抗菌抗吸附雙重功能化聚醚砜濾膜的制備
導(dǎo)讀:天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司發(fā)現(xiàn)MEDSA可以提高PES濾膜表面的親水性，改善濾膜的電負(fù)性，通過在膜表面形成水化阻隔層阻止污染物的接觸。但是這種方法并沒有改變細(xì)菌的生長環(huán)境，水體
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發(fā)布日期：2019-10-15 11:01【大 中 小】
抗菌抗吸附雙重功能化聚醚砜濾膜的制備雖然共混改性可以使兩種單體同時(shí)接枝在PES表面，但是由于各個(gè)單體的反應(yīng)活性迥異，接枝比例容易出現(xiàn)較大差別。鑒于改性后濾膜表面仍然含有大量未接枝的PES分子可作為二次反應(yīng)位點(diǎn)，為了確保膜表面的單體含量，本文天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司在自制的MEDSA改性聚醚砜濾膜的基礎(chǔ)上，通過紫外光交聯(lián)接枝的方法，選用DMAEMA-HB作為季銨鹽改性單體，對改性濾膜進(jìn)行二次接枝；通過X射線光電子能譜儀、衰減全反射-傅里葉變換紅外光譜儀、固體表面流動電位儀、表面接觸角測量儀、場發(fā)射掃描電子顯微鏡對改性濾膜表面的化學(xué)組成、表面電位、親水性和形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；以大腸桿菌作為模式細(xì)菌，通過接觸性抑菌實(shí)驗(yàn)和細(xì)菌靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，探討改性濾膜的抗菌、抗細(xì)菌吸附性能；以牛血清白蛋白為模式蛋白質(zhì)，研究改性濾膜抗蛋白質(zhì)吸附性能；通過菌液過濾試驗(yàn)評價(jià)濾膜的抗堵塞能力。
1改性濾膜PES-g-SA-HB抗菌及抗細(xì)菌吸附實(shí)驗(yàn)
天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司選用E.coli作為模式細(xì)菌，凍存菌株經(jīng)LB液體培養(yǎng)基于37℃恒溫箱中震蕩過夜培養(yǎng)復(fù)蘇。菌液濃度通過平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行測定。測試菌液用PBS緩沖溶液稀釋至×107CFU/mL備用。為了比較各類改性濾膜的接觸性抗菌能力強(qiáng)弱，選擇PES-g-MEDSA、PES-g-DMAEMA-HB和PES-g-SA-HB作為抗菌實(shí)驗(yàn)對象。將直徑為50mm的津騰微孔濾膜放置在40mL測試菌液中，于37℃恒溫箱中震蕩培養(yǎng)24h，使細(xì)菌與津騰微孔濾膜充分接觸。采用平板計(jì)數(shù)法測量實(shí)驗(yàn)后菌液濃度。以未改性的津騰聚醚砜微孔濾膜為空白對照，每份細(xì)菌稀釋液重復(fù)三次平板計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)。抗細(xì)菌吸附實(shí)驗(yàn)以PES-g-SA-HB為實(shí)驗(yàn)組，PES為對照組，將津騰微孔濾膜固定在24孔培養(yǎng)板底部，改性表面朝上，輕輕滴加100μL測試菌液使其完全覆蓋津騰微孔濾膜表面。津騰微孔濾膜與細(xì)菌靜態(tài)接觸24h后，用PBS緩沖液漂洗多次，去除表面未吸附的細(xì)菌。濾膜經(jīng)4%戊二醛溶液固定4h后，用乙醇/水溶液清洗干凈，室溫下晾干。通過掃描電子顯微鏡觀察大腸桿菌在津騰聚醚砜微孔濾膜表面的黏附情況。
2改性濾膜PES-g-SA-HB的親水性
為了綜合考察各種改性方法對PES親水性的影響，我們測量了聚醚砜及其改性濾膜表面的靜態(tài)水接觸角。接觸角的大小與膜表面的基團(tuán)性質(zhì)相關(guān)，MEDSA單體中含有親水性的季銨鹽基團(tuán)和磺酸基團(tuán)，可以與水分子形成氫鍵，對津騰微孔濾膜的親水性提高貢獻(xiàn)較大，而DMAEMA-HB單體中既含有親水性的季銨鹽基團(tuán)又含有疏水性的長烷鏈取代基團(tuán)，對親水性的改善作用有限。從結(jié)果中可以看出，津騰聚醚砜微孔濾膜改性后表面的水接觸角均有所下降，說明接枝改性使膜表面的潤濕性提高，膜的親水性得到改善。
3結(jié)語
兩性離子改性可以提高材料的親水性，使其具有抗細(xì)菌吸附能力，季銨鹽改性可以使材料具備接觸性殺菌能力。雖然這兩種改性方法都能夠有效改善細(xì)菌對PES濾膜的污染狀況，但是他們都有各自的缺陷。本文結(jié)合了兩類改性材料的特點(diǎn)，在PES-g-MEDSA的基礎(chǔ)上二次接枝DMAEMA-HB，使濾膜同時(shí)具備兩種改性單體的特性，獲得了抗菌、抗吸附雙重功能的改性濾膜。主要結(jié)論如下：
（1）PES-g-SA-HB保留了PES-g-MEDSA的親水特性，可以通過氫鍵與水分子結(jié)合，在濾膜表面形成水化阻隔層，有效抑制細(xì)菌在膜表面的吸附。
（2）由于表面接枝了季銨鹽表現(xiàn)出良好的抗菌活性，且濾膜表面的親水性使季銨鹽基團(tuán)能夠更好的與細(xì)菌作用，其抗菌能力優(yōu)于PES-g-DMAEMA-HB。
（3）雖然PES-g-SA-HB表面帶有正電特性，但是親水性的提高依然可以很好的阻隔BSA在濾膜表面吸附。這表明MEDSA能夠彌補(bǔ)PES-g-DMAEMA-HB的不足，PES-g-SA-HB在殺滅細(xì)菌的同時(shí)，親水表面可以減少死菌細(xì)胞及其他生物大分子的附著。
（4）與未改性的聚醚砜濾膜相比，PES-g-SA-HB在菌液過濾過程中，親水表面可以減少細(xì)菌的堆積，膜通量衰減速率較慢，穩(wěn)定通量較高，而表面的抗菌基團(tuán)能夠接觸性殺滅細(xì)菌，使其喪失吸附能力。清洗后膜通量恢復(fù)，可以延長濾膜的使用壽命。
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