[发明专利]一种含水通道蛋白的磷脂仿生膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含水通道蛋白的磷脂仿生膜的制备方法，属于仿生膜制备技术领域。

背景技术

海水淡化是解决当今世界水资源短缺的途径之一。近年来，膜分离技术凭借其节能、高效、环保的优势，在水处理领域得到了迅速的发展。膜法水处理的关键在于分离膜的性能。开发新型的复合膜材料来降低能耗，实现高效、轻便的净水技术是目前膜材料领域的研究热点和发展趋势。水通道蛋白是一种理想的水分子通道，它具有超强的水渗透性和单一选择通过性。含水通道蛋白的新型复合膜克服了传统分离膜不能同时提高水通量和截留率的缺点。

层层组装是一种基于物质交替沉积而制备复合膜的方法，可以实现膜结构和组成的精确调控。Lutz Krasemann等研究发现静电层层自组装法是制备渗透分离膜的合适的方法，膜的渗透分离性能主要受聚电解质的电荷密度影响，聚电解质又受其极性基团的离子化程度和化学结构控制。所以选择合适的基体、聚离子，控制聚电解质吸附的条件，可设计出性能优越的渗透分离膜。通过层层自组装原理，利用静电作用力制备含水通道蛋白的磷脂仿生膜，可以增强磷脂双层膜与基膜之间的作用力，提高磷脂膜的机械强度，使其同时具有高的水通量及高的截盐率，在海水淡化、水处理等其它水资源领域，都有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含水通道蛋白的磷脂仿生膜的制备方法，以便通过层层组装制备含水通道蛋白的磷脂仿生膜，提高膜的水透过率及离子截留率，且制备方法简单，便于操作，得到的膜的机械强度高，延长了其使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。 

一种含水通道蛋白的磷脂仿生膜的制备方法，利用层层组装制备表面呈负电性的复合膜，再通过静电结合作用使包裹有水通道蛋白的正电性的磷脂囊泡溶液在复合膜上铺展形成磷脂双层膜，其具体步骤如下：

（1）制备基膜：将聚丙烯腈溶解在极性溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，加入致孔剂，加热搅拌12～48h，冷却脱泡12～48h，在20～30℃的恒温、湿度60～80%的恒湿环境下，将配制好的铸膜液在玻璃板上刮膜，刮好后浸入凝胶浴成膜，再经漂洗后，浸入碱溶液中进行碱处理，得到表面带负电荷的基膜； 

   （2）制备层层组装复合膜：将步骤（1）处理好的基膜用超纯水洗涤后先后浸入带正电的高分子溶液与带负电的高分子溶液中，通过静电作用制备表面呈负电性的复合纳滤膜；

   （3）制备磷脂囊泡溶液：按比例取1，2-二油酰基磷脂酰胆碱、1，2-二油烯氧基-3-三甲氨基丙烷（阳离子脂质体）混合氯仿溶液于烧瓶中，用高纯氮气气流将其中的氯仿缓慢吹干，然后将烧瓶浸入恒温水浴中，连接真空泵真空干燥；向干燥后的烧瓶中加入PBS缓冲溶液，经震荡和超声，得到磷脂囊泡溶液；

   （4）引入水通道蛋白：将步骤（3）所制得的磷脂囊泡溶液与配制好的水通道蛋白溶液（0.008 mg/ml）/甘油（0.1mg/ml）/n-辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷（0.01mg/ml）按比例混合，加入1%的n-辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷，再将所得溶液放入PBS缓冲溶液中渗析三天，得到纯净的含水通道蛋白的蛋白脂质体；

   （5）制备含水通道蛋白磷脂仿生膜：将步骤（2）制备好的复合纳滤膜浸入步骤（4）所制备的含水通道蛋白的磷脂囊泡溶液中铺展，完成制备。

进一步地，步骤（1）中的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或者几种。

进一步地，步骤（1）中所制备的基膜为羟基化的聚偏氟乙烯膜、磺化聚砜膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚醚醚酮膜、聚酰胺-酰亚胺膜、聚哌嗪酰胺膜中的一种。

进一步地，步骤（2）中，带正电的高分子溶液是聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺盐酸盐、聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐中的一种或者几种；带负电的高分子溶液是聚苯乙烯磺酸钠、聚丙烯酸钠盐中的一种或者几种。

进一步地，步骤（2）中，制得的复合纳滤膜采用交联剂进行交联，交联剂为戊二醛、环氧氯丙烷、丙三醇三缩水甘油醚、甲苯二异氰酸酯中的一种或者几种。

进一步地，步骤（3）中，使用的1，2-二油酰基磷脂酰胆碱能用二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱、1-十六酰-SN-丙三醇-磷酸胆碱、二硬脂酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酸磷脂酰胆碱中的一种或者几种替代。

进一步地，步骤（3）中，1，2-二油酰基磷脂酰胆碱与1，2-二油烯氧基-3-三甲氨基丙烷混合质量比为20%～80%。