可吸附-脫附蛋白質(zhì)的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 發(fā)明涉及一種可吸附-脫附蛋白質(zhì)的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維 膜，屬于蛋白質(zhì)的分離純化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] "靜電紡絲技術(shù)"指高分子溶液液滴在高壓靜電力作用下，克服自身表面張力形成 泰勒錐，進(jìn)而受到充分拉伸，在瞬間劈裂為成千上萬(wàn)條納米纖維，最終形成一種超細(xì)纖維膜 的方法。通過(guò)優(yōu)化紡絲工藝條件，可有效調(diào)控纖維的尺度范圍，小到低于l〇〇nm形成納米結(jié) 構(gòu)，粗到大于lym而形成增強(qiáng)纖維。采用該技術(shù)所制的纖維膜材料具有很高的比表面積、 較寬的孔徑范圍，豐富的孔狀結(jié)構(gòu)，高度的孔貫通性，而且易于表面修飾。基于以上特點(diǎn)，該 法所制膜材料可廣泛適用于分離與純化領(lǐng)域，如吸附膜、離子交換色譜、微濾膜、納濾膜、反 滲透膜和電滲析等等。
[0003] TEMP0(2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-氮-氧化物）法納米纖維素是利用TEMPO/NaBr/ NaCIO催化氧化體系對(duì)纖維素進(jìn)行選擇性氧化，將纖維素基元原纖表面上的C6位的羥基氧 化為羧酸鈉，進(jìn)而分散到去離子水中形成均勻透亮的纖維素納米纖維懸浮液。該法所制納 米纖維素具有較高的長(zhǎng)徑比、較小的橫截面、較高的彈性模量、較小的密度、較高的結(jié)晶度、 可以與玻璃相媲美的光折射系數(shù)以及較小的熱膨脹系數(shù)等。該材料可廣泛應(yīng)用于微濾、超 濾、反滲透等方面，但在蛋白質(zhì)親和純化領(lǐng)域中卻鮮見(jiàn)報(bào)道。
[0004] 三醋酸纖維素是纖維素在催化劑作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)而得到的一種纖維素衍生 物；由于該材料乙酰基含量高，對(duì)蛋白質(zhì)無(wú)特異性吸附，但若通過(guò)化學(xué)接枝親和基團(tuán)則會(huì)增 加工藝流程，提高加工成本，大大限制了其在分離純化應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了在三醋酸纖維素中引入含有大量親和基團(tuán)（羧基）的納米纖 維素，并靜電紡納米化成膜，拓展復(fù)合材料在分離純化的應(yīng)用，而提供一種可吸附-脫附蛋 白質(zhì)的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜及制備技術(shù)。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 可吸附-脫附蛋白質(zhì)的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜按如下步驟制 備：
[0008] (1)將木漿柏加入TEMPO氧化體系中進(jìn)行氧化反應(yīng)，超聲處理得納米纖維素水懸 浮液；
[0009] (2)將三醋酸纖維素溶解于二甲基亞砜中，攪拌至溶解，再加入三氯甲燒，均勻攪 拌形成透明溶液；
[0010] (3)在步驟（1)制得的納米纖維素水懸浮液中加入二甲基亞砜，通過(guò)溶劑置換得 納米纖維素二甲基亞砜懸浮液；
[0011] (4)將步驟（3)制得的納米纖維素二甲基亞砜懸浮液加入步驟（2)制得的三醋酸 纖維素中，常溫?cái)嚢瑁o置脫泡，形成均勻透明紡絲液；
[0012] (5)將步驟（4)制得的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲得到納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合 納米纖維膜。
[0013] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述復(fù)合納米纖維膜按如下步驟制備：
[0014] (1)將木漿柏加入TEMPO氧化體系中，木漿柏與TEMPO氧化體系的質(zhì)量比為1 : (1. 2-1.5)，混合液保持在pH= 10條件下反應(yīng)6h，蒸餾后固含量達(dá)到0. 2%;
[0015] (2)三醋酸纖維素溶解于二甲基亞砜中，三醋酸纖維素溶質(zhì)質(zhì)量比為4% -6%，工 藝條件為60°C下攪拌6h;
[0016] (3)在步驟（1)制得的納米纖維素水懸浮液中加入二甲基亞砜，通過(guò)溶劑置換得 納米纖維素二甲基亞砜懸浮液，抽真空80°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)4h;
[0017] (4)所述紡絲液中納米纖維素占三醋酸纖維素含量的0. 5% -2%，二甲基亞砜/三 氯甲烷體積比為（1-3) :1 ;也就是說(shuō)紡絲液中若添加了 100克三醋酸纖維素，則納米纖維素 含量為〇. 5-2克；
[0018] (5)所述靜電紡絲的工藝參數(shù)為：電壓為15-25kV，針頭與接收板距離12cm，注射 速度為l_4mL/h，針頭內(nèi)徑為0. 84mm。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟（1)中TEMPO體系為TEMPO、NaBr、NaCIO,其質(zhì)量比為 (0? 04-0. 06) :(0? 4-0. 6) : (11-13)。
[0020] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟（1)中納米纖維素水懸浮液制備方法為：在lOOOOrpm離 心條件下收集上清液，抽真空70°C下旋轉(zhuǎn)蒸餾，使懸浮液中納米纖維素固含量達(dá)到0. 2%。
[0021] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中三醋酸纖維素與二甲基亞砜在100°C恒溫條件下攪拌 分散12h以上，待其均勻分散后再加入三氯甲烷。
[0022] 進(jìn)一步的，所述步驟（4)中納米纖維素二甲基亞砜懸浮液加入三醋酸纖維素中為 逐滴加入，可防止局部填料析出形成凝膠，提高復(fù)合紡絲液可紡性。
