CN105088783B - 一种血液净化材料的改性方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血液净化材料的改性方法，改性方法包括：将疏水性甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸羟乙酯和乙烯基吡咯烷酮、含磷酰胆碱单体或丙烯酸于溶剂中混合，引发聚合得到无规共聚物；将无规共聚物析出，去除未反应的单体后溶解于溶剂中，得到涂覆液；将透析膜浸入涂覆液中，待反应完全后取出干燥，得到涂覆血液净化材料。本发明方法，通过对净化材料进行涂覆等处理，改变共聚物的亲疏水单体比例，调节涂覆共聚物的亲疏水能力，提高其血液相容性和对大分子毒素的亲和能力，达到吸附清除大分子毒素的目的。涂覆膜的长链烷烃和净化材料的苯环结构通过疏水作用形成较为牢固的双层膜结构，不易脱落。

Description

一种血液净化材料的改性方法

技术领域

本发明涉及一种血液净化材料的改性方法。

背景技术

血液透析是血液净化技术的一种。其利用半透膜原理，将患者的血液与透析液同时引进透析器，两者在透析膜的两侧呈反方向流动。其通过扩散、对流体内各种有害以及多余的代谢废物和过多的电解质移出体外，达到清除毒素和体内滞留过多水分的目的，并达到纠正水电解质及酸碱平衡的目的。

血液透析所使用的半透膜厚度为10～20微米，膜上的孔径平均为3nm，所以只允许分子量为1.5万以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于3.5万的大分子物质不能通过。因此，蛋白质、致热原、病毒、细菌和血细胞等都是不能透出的。

对于肾功能受损者，因肾小球滤过功能受损或滤过负荷增加，所以β2-微球蛋白(孔径约3.35nm)升高。吸附树脂能够有效地吸附清除大分子毒素，但其价格相对昂贵，作为血液净化材料的载体成本较高。一般血透膜的价格便宜，但其难以有效清除β2-微球蛋白等大分子毒素，往往需要将透析器和含有吸附树脂灌流器联用，以达到同时清除小分子和中大分子毒素的目的。高通量的透析器可清除部分β2-微球蛋白等大分子毒素，但清除效果不够理想。

目前的透析膜只能有效清除小分子毒素，而难以有效清除大分子毒素。

其他的血液净化材料也存在类似的问题。

开发出一种既可以有效清除小分子毒素，又可以有效清除大分子毒素的血液净化材料具有非常实际的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种血液净化材料的改性方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种血液净化材料的改性方法，包括如下步骤：

1)将疏水性甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸羟乙酯，及乙烯基吡咯烷酮、含磷酰胆碱单体和丙烯酸中的至少一种于溶剂中混合，引发聚合得到无规共聚物；

2)将无规共聚物析出，去除未反应的单体后溶解于溶剂中，得到涂覆液；

3)将透析膜浸入涂覆液中，待反应完全后取出干燥，得到涂覆血液净化材料。

作为上述改性方法的进一步改进，疏水性甲基丙烯酸烷基酯：甲基丙烯酸羟乙酯：(乙烯基吡咯烷酮、含磷酰胆碱单体及丙烯酸之和)的摩尔比为(1～10)：(1～24)：1，优选的摩尔比为(1～4)：(5～8)：1。

作为上述改性方法的进一步改进，制备无规共聚物时还添加有适量交联剂。特别的，交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。进一步的，交联剂的添加为聚合单体质量的0.05～2％。

作为上述改性方法的进一步改进，溶剂为乙醇、丙酮、丁酮中的至少一种。特别的，溶剂为乙醇溶液。

作为上述改性方法的进一步改进，涂覆液中，无规共聚物的质量百分浓度为0.3～1.5％。

作为上述改性方法的进一步改进，疏水性甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸十二或以上的烷基酯。

作为上述改性方法的进一步改进，含磷酰胆碱单体选自甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱。

一种血液净化材料的改性方法，包括按上述的方法制备得到涂覆血液净化材料，然后在涂覆血液净化材料上接枝聚赖氨酸和多粘菌素B中的至少一种。

本发明的有益效果是：

以血液净化中常用的透析膜为例，本发明方法通过对透析膜进行涂覆等处理，改变共聚物的亲疏水单体比例，调节涂覆共聚物的亲疏水能力，提高其血液相容性和对大分子毒素的亲和能力，达到吸附清除大分子毒素的目的。改性透析膜不仅能够选择性地透过小分子毒素，还能够通过氢键、疏水等作用吸附清除大分子毒素。涂覆膜的长链烷烃和透析膜的苯环结构通过疏水作用形成较为牢固的双层膜结构，相对于普通的物理涂覆，该涂覆膜不易从透析膜上脱落。涂覆膜的长链烷烃穿过透析膜与透析膜内的血液接触，进而吸附清除β2-微球蛋白等大分子毒素。

