[发明专利]一种纳米纤维泡沫基蛋白质吸附分离装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于蛋白质吸附分离技术领域，尤其涉及一种可实现对蛋白质快速吸附分离的纳米纤维泡沫基蛋白质吸附分离装置及其制备方法。

背景技术

蛋白质的高效分离纯化是现代药物分析、分析化学及生命科学研究的关键技术之一。现有蛋白质的分离纯化方法主要有：基于蛋白质分子大小差异的透析法、超过滤法、密度梯度离心法、凝胶过滤法；基于蛋白质溶解度差异的等电点沉淀法、盐溶与盐析法、低温有机溶剂沉淀法；基于蛋白质所带电荷量差异的电泳法、离子交换层析分离法；基于蛋白质与以之对应配体特异性吸附的亲和层析法以及基于吸附介质物理吸附力的吸附分离法等。其中透析法、超过滤法、凝胶过滤法均使用多孔材料对含有蛋白质的溶液进行过滤式分离，由于所采用的过滤介质孔径尺寸过小，导致过滤所需传质阻力大、吸附容量小、内部孔隙易堵塞、使用寿命短；密度梯度离心法所使用的机械设备价格昂贵、使用成本高且不能大批量处理；等电点沉淀法、盐溶与盐析法、低温有机溶剂沉淀、电泳法、离子交换层析分离法存在参数调控复杂、处理效率低、易导致蛋白质失活变性等缺点；亲和层析法等基于配体的特异性，仅能对具有特异性吸附的蛋白质进行吸附分离，使用范围小，且材料制备工艺复杂、使用成本高；吸附分离法由于适用原料范围广、材料生产工艺简单、成本低、操作方便、适用蛋白质种类多、分离所得蛋白质活性高、材料选择吸附分离能力调控性好等特点，被广泛应用于蛋白质分离纯化领域。

基于蛋白质吸附分离原理，科研人员开发了一系列蛋白质吸附分离装置。国内专利CN2608501Y公开并报道了一种蛋白质分离纯化设备，该设备采用复合二氧化钛大孔共聚物作为扩张床的吸附基质，能实现对含颗粒滤料的有效吸附分离且吸附。国内专利CN1787865A公开并报道了一种蛋白质分离柱，该分离柱体内表面由含氟聚合物构成，内部的吸附剂基体为溶质亲和材料、离子交换基体材料、尺寸排阻基体材料及多孔膜等材料。国内专利CN101827648A公开了一种蛋白质吸附材料及其制造方法，所诉的方法是以高分子聚合物为基材，表面固定高分子侧链后接枝具有蛋白质吸附能力的官能团，以增大高分子聚合物基材上吸附蛋白质官能团的数量，从获得具有高蛋白质吸附分离能力的材料。但上述专利均存在吸附基体材料比表面积小、孔隙率低、传质阻力大、适应蛋白类型单一等不足，导致材料吸附容量低、吸附速率慢、蛋白质溶出率低，且分离处理时所需驱动能耗大、生产效率较低、生产成本高。国内CN203048837U公开并报道了一种批量蛋白质分离纯化装置，该装置将多组处理容器、层析柱、分离后溶液收集器并排组装在一起，依靠重力驱动及虹吸驱动实现蛋白质分离集成化操作，虽然降低了驱动能耗，但仅依靠重力和虹吸驱动使得该装置的生产效率低，且装置结构复杂，制备成本高。因此开发一种低成本、高效率的蛋白质吸附分离技术成为蛋白质分离领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、高效率的纳米纤维泡沫基蛋白质吸附分离装置及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米纤维泡沫基蛋白质吸附分离装置，其特征在于，包括开孔保护罩，开孔保护罩内设有纳米纤维泡沫基蛋白质吸附材料，纳米纤维泡沫基蛋白质吸附材料中设有集液毛细管网，集液毛细管网连接主输液管，主输液管通过泵连接集液罐。

本发明还提供了上述的纳米纤维泡沫基蛋白质吸附分离装置的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

第一步：将集液毛细管网植入纳米纤维泡沫中；

第二步：对纳米纤维泡沫进行清洁处理，对清洁后的纳米纤维泡沫进行表面活化处理；

第三步：在温度为32℃～35℃，压强为7.39×10⁶pa～8.0×10⁶Pa的条件下，用加载了粘连剂与表面粗糙度改性颗粒的超临界二氧化碳流体对上一步所得的纳米纤维泡沫进行处理，然后减小压强，使纳米纤维泡沫脱附超临界二氧化碳流体，使粘连剂与表面粗糙度改性颗粒均匀分散至纤维表面；

第四步：采用热交联法对所得的纳米纤维泡沫进行固化处理，使纤维表面的粘连剂交联固化，将表面粗糙度改性颗粒紧密结合在纳米纤维表面，获得纳米纤维泡沫基蛋白质吸附材料；

第五步：将纳米纤维泡沫基蛋白质吸附材料封装到开孔保护罩中，形成蛋白质吸附分离模块；

第六步：将集液毛细管网连接主输液管，主输液管连接泵，泵连接集液罐，形成纳米纤维泡沫基蛋白质吸附分离装置。

优选地，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料。