[0023] 進(jìn)一步的，所述步驟（5)中的靜電紡絲步驟用靜電紡絲儀完成，所述靜電紡絲儀 包括：高壓靜電發(fā)生器、雙道微量注射栗、導(dǎo)電接收板。
[0024] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟（5)的靜電紡絲工藝參數(shù)為：電壓15_25kV，針頭與接收 板距離12cm，注射速度為l-4mL/h，針頭內(nèi)徑為0. 84mm。
[0025] 根根上述任意一種方法制備的復(fù)合納米纖維膜用于吸附-脫附蛋白質(zhì)。吸附-脫 附蛋白質(zhì)的方法為將制得的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜浸入牛血清白蛋 白溶液中，振蕩吸附，再將吸附蛋白質(zhì)的膜浸入洗脫液中振蕩洗脫以滿足對(duì)蛋白質(zhì)純化的 要求。
[0026] 進(jìn)一步的，所述吸附-脫附蛋白質(zhì)工藝為：吸附條件：緩沖液為0.01m〇l/L檸檬 酸-檸檬酸鈉緩沖液，pH= 4. 0,配成1. 5mg/mL牛血清白蛋白溶液，將制得的復(fù)合納米纖維 膜浸入該溶液中進(jìn)行振蕩吸附，吸附時(shí)間24h;洗脫條件：洗脫液為0.lmol/LTris-鹽酸溶 液，pH= 9. 2,1. 5mol氯化鈉，洗脫時(shí)間8h〇
[0027] 本發(fā)明制備的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜包含如下有益效果：
[0028] 1、本發(fā)明公開(kāi)了一種可吸附-脫附蛋白質(zhì)的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米 纖維膜及制備技術(shù)，通過(guò)溶劑置換法將TEMPO法納米纖維素均勻分散在三醋酸纖維素溶液 體系中，優(yōu)化了復(fù)合體系配方；在新型雙組分溶劑體系（二甲基亞砜/三氯甲烷）下，采用 靜電紡絲技術(shù)制備復(fù)合納米纖維膜，不但調(diào)控了復(fù)合纖維膜纖維尺度與分布，還顯著提高 了原材料對(duì)蛋白質(zhì)的吸附。
[0029] 2、本發(fā)明中靜電技術(shù)紡制的納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜，纖維尺 度低，分布均勻，孔狀豐富，蛋白質(zhì)吸附量高，易于洗脫。添加納米纖維素后，三醋酸纖維素 納米纖維膜的蛋白質(zhì)吸附量由18. 39mg/g提高至349mg/g;循環(huán)吸附-脫附工藝三次，洗脫 率仍可達(dá)80%以上。
[0030] 本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單、快速的溶劑置換法將TEMPO法納米纖維素與三醋酸纖維素進(jìn)行 有效結(jié)合，既在基材中均勻分散了納米纖維素，還賦予了原材料對(duì)蛋白質(zhì)具有親和能力的 化學(xué)基團(tuán)。采用靜電紡絲技術(shù)納米纖維化該復(fù)合體系，優(yōu)化調(diào)控復(fù)合纖維膜的尺寸與分布， 提高膜材料蛋白質(zhì)吸附量，且易于洗脫，滿足了在蛋白質(zhì)分離純化方面的應(yīng)用要求。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為實(shí)施例1中純?nèi)姿崂w維素納米纖維膜的掃描電鏡圖；
[0032] 圖2為實(shí)施例2中納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜的掃描電鏡圖；
[0033] 圖3為實(shí)施例3中納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜的掃描電鏡圖；
[0034] 圖4為實(shí)施例4中納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜的掃描電鏡圖；
[0035] 圖5為實(shí)施例5中納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜的掃描電鏡圖；
[0036] 圖6為實(shí)施例6中納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜的掃描電鏡圖；
[0037] 圖7為實(shí)施例7中納米纖維素/三醋酸纖維素復(fù)合納米纖維膜的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，所述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變 化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例1-7中所用的三醋酸纖維素的乙酰基取代度為2. 96,分子量為 350000,其中實(shí)施例1為對(duì)照實(shí)驗(yàn)組。
[0039] 實(shí)施例1
[0040] 稱取1. 2g三醋酸纖維素以及9mL二甲基亞砜及3mL三氯甲烷溶劑（溶劑體積比 3:1)加入20mL錐形瓶中，常溫下磁力攪拌8-12h，形成透明的均相紡絲液；攪拌均勻后將紡 絲液靜置脫泡8h，然后倒入20mL裝有#7針頭注射器中，將其固定于雙道微量注射栗上，設(shè) 置注射速度為l_4mL/h，調(diào)節(jié)高壓發(fā)生器，使電壓保持在20-25kV，濕度保持在45% -55%， 針頭液滴迅速形成泰勒錐，在貼有鋁箱的導(dǎo)電接收板上形成三醋酸纖維素納米纖維膜。然 后，將膜浸泡于去離子水中24h，除去殘留溶劑與雜質(zhì)，烘箱60°C下烘干，即可得純?nèi)姿?纖維素納米纖維膜1，其掃描電鏡圖見(jiàn)圖1。
[0041] 稱取0? 15g牛血清白蛋白溶解于0.01M檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液（pH= 4.0)中， 將所制膜浸入蛋白質(zhì)溶液中，振蕩吸附24h，溶液10000轉(zhuǎn)離心5min，在UV280nm下測(cè)量溶 液吸光度，計(jì)算吸附量。將吸附蛋白質(zhì)的膜浸入含1. 5M氯化鈉的0. 1MTris-鹽酸洗脫液 中，振蕩脫附8h，在U