[发明专利]具有低截留分子量的超滤膜

说明书

技术领域

本发明涉及具有低截留分子量(molecular weigh cut-off)的多孔中空纤维膜、其制造方法及其在生物技术领域中执行分离任务的用途。

背景技术

生产超滤膜的一个挑战是生产孔隙足够小，以允许有效保留大分子并同时使要过滤的流体保持可接受的流速的膜。这个目标随着截留分子量的降低，即膜分离层中的孔径的降低，变得越来越难以实现，原因是孔径和水压渗透率之间一般具有关联性。已经提出了克服这种限制的几个方案。实例分别包括向膜表面提供永久电荷以提高排斥性，或将细孔的分离层与微孔的支撑结构相结合。

US 2006/096912 A1公开了具有改善的过滤性能(特别是膜的通量与其排斥性的改进的比率)的纤维素水合物超滤膜，以及它们的生产方法。该方法包括使纤维素酯膜回火和使该回火的膜皂化。

US 2003/178368 A1公开了带电荷的纤维素过滤膜，该膜通过用带电荷的化合物或能够被化学修饰使带有电荷的化合物对膜表面进行共价修饰而制得。

US 4824568 A公开了基于PVDF的复合超滤膜，该膜通过在预形成的微孔膜上形成超滤膜结构而制得。将聚合物涂层浇铸在微孔膜的表面，然后适当地交联以向膜提供电荷。

WO 96/02317 A1公开了一种纤维素超滤膜，其由微孔耐碱基材(base resistant substrate)和薄纤维素或纤维素酯聚合物超滤层制成。

EP 1842581 B1公开了一种用于制备高度不对称超滤膜的方法。该平板超滤膜通过浇铸砜聚合物溶液或分散体的薄层，并在骤冷浴中使该薄层凝结而制得。该膜显示出改善的流速，且膜表面(skin face)的孔径和膜的相对面的孔径之间高度不对称。

WO 2004/056459 A1公开了一种选择性渗透的不对称中空纤维膜，其包含至少一种疏水性聚合物和至少一种亲水性聚合物。该膜具有10,000至150,000孔/mm²的外表面，其中孔径为0.5-3μm。还公开了具有孔径为5-10nm的选择性层且在全血的存在下截留分子量为约5kDa的低通量膜。在水溶液中，截留分子量会远大于5kDa。

EP 2 042 230 A1公开了用于血液透析和血液透析过滤的亲水性膜，该膜用非离子表面活性剂处理。公开了包含聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯烷酮的不对称膜，其平均孔径小于6nm，且对于全血中白蛋白的筛分系数小于0.01。使用包含40-50wt％的NMP和50-60wt％的水的中心流体制备超滤膜。

现在已经发现，可以通过特定选择生产过程中的某些参数获得改进的包含聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯烷酮的多孔中空纤维超滤膜。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种多孔中空纤维超滤膜，其包含聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯烷酮，其将低截留分子量与提高的水压渗透率(hydraulic permeability)和高压稳定性相组合。

根据本发明的一个方面，提供了制备多孔中空纤维超滤膜的方法。该方法包括以1-20m/min的纺丝速度(spinning speed)由含有聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯烷酮的溶液通过中空纤维纺丝头(spinning nozzle)的外环狭缝来纺制中空纤维膜，同时使包含60-100wt％的水的中心流体通过中空纤维纺丝头的内孔(inner bore)挤出至沉淀浴中。

附图说明

图1示出了实施例1中制备的中空纤维膜的横截面[倍率2000；白条表示为20μm]和内表面[倍率60000；白条表示500nm]的扫描电子显微照片(SEM)。

图2示出了实施例2中制备的中空纤维膜的横截面[倍率2000；白条表示为20μm]和内表面[倍率60000；白条表示500nm]的扫描电子显微照片(SEM)。

图3示出了实施例4中制备的中空纤维膜在15分钟测试时间后的葡聚糖筛分曲线。

具体实施方式

根据本发明，提供了包含任选地与聚酰胺组合的聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜，以及聚乙烯吡咯烷酮的多孔中空纤维超滤膜，其对水溶液中的菊粉(平均分子量为5.2kDa)的筛分系数为小于0.25，且水压渗透率为1至15x10^-4cm³/cm²x s x bar。