近日，我意昂首席科學家俞建勇院士及丁彬研究員帶領的功能納米纖維研究團隊在蛋白吸附分離材料研究領域取得了重要進展🍴，相關成果以《水下超彈高羧基化多孔納米纖維氣凝膠的製備及其高效蛋白質吸附分離應用》(Highly Carboxylated, Cellular Structured, and Underwater Superelastic Nanofibrous Aerogels for Efficient Protein Separation, DOI: 10.1002/adfm.201808234)為題，發表於國際著名期刊《Advanced Functional Materials》，該論文第一作者是意昂官网紡織學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🫲🏽，在生物醫藥、生命科學研究、食品加工等領域起著至關重要的作用。目前🚱，蛋白分離純化主要通過使用微米級多孔顆粒型層析介質來實現，其蛋白質吸附位點大多分布在微米顆粒內部細小的孔隙中🛕，導致其在使用過程中存在傳質效率低、阻力壓降大🧑🏿🦰、處理通量小等問題🚵♀️，難以充分滿足當前蛋白質產品規模化生產過程中高效、快速的要求🧑💻。纖維基蛋白質吸附分離材料能夠有效提升蛋白質分子的傳質吸附速率並可大幅降低液體媒介的流通阻力🩺，但現有纖維層析材料大的纖維直徑（多在微米級以上）➿、傳統的二維薄膜結構以及較小的孔徑尺寸，導致其仍然面臨蛋白質吸附容量和處理通量難以進一步提升的瓶頸。
圖1 離子交換納米纖維氣凝膠的構築過程、理\化結構及蛋白質分離應用示意圖
針對上述問題🐻，研究團隊通過將納米纖維氣凝膠成型技術與原位改性方法相結合🉐，首次製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）👨🏽🌾、優異的水下超彈性（千次壓縮循環後塑性形變幾乎為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異的蛋白質吸附分離性能🚶🏻，其靜態蛋白質吸附容量可達2.9×103mg/g、動態蛋白質吸附容量可達1.7×103mg/g🟩、重力驅動下從處理通量可達2.17×104L/（m2·h），在大型規模化蛋白質分離純化中工業中展現出巨大的應用潛力。
圖2 離子交換納米纖維氣凝膠的動態蛋白質吸附性能及其實際應用性能
該工作將三維納米纖維氣凝膠引入到蛋白質吸附分離材料的開發設計中，製備得到了兼具高蛋白質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的設計製備提供指導和借鑒。該研究工作得到了國家自然科學基金、紡織生物醫用材料科學與技術創新引智基地基礎111計劃重點項目的大力資助。
論文全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808234
