[发明专利]抗菌水通道蛋白囊泡及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抗菌水通道蛋白囊泡，并用抗菌水通道蛋白囊泡制备抗菌性水通道蛋白反渗透膜。本发明的抗菌水通道蛋白囊泡，是通过季铵化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物包埋水通道蛋白制备而成，所述ABA或AB两亲性嵌段共聚物通过氯甲基化、季铵化反应接枝上具有抗菌活性的季铵盐官能团，并作为囊泡对水通道蛋白进行包埋。本发明将具有抗菌活性的季铵盐基团接枝到包裹水通道蛋白的ABA或AB两亲性嵌段共聚物上，赋予水通道蛋白囊泡抗菌的功能，并可将该抗菌水通道蛋白囊泡直接加入到反渗透膜中以制备具有抗菌功能的水通道蛋白反渗透膜，既不破坏聚酰胺层的表面结构，又简化了具有抗菌功能的水通道蛋白反渗透膜的制备工艺。

技术领域

本发明涉及反渗透膜技术领域，特别涉及一种抗菌水通道蛋白囊泡及其制备方法，以及其在反渗透膜中的应用。

背景技术

目前关于反渗透膜的抗菌改性主要是针对聚酰胺功能层的抗菌改性。专利CN102580579B公开了一种耐无机污染抗菌反渗透膜的制备方法，通过含羟基基团聚合物、纳米杀菌微粒、聚酰胺膜面基团三者的交联形成致密的涂层，将纳米杀菌微粒固定在涂层中以达到杀菌的目的。

水通道蛋白是一种对水分子具有高选择性和渗透性的跨膜蛋白，可实现水分子跨越细胞膜的快速输运，在每秒内可通过30亿个水分子，同时对糖、甘油、尿素、盐等物质的拦截能力几乎达到100％，应用到反渗透膜技术中可以克服传统膜材料通量与脱盐率之间的上限平衡问题，可做到在脱盐率不变的情况下，水通量提高30％-40％，大大提高水处理效率。专利CN105727772A 将水通道蛋白以涂覆的方式应用到复合反渗透膜中大大提高了膜的水通量和脱盐率。水通道蛋白在反渗透膜中以囊泡形式存在，它作为一种助剂在聚酰胺界面聚合的过程中被直接加入并封装在聚酰胺功能层中。

针对水通道蛋白反渗透膜，使用聚酰胺功能层的抗菌改性的话存在以下缺陷：

1.对聚酰胺表面直接进行抗菌改性势必会影响反渗透膜的通量和脱盐率；

2.制备抗菌水通道蛋白反渗透膜，既要添加抗菌剂、又要封装水通道蛋白囊泡，不仅增加了抗菌水通道蛋白反渗透膜的工艺步骤和工艺难度，而且抗菌剂和水通道蛋白囊泡的尺寸差异会导致聚酰胺层膜厚不均匀，影响分离性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌水通道蛋白囊泡及其制备方法和应用，以解决现有技术中的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种抗菌水通道蛋白囊泡，是通过季铵化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物包埋水通道蛋白制备而成，所述ABA或AB两亲性嵌段共聚物通过氯甲基化反应、季铵化反应接枝上具有抗菌活性的季铵盐官能团，并在所述季铵化反应之前作为囊泡对水通道蛋白进行包埋，使水通道蛋白囊泡具有抗菌性。

一种上述的抗菌水通道蛋白囊泡的制备方法，包括如下步骤：

第一步.ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氯甲基化：

将ABA或AB两亲性嵌段共聚物室温下溶解，加入催化量的Lewis酸催化剂，缓慢滴加氯甲基化试剂，室温下搅拌反应3-12h，之后用沉淀剂析出共聚物，反复冲洗直至共聚物中没有氯离子，干燥后得到氯甲基化的ABA或 AB两亲性嵌段共聚物；

第二步.水通道蛋白囊泡的制备：

采用所述氯甲基化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物对水通道蛋白进行包埋，将所述氯甲基化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物溶解于共溶剂中形成单分子链的溶液，缓慢加入选择性溶剂，通过分子自组装得到球形微米囊泡胶束，并将胶束淬火固定其形态；旋蒸除去有机小分子，采用渗析法包埋水通道蛋白，得到含水通道蛋白的ABA或AB两亲性嵌段共聚物囊泡胶束溶液；

第三步.氯甲基化水通道蛋白囊泡的季铵化：