一种凝胶纳米纤维亲和膜的制备方法与流程

文档序号：16810798发布日期：2019-02-10 13:37阅读：264来源：国知局

本发明涉及一种皮芯凝胶纳米纤维亲和膜的制备方法及其应用，属亲和吸附领域中皮芯凝胶纳米纤维亲和膜的制备技术。

背景技术：

随着生物工程和生命科学的迅速发展，对生物大分子分离纯化的要求越来越严格，发展新型高效的分离技术成为迫切需求。相对于传统的层析柱分离法，亲和膜色谱技术既能表现出亲和色谱的特异性和高选择性吸附等优点，又具有膜分离技术的操作条件温和、分离快速、无污染、易放大、可连续操作等优势，因此得到了人们广泛的应用与关注。

纳米纤维以其多孔结构，比表面积大和生产成本低也受到了越来越多的关注。在生物大分子分离纯化的过程中，大的比表面积可以大大增加纤维表面接触目标分子的机会，高孔隙率也可以很好地改善过滤性能。溶液喷射法是一种新的纳米纤维制备方法，由于纤维在成形过程中受到高速气流场的紊流剪切作用而呈现三维卷曲形态，这使其在聚积形态上表现更高的孔隙率和蓬松性。因此，以这种溶液喷射纺纳米纤维膜为基材制备亲和膜可在降低流动阻力、提高纤维表面亲和配基的利用率方面表现出独特的优势。

蛋白质纯化的吸附机制非常复杂，取决于亲和膜表面的物理化学性质，如比表面积、表面形貌、亲水/疏水性质的，静电电荷、极性/非极性团体以及蛋白质自身的化学结构和性质。然而，对多种亲和载体的分离效果研究表明亲和膜与亲和凝胶相比存在吸附容量低的缺点，这是因为亲和膜的分离作用属表面分离范畴，主要依靠亲和配基对目标分子的识别功能，分离效率依赖于亲和配基的含量。水凝胶可以形成三维交联网格聚合物柔性链从而能够更好地吸收并且锁住水和溶质分子，因此可大大增加亲和膜吸附效率，近年来被大量用于亲和吸附中。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用先进的亲和膜色谱技术快速高效提纯牛血清蛋白的方法，该方法快速、简便、分离量大、提取的蛋白纯度高，适用于规模化生产。

本发明中一种以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的制备方法，包括下列步骤：

(1)称取一定比例的壳聚糖/pva，将壳聚糖/pva溶于甲酸，以配制4wt％的壳聚糖/pva溶液，作为皮层纺丝液；称取一定量的pa6溶于甲酸，制备出16wt％的pa6的溶液，作为芯层纺丝液。

(2)利用如图1所示的自制的同轴溶液喷射设备，进行壳聚糖/pva-pa6皮芯复合结构纳米纤维膜的制备，并以egde为交联剂，风速为0.15mpa。

(3)称取0.25g皮芯凝胶纳米纤维亲和膜，将膜放入25ml10mg/mlf3ga溶液60℃下密封搅拌30min；加入6.25ml质量分数为20％的nacl溶液，反应30min；升温至80℃，加入2.5ml质量分数为25％的na2co3溶液进行固色，反应4h；用去离子水、甲醇溶液洗涤至洗涤液为无色，并用真空烘箱烘干。得到以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜。

所述步骤(1)中以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的制备方法，其特征在于：所述的壳聚糖与pva的比例为100∶0，80∶20，60∶40，50∶50，40∶60，20∶80。

所述步骤(2)中以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的制备方法，其特征在于：所述的交联度为5％～20％(相对于壳聚糖和pva的总羟基含量)。

所述步骤(2)中以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的制备方法，其特征在于：所述的同轴纺丝液，皮层与芯层的给液速度为5～10ml/h。

本发明中以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的应用，包括步骤：

(1)用pbs缓冲液配制一定浓度的牛血清白蛋白(bsa)溶液100ml。

(2)量取10ml已配制完成的bsa溶液并放入以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜50mg，在气浴恒温振荡器中低温振荡一定时间。

(3)用酶标分析仪测定562nm处试样的吸光度值，并根据标准曲线计算剩余蛋白浓度，从而得到蛋白的吸附量测试。

所述步骤(1)中以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的应用，其特征在于：所述的pbs缓冲液为ph值是4～9.18的pbs缓冲液。

所述步骤(1)中以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的应用，其特征在于：所述的bsa溶液浓度是0.5～3.5mg/ml的bsa溶液。

所述步骤(2)中以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜的应用，其特征在于：所述的气浴恒温振荡器振荡时间即吸附时间是0～10h。

本发明通过化学方法将染料f3ga组装在具有多孔、微纳结构的高比表面积溶液喷射皮芯凝胶纳米纤维表面，将壳聚糖的吸附功能，pva水凝胶深层吸附功能、pa6的高强度与纳米纤维的超高比表面积、高孔隙率有机相结合，制备了一种用于吸附分离bsa的新型皮芯凝胶纳米纤维亲和膜，从而为在生物大分子分离提纯过程中实现高分离量、快速高效、简便易扩大和高纯度提供了一个创新工艺。

有益效果

(1)本发明的制备方法简单易行，原料易得，成本较低，且能够方便精确的制备胺基含量高的高比表面积的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜，更容易实现规模化生产操作；

(2)本发明高比表面积、高孔隙率的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜可用于bsa高效分离提纯。

附图说明

图1是同轴溶液喷射纺丝设备示意图；

图2是实施例1-10的具有多孔、纳米结构的纳米纤维膜的场发射扫描电镜sem照片；

图3是实施例5，4，6的具有皮芯结构的透射电镜tem照片；

图4是实施例1中皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜在固载f3ga(cb)前后的傅里叶变换红外光谱ft-ir图；

图5是实施例1-10的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜固载亲和配基前后的bsa吸附量柱状图；

图6是实施例5的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜在不同ph条件下的bsa固载量；

图7是实施例5的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜在不同bsa初始浓度下的bsa固载量；

图8实施例5的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜在不同吸附时间下的bsa固载量。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)称取壳聚糖5.125g，将壳聚糖溶于100ml质量分数为88％的甲酸，作为皮层纺丝液；称取46.8594g的pa6，溶于100ml质量分数为88％的甲酸，作为芯层纺丝液。

(2)利用如图1所示的自制的同轴溶液喷射设备，进行壳聚糖/pva-pa6皮芯复合结构纳米纤维膜的制备，皮层给液速度10ml/h，芯层给液速度10ml/h。以egde为交联剂，交联度为10％(相对于壳聚糖的羟基含量)，纺丝风速为0.15mpa，环境温度25℃。

(3)取(1)所述得到的0.25g皮芯凝胶纳米纤维亲和膜，将膜放入25ml10mg/mlf3ga溶液60℃下密封搅拌30min；加入6.25ml质量分数为20％的nacl溶液，反应30min；升温至80℃，加入2.5ml质量分数为25％的na2co3溶液进行固色，反应4h；用去离子水、甲醇溶液洗涤至洗涤液为无色，并用真空烘箱烘干。得到以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜。

(4)用ph＝7.14的pbs缓冲液配制浓度为3mg/ml的牛血清白蛋白(bsa)溶液100ml。

(5)量取10ml已配制完成的bsa溶液并放入以f3ga为配基的皮芯凝胶纳米纤维(ncnf)亲和膜50mg，在气浴恒温振荡器中低温振荡10h。