基于两亲碳渣材料的内毒素亲和滤膜的制备

摘要

内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁上的脂多糖成分，它在细菌凋亡的过程中持续的释放到环境中。而生物制剂很多是由革兰氏阴性菌表达制备的，内毒素含量通常很高，人体静脉注射内毒素污染的制剂后，会引起一系列严重的不良症状。为保证制剂的用药安全性，需对制剂进行内毒素纯化处理。在众多去除内毒素的方法中，亲和滤膜吸附法以其具备滤膜的透过性和亲和色谱特异性吸附的特点受到了广泛的关注。
　　本文以啤酒酵母细胞为原料合成表面具有多功能基团的两亲性碳渣材料（ACPs），并以ACPs为基质载体将聚乙烯亚胺（PEI）和多粘菌素B（PMB）通过共价结合的方法偶联在其表面，制备功能化ACPs。将该功能化ACPs与聚偏氟乙烯（PVDF）共混，通过相转换法制备内毒素亲和滤膜。
　　综合各因素对膜孔隙率、纯水通量、机械性能、亲水性的影响，得到亲和滤膜最佳制备工艺：功能化ACPs用N,N二甲基甲酰胺（DMF）超声分散得到分散液，向ACPs溶液中加入PVDF和聚乙烯吡咯烷酮（PVP K30），50oC机械搅拌24h至澄清透明的铸膜液，在玻璃板上铺膜后室温下诱导分相30s，浸入到25℃含有20％乙醇的凝固浴中固化成膜。铸膜液最适配方：功能化ACPs/PVDF=1:25，PVDF/DMF=9:50。
　　制备的PVDF亲和滤膜的微观结构特点通过SEM表征，膜性能通过接触角、纯水通量、机械性能、抗污能力进行测试。结果表明，ACPs和功能化的ACPs都能均匀的分散到膜中，共混膜的结构特性明显改善，纯水通量和机械性能变好，亲水性和抗污性能大大增强。将所制备的亲和膜用于去除非蛋白溶液中的内毒素，可以使内毒素含量由6000EU mL-1降到0.1EU mL-1以下，PVDF/ACPs-PEI膜和PVDF/ACPs-PMB膜在低离子强度、中性或酸性溶液中去除内毒素效果较好。PVDF/ACPs-PEI膜和PVDF/ACPs-PMB膜分别用于去除不同蛋白质溶液中的内毒素，结果表明亲和膜对酸性蛋白溶液中的内毒素吸附效果和蛋白回收率较碱性蛋白溶液好。

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1绪 论

1.1 内毒素的来源及特性

1.1.1 内毒素化学组成

1.1.2 内毒素理化性质

1.2 内毒素去除方法

1.2.1非选择性去除

1.2.2 选择性去除

1.2.3 特异性去除

1.3 亲和膜分离技术

1.3.1 亲和膜的制备

1.4 亲和膜材料的改性方法

1.4.1 表面接枝

1.4.2 复合材料及涂层

1.4.3 共混改性

1.5 亲和膜在医药领域中的应用

1.6本论文的研究意义及主要内容

2功能化两亲性碳渣材料（ACPs）的制备

2.1 实验部分

2.1.1 实验试剂

2.1.2 实验仪器

2.1.3 两亲性碳渣材料的合成[84]

2.1.4 功能化ACPs材料的制备

2.1.5 高效液相法（FHIR）测定ACPs上多粘菌素B的结合量[85]

2.1.6茚三酮法测定ACPs 上聚乙烯亚胺的结合量

2.2 测试与表征

2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）分析

2.2.2 粒径分布及Zeta电位测定

2.2.3 热失重（TGA）分析

2.2.4 ACPs-PEI和ACPs-PMB抗菌活性测试

2.2.5 ACPs-PEI和ACPs-PMB颗粒吸附内毒素测试

2.3实验结果与分析

2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）分析

2.3.2 粒径分布及Zeta 电位测定

2.3.3 ACPs-PEI和ACPs-PMB材料在不同极性溶剂中的分散性分析

2.3.4 热失重（TGA）分析

2.3.5 ACPs-PEI和ACPs-PMB抗菌活性测试

2.3.6 ACPs-PEI和ACPs-PMB颗粒吸附内毒素测试

2.4 本章小结

3 PVDF/ACPs共混滤膜的制备及性质研究

3.1实验试剂及仪器

3.1.1实验试剂

3.1.2 实验仪器

3.1.3 PVDF/ACPs共混膜的制备

3.1.4 PVDF/ACPs共混膜亲水性测试

3.1.5 PVDF/ACPs共混膜机械性能测试

3.1.6 PVDF/ACPs共混膜纯水通量测试

3.1.7 PVDF/ACPs共混膜孔隙率测试

3.2 实验结果与分析

3.2.1 添加不同量的ACPs对PVDF亲水性的影响

3.2.2 添加不同量的ACPs对PVDF纯水通量和孔隙率的影响

3.2.3 添加不同量的ACPs对PVDF机械性能的影响

3.3 本章小结

4亲和滤膜的制备及功能评价

4.1实验试剂及仪器

4.1.1 实验试剂

4.1.2 仪器

4.4.3亲和膜的制备

4.4.4亲和膜表面及断裂横切面微观形态表征

4.4.5亲和膜抗蛋白吸附测试

4.4.6 内毒素吸附实验

4.4.7细胞炎症反应

4.5 实验结果与分析

4.5.1 膜分析

4.5.2 亲和膜膜表面和断裂横切面微观形态结构

4.5.3 膜亲水性

4.5.4 亲和膜的纯水通量和孔隙率

4.5.5 亲和膜的拉力强度和断裂伸张率

4.5.6 亲和膜抗蛋白粘附性能测试

4.5.8 亲和膜吸附物无蛋白溶液中的内毒素

4.5.9溶液中离子强度和pH对亲和膜吸附内毒素的影响

4.5.10亲和膜吸附蛋白溶液中内毒素

4.5.11细胞炎症反应

4.6本章小结

5总结及展望

参考文献

攻读学位期间已完成工作

致谢