一種親和生物膜、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種親和生物膜、制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)毒素是一種毒性極強(qiáng)的致炎和熱原物質(zhì)，是內(nèi)毒素血癥及感染性休克的主要致 病介質(zhì)，低劑量的內(nèi)毒素就能夠誘發(fā)全身炎癥反應(yīng)綜合癥(SIRs)、多器官功能衰竭綜合癥 (MODS)、膿毒癥等導(dǎo)致各年齡組重要死亡的疾病。
[0003] 隨著生物制藥和生物醫(yī)學(xué)工程相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，人們對(duì)生物產(chǎn)品中可能存在的微 量有害物質(zhì)的清除越來越重視。由于內(nèi)毒素的相對(duì)分子質(zhì)量較大，與大分子生物制品在同 一數(shù)量級(jí)，有效清除制品中、特別是生物制品中污染的內(nèi)毒素一直是醫(yī)學(xué)、制藥、生物工程 等領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
[0004] 迄今為止，在實(shí)際生產(chǎn)過程中能夠應(yīng)用的除去生物制品中內(nèi)毒素的材料和方法并 不多。一些己經(jīng)商品化的產(chǎn)品也存在吸附效率低，生產(chǎn)成本高等問題，很難大范圍的推廣使 用。因此，找到一種制備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，高效的除去生物制品中內(nèi)毒素的材料，仍然是生物 材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，仍具有十分重要的價(jià)值和實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種親和生物膜、制備方法及其應(yīng)用。
[0006] 基于上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案： 一種親和生物膜的制備方法，包括如下步驟： (1) 兩親性碳材料的制備:將大腸桿菌或酵母菌震搖分散均勻，取其上層菌懸液離 心，棄去廢液，然后加入丙酮，震搖，離心，棄去丙酮，同法重復(fù)操作3~5次，得到大腸桿菌或 酵母菌的細(xì)胞壁，向得到的細(xì)胞壁中再加入2%(v/v)pH=6.0的戊二醛roS緩沖液，于150~ 200°C下反應(yīng)(水熱碳化合成法)8~10h，反應(yīng)結(jié)束后，冷至室溫，將下層沉淀洗滌，干燥，即得 兩親性碳材料； (2) 兩親性碳材料表面接枝聚乙烯亞胺或多粘菌素 B:取兩親性碳材料分散于pH=5.5 的PBS緩沖液中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基丁二酰亞 胺進(jìn)行活化后，將其用pH=5.5的PBS緩沖液均勻分散，加入用pH=5.5的PBS緩沖液溶解的 聚乙烯亞胺或硫酸多粘菌素 B，振蕩反應(yīng)4~8h，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌，干燥，得到聚乙烯亞胺或 多粘菌素功能化的兩親性碳材料； (3)以聚乙烯亞胺或多粘菌素 B功能化的兩親性碳材料為添加劑制備親和生物膜:向上 述聚乙烯亞胺或多粘菌素功能化的兩親性碳材料加入N，N二甲基甲酰胺，超聲分散均勻，加 入聚偏氟乙烯樹脂和聚乙烯吡咯烷酮，機(jī)械攪拌18~24h至均勻分散的鑄膜液;將鑄膜液均 勻鋪膜，在空氣中預(yù)蒸發(fā)卜3min后浸入到凝固液中待膜固化析出，在純水中浸泡后即得厚 度為150~200um的親和生物膜。
[0007] 進(jìn)一步地，步驟(2)中兩親性碳材料與1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亞胺鹽酸 鹽、N-羥基丁二酰亞胺質(zhì)量比為1: (1~4) : (1~4)。
[0008]步驟(2)中兩親性碳材料與聚乙烯亞胺或多粘菌素 B的質(zhì)量比為1:(1~3)。
[0009]步驟(3)中凝固液為乙醇和蒸餾水體積比為1: (3~6)的混合液。
[0010]上述的制備方法所制得的親和生物膜。
[0011]所述親和生物膜在去除生物制品中內(nèi)毒素的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明中的接枝親和配基的功能化兩親性碳材料其粒度分布均勻，單分散性較 好，能夠在成膜機(jī)制中均勻分散且不易集聚，和疏水膜具有很好的相容性。以上述功能化的 兩親性碳材料為添加劑與疏水性膜材料聚偏氟乙烯共混制備的親和生物膜，具備微孔濾膜 所具有微孔/大孔結(jié)構(gòu)，大的內(nèi)表面區(qū)域，高連通性和機(jī)械穩(wěn)定性的特點(diǎn)。該親和生物膜既 具有內(nèi)毒素分子的識(shí)別功能，能夠高選擇去除生物產(chǎn)品中的內(nèi)毒素，又具有很好的機(jī)械性 能和抗污性能，且制備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。
