Synthesis of Cellulose-graft-Polypropionic Acid Nanofiber Cation-Exchange Membrane Adsorbers for High-Efficiency Separations

纳米纤维 聚丙烯腈 纤维素 化学工程 材料科学 吸附 再生纤维素 阳离子聚合 高分子化学 有机化学 化学 聚合物 纳米技术 生物化学 复合材料 工程类
作者
Sahadevan Rajesh,Steven Schneiderman,Caitlin Crandall,Hao Fong,Todd J. Menkhaus
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (46): 41055-41065 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acsami.7b13459
摘要

Fabrication of membrane adsorbers with elevated binding capacity and high throughput is highly desired for simplifying and improving purification efficiencies of bioproducts (biotherapeutics, vaccines, etc.) in the biotechnological and biopharmaceutical industries. Here we demonstrate the preparation of a novel class of self-supported, cellulose-graft-polypropionic acid (CL-g-PPA) cation-exchange nanofiber membrane adsorbers under mild reaction conditions for the purification of positively charged therapeutic proteins. In our fabrication method, acrylonitrile was first polymerized and surface grafted onto cellulose nanofibers using cerium ammonium nitrate as a redox initiator to form cellulose-g-polyacrylonitrile (CL-g-PAN). CL-g-PAN was then submitted to a hydrolyzation reaction to form CL-g-PPA cationic membrane adsorbers. Morphology and structural characterization illustrated the formation of CL-g-PPA membranes with uniform coating of polyacid nanolayers along the individual nanofibers without disturbing the nanofiber structure. Benefiting from these numerous cationic polyacid binding sites and inherent large surface area and open porous structure, CL-g-PPA nanofiber membrane adsorbers showed a lysozyme static adsorption capacity of 1664 mg/g of nanofibers. These membranes showed a lysozyme dynamic binding capacity of 508 mg/g of nanofibers at 10% breakthrough (equivalent to 206 g/L capacity), with a residence time of less than 6 s. Moreover, CL-g-PPA self-supported nanofibers displayed excellent structural stability and reversibility after several cycles of protein binding studies. This dynamic binding capacity of the CL-g-PPA nanofiber membranes was 3.2 times higher than that of macroporous cellulose membranes and 8.5 times higher than that of the Sartobind S commercial membrane adsorber. Considering the simple fabrication method employed, excellent protein adsorption capacity, remarkable structural stability, and reusability, CL-g-PPA nanofiber membranes provided a versatile platform for the chromatographic separations of biomolecules (e.g., proteins, nucleic acids, and viral vaccines) as well as water purification and similar ion-exchange applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
繁荣的柏柳完成签到,获得积分10
刚刚
Li发布了新的文献求助30
刚刚
刚刚
DKE完成签到,获得积分10
刚刚
qawsed完成签到,获得积分10
刚刚
华仔应助dyj采纳,获得10
刚刚
1秒前
倒背如流圆周率完成签到,获得积分10
1秒前
任某人完成签到 ,获得积分10
1秒前
chen完成签到,获得积分10
1秒前
魏曼柔完成签到,获得积分10
2秒前
dd发布了新的文献求助30
2秒前
俊逸书琴完成签到 ,获得积分10
2秒前
咩咩发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
ning完成签到,获得积分10
3秒前
sunn发布了新的文献求助10
5秒前
橙子完成签到,获得积分10
5秒前
开心晓凡发布了新的文献求助50
6秒前
高高的汝燕完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
dyj完成签到,获得积分10
7秒前
www完成签到 ,获得积分10
7秒前
123发布了新的文献求助10
8秒前
喝到几点完成签到,获得积分10
8秒前
外向的钢笔完成签到,获得积分10
8秒前
朴实草莓完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
三毛变相完成签到,获得积分10
9秒前
桂花酒酿完成签到,获得积分10
10秒前
宋北北完成签到,获得积分10
10秒前
Fengliguantou发布了新的文献求助30
11秒前
11秒前
科研通AI2S应助小米采纳,获得10
11秒前
能干的荆完成签到 ,获得积分10
11秒前
weven完成签到,获得积分10
11秒前
黛寒完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Microlepidoptera Palaearctica, Volumes 1 and 3 - 13 (12-Volume Set) [German] 1122
Дружба 友好报 (1957-1958) 1000
The Data Economy: Tools and Applications 1000
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
Mantiden - Faszinierende Lauerjäger – Buch gebraucht kaufen 500
PraxisRatgeber Mantiden., faszinierende Lauerjäger. – Buch gebraucht kaufe 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3104211
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2755498
关于积分的说明 7633314
捐赠科研通 2408986
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1278114
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 617284
版权声明 599207