[發明專利]柔軟的自立性的蛋白質納米薄膜、其制造方法和應用

有效

• 申請號: 201010136222.8
• 申請日: 2008-07-11
• 公開（公告）號: CN101862609A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 彭新生;一之瀨泉
• 申請（專利權）人: 獨立行政法人物質·材料研究機構
• 主分類號: B01D71/74
• 分類號: B01D71/74
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶

本申請是原申請的申請日為2008年7月11日，申請號為200880023896.8，發明名稱為《柔軟的自立性的蛋白質納米薄膜、其制造方法和應用》的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種不僅能夠迅速而且簡單地分離(或者濃縮)分子量大的分子，而且能夠迅速而且簡單地分離(或者濃縮)分子量比較小的分子(約1000左右)的“柔軟的自立性的超薄(納米)的或者薄的蛋白質薄膜”。本發明還涉及上述蛋白質膜的制造方法或者上述蛋白質膜的應用。

背景技術

目前，膜(membrane)實際上正在廣泛地被應用：從海水制造飲料水、工業廢水的凈化、貴重成分的回收、食品·醫藥品產業中的高分子混合物的濃縮、精制或者分餾，以及氣體或蒸氣的分離。膜也是能量轉化系統、人體器官或者給藥(醫藥輸送)裝置中重要的構成要素。但是，因為制備具有高選擇性、分離物質的純度高、操作的成本低、以及透過性高這些優選的組合的膜(即，不僅膜的流量高，而且還要削減膜面積和制造成本)是困難的，所以分離操作中的膜的廣泛使用受到制約。膜的高流量(flux)是決定膜系統的成本的關鍵的基本性能。但是不幸的是，以前的聚合物膜材料隨著選擇性增加，透過性會無一例外地減少，反之也是一樣。此外，如果為了提高流量而減少膜的厚度，膜的穩定性也會急劇減少。為了組合聚合物的機械伸縮性和操作性與空間上嚴密的沸石孔的尺寸選擇性，克服上述的制約，有人嘗試過在有機聚合物中添加微米級的多孔性沸石粒子(Lai，Z.P.et?al，2003)。但是，由于聚合物/沸石的粘接性低、不合適的粒子分散以及膜的低流量(低flux)而這個方向的商業化受到了阻礙。

具有特殊結構和形態的新型納米結構材料的發展，對用于氣體分離的具有能夠高度控制的選擇性和透過性的膜的制備提供了有力的工具(Lai，Z.P.et?al，2003；De?Vos，R.M.et?al，1998；Merekel，T.C.et?al，2002；Shiflett，M.B.et?al，1999)。時至今日，大部分的納米復合膜厚度都大于100nm，具有支撐層，這極大地限制了膜的流量(flux)、分離效率和大規模的應用(特別是液體分離系的應用)(Holt，J.K.et?al，2006；Jirage，K.B.et?al，1997)。超薄(數十nm左右的厚度)的自立性的膜到目前有幾篇報告(Yang，H.et?al，1996；Mamedov，A.A.et?al，2002；以及其他)，其用于傳感器(sensor)和制動器(actuator)。但是，可能是由于功能性和作業性的缺陷，所以沒有關于它們的分離操作的報告。只是，作為例外，也只有Striemer及其共同研究者報告(Striemer.C.C.et?al，2007)過在根據尺寸的巨大分子的分離中使用超薄納米膜的最初的例子中，使用了通過精確的硅沉積和蝕刻技術以及高溫(約700℃)熱退火工藝制造的厚度為15nm的自立性硅膜。

本發明人們的研究室利用單純的過濾和剝離技術開發出了大規模且超薄的自立性中孔膜的一般合成法，所述中孔膜具有由負電荷的色素分子(參照非專利文獻1)、DNA(參照非專利文獻2)、或者正電荷的金屬氫氧化物納米鏈(參照非專利文獻3)生成的纖維性納米復合結構。但是不幸的是，因為金屬氫氧化物納米鏈的化學穩定性低，所以這些纖維性納米復合膜較脆并且容易破壞。因此，使用(聚苯胺或者聚吡咯等的)共軛聚合物涂覆納米鏈，生成中孔超薄膜，所述中孔超薄膜在生理條件下可尺寸選擇性地分離蛋白質(Peng，X.S.et?al，2007)。但是，這樣的膜，在低于pH4的酸性溶液條件下不能夠支撐(自身)。

非專利文獻1：Luo，Y.-H.，Huang，J.，Ichinose，I.“氫氧化鎘納米鏈和陰離子染料的束狀聚集(Bundle-like?assemblies?of?cadmium?hydroxide?nanostrandsand?anionic?dyes)”J.Am.Chem.Soc.127，8296-8297(2005).

非專利文獻2：Ichinose，I.，Huang，J.，Lou，Y.-H.“使用氫氧化鎘納米鏈進行雙鏈DNA的靜電捕捉(Electrostatic?trapping?of?double-strand?DNA?by?usingcadmium?hydroxide?nanostrands)”Nano?Lett.5，97-100(2005).