随着“健康中国”发展战略的提出，我国制药行业迎来了前所未有的发展机遇。在抗生素类药物生产过程中，由于发酵液中微生物生长环境和生物活性的需要，需加入一定量的无机盐（如Na2SO4、NaCl等），因此，药物脱盐技术是制药过程中必不可少的重要环节。相比传统药物脱盐技术，膜分离技术在过程能耗、工艺流程、绿色环保等方面具有显著优势。高性能膜材料，尤其是纳滤膜材料的发展是推进膜技术在药物脱盐领域应用的关键。目前商业化的纳滤膜主要以聚酰胺膜为主，是通过酰氯单体与胺基单体在油/水界面处的缩聚反应制备而成。然而，由于界面聚合反应速率极快，导致商业化的纳滤膜的分离层多为致密结构，因此，该类膜对药物分子和无机盐均具有很高的截留效率，难以实现对药物分子/无机盐的选择性分离。
图1 生物基聚酯纳滤膜的制备示意图
针对上述问题，江南大学化学与材料工程学院膜科学与膜过程团队（MSMP）的董亮亮副教授从界面聚合反应中水相单体设计出发，利用甜菊糖苷（St）这一植物提取物为反应单体，成功构建了可用于药物脱盐的聚酯纳滤膜（图1）。与常规的水相单体（如胺类）相比，St具有如下优点：（1） 分子尺寸大，能够降低单体向界面局域的扩散速度，增加界面聚合过程的可控性；（2）含有丰富的低反应活性的醇羟基，能够降低界面聚合速率，从而更好调控聚合程度；（3）分子结构更为扭曲，分子的非共面性强，能够提升分离层的自由体积，增加分离层结构的疏松性。通过调控St单体浓度、NaOH的用量等，实现了对界面聚合过程的控制，进而调控了聚酯分离层的厚度及表面结构，制备出分离层厚度仅18 nm，且具有优异药物脱盐性能的聚酯纳滤膜（图2）。同时，制备的纳滤膜还具有优异的耐氯性和抗污性能，有望用于抗生素类药物的分离纯化领域。该工作以“Microstructure optimization of bioderived polyester nanofilms for antibiotic desalination via nanofiltration”为题发表在《Science Advances》上。文章第一作者是江南大学化学与材料工程学院白云翔副教授，江南大学化学与材料工程学院硕士研究生刘贝贝和浙江大学博士后李嘉辰博士为论文共同第一作者，通讯作者为江南大学化学与材料工程学院董亮亮副教授和美国耶鲁大学的Menachem Elimelech教授。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目等基金支持。
图2 制备的聚酯纳滤膜的药物脱盐性能
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg6134
图文转载自【中国聚合物网】:http://www.polymer.cn/