內(nèi)毒素是一種構(gòu)成大腸菌及沙門氏菌細(xì)胞膜的脂多糖,一旦經(jīng)注射等途徑進(jìn)入血液,則會(huì)引起發(fā)熱、休克等生理反應(yīng)。自來(lái)水、開(kāi)水、蒸溜水中都存在微量的內(nèi)毒素,在注射用蛋白質(zhì)、疫苗溶液等的半成品中也會(huì)殘留微量的內(nèi)毒素。這些情況都被視為一種嚴(yán)重的問(wèn)題。
內(nèi)毒素的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,需經(jīng)250攝氏度30分鐘以上干熱處理才會(huì)分解。近年來(lái),在醫(yī)療器械、藥品制造、細(xì)胞培養(yǎng)等生命科學(xué)領(lǐng)域,內(nèi)毒素的問(wèn)題日益引起關(guān)注。以往采用帶有細(xì)孔的粒子型吸附劑處理內(nèi)毒素,由于比表面積很小(5-10平米/克),吸附量不僅小,而且對(duì)內(nèi)毒素的選擇能力也不強(qiáng),所以僅能用于處理注射液等粘度低的液體。
日本熊本大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)清除內(nèi)毒素進(jìn)行了長(zhǎng)期研究。他們以纖維素納米纖維(尺度:10-300納米)為基材,以氨基酸為功能基,研制成功氨基酸化纖維素納米纖維。以此纖維作為吸附劑,成功地從含有微量?jī)?nèi)毒素的膠原蛋白等粘性蛋白質(zhì)水溶液中,將內(nèi)毒素吸附清除了。該研究成果Aminated Cellulose Nanofibers for Selective Removal of Endotoxins from Protein Solutions發(fā)表在Chemistry Letters。
由于在該基材表面沒(méi)有能夠容納蛋白質(zhì)大小的高分子的細(xì)孔,所以它不會(huì)與蛋白質(zhì)等成份發(fā)生相互作用。而采用納米纖維擴(kuò)大比表面積后,不僅吸附容量得到增加,吸附的選擇力得到加強(qiáng),粘度高的液體(生物高聚物、細(xì)胞貼附用基質(zhì)、膠原蛋白等)也能處理,而且由于原料更加便宜,有利于提高經(jīng)濟(jì)效益。
在生產(chǎn)人工骨骼等植入性材料時(shí),對(duì)安全性的要求非常高,在清除內(nèi)毒素時(shí)要花費(fèi)巨大的成本。如果采用這一方法,將可能大幅度壓縮成本,簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。特別是未來(lái)發(fā)展前景廣闊的以膠原蛋白、明膠為原料的人工關(guān)節(jié)等植入性器械、細(xì)胞培養(yǎng)基等方面的應(yīng)用,值得期待。這一技術(shù)與目前的潔凈室結(jié)合應(yīng)用,將可以提高管理效果,減少次品的產(chǎn)生。
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