CN117440858A

CN117440858A - 掺入跨膜蛋白的植物来源的囊泡

Info

Publication number: CN117440858A
Application number: CN202280039639.3A
Authority: CN
Inventors: 雷伊汗·森古尔-塔斯德米尔; 托尔斯滕·霍比·巴克·雷盖拉
Original assignee: Aquaporin AS
Current assignee: Aquaporin AS
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2024-01-23
Also published as: WO2022254032A1; US20240278187A1; EP4347095A1

Abstract

本公开涉及液体组合物中的囊泡，所述囊泡包括植物来源的跨膜蛋白。本发明还涉及制备所述囊泡和包括所述囊泡的分离膜的方法。本公开提供了使用完全或主要源自天然来源的囊泡组分制备分离膜。

Description

掺入跨膜蛋白的植物来源的囊泡

技术领域

本公开涉及一种在包括植物来源的跨膜蛋白的液体组合物中的囊泡。本发明进一步涉及制备囊泡、包括此类囊泡的分离膜的方法，以及制备固定化囊泡的薄膜复合层的方法。

背景技术

两亲性脂质和嵌段共聚物用于形成具有双层或双层样结构的自组装囊泡(特别是用于固定化两亲性膜蛋白，诸如水通道蛋白水通道)的用途在本领域中是公知的。称为聚合物体(polymersome)并包括水通道蛋白水通道的合成囊泡结构，然后可以用于制备具有经固定的水通道蛋白水通道的膜，通常通过将囊泡沉积为层或在支撑基底上的膜中，用于应用诸如水纯化(WO2006/122566)或产生盐度能(WO2007/033675)，这允许水分子通过纳滤、反渗透、正渗透或压力延迟渗透而选择性地通过膜。

WO20014483公开了用于生产支撑在物体表面(例如片上)上的植物质膜的组合物和方法。WO20182938公开了植物来源的细胞外囊泡组合物及其用途。Annette Lund和Anjahoe Fuglsang在Methods in Molecular Biology,vol.913,p.217,DOI 10.1007/978-1-61779-986-0_14中公开了通过两相分配(two-phase partitioning)和测量H+泵送纯化植物质膜。两相是基于微粒体膜的分离，这取决于其表面疏水性。

通常，在现有技术中，由于高压环境或高盐浓度需要具有高稳定性的材料，植物来源的囊泡不用于分离过程。植物来源的囊泡可以在高压或高盐条件下破裂，并且本发明的目的是稳定囊泡以便它们可以用于工业膜工艺。

典型地，在选择性膜的涂覆过程中，跨膜蛋白诸如水通道蛋白被嵌入至所述囊泡中的聚酰胺层中。水通道蛋白首先通过配制工艺被掺入至聚合物体中。在配制工艺中，存在有若干种表面活性剂、化学品和聚合体，以确保形成稳定的聚合物体。通过聚(二甲基噁唑啉)-聚(二甲基硅氧烷)-聚(二甲基噁唑啉)(PMOXA-PDMS-PMOXA)嵌段共聚物和聚(二甲基噁唑啉)-聚(二甲基硅氧烷)(PMOXA-PDMS)嵌段共聚物共混物的本体水合自组装来进行聚合物体的制备，所述嵌段共聚物共混物与反应性端基官能化的PDMS诸如NH₂封端的PDMS(A-PDM)结合。一旦聚合物体自组装并包括大肠杆菌中产生的AQP蛋白，则其之后被包括在聚酰胺层中。此外，在跨膜蛋白与其他成分混合之前，通常将跨膜蛋白溶解在洗涤剂中。跨膜蛋白在洗涤剂中的增溶作用会防止或改善跨膜蛋白在水性溶液中沉淀的倾向。

配制后，将包含水通道蛋白的聚合物体添加到水相中，并在涂覆过程中将其掺入至选择性聚酰胺层中。

用于囊泡产生的两亲性脂质和嵌段共聚物是需要溶解在苛刻溶剂诸如四氯甲烷(CCl4)或氯仿(CHCl3)中以使其主要疏水部分溶解的固体。在膜合成过程中，该溶剂经蒸发以允许形成膜。当以工业规模进行时，这种苛刻溶剂蒸发对环境是有害的。

通过蒸发溶剂形成膜后，将膜再水化，使两亲物形成各种乳剂形式(诸如囊泡)，同时掺入AQP膜蛋白。然而，在实践中，通常难以控制最终囊泡大小，这导致分散乳液所具有的囊泡直径范围为约60至80nm至约1000nm或更大。每个囊泡中可以掺入的AQP的数量也受到限制，因为膜蛋白需要根据它们在双层结构中的两亲结构排列，并匹配蛋白质和囊泡膜的疏水部分的厚度。

上述和其它目的通过独立权利要求的特征来实现。其他的实现形式根据从属权利要求、说明书和附图是显而易见的。

发明内容

第一目的是提供一种囊泡，其在液体组合物中包括理想数量的跨膜蛋白。本公开的另一目的是提供一种囊泡，其有效地结合到选择性膜上的聚酰胺层，所述聚酰胺层能够实现可接受的膜性能。本公开的又一目的是提供一种掺入了食品接触批准的水通道的经食品接触批准的选择性膜。本公开的又一目的是提供一种制备用于液体组合物中的选择性膜中的囊泡的方法，其避免使用对环境有害的洗涤剂、表面活性剂和/或苛刻溶剂。

因此，在第一方面，提供了在液体组合物中的囊泡，所述囊泡包括植物来源的跨膜蛋白，其中所述囊泡形成材料包括植物质膜组分。

本发明人令人惊奇地表明，包括植物质膜组分且在囊泡的膜中掺入了植物来源的跨膜蛋白的囊泡是可以获得的。囊泡可以在无需掺入大量合成组分的情况下直接用于分离膜的生产。因此，本公开提供了使用完全或主要源自天然来源的囊泡组分制备分离膜。该分离膜可以用于制备用于家用净水器的膜组件。

根据第一方面的可能实现形式，植物质膜组分源自与植物来源的跨膜蛋白相同的植物。由于质膜组分源自与植物来源的跨膜蛋白相同的植物，跨膜蛋白在脂质双层中的相容性可以得到增加。因此，可以获得在液体组合物中的、包括增加数量的跨膜蛋白的囊泡；不希望受任何特定理论的束缚，据信通过使用源自同一植物的跨膜蛋白和囊泡膜，避免了由于跨膜蛋白需要将蛋白疏水部分的厚度与膜厚度进行匹配以及跨膜蛋白错位而导致的掺入跨膜蛋白的丢失。

在第一方面的可能实现形式中，囊泡形成材料由植物质膜组分组成。由于囊泡是从植物来源获得的同时包括天然存在的跨膜蛋白和质膜组分，可以获得掺入了离子转运(离子通道)和/或水通道(水通道蛋白水通道)的非合成脂质双层囊泡。

