CN107417839A - 一种高血液相容性吸附树脂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其包括如下步骤：将苯乙烯、二乙烯基苯、亲水性改性物和功能性助剂混合，经一步法悬浮聚合得吸附树脂。本发明通过对原料组分的优化，只需经一步法悬浮聚合即可得到高血液相容性的吸附树脂，其中亲水性改性物单体有效地分布在该吸附树脂的表面和内部孔道结构中，从而大大改善了吸附树脂整体的血液相容性。因此本发明所制备得的吸附树脂无需进行后续包膜改性处理，可直接用作血液净化吸附剂。

Description

一种高血液相容性吸附树脂的制备方法

技术领域

本发明涉及生物医用吸附材料领域，特别是涉及一种高血液相容性吸附树脂的制备方法。

背景技术

血液灌流主要是利用吸附剂清除血液中的毒素和致病物质，从而达到净化血液，缓解、治疗疾病的目的。血液灌流在临床上具有明显的疗效，是目前不可缺少的一种治疗方法。

而血液灌流器是血液灌流中常用的耗材，其填装的吸附剂主要是聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂，但吸附树脂的血液相容性较差，需要对其进行包膜处理，以改善其血液相容性。

包膜可分为物理包膜和化学包膜。物理包膜的膜层仅依靠物理的作用力包裹吸附剂，容易脱落；而化学包膜主要是通过化学键的作用将官能团接枝到吸附树脂载体上，这样的膜层牢固不脱落，在临床上会更安全。常用的包膜材料有火棉胶、醋酸纤维素、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸羟乙酯等。

专利JP2003339855公布了采用聚甲基丙烯酸羟乙酯对阴离子交换树脂吸附剂进行包膜的技术，以改善吸附剂的血液相容性，减少吸附剂对白蛋白的吸附。但吸附树脂的包膜相对来说是增加了生产工艺，如果能制备无需包膜的具有较高血液相容性的吸附树脂，则能够大幅提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其所制备得的吸附树脂无需进行包膜处理，可直接用作血液净化吸附剂。

本发明所采取的技术方案是：一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其包括如下步骤：将苯乙烯、二乙烯基苯、亲水性改性物和功能性助剂混合，经一步法悬浮聚合得吸附树脂。

作为上述方案的进一步改进，所述功能性助剂包括分散剂、引发剂和致孔剂。进一步地，所述分散剂为有机分散剂与无机分散剂的组合。具体地，采用悬浮聚合法会使一大部分的亲水性改性物溶解到水相中，而在油相中的分布大大减少，从而导致亲水性改性物无法有效地与聚合物反应。本发明利用有机分散剂可吸附在聚合物表面形成胶体保护膜和无机分散剂与亲水性改性物之间存在电荷效应的特性，有效地阻止了亲水性改性物溶解在水相中的损失。

实际上，本发明是在普通的用于血液灌流的聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂的原料配比及制备方法上进行了改良。与普通的聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂的制备相似，是通过苯乙烯单体与二乙烯基苯单体置于混合反应体系中进行悬浮聚合而成。因此反应过程中通常需要加入常规的功能性助剂，如引发剂、致孔剂等。其中本发明中的引发剂选用过氧化苯甲酰，亦可选用其他引发剂如过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈。而本发明中的致孔剂选自甲苯、异辛烷、液体石蜡中的至少一种，当然亦可选用其他本领域常用的致孔剂。其中本发明通过调整致孔剂等的用量调节吸附树脂孔径结构(孔径分布5～200nm)，使其能够匹配目标吸附分子大小结构，以实现其特异性吸附能力。而且还可以对交联剂高纯度二乙烯基苯的残余双键进行修饰改性，进而提高吸附剂对致病物质的特异性清除能力。

作为上述方案的进一步改进，本发明先将有机分散剂与苯乙烯、二乙烯基苯、亲水性改性物、引发剂和致孔剂加入到水相与油相的混合反应体系中，再加入无机分散剂混合搅拌均匀，经一步法悬浮聚合得吸附树脂。

本发明中的有机分散剂与无机分散剂分步添加，实际上是先通过有机分散剂吸附在油相中的油珠球状液滴表面形成胶体保护膜，然后再通过加入无机分散剂进行机械阻隔，并利用无机分散剂与亲水性改性物的电荷效应，保证聚合物组分中含有足够的亲水性结构，以提高其血液相容性。

