CN104841285A

CN104841285A - 一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜及其制备方法

Info

Publication number: CN104841285A
Application number: CN201510239690.0A
Authority: CN
Inventors: 邱运仁; 徐静远; 吴兴泽
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2035-05-12
Also published as: CN104841285B

Abstract

一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜及其制备方法。具有中空纤维结构，内、外表面为致密的皮层，中间为多孔支撑层，构成一种既有高渗透性又有高分离性能和抗菌性的血液透析膜，内径为160～250μm，膜壁厚为30～50μm，超滤系数为7.0～60ml/m².h.mmHg，以柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯作膜材，膜液中质量百分含量为15～30％，溶剂为70～85％，用非溶剂诱导相分离法制备血液透析膜。透析膜的制备工艺简单易控，制备的膜具有良好的抗凝血性、生物相容性和抗菌性，尿素、β2微球蛋白清、白蛋白的清除率分别为55～80％，48～60％，2.5～9％，抗致病性大肠杆菌率99％。

Description

一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜及其制备方法

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜及其制备方法。

背景技术

聚氨酯具有良好的生物相容性和物理性能，是常用的透析膜材料之一。但其与血液直接接触时，容易被血蛋白污染，又因为其抗凝血性能不足，与血液接触还会导致血栓的形成。本发明致力于解决现有聚氨酯血透膜的在抗凝血方面的不足，提供了一种抗凝血改性聚氨酯血液透析膜及其制备方法。

关于血液透析膜的研究报道已有很多。例如，中国专利CN 103316596 A公开了一种抗凝血聚乳酸血液透析膜的制备方法，以提高其亲水性和抗凝血性。该技术在制备聚乳酸中空纤维膜后，经二胺活化，在膜表面引入肝素以得到聚乳酸中空纤维膜。该技术存在工艺较复杂、所使用的改性物质肝素价格昂贵、且表面引入肝素存在稳定性较差等缺陷。中国专利CN 102258946 A公开了一种低密度脂蛋白亲和吸附血液透析膜材料的制备方法。该技术通过常压低温等离子活化改性处理方法引入活性反应基团，膜材料表面的亲水性和血液相容性都得到了提高，但实际操作工程中存在工艺复杂、表面改性的均匀性难以保证。中国专利CN 102755844 A公开了一种表面离子化改性聚砜超滤膜的制备方法。该发明采用含聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的两亲性嵌段共聚物与聚砜进行溶液共混，通过浸没沉淀相转化法制备聚砜超滤膜，用溴代酸溶液进行表面季胺化处理后，膜表面带有阴、阳离子，使膜的亲水性和抗污染能力得到提高，但其血液相容性未有明显提高。

本发明的突出特点是充分利用聚氨酯具有良好的生物相容性和物理性能，通过以柠檬酸和壳聚糖改性得到的抗凝血改性聚氨酯为基材料，制备一种新型抗凝血改性聚氨酯血液透析膜。该聚氨酯长链键合的聚乙二醇结构确保了材料较强亲水性，以降低非特异蛋白在膜表面的吸附从而抑制血液凝固；且该改性聚氨酯材料的长链两端键合的柠檬酸结构和壳聚糖结构，起到了进一步提高其生物相容性的作用。并且，该抗凝血改性聚氨酯血液透析膜具有制备工艺简单易控的特点，所制备的血液透析膜具有良好的抗凝血性、生物相容性和抗菌性。

发明内容

本发明的目的是解决现有血液透析膜在血液相容性方面存在的不足的问题。该改性聚氨酯血液透析膜的特点在于采用一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯作为基材以制备血液透析膜，从而提高血液透析膜亲水性、抗凝血性、化学稳定性。

该抗凝血改性聚氨酯血液透析膜的起始原料配比如下：

(1)该抗凝血改性聚氨酯的结构为：

上述结构式链端中的R表示壳聚糖结构；n＝4～140，m＝30～200。

(2)改性聚氨酯膜液的质量组成为

抗凝血改性聚氨酯 15～30％

溶剂 75～85％。

其中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或以上溶剂的混合物。

一种抗凝血改性聚氨酯血液透析膜的制备方法，包括以下步骤：

1)改性聚氨酯血液透析膜原液的制备：

1)膜液的制备：

将以上所述的抗凝血改性聚氨酯15～30％，溶剂70～85％(以上均为质量百分浓度，下同)，加入原料罐中，在70～95℃下加热搅拌溶解2～20小时，待充分溶解后，在温度20～40℃下静置8～24小时脱泡，得到均匀的改性聚氨酯膜液。

2)中空纤维膜的制备：

打开氮气阀，使原料罐压力维持0.050～0.20MPa，改性聚氨酯膜液经过滤，通过计量泵压入纺丝头，膜液流量为0.8～2mL/min(对单孔喷丝头而言，下同)，同时通入芯液，流量为1.0～1.5mL/min。初生态膜经过2～20cm空气间距后，在卷丝机的牵引下经过凝固浴和清洗浴后，缠绕于卷丝机上。其中，卷丝速度为20～50m/min，凝固浴温度为0～30℃，清洗浴温度为20～35℃。制备的抗凝血改性聚氨酯血液透析膜，其内径为150～250um，壁厚为30～50um，超滤系数为6～60mL/m².h.mmHg，尿素清除率为60～90％，β2微球蛋白清除率为30～60％，白蛋白清除率为2～10％，抗致病性大肠杆菌99％。