不希望受任何特定理论的束缚，据信通过使用从植物来源获得的且天然地包括跨膜蛋白和质膜组分的囊泡，避免了由于跨膜蛋白需要使蛋白的疏水部分的厚度与膜厚度进行匹配以及跨膜蛋白错位而导致的掺入跨膜蛋白的丢失。因此，当与由聚合物体制备的选择性膜的性能再现性相比时，可以确保选择性层性能的更大的再现性，例如通过通量(LMH/巴)和盐截留率(％)所测量的。这种效应可能在工业规模的膜生产中最明显。

此外，当所述跨膜蛋白包括离子通道或水通道蛋白等，并且包括所述跨膜蛋白的所述囊泡被固定化或掺入活性层或选择性层中时，跨膜蛋白保持当其被络合在囊泡膜中时的生物活性折叠结构，其中在囊泡分离过程的每个步骤中可以保护其免受降解。从而，跨膜蛋白可以保持足够稳定而无需向液体组合物中添加其它组分，并且因此，当以实验室和工业规模加工成分离膜时，跨膜蛋白可以保持其所需功能，同时使得活性囊泡于选择性膜活性层的整合增强。此外，避免了使用可能对环境有害的苛刻洗涤剂。

此外，由于液体组合物仅包括植物来源的囊泡，可以获得食品接触批准的选择性膜。

此外，还发现植物来源的囊泡可以稳定在支撑膜上，以便在使用时承受必要的压力和其他环境条件。

因此，虽然囊泡形成材料和植物来源的跨膜蛋白可以从不同来源获得，但通常希望它们来自相同的植物，或者在没有从质膜分离蛋白质的情况下而衍生。或者，植物质膜组分和植物来源的跨膜蛋白也可以从不同的植物种类获得。

在第一方面的可能实现形式中，植物来源的跨膜蛋白是水通道蛋白水通道。虽然任何跨膜蛋白可以掺入本发明公开的膜材料中，但通常希望使用能够转运离子(离子通道)或水(水通道蛋白水通道)的跨膜蛋白。离子通道包括氯通道和金属离子转运蛋白。除氯离子外，氯通道还传导一些跨膜蛋白中的HCO₃ ^-、I^-、SCN^-和NO₃ ^-。金属离子转运蛋白包括镁转运蛋白、钾离子通道、钠离子通道、钙通道、质子通道等。

水通道蛋白水通道是自然界中广泛存在的跨膜蛋白，用于选择性地将水输送到细胞内或细胞外。在工业环境中，半透膜中的水通道蛋白水通道通过渗透确保水的流动，而溶液中的其他溶质被截留。因此，活性水通道蛋白水通道的存在有助于半透膜排斥溶质，并且促进水透过膜的渗透。在第一方面的可能实现形式中，液体组合物包括水性缓冲液。

在第一方面的可能实现形式中，水性缓冲液酸度等于或高于pH 7.0，诸如等于或高于pH 7.5，诸如等于或高于pH 7.8，诸如等于或高于pH 8。由于水性缓冲液呈弱碱性，液体组合物中囊泡的稳定性可以得到增强。

在第一方面的可能实现形式中，液体组合物包括反应性端基官能化的PDMS(聚二甲基硅烷)。

在第一方面的可能实现形式中，反应性端基官能化的PDMS被一个或多个羟基基团、胺和/或羧酸中的一种或多种官能化，并且其中单体的数量在30至50的范围内。

在第一方面的可能实现形式中，反应性端基官能化的PDMS是聚(二甲基硅氧烷)，双(3-氨基丙基)。

由于液体组合物包括反应性端基官能化的PDMS，至少一些这种官能化的PDMS可以在涂覆于选择性层上之前整合到囊泡膜中。不希望受任何特定理论的束缚，据信在表面上包含自由的可用反应性基团的囊泡将不仅被物理掺入或固定化(吸附)，而且化学结合在TFC层中，因为反应性自由端基诸如氨基基团、羟基基团和羧基基团将参与与酰氯诸如均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应。以这种方式，据信囊泡将共价结合在TFC层中，导致相对更高的囊泡负载量，并且因此通过膜的水通量更高。此外，据信当掺入到选择性膜层中时，TFC层中囊泡的共价偶联导致AQP和AQP-囊泡的更高的稳定性和/或寿命。

在第一方面的可能实现形式中，植物来源的组分包括磷脂。

在第一方面的可能实现形式中，液体组合物包括通量增加剂。

在第一方面的可能实现形式中，通量改善剂是烷二醇单烷基醚烷基化物、β环糊精、聚乙二醇-羟基硬脂酸酯或其组合。

在第一方面的可能实现形式中，通量增加剂是聚乙二醇-羟基硬脂酸酯。

在第一方面的可能实现形式中，液体组合物包括洗涤剂或表面活性剂。

在第一方面的不同的可能实现形式中，由于本公开的跨膜蛋白不是溶解的，而是被包括在来源于植物来源的质膜组分中，因此不需要用以增加蛋白质溶解度目的而在液体组合物中存在的洗涤剂或表面活性剂。这具有以下优点：当执行该方法和以工业规模获得本公开的囊泡时，减少获得能够导致跨膜蛋白质在选择性过滤膜上的充分装载的制剂所需的组分数量，并因此减少时间和CAPEX。

因此，在第一方面的可能实现形式中，液体组合物不包括洗涤剂或表面活性剂。

然而，由于洗涤剂或表面活性剂被包括在本公开的液体组合物中，液体组合物中囊泡的稳定性可以得到改善。

此外，在不希望受到任何特定理论的束缚的情况下，认为在本公开的液体组合物中包括的洗涤剂和/或表面活性剂可以导致囊泡膜的流动性增加，这可以促进存在于碱性溶液中的聚合物诸如反应性端基官能化的PDMS的掺入，所述聚合物可以存在于液体组合物和/或囊泡中并且可以被胺、羧酸和/或羟基基团中的一种或多种官能化，并且因此促进如本文以上所述的囊泡负载。

因此，在第一方面的可能实现形式中，液体组合物可以进一步包括洗涤剂或表面活性剂。洗涤剂可以选自由以下组成的组：月桂基二甲胺N-氧化物(LDAO)、辛基葡糖苷(OG)、十二烷基麦芽糖苷(DDM)、PEG4000或其组合。特别地，据信包括PEG4000的液体组合物可能有助于囊泡在液体水性组合物中的溶解度。

