CN102107031A - 血液血浆中毒素滤过吸附器及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血液血浆中毒素滤过吸附器及其制备方法和应用，属于通过膜滤出血液中物质的装置。本发明包括医用塑料制成的筒体，分别与其上下端结合并形成有血液入口的上盖、有血液出口的下盖；筒体上端一侧壁形成有与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液出口，筒体下端另一侧壁形成的透析液进口，聚四氟乙烯中空纤维外壁接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯后，附载有人血清白蛋白或壳聚糖。使用中由于血液或血浆不与吸附剂直接接触，透析液与血浆或血液流向相反，而保障了治疗安全；由于透析液中不耗用大量人体白蛋白，降低了治疗费用。特别适用于通过血液、血浆滤过吸附胆红素等毒素治疗肝功能衰竭患者。

Description

血液血浆中毒素滤过吸附器及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及通过膜滤出血液中物质的装置，具体是一种用于临床治疗肝衰竭患者的血液血浆中毒素滤过吸附器及其制备方法和应用。

背景技术

高胆红素血症是重症肝病，肝衰竭的主要临床表现之一。胆红素是一种细胞毒性物质，可以引起线粒体功能障碍，导致各器官系统功能损坏，甚至危及生命。常规的内科治疗疗效缓慢，作用不明显。近年来人工肝技术在肝功能衰竭治疗中作用日益受到重视。目前，国内应用的人工肝技术是一整套包含血浆置换、血液滤过、血液/血浆灌流、分子吸附循环系统等等。归结为两种主要治疗形式：

(1)吸附剂直接吸附血液或血浆中的毒素。如在血液或血浆灌流中使用的活性炭、离子交换树脂等。该方法由于吸附剂直接与血液或血浆接触，吸附剂中有害物质易进入血液或血浆中造成炎性反应。

(2)通过中空纤维膜的孔径滤过透析达到解毒作用。如血浆置换、分子吸附再循环系统等，使用中的透析液与血浆或血液不直接接触，各行其路，而且流向相反，该方法需要大量血浆或人血白蛋白，由于血液制品来源困难，很难满足社会需求，也使得治疗费用的大幅提高。

中国专利1277272公开了“一种含聚苯乙烯的共混纤维及其制造方法和用途”，其是以聚苯乙烯、聚丙烯树脂组合物等多种不相容的高聚物树脂，经过共混挤出，纺丝，生成微相分离的取向微纤结构为特征的多相组分共混纤维，微纤直径为0.5μm，实现了经通用熔融纺丝设备制造多组分微相分离的共混纤维，其中的聚丙烯起到提高可纺性和微纤增强共混纤维力学性能的作用，聚苯乙烯组分则可用以引入各种基团，制成离子交换纤维，用于空气、水等的净化过滤，或金属离子的吸附，或催化剂的制备等，也可用于制造生物医学领域的新材料，如人工肾或人工肝等。

中国专利1565651公开了一种“离体式生物人工肝的肝支持装置”，它包括有培养液循环流动机构和患者血浆循环流动机构，培养液循环流动机构是由培养液蠕动泵、培养液瓶、氧气弥散管通过培养液输送管与生物反应器中穿过生物反应器外腔的由中空纤维构成的培养液通路一起构成的循环通路，患者血浆循环流动机构是由血浆蠕动泵、血浆袋经血浆输送管与生物反应器中穿过生物反应器外腔的由中空纤维构成的血浆通路一起构成的循环通路。它可以在更多地保留患者血液中对人体有益物质的基础上，只需用少量的正常人的血浆，在离开人体的情况下，通过生物反应器中的高活性肝细胞长时间地对患者的血浆进行特异性解毒代谢与生物作用，简化操作程序，提高人工肝的质控和安全性。

中国专利201180139公开了“一种保持有效层间距的人工肝反应器”，它包括多层含有生物材料涂层的无纺布，无纺布表面均设有并排紧密排列的多束中空纤维管，中空纤维管的一端与血液入口连接，中空纤维管的另一端与血液出口连接，中空纤维管与无纺布之间的空间形成外腔，外腔与肝细胞灌注口连通，相邻两层无纺布的间距为10～100微米。本实用新型的优点在于该生物人工肝反应器可使肝细胞均匀分布在中空纤维的周围，合理的层间距使肝细胞可以更长期的生长。本实用新型可用于肝细胞的培养生长，也可用于替代肝脏的作用，对肝衰竭患者进行替代治疗或过渡到肝移植。

发明内容

本发明就是为了解决传统治疗方法血液制品来源困难，费用昂贵，以及吸附剂中有害物质进入人体造成炎性反应等问题，而提供一种聚四氟乙烯中空纤维接枝功能基团的滤过吸附器及其制备方法和应用。

本发明是按以下技术方案实现的。

一种血液血浆中毒素滤过吸附器，包括医用塑料制成的筒体，与筒体上端结合并形成有血液入口的上盖、与筒体下端结合并形成有血液出口的下盖，筒体上端一侧壁形成有与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液出口，筒体下端另一侧壁形成有与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液进口，而在所述聚四氟乙烯中空纤维外壁接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯后，附载有人血清白蛋白。

