CN102911390B - 一种用于生物人工肝的改性膜材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生物人工肝的改性膜材料，所述改性膜材料用聚偏氟乙烯中空纤维膜为原材料，以2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯为接枝单体，二苯甲酮为引发剂，采用紫外光辐照的方法对聚偏氟乙烯中空纤维膜进行表面接枝改性制得。本发明亲水性更佳，在微型人工肝反应器与未改性的相比，更利于肝细胞的贴壁生长和功能状态的维持，更适合作为生物人工肝的膜材料。

Description

一种用于生物人工肝的改性膜材料

技术领域

本发明属于医学生物化工技术领域，尤其是涉及一种用于生物人工肝的改性膜材料。

背景技术

急性肝功能衰竭（acute liver failure，ALF）可导致肝细胞严重损害或坏死,是最具挑战性的一种临床综合征。目前，肝移植是唯一可治愈急性肝功能衰竭的方法，但由于供体的缺乏及保存供体时间的限制，另外，由于经济和技术的原因，对于大多数患者来说常规的肝移植是不切实际的。

在1986年，Demetrion教授首先提出了生物人工肝（bioartificial liver，BAL）的概念，即将肝细胞悬液与生物合成材料相结合组装成某种形式的人工肝支持系统，发现它不仅具有肝特异性的解毒功能，而且在参与三大物质代谢、生物转化、分泌具有促进肝细胞生长活性的物质方面功能明显。近年来大量研究结果表明，生物型人工肝作为肝移植过渡支持手段的效果是肯定的。并且对AHF患者的肝功能自然恢复，解决急性肝功能的失代偿，促进肝细胞再生均有一定的作用。

聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）膜是常用的生物膜材料，由于其良好的生物相容性，是常用的人工肝膜材料。但是单应用PVDF膜并不能更好的维持肝原代细胞功能。

聚乙二醇（PEG）具有抑制蛋白质污染的性能，无毒，化学钝性且具有很好的亲水性，是常用的生物膜材料。经过接枝共聚物可以有效的改善其对蛋白的聚合和成块，促进对药物的的吸收。对PEG进行表面膜改性，可以更好的维持细胞在体外的功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种以PEG的衍生物2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯作为单体对聚偏氟乙烯中空纤维膜进行表面接枝改性的生物人工肝的改性膜材料。

一种用于生物人工肝的改性膜材料，所述改性膜材料用聚偏氟乙烯中空纤维膜为原材料，以2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯为接枝单体，二苯甲酮为引发剂，采用紫外光辐照的方法对聚偏氟乙烯中空纤维膜进行表面接枝改性制得。

优选地，所述改性膜材料的制备包括（一）膜的预处理、（二）膜的接枝反应和（三）接枝膜的后处理；

（一）膜的预处理：

将聚偏氟乙烯中空纤维膜剪成5~10cm的若干小段，用乙醇浸泡12~24h，去离子水冲洗，真空干燥至恒重；然后将膜浸入质量浓度为1.5~3.0%光敏剂二苯甲酮乙醇溶液中，1~2h后取出，制得预覆有光敏剂的聚偏氟乙烯中空纤维膜；

（二）膜的接枝反应：

将一定浓度的2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯的乙醇溶液置于石英管中，再将小段的聚偏氟乙烯中空纤维膜置于石英管中；18～25℃下，用紫外光辐照20~25min，制得聚偏氟乙烯中空纤维接枝膜；

（三）接枝膜的后处理：

接枝后的聚偏氟乙烯中空纤维膜用去离子水和乙醇分别清洗3~5次，真空干燥至恒重。

优选地，所述的乙醇体积分数为70~95%。

优选地，所述的真空干燥的温度为50~60℃。

优选地，所述的2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯的体积分数为5~35%。

优选地，所述的紫外光由灯距为20~25cm的300W高压汞灯照射出。

优选地，所述改性膜材料制备的具体步骤为：

（一）膜的预处理：

将聚偏氟乙烯中空纤维膜剪成10cm的5小段，放入培养皿中，用95%乙醇浸泡24h，去离子水冲洗，60℃真空干燥至恒重；然后将膜浸入质量分数为3.0%光敏剂二苯甲酮乙醇溶液中，2h后取出，制得预覆有光敏剂的聚偏氟乙烯中空纤维膜；

（二）膜的接枝反应：

将体积分数为20%的2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯的乙醇溶液置于石英管中，再将小段的聚偏氟乙烯中空纤维膜置于石英管中；25℃下，用灯距为20cm的300W高压汞灯辐照20min，制得聚偏氟乙烯中空纤维接枝膜；