在第一方面的可能实现形式中，囊泡的植物来源的跨膜蛋白和/或植物质膜组分源自菠菜(菠菜(Spinacia oleracea))。

在第一方面的可能实现形式中，囊泡用于分离膜中。

根据第二方面，在液体组合物中制备囊泡的方法包括使用两相分配从植物中提取植物质膜组分和植物来源的跨膜蛋白。

在第二方面的可能实现形式中，将所提取的植物来源的跨膜蛋白与基础制剂混合。

在第二方面的可能实现形式中，通过将聚乙二醇-羟基硬脂酸酯溶解在磷酸盐缓冲盐水溶液中而获得基础制剂。

在第二方面的可能实现形式中，将洗涤剂和/或通量增加剂进一步添加到基础制剂中。

在第二方面的可能实现形式中，将缓冲液酸度调节至等于或高于pH 7.0，诸如等于或高于pH 7.5，诸如等于或高于pH 7.8，诸如等于或高于pH 8。

在第二方面的可能实现形式中，液体组合物的总蛋白质浓度为5-10mg/ml。

在第二方面的可能实现形式中，液体组合物的总水通道跨膜蛋白浓度在0.01μg/ml和100μg/ml之间，诸如在0.1μg/ml和10μg/ml之间，诸如在0.3μg/ml和8μg/ml之间。

根据第三方面，提供了包括上述囊泡的分离膜。

在第三方面的可能实现形式中，分离膜包括掺入了囊泡的活性层和多孔支撑膜。

在第三方面的可能实现形式中，活性层包括掺入至多孔基底膜上所形成的薄膜复合材料(TFC)层中的囊泡。

在第三方面的可能实现形式中，囊泡通过在囊泡的表面上天然存在的自由反应性基团诸如氨基基团、羟基基团和羧基基团被固定化至和/或化学结合至TFC层。

在第三方面的可能实现形式中，TFC层通过二胺或三胺单体化合物与酰卤单体化合物之间的界面聚合形成。

在第三方面的可能实现形式中，分离膜用于反渗透膜中。

在第三方面的可能实现形式中，分离膜用于正渗透膜中。

根据第四方面，提供了一种制备在多孔基底膜上的固定化掺入有跨膜蛋白的囊泡的薄膜复合层的方法，包括：

a.提供上述公开的液体组合物中的囊泡和二胺或三胺化合物的混合物，

b.用a的混合物覆盖多孔支撑膜的表面，

c.施加包括酰卤化合物的疏水性溶液，以及

d.将水性溶液和疏水性溶液进行界面聚合反应以形成薄膜复合层。

在第四方面的可能实现形式中，二胺化合物为1,3-二氨基苯。

在第四方面的可能实现形式中，二胺或三胺化合物与酰卤化合物的比例为按重量计0:1至30:1。

在第四方面的可能实现形式中，多孔支撑膜由聚砜或聚醚砜聚合物形成。

在第四方面的可能实现形式中，多孔支撑膜是平板。

在第四方面的可能实现形式中，进一步提供了通过卷绕平板膜来生产螺旋卷式膜组件。

在第四方面的可能实现形式中，螺旋卷式膜组件用于通过反渗透制备纯化的水滤液。

在第四方面的可能实现形式中，螺旋卷式膜组件用于通过正渗透浓缩产品溶液。

从下面描述的一种或多种实施方式，这些和其它方面将是显而易见的。

附图说明

图1是实验室规模生产的包含大肠杆菌AqpZ的合成聚合物体选择性膜(F37)和包含菠菜AQP的选择性膜(F101)的以(升/平方米/小时)/巴(LMH/巴)为单位测量的透水性和盐截留百分比的柱状图对比。

图2是以中试工业规模生产的包含大肠杆菌AqpZ的合成聚合物体选择性膜(F37)和包含菠菜AQP的选择性膜(F101)的以(升/平方米/小时)/巴(LMH/巴)为单位测量的透水性和盐截留百分比的柱状图对比。

具体实施方式

本发明涉及本文所公开的囊泡，所述囊泡包括植物质膜组分和植物来源的跨膜蛋白。本发明还涉及一种包括所述囊泡的分离膜和用于制备用于反渗透或正渗透的这种囊泡和分离膜的方法。

本领域已经广泛描述了界面聚合。水相多官能酰胺和有机相多官能酰氯的反应在支撑膜表面上产生聚酰胺层，其由下面的反应方案示例：

聚酰胺层可以包括影响膜的渗透性的交联结构。高水平的交联导致更紧密的膜结构，从而导致更高的截留率和更较的渗透性。所形成的聚酰胺层可以包括特征性的脊-和-谷结构，该结构也可以影响膜的透水性。脊和谷的数量、尺寸和外观取决于使用的TMC和MPD的量、TMC/MPD的比例以及在水相和有机相中使用的添加剂。根据本发明的分离膜可以通过在膜制备过程中加入包括植物质膜组分和植物来源的跨膜蛋白的液体组合物来制备，诸如通过将液体组合物添加到用于形成TFC层的水性MPD溶液中。

多官能胺单体可以具有伯或仲氨基基团，并且可以是芳族的(例如，间苯二胺、对苯二胺、1,3,5-三氨基苯、1,3,4-三氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基甲苯、2,4-二氨基苯甲醚和亚二甲苯基二胺)或脂族的(例如，乙二胺、丙二胺、二亚乙基三胺、二亚丙基三胺、苯三胺、双(六亚甲基)三胺、双(六亚甲基)三胺、双(3-氨基丙基)胺、六亚甲基二胺、N-牛油烷基二亚丙基、1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺和三(2-二氨基乙基)胺)。多官能胺单体合适地是二胺或三胺化合物。优选的多胺物质的实例包括具有两个或三个氨基基团的芳族伯胺，最特别的是间苯二胺(MPD)，以及具有两个氨基基团的脂族仲胺，最特别的是哌嗪。

多官能酰卤单体通常是二酰卤或三酰卤化合物，其可以选自均苯三甲酰氯(TMC)、均苯三甲酰溴、间苯二甲酰氯(IPC)、间苯二甲酰溴、对苯二甲酰氯(TPC)、对苯二甲酰溴、己二酰氯、氰尿酰氯以及这些化合物的混合物。单体的多官能酰卤优选地由非极性有机溶剂涂覆，尽管多官能酰卤可以从气相中递送(对于具有足够蒸气压的多酰卤)。多官能酰卤本质上优选地是芳族的，并且每分子包含至少两个以及优选三个酰卤基团。由于其成本较低且更大的可用性，氯化物通常优于相应的溴化物或碘化物。一种优选的多官能酰基是TMC。