作为上述方案的进一步改进，所述悬浮聚合过程中控制反应体系逐渐升温至70～85℃，定型2～3h，维持反应体系温度继续反应20～24h，以得到微球状的吸附树脂。

作为上述方案的进一步改进，所述有机分散剂选自聚乙烯醇或明胶；所述无机分散剂为磷酸盐。

作为上述方案的进一步改进，所述亲水性改性物选自含磷酰胆碱基团的单体、醋酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。所述含磷酰胆碱基团的单体为甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱。本发明中选用甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱、醋酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮或甲基丙烯酸羟乙酯作为亲水性改性物，其能高效地在吸附树脂聚合物的表面和内部孔道中形成足够的亲水性结构。

作为上述方案的进一步改进，该吸附树脂的表面和内部均具有孔道结构，其孔径分布范围为5～200nm，溶血率小于1％。

本发明还包括一种高血液相容性吸附树脂，其由上述的制备方法制备而成。同时，该吸附树脂可进行二次交联处理，以进一步提高其强度，从而增强其直接用于血液灌流净化吸附剂的综合性能。

本发明的有益效果是：

本发明通过对原料组分的优化，只需经一步法悬浮聚合即可得到高血液相容性的吸附树脂，其中亲水性改性物单体有效地分布在该吸附树脂的表面和内部孔道结构中，从而大大改善了吸附树脂整体的血液相容性。因此本发明所制备得的吸附树脂无需进行后续包膜改性处理，可直接用作血液净化吸附剂。

本发明中有机分散剂与无机分散剂采用分步添加的工艺步骤，先通过有机分散剂吸附在油相聚合物表面形成胶体保护膜，然后再通过加入无机分散剂进行机械阻隔，并利用无机分散剂与亲水性改性物的电荷效应，有效地减少亲水性改性物溶解在水相中的损失，使亲水性改性物与疏水性的吸附树脂进行共聚，赋予疏水性的吸附树脂一定的亲水性，进而使疏水性的吸附树脂达到适合的亲疏水结构，改善其血液相容性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。

一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其包括如下步骤：将苯乙烯、二乙烯基苯、亲水性改性物和功能性助剂混合，经一步法悬浮聚合得吸附树脂。

作为进一步实施方式，所述功能性助剂包括分散剂、引发剂和致孔剂。进一步地，所述分散剂为有机分散剂与无机分散剂的组合。

作为进一步实施方式，本发明先将有机分散剂与苯乙烯、二乙烯基苯、亲水性改性物、引发剂和致孔剂加入到水相与油相的混合反应体系中，再加入无机分散剂混合搅拌均匀，经一步法悬浮聚合得吸附树脂。

作为进一步实施方式，所述悬浮聚合过程中控制反应体系逐渐升温至70～85℃，定型2～3h，维持反应体系温度继续反应20～24h，以得到微球状的吸附树脂。

作为进一步实施方式，所述有机分散剂选自聚乙烯醇或明胶；所述无机分散剂为磷酸盐。

作为进一步实施方式，所述亲水性改性物选自含磷酰胆碱基团的单体、醋酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。所述含磷酰胆碱基团的单体为甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱。

对比例：一般聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂的合成

先将5g明胶加热溶解于纯化水中，然后分别入苯乙烯65g、二乙烯基苯35g、过氧化苯甲酰3g、甲苯150g、异辛烷30g和适量液体石蜡，搅拌均匀后，逐渐升温到75℃，定型3h，微球体定型后在80℃继续反应24h，得到微球状吸附树脂。

实施例1：

先将5g明胶加热溶解于纯化水中，然后分别加入苯乙烯60g、二乙烯基苯35g、过氧化苯甲酰3g、甲苯150g、异辛烷30g、适量液体石蜡和甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱5g，搅拌均匀后，再加入磷酸钙0.6g，逐渐升温到75℃，定型3h，微球体定型后在80℃继续反应24h，得到微球状吸附树脂。

实施例2：

先将4g明胶加热溶解于纯化水中，然后分别加入苯乙烯50g、二乙烯基苯45g、过氧化苯甲酰2g、甲苯165g、异辛烷15g和甲基丙烯酸羟乙酯10g，搅拌均匀后，再加入磷酸钙0.5g，逐渐升温到75℃，定型2h，微球体定型后在80℃继续反应24h，得到微球状吸附树脂。

