疏水电荷诱导亲和膜表面功能层的系统协同构建

基本信息
批准号:21574100
项目类别:面上项目
资助金额:68.00
负责人:孟建强
学科分类:
依托单位:天津工业大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:翟晓飞,袁涛,王喆,石强,马六甲,潘赢,曹晶晶,杜西兰,王晓艳
关键词:
微孔膜表面接枝生物分离蛋白质吸附刺激响应性
结项摘要

The application of antibody and other proteins for therapy is a major revolution for biological pharmaceutical industry. But the antibody production requires an efficient separation method for significant cost reduction. Hydrophobic charge induction chromatography (HCIC) combines hydrophobic interaction and electrostatic interaction and therefore has the potential for massive production of antibody of high purity. But the current chromatography medium for HCIC is suffering from low efficiency and rare success of combining high adsorption capacity, high adsorption rate and high recovery. In this project, the idea of HCIC will be leveraged for membrane material design. The glass fiber microporous membrane having abundant silanol groups will be selected as the base to synthesize cost-effective membrane chromatography medium due to its superior heat resistance, chemical resistance, hydrophilicity as well as ease of modification. Sulfur-containing heterocyclic compounds were selected as HCIC ligands. We will explore simple, efficient and controlled polymer grafting chemistry to tether HCIC ligands onto membrane surface, therefore reversible protein adsorption-desorption can be manipulated by pH variation. We will tune the coupling chemistry, grafting density, the density and distribution of grafted polymers with pendant HCIC ligands, as well as their molecular weight, composition and topology so that ligands density, distribution and their intermolecular synergy can be optimized. In addition, thermo-responsive polymers will be introduced to promote the synergy of thermo-responsiveness and pH-responsiveness to pursue a higher antibody recovery. The ligand chemistry and the coupling chemistry will be optimized to promote the synergy of hydrophobic interaction and electrostatic interaction between ligands and proteins. With a solid understanding of the relationship between the microstructure of the functional layer and the membrane performance, we will be able to synthesize high performance hydrophobic charge induction affinity membranes. Based on this research, the convective transport and the macroporous structure occurred with polymeric membranes can be utilized to prepare a new kind of affinity membrane based on mixed interaction mode. Consequently, a new method for efficient antibody separation can be developed and the membrane application in bioseparation can be promoted.

抗体类诊疗蛋白的广泛使用是生物制药行业的革命,但其生产急需高效的纯化方法以降低工艺成本。基于疏水和静电作用偶合的疏水电荷诱导色谱(HCIC)具有大规模制备高纯度抗体的潜力,但其目前所用介质传质效率低,吸附容量、吸附速率和回收率难于兼顾。鉴于此,项目将HCIC的思想用于膜材料的设计,以玻璃纤维膜为基材,以含硫杂环化合物为配基,选取简单、高效、可控的接枝方法将其键连到膜表面,实现pH调控的蛋白吸附-解吸;系统调控接枝聚合物密度与分布、分子量、组成和拓扑结构以及偶联臂结构,优化配基密度与分布,实现配基分子间协同、温度响应性与pH响应性的协同、配基与抗体之间疏水和静电作用的协同;在总结膜表面功能层精细结构与膜性能关系基础上,制备高性能疏水电荷诱导亲和膜。本项目可望充分利用微孔膜的对流传质和大孔结构的优势,开发一种基于混合作用模式的新型亲和膜,发展抗体高效纯化的新方法,拓展膜材料在生物分离上的应用。

项目摘要

抗体类诊疗蛋白的广泛使用是生物制药行业的革命,但其生产急需高效的纯化方法以降低 工艺成本。基于疏水和静电作用偶合的疏水电荷诱导色谱(HCIC)具有大规模制备高纯度抗体的潜力,但其目前所用介质传质效率低,吸附容量、吸附速率和回收率难于兼顾。本项目充分利用微孔膜的对流传质和大孔结构的优势,开发一类基于混合作用模式的新型亲和膜,发展抗体高效纯化的新方法,拓展膜材料在生物分离上的应用。.从接枝方法、配体筛选、层析条件等三个方面优化亲和膜的制备。(1)首先发展了多组分反应和超支化修饰两种膜表面修饰的方法:通过多组分反应,一步法实现离子交换基团和疏水基团在膜表面的固载,制备两种基团均匀分布的混合模式吸附膜;用超支化接枝将兼具离子交换和疏水相互作用的疏水电荷诱导配基(HCIC) 接枝到膜表面,使配基在接枝层表面富集。同时,还将上述两种方法成功用于抗污染膜和脱硼吸附膜的制备。(2)其次借助石英电子天平和表面等离子体共振两种手段表征配体和目标抗体蛋白的相互作用,实现对配体的优选。在优化接枝方法和配体基础上制备了高容量的混合模式吸附膜,免疫球蛋白G (IgG) 的最大静态载量为182 mg/mL。(3)最后,针对动态吸附载量和抗体回收率,改变洗脱盐种类、浓度、pH值、流速,优化了层析效果。.需要提到的是,目前HCIC吸附膜的最高动态载量只有静态载量的1/3, 配基利用率较低,这也是这个领域的难题。我们认为, HCIC依靠较弱的疏水相互作用实现配基对目标蛋白的选择性吸附, 而蛋白质的疏水基团主要集中在内部,在动态过滤条件下,蛋白质链段来不及调节构象使疏水基团与配基相互作用。因此,如何制备兼具高动态载量和高回收率的HCIC吸附膜,是我们在现有项目资助下需要继续研究的关键问题。..相关部分研究成果已在J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J., Ind. Eng. Chem. Res., Appl. Suf. Sci.等本领域认可的学术期刊上发表 SCI 论文12篇; 2名博士生通过博士论文答辩, 获得博士学位; 8名硕士生通过硕士论文答辩, 获得硕士学位。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
5

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022

孟建强的其他基金

相似国自然基金

1

PTFE中空纤维膜超疏水表面构建及膜蒸馏性能调控

批准号:21406207
批准年份:2014
负责人:朱海霖
学科分类:B0804
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

铝合金表面石墨烯-二氧化锡超疏水膜的构建及缓蚀协同机制

批准号:21673135
批准年份:2016
负责人:徐群杰
学科分类:B0205
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
3

天然超疏水表面结构的分形表征及硬金属基超疏水膜的仿生构建

批准号:51475457
批准年份:2014
负责人:刘洪涛
学科分类:E0505
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
4

亲/疏水两层结构表面协同排液、强化冷凝传热的机理研究

批准号:51676071
批准年份:2016
负责人:纪献兵
学科分类:E0605
资助金额:60.00
项目类别:面上项目