有机相的主要溶剂可以选自众多化合物的组。合适的有机溶剂是例如下列非极性溶剂(诸如烃)中的一种或多种，其可以是未取代的或取代的。非极性溶剂包括芳族烃，例如单烷基取代或多烷基取代的苯，诸如甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙苯，或者单烷基取代或多烷基取代的萘，诸如1-甲基萘、2-甲基萘或二甲基萘，或其他苯衍生的芳族烃，诸如茚满或四氢化萘或其混合物。非极性溶剂还包括脂族烃，例如，式C_nH_2n+2的直链脂族化合物，其中n＝5-12，或支链脂族化合物。直链或支链脂族化合物的合适实例包括戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、2-甲基丁烷(异戊烷)、2,2,4-三甲基戊烷(异辛烷)、异己烷、异庚烷、异壬烷、异十二烷、异十一烷、异十二烷或其组合。非极性脂族溶剂还包括环状的、任选地烷基取代的脂族化合物，诸如环己烷或甲基环戊烷；或其混合物。非极性脂族溶剂作为D系列、系列或系列可商购。优选的非极性脂族溶剂包括E，具有的馏程为115-140℃且芳族含量小于按重量计0.002％。E主要包括C7至C10烷烃。另一种合适的非极性脂族溶剂是C，具有的馏程为99-104℃且芳族含量小于0.001。

所考虑的其他有机溶剂包括芳族烃和脂族烃的混合物，诸如系列的溶剂，例如，100、150或200(ExxonMobil Chemicals)；系列的溶剂(TotalFinaElf)；或者系列，例如，28(Petrochem Carless)。

在使水性相的多官能胺单体与有机相的多官能酰卤单体反应以在支撑膜上形成交联的聚酰胺薄复合层之后，通常使溶剂和助溶剂通过溶解、冲洗或洗涤离开交联的聚酰胺层。在某一实施方式中，通过将半透膜在浴中维持一定时间以及然后使半透膜干燥，去除溶剂和助溶剂。

水通道蛋白水通道以活性构造掺入膜中，用于至少显著的量的分子。根据本发明的一个方面，囊泡中的水通道蛋白水通道的活性在掺入至膜(诸如TFC层之后)中之后得以维持。来源于植物质膜的囊泡是水通道蛋白水通道的自然环境，并且包括天然存在的磷脂。

可以存在于液体组合物和/或囊泡中的反应性端基官能化的PDMS(反应性端基官能化的聚(二甲基硅氧烷))可以被胺、羧酸和/或羟基基团中的一种或多种官能化。在本发明的某个方面，反应性端基官能化的PDMSe-f是双(氨基烷基)、双(羟烷基)或双(羧酸烷基)封端的PDMSe-f，诸如聚(二甲基硅氧烷)、双(3-氨基丙基)或聚(二甲基硅氧烷)、双(3-羟丙基)。适当地，整数e选自20至40的范围，诸如30，并且整数f选自40至80的范围，诸如50。此外，反应性端基官能化的PDMSe-f可以选自由以下组成的组：H2N-PDMS30-50、HOOC-PDMS30-50和HO-PDMS30-50及其混合物。当将经纯化的水通道蛋白添加到液体组合物中以优化囊泡的水通道蛋白含量时，在将水通道蛋白水通道掺入囊泡之前，囊泡可以存在于液体组合物中。

任何液体组合物中PDMS的量优选为约0.05％至约1％v/v。

所述末端官能化的PDMS的实例是，例如，双(氨基烷基)或双(羟烷基)封端的PDMS_e-f，其中e-f代表30至50的范围，诸如双(氨基丙基)封端的聚(二甲基硅氧烷)，其具有下面所示的式，其中(CAS号106214-84-0，Aldrich产品号481246，平均Mn～5,600或CAS号106214-84-0，Aldrich产品号481696，平均Mn～27,000：

以及具有以下在此所示式的双(羟烷基)封端的聚(二甲基硅氧烷)，其中n为约30至50，并且m和p均为2和5之间的整数，诸如3或4，(CAS号156327-07-0，Aldrich产品号481246，平均Mn～5,600)：

本发明的囊泡和/或液体组合物可以进一步包括通量改善剂以增加水通量或降低反向盐通量。通量改善剂可以选自大组的化合物，通常优选为烷二醇单烷基醚烷基化物、β环糊精或聚乙二醇(15)-羟基硬脂酸酯。通量增加剂通常以液体组合物的按重量计0.1％至1％的量存在。本发明的囊泡可以在固定化在膜(诸如提供在支撑膜上的TFC层)中之前存在于液体组合物中。液体组合物可以包括缓冲液以稳定囊泡。

本发明的液体组合物和/或囊泡可以进一步包括洗涤剂或表面活性剂。洗涤剂可以选自由以下组成的组：月桂基二甲胺N-氧化物(LDAO)、辛基葡糖苷(OG)、十二烷基麦芽糖苷(DDM)、PEG4000或其组合。

多孔基底膜上的固定化掺入了水通道蛋白水通道的囊泡的薄膜复合层的制备包括：在如上公开的制备的液体组合物中提供囊泡和二胺或三胺化合物的混合物，用该混合物覆盖多孔支撑膜的表面，施加包括酰卤化合物的疏水性溶液，并允许水性溶液和疏水性溶液进行界面聚合反应以形成薄膜复合层。在本发明的某一实施方式中，疏水性溶液进一步包括按体积计0.1至10％的量的TFC层修饰剂。TFC层修饰剂具有的目的是增加水流动和/或溶质的截留。在合适的实施方式中，TFC层修饰剂是C3至C8羰基化合物。作为实例，TFC层修饰剂选自由以下组成的组：二亚乙基酮、2-戊酮、5-戊酮和/或环戊酮。

多孔支撑膜可以是中空纤维膜或平板膜。目前，平板膜适用于并可以用于生产各种组件，如板框组件或螺旋卷式组件。

渗透性和截留率受许多其它因素的影响，诸如载体材料的选择、单体浓度、固化温度、载体的张力、水相溶液的pH值、膜的后处理等。

磷脂是细胞膜的主要组分。磷脂包括疏水性甘油三酯脂肪尾部和包括磷酸基团的亲水头部。在生物膜中，磷脂形成双层并通常包括几种其他分子。若干种不同类型的跨膜蛋白跨越整个细胞膜，以允许或使得特定物质跨膜转运，诸如用于例如水转运的离子通道(水通道蛋白)。

令人惊奇地发现，植物来源的磷脂膜和植物来源的跨膜蛋白可以充当在反渗透和/或正渗透分离膜或其它类型的分离膜中TFC膜的合适水相囊泡。此外，发现植物来源的囊泡可以稳定在支撑膜上，以便在使用时承受必要的压力和其他环境条件。

多孔支撑膜可以具有本领域已知的任何物理外观，诸如平板膜、管状膜或中空纤维膜。在本发明的某个方面，中空纤维膜是优选的，因为它提供了更高的填充密度，即，对于一定体积，活性膜面积更高。可以将膜组合在一起或组装成本领域已知的组件。因此，可以将多个平板膜组装成板框膜结构。板框膜系统利用铺设在板状结构顶部的膜，而该板状结构又由框架状支撑物保持在一起。