此外，可以在涂覆膜上进行改性固载各种配基(如多粘菌素B和聚赖氨酸等)，也可通过对透析膜上的苯环进行改性，固载不同的配基，利用静电、氢键和范德华力等作用吸附清除不同的毒素分子，如内毒素、低密度脂蛋白和免疫球蛋白等。

其他血液净化材料，如微球、片板状的血液净化材料也可以类似的处理，达到同样的效果。

本发明的改性方法操作简单，改性成功率高，产品批次间的稳定性好。

具体实施方式

一种血液净化材料的改性方法，包括如下步骤：

1)将疏水性甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸羟乙酯，及乙烯基吡咯烷酮、含磷酰胆碱单体和丙烯酸中的至少一种于溶剂中混合，引发聚合得到无规共聚物；

2)将无规共聚物析出，去除未反应的单体后溶解于溶剂中，得到涂覆液；

3)将透析膜浸入涂覆液中，待反应完全后取出干燥，得到涂覆血液净化材料。

通过调整各种单体的比例进而调整亲疏水基团的比例，使得净化材料具有不同的吸附特性，满足不同的要求。特别的，作为上述改性方法的进一步改进，疏水性甲基丙烯酸烷基酯：甲基丙烯酸羟乙酯：(乙烯基吡咯烷酮、含磷酰胆碱单体及丙烯酸之和)的摩尔比为(1～10)：(1～24)：1，优选的摩尔比为(1～4)：(5～8)：1。

添加交联剂可以提高涂层的机械强度，作为上述改性方法的进一步改进，在制备无规共聚物时，还可以根据实际需要添加适量交联剂。特别的，交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。进一步的，交联剂的添加为聚合单体质量的0.05～2％。

溶剂为乙醇、丙酮、丁酮中的至少一种。乙醇溶液的安全性好，对使用的单体具有较好的溶解性，因此，作为上述改性方法的进一步改进，溶剂为乙醇溶液。

较低浓度的无规共聚物溶液具有更好的流动性，可以更为均匀地涂覆在净化材料上，因此，作为上述改性方法的进一步改进，涂覆液中，无规共聚物的质量百分浓度为0.3～1.5％。

疏水性甲基丙烯酸烷基酯中，烷基链的碳原子数在9以上，优选为12以上，常见的商品化疏水性甲基丙烯酸烷基酯有甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯等。

作为上述改性方法的进一步改进，含磷酰胆碱单体选自甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱。

一种血液净化材料的改性方法，包括按上述的方法制备得到涂覆血液净化材料，然后在涂覆血液净化材料上接枝聚赖氨酸和多粘菌素B中的至少一种。

下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

1-1甲基丙烯酸十六烷基酯共聚物的合成

在250mL酒精溶液中，加入甲基丙烯酸十六烷基酯51.1g、甲基丙烯酸羟乙酯42.8g和乙烯基吡咯烷酮单体6.1g(摩尔比约3:6:1)，再加入0.1g引发剂偶氮二异丁腈AIBN和0.1g的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，于70℃搅拌反应5小时。反应完成后将聚合溶液滴加入水中析出共聚物。

1-2涂覆

取甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和乙烯基吡咯烷酮共聚物，溶于80％酒精溶液制成1％的涂覆液。将1g透析膜(聚砜中空纤维商品，壁厚40um，内径200um，孔径约3nm，有效面积1.5m²)浸泡在10mL的涂覆液中，于25℃干燥24小时。

实施例2

2-1甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物的合成

在200mL酒精溶液中，加入甲基丙烯酸十八烷基酯20.2g、甲基丙烯酸羟乙酯62.2g和甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体17.6g(摩尔比1:8:1)，再加入0.05g引发剂偶氮二异丁腈AIBN和0.07g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，于60℃搅拌反应5小时。反应完成后将聚合溶液滴加入水中析出共聚物。

2-2涂覆

取甲基丙烯酸十八烷基酯、HEMA和甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱共聚物，溶于75％酒精溶液制成1％的涂覆液。将1g透析膜(聚醚砜中空纤维商品)浸泡在10mL的涂覆液中，于25℃干燥24小时。