本发明与现有技术相比，拥有以下突出优点：

1.拥有柠檬酸结构和壳聚糖结构的改性聚氨酯具有优良的血液相容性、抗菌性和抗微生物污染能力，同时亲水性和抗蛋白污染能力也远高于未改性的聚氨酯血液透析膜。

2.本发明的制备方法简单易控，所制备的血液透析膜稳定性好。

具体实施方式

实施例1

将上述抗凝血改性聚氨酯16％，溶剂84％(均为质量百分组成)，加入原料罐中，在95℃下加热搅拌溶解2小时，充分溶解后在温度25℃下静置8小时脱泡，得到均匀的膜液；打开氮气阀，使原料罐压力维持约0.06MPa，膜液经过滤，通过计量泵送入纺丝头，膜液流量为1.10mL/min，同时向纺丝头通入芯液，芯液流量为1.07mL/min。在卷丝机的牵引下，初生态中空纤维膜经过2cm空气距后进入凝固浴中，凝固浴温度为30℃，经清洗浴，清洗浴为30℃，将固化成型的中空纤维膜缠绕在卷丝机上，卷丝速度为50m/min。所制备的改性聚氨酯血液透析膜，其内径为165μm，膜壁厚为34μm，超滤系数为55.2ml/m².h.mmHg，尿素清除率为78.8％，β2微球蛋白清除率为56.5，白蛋白清除率为8.4％，抗致病性大肠杆菌率99％。

实施例2

将上述抗凝血改性聚氨酯18％，溶剂82％(均为质量百分组成)，加入原料罐中，在90℃下加热搅拌溶解2.5小时，充分溶解后在温度25℃下静置8小时脱泡，得到均匀的膜液；打开氮气阀，使原料罐压力维持约0.08MPa，膜液经过滤，通过计量泵送入纺丝头，膜液流量为1.10mL/min，同时向纺丝头通入芯液，芯液流量为1.08mL/min。在卷丝机的牵引下，初生态中空纤维膜经过4cm空气距后进入凝固浴中，凝固浴温度为26℃，经清洗浴，清洗浴为30℃，将固化成型的中空纤维膜缠绕在卷丝机上，卷丝速度为45m/min。所制备的改性聚氨酯血液透析膜，其内径为175μm，膜壁厚为36μm，超滤系数为42.6mL/m².h.mmHg，尿素清除率为72.2％，β2微球蛋白清除率为54.5，白蛋白清除率为7.6％，抗致病性大肠杆菌率99％。

实施例3

将上述抗凝血改性聚氨酯24％，溶剂76％(均为质量百分组成)，加入原料罐中，在85℃下加热搅拌溶解3小时，充分溶解后在温度30℃下静置10小时脱泡，得到均匀的膜液；打开氮气阀，使原料罐压力维持约0.10MPa，膜液经过滤，通过计量泵送入纺丝头，膜液流量为1.35mL/min，同时向纺丝头通入芯液，芯液流量为1.39mL/min。在卷丝机的牵引下，初生态中空纤维膜经过8cm空气距后进入凝固浴中，凝固浴温度为15℃，经清洗浴，清洗浴为20℃，将固化成型的中空纤维膜缠绕在卷丝机上，卷丝速度为40m/min。所制备的改性聚氨酯血液透析膜，其内径为210μm，膜壁厚为42μm，超滤系数为18.8mL/m².h.mmHg，尿素清除率为62.5％，β2微球蛋白清除率为49.6％，白蛋白清除率为4.7％，抗致病性大肠杆菌率99％。

实施例4

将上述抗凝血改性聚氨酯20％，溶剂80％(均为质量百分组成)，加入原料罐中，在80℃下加热搅拌溶解4小时，充分溶解后在温度30℃下静置12小时脱泡，得到均匀的膜液；打开氮气阀，使原料罐压力维持约0.12MPa，膜液经过滤，通过计量泵送入纺丝头，膜液流量为1.05mL/min，同时向纺丝头通入芯液，芯液流量为1.03mL/min。在卷丝机的牵引下，初生态中空纤维膜经过10cm空气距后进入凝固浴中，凝固浴温度为25℃，经清洗浴，清洗浴为25℃，将固化成型的中空纤维膜缠绕在卷丝机上，卷丝速度为38m/min。所制备的改性聚氨酯血液透析膜，其内径为186μm，膜壁厚为38μm，超滤系数为36.4mL/m².h.mmHg，尿素清除率为70.2％，β2微球蛋白清除率为52.4％，白蛋白清除率为6.5％，抗致病性大肠杆菌率99％。

