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江南大學(xué)膜科學(xué)與膜過(guò)程團(tuán)隊(duì)《Sci. Adv.》:源于自然 - 可用于藥物分離純化的聚酯納濾膜
2023-05-08  來(lái)源:高分子科技

  隨著“健康中國(guó)”發(fā)展戰(zhàn)略的提出,我國(guó)制藥行業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。在抗生素類藥物生產(chǎn)過(guò)程中,由于發(fā)酵液中微生物生長(zhǎng)環(huán)境和生物活性的需要,需加入一定量的無(wú)機(jī)鹽(如Na2SO4NaCl等),因此,藥物脫鹽技術(shù)是制藥過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。相比傳統(tǒng)藥物脫鹽技術(shù),膜分離技術(shù)在過(guò)程能耗、工藝流程、綠色環(huán)保等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。高性能膜材料,尤其是納濾膜材料的發(fā)展是推進(jìn)膜技術(shù)在藥物脫鹽領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。目前商業(yè)化的納濾膜主要以聚酰胺膜為主,是通過(guò)酰氯單體與胺基單體在油/水界面處的縮聚反應(yīng)制備而成。然而,由于界面聚合反應(yīng)速率極快,導(dǎo)致商業(yè)化的納濾膜的分離層多為致密結(jié)構(gòu),因此,該類膜對(duì)藥物分子和無(wú)機(jī)鹽均具有很高的截留效率,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物分子/無(wú)機(jī)鹽的選擇性分離。



1 生物基聚酯納濾膜的制備示意圖


  針對(duì)上述問(wèn)題,江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院膜科學(xué)與膜過(guò)程團(tuán)隊(duì)(MSMP)的董亮亮副教授從界面聚合反應(yīng)中水相單體設(shè)計(jì)出發(fā),利用甜菊糖苷(St)這一植物提取物為反應(yīng)單體,成功構(gòu)建了可用于藥物脫鹽的聚酯納濾膜(圖1)。與常規(guī)的水相單體(如胺類)相比,St具有如下優(yōu)點(diǎn):(1) 分子尺寸大,能夠降低單體向界面局域的擴(kuò)散速度,增加界面聚合過(guò)程的可控性;(2)含有豐富的低反應(yīng)活性的醇羥基,能夠降低界面聚合速率,從而更好調(diào)控聚合程度;(3)分子結(jié)構(gòu)更為扭曲,分子的非共面性強(qiáng),能夠提升分離層的自由體積,增加分離層結(jié)構(gòu)的疏松性。通過(guò)調(diào)控St單體濃度、NaOH的用量等,實(shí)現(xiàn)了對(duì)界面聚合過(guò)程的控制,進(jìn)而調(diào)控了聚酯分離層的厚度及表面結(jié)構(gòu),制備出分離層厚度僅18 nm,且具有優(yōu)異藥物脫鹽性能的聚酯納濾膜(圖2)。同時(shí),制備的納濾膜還具有優(yōu)異的耐氯性和抗污性能,有望用于抗生素類藥物的分離純化領(lǐng)域。該工作以“Microstructure optimization of bioderived polyester nanofilms for antibiotic desalination via nanofiltration為題發(fā)表在Science Advances上。文章第一作者是江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院白云翔副教授,江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院碩士研究生劉貝貝和浙江大學(xué)博士后李嘉辰博士為論文共同第一作者,通訊作者為江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院董亮亮副教授和美國(guó)耶魯大學(xué)的Menachem Elimelech教授。該工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等基金支持。 


2 制備的聚酯納濾膜的藥物脫鹽性能


  原文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg6134

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