（三）接枝膜的后处理：

接枝后的聚偏氟乙烯中空纤维膜用去离子水和乙醇分别清洗3次，60℃真空干燥至恒重。

本发明亲水性更佳，在微型人工肝反应器与未改性的相比，更利于肝细胞的贴壁生长和功能状态的维持，更适合作为生物人工肝的膜材料。

附图说明

图1是本发明接触角随时间变化的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

改性膜材料制备的具体步骤为：

（一）膜的预处理：

将聚偏氟乙烯中空纤维膜剪成10cm的5小段，放入培养皿中，用95%乙醇浸泡24h，去离子水冲洗，60℃真空干燥至恒重，称取其重量W₀；然后将PVDF膜浸入质量分数为3.0%光敏剂二苯甲酮乙醇溶液中，2h后取出，制得预覆有光敏剂的PVDF膜；

（二）PVDF膜的接枝反应：

将体积分数为20%的2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯的乙醇溶液置于石英管中，再将小段的PVDF膜置于石英管中； 25℃下，用灯距为20cm的300W高压汞灯辐照20min，制得PVDF接枝膜；

（三）PVDF接枝膜的后处理：

接枝后的PVDF膜用去离子水和乙醇分别清洗3次，60℃真空干燥至恒重，称取其重量W₁。

改性膜材料的性能表征及结果：

1. 单体浓度对膜接枝率的影响

测量接枝反应前后膜的重量，代入公式计算接枝率：

G%=[(W₁-W₀)/W₀]×100%

其中：G、W₀和W₁分别为接枝率、接枝反应前PVDF膜的质量、接枝反应后PVDF膜的质量。结果如表1所示。

表1  单体浓度对膜接枝率的影响

单体体积分数	PVDF膜接枝率
		5%	4.11%
10%	7.14%
		15%	9.44%
20%	10.58%
		25%	12.53%
30%	15.21%
		35%	28.58%

从表1可以看出，PVDF膜的接枝率随单体浓度的不断增大而持续增大，这说明对于PVDF膜而言，在单体浓度在5~35%范围内，增加单体浓度，可以促进接枝反应的进行。

2. 接枝膜的亲水性分析

采用膜的静态接触角和接触角随时间的变化曲线来共同表征膜的亲水性。结果如表2、图1所示。

表2 原PVDF膜及改性膜的静态接触角

单体浓度	0%	5%	10%	15%	20%	25%	30%	35%
									静态接触角	82.4°	79.9°	78.1°	77.8°	74.3°	72.7°	67.3°	63.8°

说明随着接枝率的提高，接触角逐渐变小，即改性后的PVDF膜具有更好的亲水性。

3. 细胞实验：

将细胞接种与改性和未改性的人工肝反应器内，每天取细胞上清培养液，测其谷草转氨酶（AST）、乳酸脱氢酶（LDH）、尿素和白蛋白功能指标，AST和LDH越低越好，尿素和白蛋白越高越好，结果如表3、表4所示。

表3

功能指标	天数	未改性均值IU/L	改性均值IU/L
				AST	1	26	24
	3	21	20
					5	46	37
	7	58	41
				LDH	1	25	23
	3	27	25
					5	45	41
	7	58	50

表4

功能指标	天数	未改性均值Ug/ml	改性均值Ug/ml
				尿素	2	289.15	295.32
	4	205.67	219.86
					6	134.96	175.59
白蛋白	2	1.182	1.237
					4	1.359	1.491
	6	1.306	1.360

Claims (1)

1. 一种用于生物人工肝的改性膜材料，其特征在于：所述改性膜材料制备的具体步骤为：

（一）膜的预处理：

将聚偏氟乙烯中空纤维膜剪成10cm的5小段，放入培养皿中，用95%乙醇浸泡24h，去离子水冲洗，60℃真空干燥至恒重；然后将膜浸入质量分数为3.0%光敏剂二苯甲酮乙醇溶液中，2h后取出，制得预覆有光敏剂的聚偏氟乙烯中空纤维膜；

（二）膜的接枝反应：

将体积分数为35%的2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯的乙醇溶液置于石英管中，再将小段的聚偏氟乙烯中空纤维膜置于石英管中；25℃下，用灯距为20cm的300W高压汞灯辐照20min，制得聚偏氟乙烯中空纤维接枝膜；

（三）接枝膜的后处理：

接枝后的聚偏氟乙烯中空纤维膜用去离子水和乙醇分别清洗3次，60℃真空干燥至恒重。