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  近日，東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領(lǐng)的功能納米纖維研究團(tuán)隊(duì)在蛋白吸附分離材料研究領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，相關(guān)成果以《水下超彈高羧基化多孔納米纖維氣凝膠的制備及其高效蛋白質(zhì)吸附分離應(yīng)用》(Highly Carboxylated, Cellular Structured, and Underwater Superelastic Nanofibrous Aerogels for Efficient Protein Separation, DOI: 10.1002/adfm.201808234)為題，發(fā)表于國際著名期刊《Advanced Functional Materials》，該論文第一作者是東華大學(xué)紡織學(xué)院博士研究生傅秋霞。

  蛋白分離與純化作為一種重要的生物分離技術(shù)，在生物醫(yī)藥、生命科學(xué)研究、食品加工等領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用。目前，蛋白分離純化主要通過使用微米級(jí)多孔顆粒型層析介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，其蛋白質(zhì)吸附位點(diǎn)大多分布在微米顆粒內(nèi)部細(xì)小的孔隙中，導(dǎo)致其在使用過程中存在傳質(zhì)效率低、阻力壓降大、處理通量小等問題，難以充分滿足當(dāng)前蛋白質(zhì)產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)過程中高效、快速的要求。纖維基蛋白質(zhì)吸附分離材料能夠有效提升蛋白質(zhì)分子的傳質(zhì)吸附速率并可大幅降低液體媒介的流通阻力，但現(xiàn)有纖維層析材料大的纖維直徑（多在微米級(jí)以上）、傳統(tǒng)的二維薄膜結(jié)構(gòu)以及較小的孔徑尺寸，導(dǎo)致其仍然面臨蛋白質(zhì)吸附容量和處理通量難以進(jìn)一步提升的瓶頸。

離子交換納米纖維氣凝膠的構(gòu)筑過程、理\化結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)分離應(yīng)用示意圖

  針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)通過將納米纖維氣凝膠成型技術(shù)與原位改性方法相結(jié)合，首次制備出一種新型高羧基化納米纖維氣凝膠基離子交換型蛋白質(zhì)吸附分離層析材料。該離子交換納米纖維氣凝膠具有超低的體積密度（1.8mg/cm3）、優(yōu)異的水下超彈性（千次壓縮循環(huán)后塑性形變幾乎為0）以及良好的形狀記憶功能。此外，該離子交換納米纖維氣凝膠具有優(yōu)異的蛋白質(zhì)吸附分離性能，其靜態(tài)蛋白質(zhì)吸附容量可達(dá)2.9×103mg/g、動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)吸附容量可達(dá)1.7×103mg/g、重力驅(qū)動(dòng)下從處理通量可達(dá)2.17×10⁴L/（m2·h），在大型規(guī)模化蛋白質(zhì)分離純化中工業(yè)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

離子交換納米纖維氣凝膠的動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)吸附性能及其實(shí)際應(yīng)用性能

  該工作將三維納米纖維氣凝膠引入到蛋白質(zhì)吸附分離材料的開發(fā)設(shè)計(jì)中，制備得到了兼具高蛋白質(zhì)吸附容量和高處理通量的層析材料，為下一代高效生物分離用層析介質(zhì)的設(shè)計(jì)制備提供指導(dǎo)和借鑒。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、紡織生物醫(yī)用材料科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新引智基地基礎(chǔ)111計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的大力資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808234