实施例3

3-1甲基丙烯酸十六烷基酯共聚物的合成

用常用的自由基聚合反应合成无规共聚物。在250mL酒精溶液中，加入甲基丙烯酸十六烷基酯52.2g、甲基丙烯酸羟乙酯43.8g和丙烯酸单体4.0g(摩尔比3:6:1)，再加入0.1g引发剂偶氮二异丁腈AIBN和0.08g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，于60℃搅拌反应5小时。反应完成后将聚合溶液滴加入水中析出共聚物。

3-2涂覆

取甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和丙烯酸改性共聚物，溶于80％酒精溶液制成1％的涂覆液。将1g透析膜(聚砜中空纤维商品。壁厚40um，内径200um，孔径约3nm，有效面积1.5m²)浸泡在10mL的涂覆液中，于25℃干燥24小时。

3-3聚赖氨酸改性

取3-2涂覆透析膜，加入0.5g聚赖氨酸的水溶液，调节pH＝4.6。加入0.8g NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)进行活化，再慢慢加入0.6g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)，在25℃中震荡反应4小时。反应完成后用注射水清洗。

静态吸附β2-微球蛋白实验

取试管，分别加入一定量裁剪收集的透析膜和涂覆透析吸附膜，再加入含β2-微球蛋白的血浆1.5mL，震荡吸附2小时(温度37℃，震荡速率100±10rpm)，然后检测浓度，并计算吸附剂对其清除率。

表1材料对β₂-微球蛋白的吸附和清除率

由上表数据可见经过涂覆后的透析膜相对于普通的透析膜，其对β₂-微球蛋白的清除率有明显的提高。

静态吸附炎性因子实验

取试管，分别加入一定量裁剪收集的透析膜和涂覆透析吸附膜，再加入含炎性因子的血浆1.5mL，震荡吸附2小时(温度37℃，震荡速率100±10rpm)，然后检测浓度，并计算吸附剂对其清除率。

表2材料对炎性因子的吸附和清除率

由上表数据可见经过涂覆后的透析膜相对于普通的透析膜，其对炎性因子的清除率也有明显的提高。

中小分子毒素清除率

采用体外模拟实验(血流量200mL/min，透析液流量500mL/min)的数据，测定透析膜、涂覆透析吸附膜填装的透析器对尿素、肌酐和维生素B12的清除率。

表3材料对中小分子毒素的清除率

由上表数据可见透析膜经过涂覆改性前后的对中小分子毒素(以尿素、肌酐和维生素B12作为代表物)的清除率基本没有下降。

静态吸附内毒素实验

取试管，分别加入一定量裁剪收集的透析膜和聚赖氨酸改性涂覆透析吸附膜，再加入含内毒素的血浆1.5mL，震荡吸附2小时(温度37℃，震荡速率100±10rpm)，然后检测浓度，并计算吸附剂对其清除率。

表4材料对内毒素的吸附和清除率

由上表数据可见经过聚赖氨酸改性涂覆的透析膜相对于普通的透析膜和涂覆透析吸附膜，其对内毒素的清除率也有明显的提高。

通过对不同批次的产品进行性能检测，发现批次间的改性血液净化材料的吸附性能无显著差异，批次间产品的稳定性好。

Claims (8)

1.一种血液净化材料的改性方法，包括如下步骤：

1)将疏水性甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸羟乙酯，及乙烯基吡咯烷酮、含磷酰胆碱单体和丙烯酸中的至少一种于溶剂中混合，引发聚合得到无规共聚物；

2)将无规共聚物析出，去除未反应的单体后溶解于溶剂中，得到涂覆液；

3)将透析膜浸入涂覆液中，待反应完全后取出干燥，得到涂覆血液净化材料；

4)在涂覆血液净化材料上接枝聚赖氨酸和多粘菌素B中的至少一种；

其中，疏水性甲基丙烯酸烷基酯：甲基丙烯酸羟乙酯：（乙烯基吡咯烷酮、含磷酰胆碱单体及丙烯酸之和）的摩尔比为（1～10）：（1～24）：1。

2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于：制备无规共聚物时还添加有适量交联剂。

3.根据权利要求2所述的改性方法，其特征在于：交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。

4.根据权利要求2或3所述的改性方法，其特征在于：交联剂的添加为聚合单体质量的0.05～10%。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的改性方法，其特征在于：溶剂为乙醇、丙酮、丁酮中的至少一种。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的改性方法，其特征在于：涂覆液中，无规共聚物的质量百分浓度为0.3～1.5%。

7.根据权利要求1～3任意一项所述的改性方法，其特征在于：疏水性甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸十二或以上的烷基酯。

8.根据权利要求1～3任意一项所述的改性方法，其特征在于：含磷酰胆碱单体选自甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱。