[发明专利]一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件及其应用

说明书

本发明提供了一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件及应用，该中空纤维膜组件包括筒状壳体和中空纤维膜束，中空纤维膜束由多个中空纤维膜构成；中空纤维膜包括主体，主体朝向内腔的一侧表面为内表面，另一侧表面为外表面；内表面上具有若干个狭缝形的第一孔洞，第一孔洞的孔径宽度平均值为60nm‑450nm，第一孔洞在内表面上的孔洞面积率为5‑30％，使得该中空纤维膜具有高截留效率，其截流分子量为100K‑750K；中空纤维膜的内腔直径为1.0‑2.0mm，其内腔直径与平均厚度之比为3:1至15:1；适合高黏度流体纯化，不容易堵塞膜丝；保证整个膜丝在进行切向流过滤时，浓差极化现象较小，过滤阻力较小，透过通量较高，膜孔不容易堵塞，整个膜组件具有较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及膜材料技术领域，更具体的说是涉及一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件及其应用，该中空纤维膜组件用于高黏度的含生物大分子的流体。

背景技术

近年来，生物类医药品(特别是免疫球蛋白等抗体)由于其治疗效果高且副作用少而被广泛利用。而抗体或病毒等生物大分子(生物大分子主要是指生物体细胞内存在的蛋白质、核酸、多糖等大分子，生物大分子的分子量从几万到几百万)主要是由动物细胞等生物产生，其含量较低且稳定性较差；因此为了作为医药品使用，需要从含有抗体、病毒等生物大分子的流体中进行分离纯化；目前最常用的分离纯化生物大分子的方式就是通过膜分离，这是因为膜分离技术分离效率高，能耗低，能够在常温下进行，且有效成分即各种生物大分子的回收率高。

膜分离技术的核心就是分离膜，分离膜主要包括聚合物滤膜，它是一类以有机高分子聚合物为原材料，根据一定工艺制成的分离膜；根据膜几何形态分为板式膜(平板膜)和中空纤维膜等；其中板式膜的结构简单，不易断裂，但设备效率低，并且在过滤过程中容易对生物大分子造成损伤；因此常用中空纤维膜分离纯化各种生物大分子，不仅效率高，并且不容易对各种生物大分子造成损伤。

在现有的市场中，已经出现了各种各样的中空纤维膜；例如专利权人东丽株式会社申请的专利公开号为CN112074340A的中国专利-多孔质中空纤维，它是以聚砜系高分子为主成分的多孔质中空纤维膜，所述多孔质中空纤维膜具有内表面侧致密、外表面侧疏松的非对称结构，内表面的孔的短径的平均值为20nm以上且40nm以下，内表面的开孔率为10％以上且30％以下，并且外表面或内表面中的至少一侧的表面担载有含有单羧酸乙烯基酯单元的高分子；多孔质中空纤维对病毒等分离对象物质的除去性能优异且能够用作在低压力下处理也具有高透过性。

上述中空纤维膜是用于去除病毒等细小杂质，在去除病毒时，都是通过死端过滤的方式进行，从膜的孔径较大一侧表面流动到孔径较小一侧表面，大颗粒物质被截留在预过滤层(大孔区)，而病毒等较小颗粒杂质被截留在分离层(小孔区)，这样的过滤方式虽然能够具有高截留效率，但由于病毒都被截留在膜内，而膜内部的容量是有限的，因此使用寿命简单，并且被截留的病毒是杂质，是不需要的；而在生物纯化过程中，许多病毒载体恰巧是我们所需要的，因此需要选择一款合适的中空纤维膜组件用于生物大分子的纯化，特别是用于高粘度流体的纯化，并且还希望该中空纤维膜组件具有高通量和高截留效率，更重要的是，中空纤维膜内部的流体形成的层流流动状态，具有极其柔和的剪切力，有利于避免生物大分子在剪切力的影响下发生变性失活。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件及其应用，该中空纤维膜组件的截流分子量为100K-750K，且该中空纤维膜组件具有高通量和高截留效率，特别适合高粘度的含有生物大分子的流体纯化。