也可以将平板膜组装成螺旋卷式过滤组件。除了平板膜之外，螺旋卷式膜组件包括进料间隔件和包裹在称为渗透管的中空管周围的渗透间隔件。螺旋卷式元件利用交叉流(cross flow)技术，并且由于其构造，可以容易地形成具有不同长度、直径和膜材料的不同结构。螺旋卷式过滤组件可以通过如下方式生产：首先将膜铺设，然后将膜向内对折。然后将进料间隔件置于经折叠的膜之间，形成膜夹层。进料间隔件的目的是为水在膜表面之间流动提供空间，并允许在膜叶之间均匀流动。接下来，将渗透间隔件附接到渗透管上，并使用胶将先前制备的膜夹层附接到渗透间隔件上。铺设下一渗透层并用胶密封，重复整个过程，直至所有所需的渗透间隔件均已附接到膜上。然后将完成的膜层缠绕在管上，形成螺旋形状。

管状膜组件是具有多孔壁的管状结构。管状组件通过切向交叉流工作，并且通常用于处理困难的进料流，诸如具有高溶解固体、高悬浮固体和/或油、油脂或脂肪的那些。管状组件最少由两个管组成；内管(称为膜管)，以及外管，即外壳。进料流穿过膜管的长度，并被过滤出来到外壳中，同时在膜管的另一端收集浓缩液。

可以通过在壳体中组装一束中空纤维来将中空纤维膜组装成组件，其中，用于传递第一溶液的入口在一端连接至所述中空纤维的腔并且出口在另一端连接至所述腔，并且在所述壳体中设置入口用于将第二溶液传递至与所述壳体连接的出口。

根据本发明生产的膜组件可以用于各种配置使用，包括正渗透配置和反渗透配置。

各种植物诸如菠菜及其后续的植物来源的成分诸如菠菜水通道蛋白，在欧盟和美国是符合食品接触材料(FCM)的，因为它们被认为可安全用作食品成分。菠菜包括在已组装的囊泡结构(称为质膜)中的大量水通道蛋白，发现该结构即使在纯化后仍有所保留。

定义和术语

本文所用的术语“跨膜蛋白”(TP)是跨越整个生物膜的一类膜蛋白，在自然界中该膜蛋白持久地附着在该生物膜上。也就是说，本质上，跨膜蛋白从膜的一侧跨越到膜的另一侧。跨膜蛋白的实例是氨转运蛋白、脲转运蛋白、氯通道和水通道蛋白水通道。

如本文所用的术语“水通道蛋白水通道”包括功能性天然或合成水通道蛋白或水甘油通道蛋白水通道，诸如水通道蛋白Z(AqpZ)、GlPf、SoPIP2；1、水通道蛋白1和/或水通道蛋白2。水通道蛋白水通道包括细菌水通道蛋白和真核水通道蛋白，诸如酵母水通道蛋白、植物水通道蛋白和哺乳动物水通道蛋白，以及相关的通道蛋白，诸如水甘油通道蛋白。水通道蛋白和水甘油通道蛋白的实例包括：原核水通道蛋白，诸如AqpZ；哺乳动物水通道蛋白，诸如Aqp1和Aqp2；植物水通道蛋白，诸如质膜内在蛋白(PIP)、液泡膜内在蛋白(TIP)、结瘤素内在蛋白(NIP)和小内在蛋白(SIP)，例如SoPIP2；1、PttPIP2；5和PtPIP2；2；酵母水通道蛋白，诸如AQY1和AQY2；以及水甘油通道蛋白，诸如GlpF和Yfl054。水通道蛋白(aquaporin)水通道蛋白质(water channel protein)可以根据本文所述的或如Karlsson et al.(FEBSLetters 537:68-72,2003)列出的或如Jensen et al.US2012/0080377 A1(例如参见实施例6)所述的方法来制备。

本文所用的术语“分离膜”包括用于将水和任选的某些小尺寸溶质(包括阴离子和阳离子)与其它溶质、颗粒、胶体和大分子分离的膜。分离膜的实例是“过滤膜”，诸如纳滤(NF)膜、正渗透(FO)膜和反渗透(RO)膜。一种类型的过滤膜是“薄膜复合物”(或TFC)膜，通常分为纳滤膜和反渗透膜。TFC膜通常是通过将聚酰胺层沉积在非织造或织造的织物支撑体的顶部上的聚醚砜或聚砜多孔层的顶部上而制成的。聚酰胺排斥层是通过胺的水性溶液与酰氯在有机溶剂中的溶液的界面聚合而形成的。TFC膜可以如WO 2013/043118(NanyangTechnological University&Aquaporin A/S)中所描述的来生产。其他类型的过滤膜是通过逐层(LbL)沉积方法形成的那些，诸如在Gribova et al.(Chem.Mater.,24:854-869,2012)以及Wang et al.(Membranes,5(3):369-384,2015)中所述。例如，自组装纳米结构可以嵌入或掺入在聚电解质多层(PEM)膜中，如Gribova et al的图4所示。

如本文所用的“薄膜复合物”或(TFC)膜可使用于水性溶液中的胺反应物，优选芳族胺，诸如二胺或三胺，例如1,3-二氨基苯(间苯二胺，>99％，例如，购自Sigma-Aldrich)，以及溶解于有机溶剂中的酰卤反应物，诸如二酰氯或三酰氯，优选芳族酰卤，例如苯-1,3,5-三羰基氯(CAS号84270-84-8，均苯三甲酰氯(TMC)，98％，购自Sigma-Aldrich)来制备，其中所述反应物在界面缩聚反应中结合，参见Khorshidi et al.(2016)Scientific Reports6,Article number:22069和美国专利号：4,277,344，其详细描述了在支撑膜(例如聚醚砜膜)的表面形成包括层压在多孔膜支撑体上的聚酰胺的复合膜。将苯-1,3,5-三羰基氯(均苯三甲酰氯)溶解在溶剂中，诸如C6-C12烃，其包括己烷(>99.9％，Fisher Chemicals)、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷等(直链或支链烃)或其他低芳烃溶剂，例如，Isopar^TMG流体，其由石油基原料在催化剂存在下用氢气处理产生低气味流体，其主要组分包括异烷烃。Isopar^TMG流体：化学名称：烃类，C10-C12，异烷烃，<2％芳烃；CAS号：64742-48-9，化学名称：石脑油(石油)，加氢处理的重质(来自ExxonMobil Chemical)。如本领域已知的，反应物1,3-二氨基苯的替代物包括二胺，诸如六亚甲基二胺等，反应物1,3,5-三羰基氯的替代物包括二酰氯、己二酰氯、氰尿酸等。

