基于聚多巴胺涂层的膜色谱介质制备和应用取得重要进展

　　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。 　　  

　　中科院过程工程研究所万印华研究员课题组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 of Chromatography A, 2016，1448：121-126）。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 of Chromatography A, 2017， 1490：54-62）。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 Membrane Science, 2017，528：155-162）。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取得了较为理想的效果。此外，利用膜色谱的原理不仅可以一步实现酶纯化和固定化，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 Membrane Science, 2017，538：68-76；Chemical Engineering Journal, 2017，327：1011-1020）。 

　　该研究得到了国家高技术研究发展计划（No. 2014AA021006）、国家自然科学基金青年项目（No. 21506229）。

（生化工程与装备研究部）