[发明专利]一种含ULDPE的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含ULDPE的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材及其制备方法，采用尼龙/乙烯‑乙烯醇共聚物/尼龙三层复合结构制备气体阻隔层，以ULDPE为液体接触层，并选用了最佳的热封层、粘合层，以及合适的厚度，制得的一次性生物工艺袋同时具备良好的气体阻隔性能、耐水性、强度、抗弯折性能、抗穿刺性能，以及优异的热封性能和透明度，并且具备良好的生物相容性，细胞培养密度高，具有更好的细胞培养效果，制备工艺简单、操作简便、效率高，可用于制备一次性生物反应器袋、储液袋、搅拌袋、称量袋以及投料袋等。

本申请主张中国在先申请,申请号:202110644601.6，申请日2021年6月9日的优先权；其所有的内容作为本发明的一部分。

技术领域

本发明属于生物反应器用膜材领域，具体而言，涉及一种用于生物反应器的含ULDPE 的多层共挤一次性生物工艺袋用膜材及其制备方法。

背景技术

一次性生物工艺袋可以制成储液袋、搅拌袋、生物反应器袋、称量袋以及投料袋等，在多种类型的细胞悬浮培养、重组蛋白及其它生物工程制品的研发和生产中具有广泛的应用，其无需清洗、即用即弃、高阻隔性以及生物相容性不仅极大地提高了工作效率，同时也避免了一些工艺流程之间的交叉污染。

一次性生物工艺袋用膜材为多层复合膜结构，基本组成结构为“液体接触层/粘合层/气体阻隔层/粘合层/热封层”。其中，液体接触层需具有良好的生物相容性，同时在使用过程中不能有低吸出物，影响细胞的正常生长和代谢。气体阻隔层提供氧气、水蒸气、二氧化碳等气体的隔绝功能，以减少外界环境对细胞生长的影响。当前，国内外的一次性生物工艺袋中的阻隔层大多选用单层或两层结构的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，水蒸气的阻隔性能相对较差，尤其是当应用于储液袋时，长时间及跨区域的运输和储存极有可能会因为阻隔性的欠缺导致抗体失活失效等。热封层则提供一定的强度和膜材的热合焊接功能。热封层作为提供膜材自身搭接、对接等拼接的膜层，需要满足高频焊接和直热式焊接，并提供足够的热封强度。

一次性生物反应器的容积决定了生产效率，大型反应器需要配备大容积工艺袋。这种膜材需要具备足够的强度，焊接结构需要足够的可靠性，需要经受住较大的使用压力以及工艺袋在制作、折叠包装、运输、展开安装和正常使用过程中可能产生的各种弯折和可能的损伤。

气体阻隔层提供氧气、二氧化碳等气体隔绝功能，是工艺袋膜材的重要组成部分，氧气渗透率必须小于1.0mL/m2·d·atm。工艺袋中气体阻隔层可以是单一的一层，如采用乙烯 -乙烯醇共聚物(EVOH)。EVOH具有较好的气体阻隔性能，但EVOH的耐水性和耐弯折性能较差。国外的一些工艺袋膜材的组成结构都采用EVOH为阻隔层，如表1所示。国内也有专利涉及这类多层复合膜材，如表2所示。其中，PALL、GE和CN201821441762.5 的膜材使用尼龙(PA)为其耐磨层(外层)，然而PA并不适合搭接热合焊接工艺，从而使得生物工艺袋的加工成本有所提高，生产效率下降，PA不适合用来作为最外层的热封层。此外，还有一些专利涉及细胞培养复合膜材料，但这些膜材中都没有高气体阻隔性材料层。因此，现有的生物工艺袋还难以获得良好的气体阻隔性能，而且耐水性、抗弯折性能、抗穿刺性能都难以满足需要，同时还影响了细胞培养效果和培养液储存效果。

表1国外的一些工艺袋膜材的组成结构

表2国内的一些复合膜材的组成结构