[发明专利]包含官能化颗粒的聚合物基质复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚合物基质复合材料，所述聚合物基质复合材料包含多孔聚合物网络；以及分布在所述聚合物网络结构内的多个官能化颗粒，并且其中通过“气流阻力测试”所测量，所述聚合物基质复合材料在25℃下的气流阻力小于300秒/50cm³/500微米；并且其中所述聚合物基质复合材料具有至少0.3g/cm³的密度；及其制备方法。所述聚合物基质复合材料可用作例如过滤器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月16日提交的美国临时专利申请62/587041的权益，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

背景技术

色谱树脂广泛用于生物技术工业领域内，用于各种生物分子(例如蛋白质、酶、疫苗、DNA和RNA)的大规模分离和/或纯化。使用高流速进行纯化的柱色谱法受制于粒度和严格的颗粒填充技术，以防止床破裂而引起污染旁路。如果色谱树脂颗粒的平均尺寸小于约40微米，则填充有颗粒的色谱柱中的背压可能变得过大而无法接受，尤其是对于可用于纯化或分离大生物分子的大型柱而言。虽然平均粒度可大至2000微米，但典型的平均粒度不大于200微米。如果平均粒度大于约200微米，色谱方法的效率则可能是低的，对于纯化或分离通常对树脂的孔具有低扩散速率的大的生物大分子(例如蛋白质)而言尤其如此。例如，为了用较大的树脂获得与使用40微米至200微米的树脂能得到的相同程度的分离或纯化，可能需要更多量的树脂、更长的色谱柱、更慢的流速或它们的组合。

发明内容

在一个方面，本公开描述了一种聚合物基质复合材料，所述聚合物基质复合材料包含：

多孔聚合物网络结构；以及

分布在所述聚合物网络结构内的多个官能化颗粒，

其中通过实施例中所述的“气流阻力测试”所测量，所述聚合物基质复合材料在25℃下的气流阻力小于300秒/50cm³/500微米(在一些实施方案中，小于250秒/50cm³/500微米、200秒/50cm³/500微米、100秒/50cm³/500微米、50秒/50cm³/500微米、25秒/50cm³/500微米、20秒/50cm³/500微米、15秒/50cm³/500微米、10秒/50cm³/500微米或甚至小于5秒/50cm³/500微米)。如本文所用，“官能化颗粒”是指包含至少一种官能团G的颗粒，所述至少一种官能团G能够为所述颗粒提供吸收功能、吸附功能、络合功能、催化功能、分离功能或试剂功能中的至少一者。

在另一方面，本公开描述了制备本文所述的聚合物基质复合材料的第一方法，所述方法包括：

将热塑性聚合物、溶剂和多个官能化颗粒组合(例如，混合或共混)以提供浆液；

使所述浆液成形为制品(例如，层)；

在环境中加热所述制品以在所述制品中保留基于所述制品中的所述溶剂的重量计至少90重量％(在一些实施方案中，至少91重量％、92重量％、93重量％、94重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％或甚至至少99.5重量％)的所述溶剂，并且溶解基于所述热塑性聚合物的总重量计至少50％(在一些实施方案中，至少55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或甚至100％)的所述热塑性聚合物；以及

诱导所述热塑性聚合物与所述溶剂相分离以提供所述聚合物基质复合材料。

在另一方面，本公开描述了制备本文所述的聚合物基质复合材料的第二方法，所述方法包括：