[发明专利]纳米纤维混合毛毡

说明书

本发明一般地涉及一种用于生物和化学分离以及其它应用方面的组合物。更具体地，本发明涉及一种由静电纳米纤维制成的具有高渗透性和高容量的混合毛毡。这种混合毛毡利用衍生纤维素和至少一个非纤维素基聚合物，通过将所述非纤维素基聚合物提升至一个适合的温度和/或通过所述非纤维素基聚合物的溶解能力将其从所述毛毡上移除，从而留下相比于单组分纳米纤维毛毡具有孔径更加统一及其他性能方面有所提高的多孔纳米纤维毛毡。

技术领域

本发明一般地涉及一种用于生物和化学分离以及其它应用方面的组合物。更具体地，本发明涉及一种由纳米纤维制成的具有高渗透性和高容量的混合毛毡。

发明背景

超细纤维与纳米纤维膜，或“毛毡”，有在生物和工业应用领域有各种不同的用途。例如，毛毡在纺织加固，防护服，催化媒介，农业应用，环保、医疗、军事监测传感器，生物医学应用(例如生物分离、组织工程和伤口敷料)，电子应用(如电容器、晶体管和二极管)，和空间应用(例如太阳帆和空间反射镜后盾结构)等方面是很有用的。超细纤维与纳米纤维毛毡特别适合用于纯化生物物质，如蛋白质、核酸、碳水化合物、细菌、病毒、细胞及类似物。在包括液体和气体的所有流体应用中，它们是有用的。

随着越来越多的生物制药被批准销售，生物制药医疗领域正在不断扩大。另外，基于生物学的诊断工具被广泛用于执行多种疾病状态的高通量、敏感诊断测试中。对于这两种治疗和诊断，生物物质(例如重组蛋白、单克隆抗体、病毒疫苗和核酸)必须高效率地生产和纯化以供使用。

常规的纯化方法包括从使用的副产品和其它污染物中分离期望的生物物质，例如，包装微珠的吸附/层析、超滤和沉淀/结晶。这些常规的分离方法为很多生物学应用提供了足够的结果，但在产量、处理时间和纯度程度方面是有限的。这些限制主要是由于相对大的生物分子的缓慢的扩散速率，其限制了该物质(例如“目标物质”)被纯化时访问分离基质内的可用结合位点的能力。此外，这些系统被用于循环使用的次数是有限的，有的只能使用一次。

离子交换(IE)和疏水性相互作用(HI)的吸附/层析是被广泛地用于生物物质分离中的更强大常规的两个分离技术的例子。它们总体一般是不太有效的相比于基于特定亲和的分离技术而言，例如基于抗体的分离，但如果分离条件是经过精心挑选的，对于从不需要的副产物和杂质中纯化许多靶物质，他们仍然是有用的。

尽管基于亲和的吸附/层析比IE和HI可能更为有效，但制造它们通常是更加困难和昂贵的，由于生产和纯化生物配体的复杂度，例如单克隆抗体和核酸。这样的配体也往往对环境条件(如温度，pH，离子强度等)很敏感，并且可以很容易地变得恶化，使得吸附所需的亲和相互作用被破坏。此外，该结合相互作用有时难以破坏，在不存在可能减弱生物活性的苛刻条件和后来的使用目标物质和/或可重用的纯化介质的情况下。

对生物物质的纯化是有用的膜已被描述(参见，例如，从可再生资源中获得产品附加值的生物处理，尚田洋、埃德，第7章)。近日，使用纳米直径纤维构造成的控制厚度的垫(即“纳米纤维毛毡”)的膜吸附/层析已经显示出其在生物分离使用中的巨大潜力(ToddJ.Menkhaus,et ah,Chapter 3:Applications of Electrospun Nanofiber Membranesfor Bioseparations,in Handbook of Membrane Research.Stephan V.Gorley,Ed.)。这种纳米纤维毛毡优于超细纤维毛毡，因为其孔尺寸、亲和特性以及其它性能标准可以更精确地控制。

虽然先前描述的单组分纳米纤维毛毡提供了有希望的结果，但是它们往往比期望的效率较低，在毛毡的稳定性以及材料和时间要求方面。当目标物质以低浓度存在于起始材料中进行纯化，并且污染物和/或合成的副产物很丰富时，这种情况是尤其真实存在的。因此，这就存在一种改进毛毡稳定性和生物制品纯化效率的需求。下面公开的实施例满足这一需求。

发明内容