動態Monte Carlo 模擬蛋白質與微濾膜相互作用及其對微濾過程的影響

摘要: 構建了二維晶格蛋白質2微濾膜疏水相互作用模型, 采用動態Monte Carlo 方法模擬了微濾膜污染過程及其受膜孔徑、蛋白質濃度和蛋白質結構特性等因素的影響。模擬結果顯示: 微濾過程中膜通量的變化呈現快速下降、緩慢下降和平臺期3 個階段。小孔徑微濾膜的濾阻從以膜孔阻力為主轉變為以餅層阻力為主; 而大孔徑微濾膜的濾阻則以膜孔阻力為主。提高蛋白質濃度會強化濾阻從膜孔阻力向餅層阻力的轉變。在微濾過程中,蛋白質會因疏水相互作用在膜孔內發生構象轉換, 進而發生不可逆吸附并形成多層堆積, 導致膜污染和通量下降, 提高蛋白質的構象穩定性可以顯著降低其對微濾膜的污染。分子模擬結果與文獻報道的實驗結果和理論模型相符, 所提供的微觀信息對于微濾過程優化和微濾膜設計具有參考作用。