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基于聚多巴胺涂层的膜色谱介质制备和应用

已有 338 次阅读 2017-9-12 15:47 |个人分类:学习|系统分类:论文交流

膜色谱结合了膜过滤高通量和液相色谱高选择性的特点,能够高效地从复杂料液如发酵液、血浆、乳清中获得纯度较高的生物活性分子,因此在生物产品制备领域具有广阔的应用潜力。然而,作为目前主流的膜色谱介质材料---纤维素膜存在稳定性较差和机械性能欠佳等问题,并且膜改性和配基接枝工艺复杂、不易控制,使其成本居高不下,难以大规模应用。

我们提出采用简单易操作的聚多巴胺(PDA)涂覆对机械强度较高的聚醚砜(PES)和聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜进行活化,然后以PDA 为中间功能层偶联膜色谱配基(迈克尔加成反应或席夫碱反应)构建多种膜色谱介质,并应用于蛋白分离纯化和酶的固定化。

首先在PDA中间功能层偶联了三种不同的配基(聚乙烯亚胺、十二硫醇和组氨酸)分别制备阴离子交换、疏水和亲和膜色谱介质,可高效分离免疫球蛋白G/人血清白蛋白,同时PDA改性提高了基膜的机械性能和亲水性,降低其非特异性吸附(Journal ofChromatography A, 1448 (2016) 121-126)。以疏水膜为基材,在PDA中间功能层上偶联聚丙烯胺配基制备得到耐盐型阴离子交换膜色谱介质,可用于高盐环境下单克隆抗体的高效精制,其机械性能、稳定性、分离效率和重复使用性均优于商业化产品(Journal ofChromatography A, 1490 (2017) 54-62)。以PDA为平台,可实现阴离子交换配基的快速匹配,通过优化操作条件和配基密度,实现了一步法从血浆沉淀IV 中分离得到α1-抗胰蛋白酶(AAT),该纯化效果优于目前文献报道结果,而且本研究建立了一种通过设计膜色谱介质实现复杂料液中快速纯化高纯度生物药物的新方法(Journal of MembraneScience, 528 (2017) 155-162)。采用基于PDA涂层的阴离子交换膜色谱介质和金属螯合膜色谱介质,可一步实现发酵液中漆酶的纯化和固定化以制备生物催化膜,应用于饮用水中微量污染物的高效去除,利用膜色谱的原理不仅可以实现一步酶纯化和固定化,还能提高载酶效率和空间,膜堆叠可提高微量污染物的去除效率,并且实现酶的重新装载(Journal of MembraneScience, 538 (2017) 68-76Chemical EngineeringJournal, 327 (2017) 1011-1020)。


这一系列研究扩展了多巴胺的用途,当然有人会问,多巴胺这么贵,也没法真正工业化,而且还存在脱落泄露的风险,其实解决了多巴胺在涂覆过程中的浪费,比如用喷涂或者浸渍-提拉喷氧的方法应该是可以控制成本的,只要不是强酸强碱应该不至于脱落,毕竟多巴胺涂覆后的化学交联还是有一定稳定功能。即使目前不能工业化,我觉得它提供了一种在实验室简单易行的蛋白质纯化方法,买一个Amicon的小过滤器,利用自制的膜色谱进行蛋白纯化,然后买几张millipore的再生纤维素超滤膜,就可以进行缓冲液置换和浓缩,即使没有AKTA,也可以提纯分离蛋白质了。

论文下载地址:

1. Polydopamine meets porous membrane: A versatile platform for
facile preparation of membrane adsorbers

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967316305052?via%3Dihub

2. Facile preparation of salt-tolerant anion-exchange membraneadsorber using hydrophobic membrane as substrate

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002196731730239X?via%3Dihub

3. One-step purification of α1-antitrypsin by regulating polyelectrolyte ligands
on mussel-inspired membrane adsorber

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738816315009?via%3Dihub

4. Membrane chromatography for fast enzyme purification, immobilization
and catalysis: A renewable biocatalytic membrane

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037673881730786X?via%3Dihub

5. Aquatic micro-pollutants removal with a biocatalytic membrane
prepared by metal chelating affinity membrane chromatography

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894717311257

   



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