实施例3：

先将3g聚乙烯醇加热溶解于纯化水中，然后分别加入苯乙烯40g、二乙烯基苯55g、过氧化苯甲酰4g、甲苯135g、异辛烷45g和乙烯基吡咯烷酮8g，搅拌均匀后，再加入磷酸钠0.6g，逐渐升温到75℃，定型3h，微球体定型后在80℃继续反应24h，得到微球状吸附树脂。

实施例4：

先将5g聚乙烯醇加热溶解于纯化水中，然后分别加入苯乙烯50g、二乙烯基苯45g、过氧化苯甲酰4g、甲苯155g、异辛烷25g和醋酸乙烯酯5g，搅拌均匀后，再加入磷酸钙0.8g，逐渐升温到75℃，定型2.5h，微球体定型后在80℃继续反应24h，得到微球状吸附树脂。

实施例5：

先将5g明胶加热溶解于纯化水中，然后分别加入苯乙烯30g、二乙烯基苯65g、过氧化苯甲酰4g、甲苯150g、异辛烷30g、乙烯基吡咯烷酮5g和甲基丙烯酸羟乙酯5g，搅拌均匀后，逐渐升温到75℃，定型3h，微球体定型后在80℃继续反应24h，得到微球状吸附树脂。

实施例6：吸附实验

取无热原试管，分别加入对比例和实施例1～5制得的吸附树脂1mL，再加入含β2微球

表1吸附树脂对β2微球蛋白的清除率

蛋白1820ng/mL的血浆10mL，震荡吸附2h(温度37℃，震荡速率100±10rpm)，然后检测β2微球蛋白浓度，并计算吸附树脂对其清除率，如下表1所示。

根据表1数据可得，本发明制备得的高血液相容性吸附树脂相对于一般吸附树脂的吸附清除性能没有明显下降，其清除率可达到85％以上。

实施例7：溶血实验

取吸附树脂测定其溶血率(其中溶血试验是根据《GB/T16886.4-2003医疗器械生物学评价第4部分与血液相互作用试验选择》、《GB/T16175-2008医用有机硅材料生物学评价试验方法》)。

取样品组每管加入供试品5g，再加入氯化钠注射液10mL；阴性对照组每管加入氯化钠注射液10mL；阳性对照组每管加入蒸馏水10mL。每组平行操作3管。全部试管放入恒温水浴中(37±1)℃保温30min后，每支试管加入0.2ml稀释兔血，轻轻混匀，置(37±1)℃水浴中继续保温60min。倒出管内液体以800g离心5min。吸取上清液移入比色皿内，用分光光度计在545nm波长处测定吸光度。样品组合对照组吸光度均取3管的平均值。阴性对照管的吸光度应不大于0.03，阳性对照管的吸光度应为0.8±0.3，否则应重新试验。

其中：A——样品组吸光度；

B——阴性对照组吸光度；

C——阳性对照组吸光度。

表2吸附树脂的溶血率

吸附树脂	溶血率(％)
		对比例	4.7
实施例1	0.5
		实施例2	0.6
实施例3	0.8
		实施例4	0.3
实施例5	0.5

根据表2数据可得，本发明制备得的高血液相容性吸附树脂的溶血率小于1％，比对比例的吸附树脂的溶血率要低，符合国家标准要求的低于5％。

实施例8：血液相容性实验

分别取吸附树脂1mL湿树脂，经生理盐水浸泡10h后装入灌流器内，用注射器注入10mL经过肝素钠抗凝的兔子全血，以50mL/min的流速灌流2h，同时加一支空灌流器进行对照实验。经过Beckman LH750血细胞分析仪测定灌流前后血液各组分的变化。

结果表明，本发明对比例中的吸附树脂，灌流前后血液中各主要组分下降的百分数在10％左右，而实施例1、2、3、4、5灌流前后血液中各主要组分的变化不大，下降的百分数均在6％以内，由此表明本发明制备得到的吸附树脂具有良好的血液相容性。

实施例9：二次交联处理

将本发明所制备得的吸附树脂进行二次交联处理，以达到保证该吸附树脂具有高血液相容性的前提下进一步提高吸附树脂强度的目的。具体地，可采用下述二次交联处理方法对上述实施例1～5所制备得的吸附树脂进行处理，本实施例针对上述实施例4所制备得的吸附树脂进行详细说明。