囊泡的大小：优选地，本发明的囊泡所具有的颗粒大小介于约10nm直径至200nm直径之间，这取决于囊泡的精确组分和用于形成它们的条件。本领域技术人员将清楚的是，颗粒大小是指大小的范围，本文所引用的数字是指颗粒的平均直径，最通常为该范围颗粒的平均直径。本发明的囊泡组合物包括具有平均流体动力学直径为300nm或更小的囊泡，在一些情况下，其平均直径小于400nm，诸如小于50nm。

正渗透(FO)是使用可选择性地渗透的膜来实现水与溶解的溶质的分离的一种渗透过程。用于该分离的驱动力是高浓度溶液(本文称为汲取)和低浓度溶液(称为进料)之间的渗透压梯度。渗透压梯度引起通过膜的净水流进入汲取，从而有效地浓缩进料。汲取溶液可以由单一或多种简单盐组成，或者可以是专门为正渗透应用定制的物质。进料溶液可以是稀释产物流，诸如饮料、废物流或海水。参见，IFOA，http://forwardosmosis.biz/ education/what-is-forward-osmosis/因此，FO的大多数应用分为三大类：产物浓缩、废物浓缩或产生清洁水作为浓缩过程的副产物。本文使用的术语“PAFO”描述了压力辅助正渗透工艺。术语“PRO”在本文中用于描述压力延缓渗透，其可用于产生渗透能。本发明的膜可以用于所有类型的正渗透过程，并且可以专门适应于每种FO类型。

如本文使用的术语“反渗透”(RO)是指当在选择性渗透膜上施加的进料水压力用于克服渗透压时。反渗透通常从进料水中去除许多类型的溶解物质和悬浮物质，包括细菌，并且既用于工业过程也用于饮用水的生产。在RO过程期间，溶质保留在膜的加压侧并且纯溶剂(渗透物)通过到另一侧。选择性指定膜不允许更大的分子或离子通过其孔(洞)，同时允许溶液的较小组分(诸如溶剂分子)自由通过。低压反渗透(LPRO)膜通常在从约<5巴的进料水压力和最高达约25巴的最大操作压力15LMH/巴的比流量下操作。LPRO在较低的进料压力范围内进行，例如2至5巴，有时被指定为超低压反渗透。本领域已知的LPRO膜具有典型的操作限制，用于进料水温度为约45℃，进料水pH在2至11的范围内，以及化学清洁在pH 1至12的范围内。

参考以下非限制性实施例进一步说明本发明。

实验部分

实施例1

从菠菜叶生产包括水通道蛋白的囊泡。

第1天-缓冲液的制备

1)缓冲液和储备溶液。制备：

·0.5M DTT(二硫苏糖醇)溶于miliQ水(储备液)中，储存于-20℃下。

·0.1M PMSF(苯甲基磺酰氟)溶于异丙醇中，储存于4℃下。

·50mM EDTA(2,2',2”,2”'-(乙烷-1,2-二基二硝基)四乙酸)，pH 8.0(储备液)。

·0.2M KCP(磷酸钾缓冲液)，pH 7.8。

·2M KCl(储备液)。

·于miliQ水中的20％右旋糖酐T500溶液(％w/w)。

·于miliQ水中的40％PEG4000(％w/w)。

·均质化缓冲液：50mM MOPS(3-(N-吗啉代)丙磺酸)、5mM EDTA、0.33M蔗糖，pH 6-7(用KOH调节)。

·330/5缓冲液：0.33M蔗糖、5mM磷酸钾，pH 7.8。

2)按照以下程序制备水性聚合物两相分配系统，并储存于4℃下(可以储存一个月)：

每纯化制备3管(对于90g的菠菜沉淀物为270g，来源于1kg菠菜叶)。在4℃下，在摇床(最大倾斜，速度15)上轻轻混合过夜。蔗糖将在混合过程中溶解。如需要，一小时后转动瓶子。

3.72g(111.6g)的20％右旋糖酐T500溶液

1.86g(55.8g)的40％PEG4000溶液

1.08g(32.4g)的蔗糖(将在混合过程中溶解)

225μL(6.75mL)的0.2M磷酸钾缓冲液

18μL(540μL)的2M KCL

加入miliQ水至9g(270g)。

3)将玻璃共混器储存在冰箱中过夜，因此在第2天是低温的。

第2天

对幼小菠菜叶进行研磨

将所需量的抗坏血酸盐([抗坏血酸盐]_最终＝5mM)和PVPP(聚乙烯聚吡咯烷酮)粉末等分至3×15mL falcon管中，每轮均质化1个管。

取冰，并将带有大漏斗(带有双层神奇滤布(MiraCloth))的被夹住的玻璃烧杯放置冰中，以保持冷却直至使用。

通过3轮共混将1050克的有机幼小菠菜(新鲜)均质化：将～350g的菠菜(茎可去除，因为它们包含大量木质素)以及600mL的均质缓冲液和1管的抗坏血酸盐和PVPP放一起。

共混(均质化)6x15秒，中间间歇15秒。“平滑液(smoothie)”应该是没有菠菜块残留的蓬松的浅绿色混合物。使用剩余的均质化缓冲液清洁共混器。

通过双层神奇滤布将“平滑液”过滤至冷玻璃烧杯(5L)中。液体应为深绿色。泡沫不会被过滤，因此手动轻轻按压剩余液体通过神奇滤布，直至浆干燥。应留意神奇滤布的破裂。弃去浆。

最终体积约为～3L，并且现在看起来像是绿汁(green juice)。

向3L的“绿汁”(在通风柜中)中加入6.7mL的0.5M DTT和5mL的0.2M PMSF。

差速离心以获得微粒体级分(MF)

将3L“绿汁”转移至3×1L GSA离心管(Nalgene)，并调整重量。

离心1：将“绿汁”在10.000*g、4℃下旋转30分钟，或在5300g、4℃下旋转2小时。

收集上清液并转移至2个瓶中(各～1.5L)。弃去沉淀物。

使用蠕动泵在不搅动沉淀物的情况下收集上清液。顶部有孔的塞子可确保将表面液体被排出。速度：170mL/min。

将3L“绿汁”等分至8个较小的(250mL)GSA离心管(Nalgene)中，为离心机称出成对的重量。

离心2：将上清液在25.000*g、4℃下旋转1小时15分钟。弃去上清液，并且保留沉淀物。

将8x沉淀物溶于330/5缓冲液(两相分配缓冲液)中至总计90g，并在一个试管中混合。

在100mL Dounce组织研磨机中均质化溶解的沉淀物，直至溶液呈现为均匀且无团块(见图)。向溶解的沉淀物中加入1mM DTT和0.1mM EDTA。这是微粒体级分(MF)，并且可以冷冻直至需要。否则，继续进行第一次两相分配提取。

水性聚合物两相分配以提取质膜级分(PM1和PM2)

将90g微粒体级分轻轻上样至聚合物系统的管1上，这成为上层相1(U1)和下层相1(L1)。将90g的干净的330/5缓冲液上样至聚合物系统的管2和3上，分别成为上层相2和3(U2和U3)以及下层相2和3(L2和L3)。

