CN106268377A - 一种聚砜中空纤维血液透析膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚砜中空纤维血液透析膜及其制备方法，将配置好的纺丝液送至密闭容器中，容器中通入0.05-0.50Mpa的洁净气体，在该气体压力下纺丝液以0.1-10ml/min流量从双孔喷丝头的外孔喷出，填充液在0.01Mpa-0.10Mpa压力下以0.1-5ml/min流量从内孔喷出。初生纤维经空气段后进入两段水浴凝固成型、卷绕制得透析膜。本发明通过控制密闭容器内压力，保持双孔喷丝头出液流量，工艺简单，产品膜壁均匀光滑，连续性好，便于工业化放大。

Description

一种聚砜中空纤维血液透析膜及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及高分子生物膜材料技术领域，具体地说，是一种聚砜中空纤维血液透析膜及其制备方法。

【背景技术】

我国的血液透析患者人数在快速增长，据报道，仅2012年全国登记的血液透析患者数量达28万，并从2001年开始计算，患者数目的复合增长率达到了23％。随着疾病谱的发展，预计到2023年，接受血液净化的患者数目将超过200万，市场规模将突破1000亿元，为目前血液透析市场规模的6倍以上。据统计，在国内所有医疗机构中血透器和血透机在整个血透市场中份额超过75％，但目前是整个血透市场基本上国外品牌所垄断，核心技术依赖国外进口。因此，研究开发具有自主产权的血液净化对于降低医疗成本、形成血液透析相关技术核心竞争力，具有重要意义和社会价值。

血液透析俗称“人工肾”，它模拟了人体肾脏的功能，是一种能代替部分肾功能，清除血液中有害物质，纠正体内电解质与维持酸碱平衡的体外血液透析装置。通过人为的方法，将人体内的血液引入透析器，将体内蓄积的毒物、废物从血液中清除出去，同时，通过透析器可以将体内缺乏的物质输入血液，以达到净化血液，纠正体内水、电解质酸碱平衡紊乱的目的，通过弥散、对流、超滤、吸附等机制清除体内有害物质，替代肾脏排出废物和水分，并吸收体内所需物质。

目前市场上主流的血液透析膜材料主要有纤维素类、聚砜类、聚丙烯腈和聚氨酯。其中聚砜类材料是一种分子主链中含有芳香族砜基、醚基的热塑性高分子聚合物工程材料，因其拥有高的机械强度、优良的耐高温性和耐溶剂性，已成为在醋酸纤维素材料之后，应用最多的血液透析膜材料。但是，由于聚砜材料属于强疏水性材料，故在用作透析膜前，需要对其进行亲水化处理。而且由于聚砜膜的生物相容性方面也有一定的缺陷，因此，在兼顾清除率的同时也要保证一定的生物相容性，避免在血液透析过程中发生凝血等现象。中国专利CN103316596 A中提到，与血液接触的材料需要具备良好的亲水性，这样可减少蛋白质在膜材料表面的吸附并减少血小板的聚集。因此，提高亲水性以及生物相容性已成为目前血液透析膜研究领域的热点和难点。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚砜中空纤维血液透析膜及其制备方法；其为生物相容性好、中小分子溶质清除率高、超滤系数高并能满足一定机械强度的聚砜血液透析膜。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种聚砜中空纤维血液透析膜，其原料的质量份配比：聚砜10～25份，生物相容性好的聚合物1～15份，致孔型添加剂1～15份，溶剂40～70份。

所述的聚砜中空纤维血液透析膜的内径为400～450μm，壁厚为50～100μm。

所述的生物相容性较好的聚合物选择聚乙烯吡咯烷酮。

所述的致孔剂选择一缩二乙二醇。

所述的溶剂选择N-N二甲基乙酰胺。

一种聚砜中空纤维血液透析膜的制备方法，采用干湿法制备工艺，具体步骤如下：

(1)配制纺丝液，将聚砜，添加剂，致孔剂以一定质量配比加入溶剂中，在25～60℃条件下搅拌24～48小时，直至均相溶液；

将上述溶液放置于室温下脱泡24～48小时；

(3)将上述澄清透明的纺丝液倒入密闭的铸膜罐中并脱泡12～24小时；向铸膜罐中通入0.01～0.5Mpa的洁净气体，在气体压力冲击下，纺丝液以0.1～10ml/min均匀的从喷丝头外孔中被挤出，芯液经过蠕动泵以0.1～5ml/min速度从喷丝头内孔挤出，纺丝液经过两段温度为20～50℃的凝胶水浴后，凝固形成中空纤维膜，并最终卷绕在直径为40～50cm的卷轴上；整个制备流程经中空纤维纺丝机完成。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

通过加入聚乙烯吡咯烷酮来提高聚砜膜的亲水性以及生物相容性，对于肌酐、磷酸盐、维生素B₁₂等中小溶质分子清除率高，成本低等优势，是一种较为理想的血液透析膜材料。

本发明为生物相容性好、中小分子溶质清除率高、超滤系数高并能满足一定机械强度的聚砜血液透析膜。

与现有技术相比，本发明的优势在于原料价格便宜，降低了生产成本。使用一缩二乙二醇作为致孔剂，拓宽了非溶剂的选择范围。不仅如此，制备过程中纺丝液经历双凝固水浴，使得溶剂与非溶剂交换更加透彻，减少残余组分。操作简单便利，反应条件温和，具有很好的工业应用前景。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种聚砜中空纤维血液透析膜及其制备方法的具体实施方式。