所述血液血浆中毒素滤过吸附器，而在所述聚四氟乙烯中空纤维外壁接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯后，附载有高分子材料壳聚糖。

一种血液血浆中毒素滤过吸附器的制备方法，包括医用塑料制成的筒体，与筒体上端结合并形成有血液入口的上盖、与筒体下端结合并形成有血液出口的下盖，筒体上端一侧壁形成的与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液出口，筒体下端另一侧壁形成的与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液进口，

a.聚四氟乙烯中空纤维集束，两端封孔，预经丙酮浸泡、烘干后，投入到浓度为10-30％甲基丙烯酸缩水甘油酯的1，4二氧六环的混合溶液中，同时加入浓度为1-3％的阻聚剂硫酸亚铁铵盐和3-10％交联剂三烯丙基异氰脲酸酯，经驱氧，密封，放射性60Co辐照，取出后丙酮浸泡，除去附着在中空纤维上残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯及其均聚物；去离子水清洗，除去吸附在中空纤维上的硫酸亚铁铵盐，最后再以丙酮清洗纤维，真空干燥，而成外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚四氟乙烯中空纤维；

b.外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚四氟乙烯中空纤维用甲醇预处理，在人血清白蛋白0.2-0.5mg/ml和PH＝7的磷酸钠缓冲溶液中回流后，与新鲜的人血清白蛋白反应10-20小时，用0.1-0.3％w/w，吐温-20和浓度为0.3-0.6％NaCl溶液洗除未结合的人血清白蛋白，剪切封孔端，生成外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯并附载人血清白蛋白的聚四氟乙烯中空纤维。

所述血液血浆中毒素滤过吸附器的制备方法，其外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚四氟乙烯中空纤维浸泡于0.2-0.6％壳聚糖的乙酸溶液中，40-80℃保温振荡反应3-8个小时后，用0.1-1.0％的NaOH溶液冲洗后，再用去离子水洗去未反应的试剂，剪切封孔端，生成外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯并附载壳聚糖的聚四氟乙烯中空纤维。

所述血液血浆中毒素滤过吸附器在制备胆红素吸附循环装置中的应用：

a.血液血浆中毒素滤过吸附器在制备治疗重症肝炎的血液、血浆解毒装置中的应用；

b.血液血浆中毒素滤过吸附器在制备治疗肝功能衰竭疾病的血液、血浆解毒装置中的应用。

这样设计的本发明，避免了吸附剂中有害物质进入人体造成炎性反应，因此，安全有效、操作简便；节省大量的血浆或人血白蛋白，使治疗成本明显降低。采用本发明进行的血浆循环灌流过程中，在恒温37℃，初始胆红素浓度为390μmol/l，胆红素吸附率达30-42.1％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明。

本发明结合现有技术的两种解毒吸附方式的优点。根据生物化学反应原理：即毒物分子可在极短距离内，在载体与配体之间实现交换，这实际上是毒物分子在浓度梯度的推动下不断进行扩散-结合释放再扩散的动力学过程，这一传递过程中可表示为：

其中A代表毒物分子，B代表载体分子，AB代表毒物与载体结合物。

由此看出在血浆中胆红素与载体白蛋白的结合是可逆反应，促进传递包含两个过程：扩散过程和结合过程。

本发明选用生物相容性良好的聚四氟乙烯中空纤维管(PTFE)外壁附载人血清蛋(HAS)或天然生物高分子材料壳聚糖(CS)。血液或血浆在中空纤维管内循环，血液或血浆中解离的胆红素通过膜孔径被外壁附着HAS或壳聚糖吸附达到解毒功能，由于吸附反应既不与血液或血浆直接接触所以对它的破坏最小，又不需要高浓度的白蛋白透析液因而降低了治疗的费用。透析液在中空纤维管壁之间以相反方向循环，清除血液或血浆中小分子毒物并维持电解质平衡。从而建立一种新型的血液或血浆滤过吸附解毒方式，更加安全有效地清除血液或血浆中的胆红素。

应用本发明的适应症：重症肝炎、肝衰竭疾病的血液或血浆高胆红素症。

1.通过在聚四氟乙烯中空纤维外壁接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)后附载人血清白蛋白(HAS)或附载壳聚糖(CS)。制成PTFE-GMA-HSA、PTFE-GMA-CS中空纤维。

1.1 GMA接枝聚四氟乙烯中空纤维外壁。

将内径100um，壁厚20um，聚四氟乙烯中空纤维20克集束，两端用医用硅橡胶粘合剂封孔，用丙酮浸泡后60℃烘干10小时的PTFE中空纤维投入到浓度为20％GMA的1，4二氧六环的混合溶液中，加入浓度为3％的阻聚剂硫酸亚铁铵盐和10％交联剂三烯丙基异氰脲酸酯，通入高纯氮气驱除溶液中的氧气后，快速将容器密闭，以60Co为辐射源，在1.5kGy/h剂量率下连续辐照30h，辐照结束后，将纤维放入索氏提取器中，以丙酮提取30h，除去附着在纤维上的残余单体(GMA)及GMA均聚物。然后用大量去离子水清洗，以除去吸附在纤维上的硫酸亚铁铵盐，最后再以丙酮清洗纤维后用真空干燥箱在50℃烘干40h。

