘合层/热封层”。其中，液体接触层需具有良好的生物相容性，同时在使用过程中不能有低吸出物，影响细胞的正常生长和代谢。气体阻隔层提供氧气、水蒸气、二氧化碳等气体的隔绝功能，以减少外界环境对细胞生长的影响。当前，国内外的一次性生物工艺袋中的阻隔层大多选用单层或两层结构的乙烯
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乙烯醇共聚物(EVOH)，水蒸气的阻隔性能相对较差，尤其是当应用于储液袋时，长时间及跨区域的运输和储存极有可能会因为阻隔性的欠缺导致抗体失活失效等。热封层则提供一定的强度和膜材的热合焊接功能。热封层作为提供膜材自身搭接、对接等拼接的膜层，需要满足高频焊接和直热式焊接，并提供足够的热封强度。
[0005]一次性生物反应器的容积决定了生产效率，大型反应器需要配备大容积工艺袋。这种膜材需要具备足够的强度，焊接结构需要足够的可靠性，需要经受住较大的使用压力以及工艺袋在制作、折叠包装、运输、展开安装和正常使用过程中可能产生的各种弯折和可能的损伤。
[0006]气体阻隔层提供氧气、二氧化碳等气体隔绝功能，是工艺袋膜材的重要组成部分，氧气渗透率必须小于1.0mL/m2
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atm。工艺袋中气体阻隔层可以是单一的一层，如采用乙烯
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乙烯醇共聚物(EVOH)。EVOH具有较好的气体阻隔性能，但EVOH的耐水性和耐弯折性能较差。国外的一些工艺袋膜材的组成结构都采用EVOH为阻隔层，如表1所示。国内也有专利涉及这类多层复合膜材，如表2所示。其中，PALL、GE和CN201821441762.5 的膜材使用尼龙(PA)为其耐磨层(外层)，然而PA并不适合搭接热合焊接工艺，从而使得生物工艺袋的加工成本有所提高，生产效率下降，PA不适合用来作为最外层的热封层。此外，还有一些专利涉及细胞培养复合膜材料，但这些膜材中都没有高气体阻隔性材料层。因此，现有的生物工艺袋还难以获得良好的气体阻隔性能，而且耐水性、抗弯折性能、抗穿刺性能都难以满足需要，同时还影响了细胞培养效果和培养液储存效果。
[0007]表1国外的一些工艺袋膜材的组成结构
[0008][0009]表2国内的一些复合膜材的组成结构
[0010][0011]因此急需找到一种同时具备良好的气体阻隔性能、耐水性、抗弯折性能、抗穿刺性能，并且具备良好的生物相容性，有利于细胞培养的一次性生物工艺袋用膜材。

技术实现思路

[0012]为解决上述问题，本专利技术提供了一种含ULDPE的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材，采用尼龙/乙烯
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乙烯醇共聚物/尼龙、或乙烯
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乙烯醇共聚物/尼龙/乙烯
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乙烯醇共聚物的三层复合结构制备气体阻隔层，以ULDPE为液体接触层，并选用了最佳的热封层、粘合层，以及合适的厚度，制得的一次性生物工艺袋同时具备良好的气体阻隔性能、耐水性、强度、抗弯折性能、抗穿刺性能，以及优异的热封性能，并且具备良好的生物相容性，细胞培养密度和细胞活率高，具有更好的细胞培养效果，尤其是针对293人胚胎肾细胞，制备工艺简单、操作简便、效率高，可用于制备一次性生物反应器袋、储液袋、搅拌袋、称量袋以及投料袋等。
[0013]一方面，本专利技术提供了一种一次性生物工艺袋用膜材，所述膜材由外到内依次为热封层/粘合层/气体阻隔层/粘合层/液体接触层，所述气体阻隔层为尼龙层/乙烯
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乙烯醇共聚物层/尼龙层的三层复合结构，所述液体接触层为超低密度聚乙烯。
[0014]本专利技术提供的一次性生物工艺袋专用于细胞培养。细胞培养过程对膜材要求非常严格，对氧气、水蒸气、二氧化碳等气体的渗透都极为敏感，且膜材必须有很好的生物相容性，无小分子物质的吸附与析出，才能获得好的培养效果。
[0015]乙烯
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乙烯醇共聚物(EVOH)是气体阻隔性能最好的聚合物材料，但EVOH的耐水性和耐弯折性能较差。