所制备的聚砜中空纤维血液透析膜有关性能均是在本研究中心的血液透析装置上进行测试。所有流体流速均保持在1220m/s线速度下稳定运行半小时，然后用纯水测试膜的超滤系数，以2000ppm的磷酸盐、100ppm的肌酐和50ppm的维生素B₁₂溶液测试膜的清除速率。超滤系数的计算公式如(1)所示：

$K_{\mathrm{UF}}=\frac{Q}{n^{\mathrm{\π}}\mathrm{DL\ΔP}}---\left(1\right)$

其中：Q是总的透过液体积流量(ml/h)，D是中空纤维膜内径(m)，L是中空纤维膜长度(m)，ΔP是跨膜压力(mmHg)。

清除率的计算公式如(2)所示：

$\mathrm{CL}=Q_B\left(\frac{C_{B1}-C_{B0}}{C_{B1}}\right)---\left(2\right)$

其中：C_B1是透析器入口处血液中溶质浓度(mg/L)；C_B0是透析器出口处血液中溶质浓度(mg/L)；Q_B是血液在管程中流动速度(mL/min)。

实施例1

先将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮等原料放置于60℃烘箱内烘干24小时，然后称取15份聚砜、10份聚乙烯吡咯烷酮、10份聚乙二醇和65份N-N一甲基乙酰胺于容器中，在25-60℃水浴氛围下经过24-48小时搅拌、保温后，然后在室温下进行脱泡24-48小时，制得粘度在10000cp(25℃)的纺丝液。将纺丝液倒入铸膜罐中，再静置12-24小时脱泡。向容器中通入0.2MPa的洁净气体，该洁净气体为洁净的氮气，在该气体压力下纺丝液以5ml/min流量从双孔喷丝头的外孔喷出，填充液在0.1Mpa压力下以2ml/min流量从内孔喷出。初生纤维经空气段后进入两段水浴凝固成型、卷绕制得透析膜。对制得的聚砜中空纤维血液透析膜进行性能测试，平均内径439μm，壁厚129μm，其超滤系数为119mL/m²·h·mmHg，磷酸盐、肌酐和维生素B₁₂的清除率分别为4430、2750和1320mL/min·m²。

实施例2

将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮等原料放置于60℃烘箱内烘干24小时，然后按照以下质量份配比称取17份聚砜、10份聚乙烯吡咯烷酮、10份一缩二乙二醇和63份N-N二甲基乙酰胺于容器中，在25-60℃水浴氛围下经过24-48小时搅拌、保温后，然后在室温下进行脱泡24-48小时，制得粘度在15000cp(25℃)的纺丝液。将纺丝液倒入铸膜罐中，再静置12-24小时脱泡。向容器中通入0.3MPa的洁净气体，该洁净气体为洁净的空气或氮气，在该气体压力下纺丝液以6ml/min流量从双孔喷丝头的外孔喷出，填充液在0.10Mpa压力下以3ml/min流量从内孔喷出。初生纤维经空气段后进入2段水浴凝固成型、卷绕制得透析膜。对制得的聚砜中空纤维血液透析膜进行性能测试，平均内径439μm，壁厚129μm，其超滤系数为253mL/m²·h·mmHg，磷酸盐、肌酐和维生素B₁₂的清除率分别为3210、1200和1020mL/min·m²。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种聚砜中空纤维血液透析膜，其特征在于，其原料的质量份配比：聚砜10～25份，生物相容性好的聚合物1～15份，致孔型添加剂1～15份，溶剂40～70份。

2.如权利要求1所述的一种聚砜中空纤维血液透析膜，其特征在于，所述的聚砜中空纤维血液透析膜的内径为400～450μm，壁厚为50～100μm。

3.如权利要求1所述的一种聚砜中空纤维血液透析膜，其特征在于，所述的生物相容性较好的聚合物选择聚乙烯吡咯烷酮。

4.如权利要求1所述的一种聚砜中空纤维血液透析膜，其特征在于，所述的致孔剂选择一缩二乙二醇。

5.如权利要求1所述的一种聚砜中空纤维血液透析膜，其特征在于，所述的溶剂选择N-N二甲基乙酰胺。

6.一种聚砜中空纤维血液透析膜的制备方法，其特征在于，采用干湿法制备工艺，具体步骤如下：

(1)配制纺丝液，将聚砜，添加剂，致孔剂以一定质量配比加入溶剂中，在25～60℃条件下搅拌24～48小时，直至均相溶液；

将上述溶液放置于室温下脱泡24～48小时；

(3)将上述澄清透明的纺丝液倒入密闭的铸膜罐中并脱泡12～24小时；向铸膜罐中通入0.01～0.5Mpa的洁净气体，在气体压力冲击下，纺丝液以0.1～10ml/min均匀的从喷丝头外孔中被挤出，芯液经过蠕动泵以0.1～5ml/min速度从喷丝头内孔挤出，纺丝液经过两段温度为20～50℃的凝胶水浴后，凝固形成中空纤维膜，并最终卷绕在直径为40～50cm的卷轴上；整个制备流程经中空纤维纺丝机完成。