实施例5

将上述抗凝血改性聚氨酯26％，溶剂74％(均为质量百分组成)，加入原料罐中，在75℃下加热搅拌溶解6小时，充分溶解后在温度35℃下静置16小时脱泡，得到均匀的膜液；打开氮气阀，使原料罐压力维持约0.14MPa，膜液经过滤，通过计量泵送入纺丝头，膜液流量为1.20mL/min，同时向纺丝头通入芯液，芯液流量为1.13mL/min。在卷丝机的牵引下，初生态中空纤维膜经过12cm空气距后进入凝固浴中，凝固浴温度为10℃，经清洗浴，清洗浴为25℃，将固化成型的中空纤维膜缠绕在卷丝机上，卷丝速度为32m/min。所制备的改性聚氨酯血液透析膜，其内径为212μm，膜壁厚为46μm，超滤系数为12.5mL/m².h.mmHg，尿素清除率为60.6％，β2微球蛋白清除率为50.2％，白蛋白清除率为3.6％，抗致病性大肠杆菌率99％。

实施例6

将上述抗凝血改性聚氨酯28％，溶剂72％(均为质量百分组成)，加入原料罐中，在80℃下加热搅拌溶解8小时，充分溶解后在温度35℃下静置20小时脱泡，得到均匀的膜液；打开氮气阀，使原料罐压力维持约0.20MPa，膜液经过滤，通过计量泵送入纺丝头，膜液流量为1.15mL/min，同时向纺丝头通入芯液，芯液流量为1.06mL/min。在卷丝机的牵引下，初生态中空纤维膜经过16cm空气距后进入凝固浴中，凝固浴温度为2℃，经清洗浴，清洗浴为30℃，将固化成型的中空纤维膜缠绕在卷丝机上，卷丝速度为28m/min。所制备的改性聚氨酯血液透析膜，其内径为220μm，膜壁厚为48μm，超滤系数为7.2mL/m².h.mmHg，尿素清除率为56.6％，β2微球蛋白清除率为48.8％，白蛋白清除率为2.6％，抗致病性大肠杆菌率99％。

实施例7

将上述抗凝血改性聚氨酯22％，溶剂78％(均为质量百分组成)，加入原料罐中，在65℃下加热搅拌溶解10小时，充分溶解后在温度30℃下静置24小时脱泡，得到均匀的膜液；打开氮气阀，使原料罐压力维持约0.15MPa，膜液经过滤，通过计量泵送入纺丝头，膜液流量为0.88mL/min，同时向纺丝头通入芯液，芯液流量为1.14mL/min。在卷丝机的牵引下，初生态中空纤维膜经过18cm空气距后进入凝固浴中，凝固浴温度为20℃，经清洗浴，清洗浴为25℃，将固化成型的中空纤维膜缠绕在卷丝机上，卷丝速度为24m/min。所制备的改性聚氨酯血液透析膜，其内径为246μm，膜壁厚为40μm，超滤系数为22.4mL/m2.h.mmHg，尿素清除率为66.2％，β2微球蛋白清除率为50.48％，白蛋白清除率为5.6％，抗致病性大肠杆菌率99％。

Claims

1.一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜，其特征为：具有中空纤维结构，内、外表面为致密的皮层，中间为多孔支撑层，构成一种既有高渗透性又有高分离性能和抗菌性的血液透析膜，内径为160～250μm，膜壁厚为30～50μm，超滤系数为7.0～60ml/m².h.mmHg，尿素清除率为55～80％，β2微球蛋白清除率为48～60％，白蛋白清除率为2.5～9％，抗致病性大肠杆菌率99％。

2.一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)膜液的制备：

将质量百分浓度为15～30％的柠檬酸和壳聚糖改性的生物相容性聚氨酯，质量百分浓度为70～85％溶剂，加入原料罐中，在70～95℃下加热搅拌溶解2～20小时，待充分溶解后，在温度20～40℃下静置8～24小时脱泡，得到均匀的改性聚氨酯溶液；所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或多种溶剂的混合物；

2)中空纤维膜的制备：

打开氮气阀，使原料罐压力维持0.050～0.20MPa，改性聚氨酯膜液经过滤，通过计量泵压入纺丝头，膜液流量为0.8～2mL/min，同时通入芯液，流量为1.0～1.5mL/min；初生态膜经过2～20cm空气间距后，在卷丝机的牵引下经过凝固浴和漂洗浴后，缠绕于卷丝机上；其中，卷丝速度为20～50m/min，凝固浴温度为0～30℃，漂洗浴为20～35℃；得到抗凝血改性聚氨酯血液透析膜，其内径为150～250um，壁厚为30～50um，超滤系数为6～60mL/m².h.mmHg，抗致病性大肠杆菌99％。

3.根据权利要求2所述的一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的凝固浴，使用的非溶剂为水或含有步骤1)所述溶剂的水溶液。

4.根据权利要求2所述的一种柠檬酸和壳聚糖改性的抗凝血聚氨酯血液透析膜的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的芯液为水或为步骤1)所述溶剂的水溶液。