[0016]尼龙(PA)也是气体阻隔性较好的聚合物材料，其对氧气、二氧化碳的阻隔性能比 EVOH低一个数量级，但PA具有抗穿刺、柔韧性好、强度高等特性。
[0017]本专利技术采用PA/EVOH/PA三层复合膜作为一次性生物工艺袋膜材的气体阻隔层，大幅提高了膜材的综合性能，其中的PA与EVOH间具有良好的相容性，PA与EVOH层间不需要粘
合层。
[0018]PA/EVOH/PA三层复合阻隔膜能够在拉伸强度、气体阻隔性、抗穿刺、柔韧性、抗弯折等特性方面获得优异的综合性能，并且在与液体接触层超低密度聚乙烯组合后，对于293 人胚胎肾细胞等细胞具有非常好的提高细胞培养密度的效果，其原因是由于采用超低密度聚乙烯与PA/EVOH/PA三层复合阻隔膜制备的膜材，在细胞培养过程中能更好地维持或增强细胞活力，并能具有更高的生物相容性。
[0019]液体接触层是与细胞培养液直接接触的一层，需具有良好的生物相容性，同时在使用过程中不能有小分子析出，影响细胞的正常生长和代谢，超低密度聚乙烯(ULDPE)是本专利技术发现的最适宜293人胚胎肾细胞的液体接触层材料，尤其当采用超低密度聚乙烯 (ULDPE)作为液体接触层，PA/EVOH/PA作为气体阻隔层时，对293人胚胎肾细胞的培养有更好的生物相容性。
[0020]进一步地，所述气体阻隔层的厚度为30～80μm，其中中间的尼龙层/乙烯
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乙烯醇共聚物层厚度为10～20μm，两侧的尼龙层厚度为10～30μm。
[0021]由于生物工艺袋需要低氧气透过量和低水蒸气透过量，阻隔层太薄则不能满足；太厚之后对于阻隔性能的意义并不大，反而会影响整体的加工性能，因此，优选为30～80μm。并进一步经试验确定PA和EVOH分别的厚度。
[0022]在一些方式中，EVOH优选为日本可乐丽、合成化学和中国台湾长春公司的相关牌号， PA推荐使用美国杜邦、德国BASF、日本三菱、中国上海盈固和中国山东祥龙的相关牌号树脂。
[0023]进一步地，所述液体接触层厚度为30～200μm，所述液体接触层接触的液体中包括用于培养的细胞。
[0024]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一次性生物工艺袋用膜材，其特征在于，由外到内依次为热封层/粘合层/气体阻隔层/粘合层/液体接触层，所述气体阻隔层为尼龙层/乙烯
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乙烯醇共聚物层/尼龙层，所述液体接触层为超低密度聚乙烯，所述液体接触层接触的液体中包括用于培养的细胞。2.如权利要求1所述的膜材，其特征在于，所述气体阻隔层的厚度为30～80μm，其中中间的乙烯
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乙烯醇共聚物层厚度为10～20μm，两侧的尼龙层厚度为10～30μm。3.如权利要求2所述的膜材，其特征在于，所述液体接触层的厚度为30～200μm。4.如权利要求3所述的膜材，其特征在于，所述热封层为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯的混合物、乙烯
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醋酸乙烯共聚物、聚氨酯弹性体中的任意一种。5.如权利要求4所述的膜材，其特征在于，所述热封层为低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯的混合物，混合比为2:8，厚度为30～150μm。6.如权利要求4所述的膜材，其特征在于，所述粘合层为乙烯
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醋酸乙烯共聚物、乙烯
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丙烯酸共聚物、乙烯
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甲基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种；所述粘合层的厚度为5～20μm；所述细胞为293人胚胎肾细胞。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江宁，宋金沛，
申请(专利权)人：浙江金仪盛世生物工程有限公司，
类型：发明
国别省市：