在辊上轻轻混合试管1和2过夜(速度39rpm/min，在4℃下)。

在4℃下以1000rpm旋转5min，以分离上层相和下层相。确保在之后运输时不要将它们混合。

第一次旋转后：

将U2转移至空容器中。确保上层相(PEG和330/5缓冲液)不含有任何下层相(右旋糖酐)。将U1轻轻转移至L2。请勿转移任何L1，并留下与你之前对U2做的相同量的U1。

将U2转移回L1。

在辊上轻轻将试管1、2和3混合1-2小时(转速39rpm/min，在4℃下)。混合后，在旋转前检查重量是否大致成对。

第二次旋转后：

从试管3中，将U3转移至空容器中。

从管1中轻轻将U2转移至L3。请勿转移任何L1，并留下与之前U3相同量的U2。

将U3转移回至L1。第三次提取不会从L1中产生任何可用的质膜级分。然而，管1可以用作第3轮离心的配重，随后弃去，无需超速离心。

在辊上轻轻将试管1和3混合1-2小时(速度39rpm/min，在4℃下)。混合后，在旋转前检查重量是否大致配对。

超速离心以沉淀质膜(PM)级分

收集PM 1级分：

从不含任何L2的试管2中收集U1。损失一点总比污染好。

根据需要，将13mL的U1等分至尽可能多的贝克曼(Beckmann)小瓶(26.3mL)中。然后加入12mL的干净的330/5缓冲液，使上层相级分中的PEG4000聚合物获得2倍稀释。这将使质膜在离心期间发生沉淀。

在精密天平上，成对调整带盖Beckmann小瓶的重量(±0.001g)。使用干净的330/5缓冲液调整重量。

以100,000*g在4℃下旋转60min。如果PM级分已沉淀，则弃去上清液。

将沉淀物溶解/松散于5mL的干净的330/5缓冲液中，并转移至7mL Dounce组织研磨机。进行～10次冲程，使颗粒均质化，并获得无团块的均匀混合物。

根据沉淀物的大小，可能需要额外的缓冲液以达到5-10mg/ml的总蛋白浓度。这可以在总蛋白测定后进行调整，并且随着经验的积累会变得更容易，这时你可以用眼睛评估沉淀的浊度。

记录最终体积，并向经均质化的PM1级分中加入1mM DTT(2μL/mL的0.5M DTT)、5mMKCl(25μL/mL的2M KCl)和0.1mM EDTA(2μL/mL的50mM EDTA)。通过几次冲程进行混合。

将PM 1级分等分成1000μL的级分。制备500μL级分，用于QC目的诸如BCA试验。SDS-PAGE、WB、SEC-HPLC和SFLS。

在液氮中快速冷冻级分，并储存于-80℃下。

收集PM 2级分：

从试管3中收集U2，不包含任何L3。

根据需要，将13mL的U2等分至尽可能多的贝克曼(Beckmann)小瓶(26.3mL)中。然后加入12mL的干净的330/5缓冲液，使上层相级分中的PEG4000聚合物获得2倍稀释。这将使质膜在离心期间发生沉淀。

在精密天平上，成对调整带盖的Beckmann小瓶的重量(±0.001g)。使用干净的330/5缓冲液调整重量。

以100,000*g在4℃下旋转60min。如果质膜已沉淀，则弃去上清液。PM 2沉淀物将小于PM 1沉淀物。

将沉淀物溶解/松散于2mL的干净的330/5缓冲液中，并转移至7mL Dounce组织研磨机中。进行～10次冲程，使颗粒均质化，并获得无团块的均匀混合物。

记录最终体积，并向经均质化的PM1级分中加入1mM DTT(2μL/mL的0.5M DTT)、5mMKCl(25μL/mL的2M KCl)和0.1mM EDTA(2μL/mL的50mM EDTA)。

通过几次冲程进行混合。

将PM 2级分等分成1000μL的级分。制备500μL级分，用于QC目的诸如BCA试验。SDS-PAGE、WB、SEC-HPLC和SFLS。

在液氮中快速冷冻级分，并储存于-80℃下。

实施例2

生产支撑膜

将17％的聚砜(Solvay P3500 MB7 LCD)溶解在从TACT Chemie获得的83％DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中来制备涂料。将涂料在45℃的密闭容器中以90rpm的混合速度混合8小时以获得均匀的粘度。

使用230μm的流延间隙，将涂料以辊衬刀(knife over roll)流延模式流延在从Mitsubishi获得的非织造聚酯片材(型号PMB-SKC)上。在暴露时间1.9s后，通过在13℃的水中淬灭16s来进行转相。随后，将支撑膜在60℃的水中洗涤120s。获得约130μm的厚度。

实施例3：

3.1生产基础制剂

1.通过将5g KHS溶解在1l PBS(通过将8g NaCl、0.2g KCl、1.44g Na2HPO4和0.24g KH2PO4溶解在800mL MiliQ纯化H2O中，用HCl将pH调节至7.2并完成体积至1L来制备)中来制备按重量计0.5％的HS15(聚乙二醇(15)-羟基硬脂酸酯)(KHS)溶液。

2.通过将0.5g LDAO(月桂基二甲基胺基氧化物)溶解在100mL PBS中来制备PBS中按重量计0.5％的LDAO溶液。

3.以100mL/L的制备的制剂的比例添加步骤2中制备的LDAO 0.05％。

4.添加按重量计0.5％的步骤1中制备的KHS溶液，以达到减去LDAO的体积的制备的制剂的所需体积。

5.加入氨基PDMS以达到0.1％的最终浓度。

6.在室温下以每分钟170转搅拌来自步骤4的混合物过夜(不超过20小时)以获得基础制剂。

7.次日早晨取按步骤1至6的顺序获得的制备的制剂，以及通过200nm孔径过滤器过滤它对其灭菌，将其放入封闭密封瓶中并且在室温下保存它不超过12个月。

3.2生产具有0.15％菠菜囊泡的基础制剂。

第3.1节中生产的基础制剂加入0.15％的根据实施例1的菠菜制剂。

3.3生产含有0.05％菠菜囊泡的基础制剂。

第3.1节中生产的基础制剂加入0.05％的根据实施例1的菠菜制剂。

3.4生产含有0.006％菠菜囊泡的基础制剂。

第3.1节中生产的基础制剂加入0.006％的根据实施例1的菠菜制剂。

实施例4：

生产支撑膜上的TFC层

a.通过在DI水中混合以下来制备水性溶液：

i.3％MPD

ii.3％ε-己内酰胺(CAP)

iii.5％基础制剂，其包括

0％的菠菜囊泡(实施例3.1)

0.05％的菠菜囊泡(实施例3.2)