(1)取实施例4所制备得的吸附树脂(合成交联剂为纯度80wt％的二乙烯基苯)加入30mL的二氯乙烷浸泡过夜，再加入4mL质量浓度为30％的双氧水和3g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)在50℃中搅拌反应4h，转速200rpm。反应完成后分别用食用酒精、去离子水清洗，得到环氧化改性的聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂。

将上述环氧活化后的吸附树脂加入80mL质量浓度为4％的氢氧化钠溶液中水解，浸泡过夜，而后水洗至中性。

取上述水解后的聚苯乙烯二乙烯基苯树脂40g于500mL的具塞三角烧瓶中，加入60mL摩尔浓度为2.5moI/L的氢氧化钠溶液，30℃静止5min，再依次加入25mL二甲亚砜和8mL环氧氯丙烷，放到200rpm的水浴摇床中，于30℃反应3h，然后用食用酒精、去离子水洗涤，得到二次交联吸附树脂。

(2)取实施例4所制备得的吸附树脂(合成交联剂为纯度80wt％的二乙烯基苯)加入40mL的二氯乙烷浸泡过夜，逐滴加入20mL的含有2.0％间氯过氧苯甲酸的二氯乙烷溶液，于冰水浴中(温度控制在0～4℃)搅拌反应过夜，转速200rpm。反应完成后分别用食用酒精、去离子水清洗，得到环氧化改性的聚苯乙烯二乙烯基苯树脂。

将上述环氧活化后的吸附树脂加入80mL质量浓度为4％的氢氧化钠溶液中水解，浸泡过夜，而后水洗至中性。

取上述水解后的聚苯乙烯二乙烯基苯树脂40g于500mL的具塞三角烧瓶中，加入60mL摩尔浓度为2.5moI/L的氢氧化钠溶液，30℃静止5min，再依次加入25mL二甲亚砜和8mL环氧氯丙烷，放到200rpm的水浴摇床中，于30℃反应3h，然后用食用酒精、去离子水洗涤，得到二次交联吸附树脂。

用颗粒强度测定仪测定吸附树脂的强度，其测定结果如下表3。

根据表3数据可得，经过二次交联的吸附树脂的强度明显提高至原来的3～4倍，交联增强效果显著。

表3吸附树脂强度

吸附树脂	强度(N)
		实施例4	5.62
实施例9(1)	20.68
		实施例9(2)	16.52

采用上述实施例6的测试方法计算二次交联处理后吸附树脂的清除率，其结果如下表4。

表4吸附树脂对β2微球蛋白的清除率

根据表4数据可得，该聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂二次交联后相对于原一次交联的吸附清除性能没有明显的下降，其清除率仍可达到80％以上。

上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将苯乙烯、二乙烯基苯、亲水性改性物和功能性助剂混合，经一步法悬浮聚合得吸附树脂。

2.根据权利要求1所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于：所述功能性助剂包括分散剂、引发剂和致孔剂。

3.根据权利要求2所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于：所述分散剂为有机分散剂与无机分散剂的组合。

4.根据权利要求3所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将有机分散剂与苯乙烯、二乙烯基苯、亲水性改性物、引发剂和致孔剂加入到水相与油相的混合反应体系中，再加入无机分散剂混合搅拌均匀，经一步法悬浮聚合得吸附树脂。

5.根据权利要求1或4所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于：所述悬浮聚合过程中控制反应体系逐渐升温至70～85℃，定型2～3h，维持反应体系温度继续反应20～24h。

6.根据权利要求3或4所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于：所述有机分散剂选自聚乙烯醇或明胶；所述无机分散剂为磷酸盐。

7.根据权利要求1或3所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于：所述亲水性改性物选自含磷酰胆碱基团的单体、醋酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。

8.根据权利要求1或3所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于：所述含磷酰胆碱基团的单体为甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱。

9.根据权利要求1所述的一种高血液相容性吸附树脂的制备方法，其特征在于：该吸附树脂的表面和内部均具有孔道结构，其孔径分布范围为5～200nm。

10.一种高血液相容性吸附树脂，其特征在于：由权利要求1～9任一项所述的制备方法制备而成。