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随着生物制药技术的发展以及人们对生物制品需求的增大,生物制品的分离提纯技术愈发重要。生物药制品受热不稳定、易变性,因此,通常需采用常温物理过滤的方式分离提纯。除菌过滤膜是最常用的生物分离材料,需要绝对拦截料液中的细菌,并对蛋白质、核酸等生物大分子具有极低的吸附率。除菌膜主要采用相转化工艺制备,孔径均匀度难以控制,且产业用滤膜主要依赖进口。针对上述问题,本文采用聚乙烯-聚乙烯醇纳米纤维制备除菌膜(EVOH),并进行表面亲水改性,成功制备出通量高、截留性能好、耐污性能好、蛋白吸附量低且具备除菌能力的过滤膜。具体研究内容以下三点:(1)采用熔融共混挤出相分离法制备EVOH纳米纤维膜。通过等离子体处理辅助表面改性技术将含有磺酸根基团的单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)接枝到EVOH纳米纤维膜的表面。研究结果显示,改性后的纳米纤维膜对E.coli、S.aureus和Brevundimonas diminuta拦截效率均为100%。改性后的纳米纤维除菌膜PNFM-S的静态接触角较未改性的NFM的接触角降低了27.3°;0.2MPa下的水通量从3057.3 L·m-2·h-1提高到4840.7 L·m-2·h-1,提升了36.8%。在蛋白质静态吸附实验中,NFM和PNFM-S吸附蛋白质的量分别为4.38%和0.61%(BSA,2g/L),12.78%和3.53%(BSA,20g/L)。在持续抗污实验中,持续通1小时的BSA溶液(0.05g/L),PNFM-S通量稳定在1528.7L·m-2·h-1,未改性NFM通量稳定在203.8 L·m-2·h-1。改性后的NFM的表面形成一层很厚的水合层,能有效地阻止蛋白质等污染物黏附在膜的表面。(2)设计了具有两性离子表面的多孔膜可有效提高除菌膜的渗透性和抗污性能。合成了两性离子化合物异氰酸酯-磺丙基甜菜碱(NCO-SB),然后通过纳米纤维涂层(纳米纤维覆盖密度为6 g/m~2)、碱性溶液活化以及与NCO-SB的简单一步加成反应制备了两性离子EVOH纳米纤维膜(Zwitterionic-NFM)。研究结果显示,改性后的纳米纤维膜对E.coli、S.aureus和Brevundimonas diminuta均可截留,拦截效率为100%。在不影响纳米纤维膜除菌性能的基础上,改善了纤维膜的渗透性能,Zwitterionic-NFM的静态接触角比未改性的NFM的降低了10.7°;Zwitterionic-NFM的纯水通量为11032.3L·m-2·h-1,与纯膜相比,提升了56%。蛋白(BSA)静态吸附量改性前后分别为:2.72%和0.64%(BSA,2g/L),45.2%和7.88%(BSA,20g/L),说明改性可显著提升膜的抗蛋白吸附性能。在动态抗污实验结果显示,当持续通BSA溶液(0.05g/L),NFM和Zwitterionic-NFM通量分别为229.3L·m-2·h-1和4484.0L·m-2·h-1,改性后通量提升了94.9%;当持续通溶菌酶溶液(0.05g/L),NFM和Zwitterionic-NFM通量分别为3057.3L·m-2·h-1和6063.4L·m-2·h-1,改性后通量提升了49.6%,说明膜的抗污染性能得到显著提升。(3)采用等离子体处理将[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(SBMA)接枝到EVOH纳米纤维膜上,制备了具有表面官能团的除菌纳米纤维膜-PZNFM-S。SBMA改性后的纳米纤维膜的表面同时含有带负电的磺酸基团和带正电的季铵基团,结果表明PZNFM-S的静态接触角较未改性的NFM的接触角降低了19.6°;PZNFM-S的通量可达到8666.2L·h-1m-2,通量较未改性的NFM增加了59.4%。蛋白质静态吸附实验中,对于浓度为2g/L和20g/L的BSA溶液,NFM的吸附率分别为3.53%和11.93%;PNFM的吸附率分别为3.31%和5.42%;PZNFM-S的吸附率分别为0.15%和0.24%,说明改性可显著提高膜的抗蛋白吸附性能。经过三个循环后通量恢复率可达到78.26%,且三个循环后水通量(0.2 Mpa)较未改性膜提升70%,改善了膜的抗污性能。PZNFM-S的平均孔径相比于NFM由142.1nm减小到100.6nm,平均孔径缩小40nm,对精度过滤不产生影响,改性后的膜对E.coli、S.aureus和Brevundimonas diminuta的拦截效率可达100%。