0.15％的菠菜囊泡(实施例3.3)

b.通过在Isopar E中混合以下来制备有机溶液：

i.0.09％TMC

c.TFC形成

i.将根据实施例2的支撑膜浸入在水性溶液中30秒，

ii.将膜用气枪在1巴下干燥，

iii.添加有机溶液30秒，

iv.将膜用气枪在约0.5巴下干燥

d.将具有TFC层的膜置于70℃15％柠檬酸中4min，以及然后置于70℃的RO水中2min。

表1：结果：

实施例5

中试工厂涂覆

在用于连续生产的中试平板膜制造机上以较大规模再现实施例4的实验。

将支撑膜卷置于展开站中，将实施例2中制备的支撑膜布置以行进通过用于施加水相的第一站和用于施加有机相的第二站。在第一站中，使膜与水相接触30秒。水相如实施例4中制备，但是使用0.006％菠菜囊泡(实施例3.4)。在到达第二站之前，用气枪在1巴下干燥膜。在第二站，使膜与有机溶液接触30秒。有机溶液如实施例4中所公开的。最后，用气枪在约0.5巴下干燥膜。

此外，膜接受包括以下步骤的后处理：

1.将膜与10％柠檬酸接触4min，

2.用水冲洗2min，

3.与1000ppm次氯酸钠接触2min，

4.用水冲洗2min，以及

5.用1％亚硫酸氢钠处理1min。

如上测试膜的水通量和截留率。结果示出于下表2中：

表2：

已经结合本文的各种实施方式描述了各个方面和实现。然而，本领域技术人员在实践所要求保护的主题时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施方式的其他变化。在权利要求中，词语“包括”也不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个(a/an)也不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims

1.一种液体组合物中的囊泡，所述囊泡包括植物来源的跨膜蛋白，其中囊泡形成材料包括植物质膜组分。

2.根据权利要求1所述的囊泡，其中，所述囊泡形成材料由所述植物质膜组分组成。

3.根据权利要求1或2所述的囊泡，其中，所述植物质膜组分源自与所述植物来源的跨膜蛋白相同的植物。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的囊泡，其中，所述植物来源的跨膜蛋白是水通道蛋白水通道。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的囊泡，其中，所述液体组合物包括水性缓冲液。

6.根据权利要求5所述的囊泡，其中，所述缓冲液酸度等于或高于pH 7.0，诸如等于或高于pH 7.5，诸如等于或高于pH 7.8，诸如等于或高于pH8。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的囊泡，其中，所述液体组合物包括反应性端基官能化的PDMS(聚二甲基硅烷)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的囊泡，其中，所述反应性端基官能化的PDMS被一个或多个羟基基团、胺和/或羧酸中的一种或多种官能化，并且其中单体的数量在30至50的范围内。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的囊泡，其中，所述反应性端基官能化的PDMS是聚(二甲基硅氧烷)，双(3-氨基丙基)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的囊泡，其中，植物来源的组分包括植物质膜磷脂。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的囊泡，其中，所述液体组合物包括通量增加剂。

12.根据权利要求11所述的囊泡，其中，通量改进剂是烷二醇单烷基醚烷基化物、β环糊精、聚乙二醇-羟基硬脂酸酯或其组合。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的囊泡，其中，所述液体组合物还包括洗涤剂或表面活性剂。

14.根据权利要求13所述的囊泡，其中，所述洗涤剂选自包括月桂基二甲胺N-氧化物(LDAO)、辛基葡糖苷(OG)、十二烷基麦芽糖苷(DDM)、PEG4000或其组合的组。

15.根据权利要求1至12中任一项所述的囊泡，其中，所述液体组合物不包括洗涤剂或表面活性剂。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的囊泡，其中，所述囊泡的所述植物来源的跨膜蛋白和/或所述植物质膜组分来源于菠菜(Spinaciaoleracea)。

17.根据权利要求1至16的囊泡，用于分离膜中的用途。

18.一种制备根据权利要求1至17中任一项所述的液体组合物中的囊泡的方法，包括使用超速离心和/或两相分配从植物中提取所述植物质膜组分和植物来源的跨膜蛋白。

19.根据权利要求18所述的方法，包括将所提取的植物来源的跨膜蛋白与通过将聚乙二醇-羟基硬脂酸酯溶解在磷酸盐缓冲盐水溶液中获得的基础制剂混合。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，进一步将洗涤剂和/或通量增加剂添加到所述基础制剂中。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中，将缓冲液酸度调节至等于或高于pH 7.0，诸如等于或高于pH 7.5，诸如等于或高于pH7.8，诸如等于或高于pH 8。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，其中，所述液体组合物的总蛋白质浓度低于10mg/ml。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述液体组合物的总水通道跨膜蛋白浓度在0.01μg/ml和100μg/ml之间。

24.一种分离膜，包括根据权利要求1至17中任一项所述的囊泡。

25.根据权利要求24所述的分离膜，其中，所述分离膜包括掺入了囊泡的活性层和多孔支撑膜。

26.根据权利要求25所述的分离膜，其中，所述活性层包括掺入至多孔基底膜上形成的薄膜复合材料(TFC)层中的所述囊泡。

27.根据权利要求26所述的分离膜，其中，所述TFC层通过二胺或三胺单体化合物与酰卤单体化合物之间的界面聚合形成。

28.根据权利要求27所述的分离膜，其中，所述囊泡通过所述囊泡的表面上天然存在的自由反应性基团诸如氨基基团、羟基基团和羧基基团被固定化至和/或化学结合至TFC层。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的分离膜，用于反渗透膜中的用途。

30.根据权利要求24至28中任一项所述的分离膜，用于正渗透膜中的用途。

31.一种制备在多孔基底膜上的固定化掺入跨膜蛋白的囊泡的薄膜复合层的方法，包括：

a.提供根据权利要求1至17中所述任一项所述的液体组合物中的囊泡和二胺或三胺化合物的混合物，

b.用a的所述混合物覆盖多孔支撑膜的表面，

c.施加包括酰卤化合物的疏水性溶液，以及

d.将水性溶液和所述疏水性溶液进行界面聚合反应以形成所述薄膜复合层。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述二胺化合物是1,3-二氨基苯。

33.根据权利要求31或32中任一项所述的方法，其中，所述二胺或三胺化合物与酰卤化合物的比例为按重量计0:1至30:1。

34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中，所述多孔支撑膜由聚砜或聚醚砜聚合物形成。

35.根据权利要求31至34中任一项所述的方法，其中，所述多孔支撑膜是平板。

36.根据权利要求35所述的方法，还包括通过卷绕所述平板膜来生产螺旋卷式膜组件。

37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述螺旋卷式膜组件用于通过反渗透制备纯化的水滤液。

38.根据权利要求36所述的方法，其中，所述螺旋卷式膜组件用于通过正渗透浓缩产品溶液。