[0013] 本發(fā)明中充分利用碳材料的兩親性和表面富含功能基團(tuán)的特性，將親和配基接枝 到兩親性碳材料表面的方法，可用來作為多種富含氨基和亞氨基的親和配基(例如:聚乙烯 亞胺、殼聚糖、組胺、組氨酸等)在兩親性碳材料表面的固定、制備功能化兩親性碳材料。
[0014] 本發(fā)明以接枝后的兩親性碳材料為添加劑制備的親和生物膜，可用于與其他疏水 性膜材共混制備親和生物膜。
[0015] 本發(fā)明制備的親和生物膜，克服了無機(jī)納米粒子作為添加劑改善膜性質(zhì)時(shí)易集聚 的缺點(diǎn)，提高膜的親水性能和機(jī)械性能，使膜抗污性能提高，大大提高膜的使用壽命。
[0016] 本發(fā)明的親和生物膜作為一種親和濾膜可用于生物制品的純化、提取與制劑和血 清中有毒、有害物質(zhì)的去除，中藥提取，血液灌流，水處理等方面。
[0017] 本發(fā)明的親和生物膜可廣泛的應(yīng)用于生物化工和醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0018] 圖1為接枝了親和基團(tuán)的的兩親性碳材料結(jié)構(gòu)示意圖，其中：a為兩親性碳材料;b 為酰胺鍵連接;c為內(nèi)毒素親和配基。
[0019] 圖2為聚偏氟乙烯親和生物膜的樣品圖，其中：a為聚偏氟乙烯膜;b為添加兩親性 碳材料的聚偏氟乙烯膜;c為添加接枝聚乙烯亞胺的兩親性碳材料的聚偏氟乙烯膜;d為添 加接枝多粘菌素 B的兩親性碳材料的聚偏氟乙烯膜；由圖可知，圖中添加兩親性碳材料或用 聚偏氟乙烯或多粘菌素 B功能化的兩親性碳材料均能夠制備顆粒分散均勻的聚偏氟乙烯 膜。
[0020] 圖3為聚偏氟乙烯親和生物膜的接觸角圖，其中：a為聚偏氟乙烯膜;b為添加兩親 性碳材料的聚偏氟乙烯膜;c為添加接枝聚乙烯亞胺的兩親性碳材料的聚偏氟乙烯膜;d為 添加接枝多粘菌素 B的兩親性碳材料的聚偏氟乙烯膜。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0022] 實(shí)施例1 以聚乙烯亞胺或多粘菌素 B為配基親和生物膜的制備： (1)兩親性碳材料(ACPs)的制備:取10g啤酒酵母菌(河南奧克啤酒廠提供)震搖分散 均勻，取其上層灰白色菌懸液離心，棄去廢液，然后加入10~15ml丙酮，放置搖床上180 r/ min震搖10~20 min，離心，棄去丙酮上清，同法重復(fù)操作3~5次，得到啤酒酵母的細(xì)胞壁，將 底物（即得到的細(xì)胞壁)用l〇〇ml 2%(v/v)pH=6.0的戊二醛ros緩沖液分散，倒入高溫高壓反 應(yīng)釜中后放入烘箱，于150~200°C下水熱碳化合成8~10h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，倒掉上 層溶液，向下層沉淀中加入100~150ml的蒸餾水超聲分散洗滌，靜止1~2min后，保留上層分 散較好的溶液，將下層較濃的溶液繼續(xù)用蒸餾水繼續(xù)超聲分散洗滌，重復(fù)7~10次，棄去不易 分散的殘?jiān)?，將上層溶液合并后，離心，棄去上清液，將下層沉淀置于烘箱中60°C干燥6~10h 即得兩親性碳材料標(biāo)記為ACPs。
[0023] (2)兩親性碳材料表面接枝聚乙烯亞胺或多粘菌素 B:取干燥的兩親性碳材料 100mg分散于10ml ρΗ=5·5的roS緩沖液中，依次加入192 mg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基 碳二亞胺鹽酸鹽和123 mg的N-羥基丁二酰亞胺，進(jìn)行活化1~2 h?；罨Y(jié)束后離心，棄去上 清液，用pH=5.5的PBS緩沖液洗滌3~5次，再向其中加入5ml pH=5.5的PBS緩沖液，震蕩分散 后向其中加入用5ml pH=5.5的PBS緩沖液溶解的50mg聚乙烯亞胺（aladdin，E107079， M.W. 10000,99%)或25mg硫酸多粘菌素 B(購(gòu)自于軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院），振蕩反應(yīng)4~8h，反應(yīng)結(jié)束 后，離心，棄去上清液，將沉淀洗滌3~5次，于烘箱中50°C干燥8~10h，得到聚乙烯亞胺或多粘 菌素 B功能化的兩親性碳材料。將聚乙烯亞胺功能化的兩親性碳材料和多粘菌素 B功能化的 兩親性碳材料分別標(biāo)記為ACPs-PEI和ACPs-PMB。
[0024] (3)以聚乙烯亞胺或多粘菌素 B功能化的兩親性碳材料為添加劑制備親和生物膜： 取85.5mg聚乙烯亞胺或多粘菌素 B功能化兩親性碳材料，加入到10