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江南大學膜科學與膜過程團隊《Sci. Adv.》:源于自然 - 可用于藥物分離純化的聚酯納濾膜
2023-05-08  來源:高分子科技

  隨著“健康中國”發展戰略的提出,我國制藥行業迎來了前所未有的發展機遇。在抗生素類藥物生產過程中,由于發酵液中微生物生長環境和生物活性的需要,需加入一定量的無機鹽(如Na2SO4NaCl等),因此,藥物脫鹽技術是制藥過程中必不可少的重要環節。相比傳統藥物脫鹽技術,膜分離技術在過程能耗、工藝流程、綠色環保等方面具有顯著優勢。高性能膜材料,尤其是納濾膜材料的發展是推進膜技術在藥物脫鹽領域應用的關鍵。目前商業化的納濾膜主要以聚酰胺膜為主,是通過酰氯單體與胺基單體在油/水界面處的縮聚反應制備而成。然而,由于界面聚合反應速率極快,導致商業化的納濾膜的分離層多為致密結構,因此,該類膜對藥物分子和無機鹽均具有很高的截留效率,難以實現對藥物分子/無機鹽的選擇性分離。



1 生物基聚酯納濾膜的制備示意圖


  針對上述問題,江南大學化學與材料工程學院膜科學與膜過程團隊(MSMP)的董亮亮副教授從界面聚合反應中水相單體設計出發,利用甜菊糖苷(St)這一植物提取物為反應單體,成功構建了可用于藥物脫鹽的聚酯納濾膜(圖1)。與常規的水相單體(如胺類)相比,St具有如下優點:(1) 分子尺寸大,能夠降低單體向界面局域的擴散速度,增加界面聚合過程的可控性;(2)含有豐富的低反應活性的醇羥基,能夠降低界面聚合速率,從而更好調控聚合程度;(3)分子結構更為扭曲,分子的非共面性強,能夠提升分離層的自由體積,增加分離層結構的疏松性。通過調控St單體濃度、NaOH的用量等,實現了對界面聚合過程的控制,進而調控了聚酯分離層的厚度及表面結構,制備出分離層厚度僅18 nm,且具有優異藥物脫鹽性能的聚酯納濾膜(圖2)。同時,制備的納濾膜還具有優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域。該工作以“Microstructure optimization of bioderived polyester nanofilms for antibiotic desalination via nanofiltration為題發表在Science Advances上。文章第一作者是江南大學化學與材料工程學院白云翔副教授,江南大學化學與材料工程學院碩士研究生劉貝貝和浙江大學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化學與材料工程學院董亮亮副教授和美國耶魯大學的Menachem Elimelech教授。該工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目等基金支持。 


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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