1.2 HAS或CS接枝附载GMA的聚四氟乙烯中空纤维

PTFE-GMA接枝HSA反应，用MeOH预处理后，在HAS0.5mg/ml和PH＝7的磷酸钠缓冲溶液中回流后与新鲜的HSA反应10小时，用0.3％w/w，吐温-20和浓度为0.3NaCl溶液洗除未结合的HAS，剪切封孔端，生成PTFE-GMA-HAS中空纤维。

PTFE-GMA接枝CS反应，将纤维浸泡于浓度为0.6壳聚糖的乙酸溶液中，在60℃温度下，保温振荡反应6小时后用浓度为0.4％的NaO H溶液冲洗后用去离子水洗去未反应的试剂，剪切封孔端，生成PTFE-GMA-CS中空纤维。

2.用PTFE-GMA-BSA或PTFE-GMA-CS中空纤维制备滤过吸附器

根据吸附器所需膜面积要求，计算中空纤维的用量和在吸附器中的排列方式，用聚氨酯粘合剂采用离心灌注方式将纤维与滤过吸附器筒体两端密合。

3.体外胆红素吸附试验

血浆PTFE-GMA-BSA或PTFE-GMA-CS中空纤维管内循环。根据半透膜原理，利用所述纤维管内外胆红素浓度梯度差，血浆中与白蛋白结合的胆红素解离扩散通过膜孔并与管壁外附着的HAS或CS结合，最后滤过器中胆红素浓度达到平衡。

采用本发明进行的血浆循环灌流过程中，在恒温37℃，初始胆红素浓度为390μmol/l，胆红素吸附率达30-42.1％。

Claims (5)

1.一种血液血浆中毒素滤过吸附器，包括医用塑料制成的筒体，与筒体上端结合并形成有血液入口的上盖、与筒体下端结合并形成有血液出口的下盖，筒体上端一侧壁形成有与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液出口，筒体下端另一侧壁形成有与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液进口，其特征在于：所述聚四氟乙烯中空纤维外壁接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯后，附载有人血清白蛋白。

2.根据权利要求1所述血液血浆中毒素滤过吸附器，其特征在于：所述聚四氟乙烯中空纤维外壁接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯后，附载有高分子材料壳聚糖。

3.一种权利要求1所述血液血浆中毒素滤过吸附器的制备方法，包括医用塑料制成的筒体，与筒体上端结合并形成有血液入口的上盖、与筒体下端结合并形成有血液出口的下盖，筒体上端一侧壁形成的与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液出口，筒体下端另一侧壁形成的与筒体内聚四氟乙烯中空纤维外壁缝隙相通的透析液进口，其特征在于：

a.聚四氟乙烯中空纤维集束，两端封孔，预经丙酮浸泡、烘干后，投入到浓度为10-30％甲基丙烯酸缩水甘油酯的1，4二氧六环的混合溶液中，同时加入浓度为1-3％的阻聚剂硫酸亚铁铵盐和3-10％交联剂三烯丙基异氰脲酸酯，经驱氧，密封，放射性60Co辐照，取出后丙酮浸泡，除去附着在中空纤维上残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯及其均聚物；去离子水清洗，除去吸附在中空纤维上的硫酸亚铁铵盐，最后再以丙酮清洗纤维，真空干燥，而成外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚四氟乙烯中空纤维；

b.外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚四氟乙烯中空纤维用甲醇预处理，在人血清白蛋白0.2-0.5mg/ml和PH＝7的磷酸钠缓冲溶液中回流后，与新鲜的人血清白蛋白反应10-20小时，用0.1-0.3％w/w，吐温-20和浓度为0.3-0.6％NaCl溶液洗除未结合的人血清白蛋白，剪切封孔端，生成外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯并附载人血清白蛋白的聚四氟乙烯中空纤维。

4.根据权利要求3所述血液血浆中毒素滤过吸附器的制备方法，其特征在于：外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚四氟乙烯中空纤维浸泡于0.2-0.6％壳聚糖的乙酸溶液中，40-80℃保温振荡反应3-8个小时后，用0.1-1.0％的NaOH溶液冲洗后，再用去离子水洗去未反应的试剂，剪切封孔端，生成外壁枝接有甲基丙烯酸缩水甘油酯并附载壳聚糖的聚四氟乙烯中空纤维。

5.根据权利要求1所述血液血浆中毒素滤过吸附器在制备胆红素吸附循环装置中的应用：

a.血液血浆中毒素滤过吸附器在制备治疗重症肝炎的血液、血浆解毒装置中的应用；

b.血液血浆中毒素滤过吸附器在制备治疗肝功能衰竭疾病的血液、血浆解毒装置中的应用。