CN107486176B - 一种用于血液净化的吸附材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于血液净化的吸附材料及其制备方法。本发明吸附材料以粒度为0.05~2mm的载体单独或通过表面修饰形成的官能化区与至少一种配体偶联;配体能与血液或血浆中的至少一种致病成分结合,从而实现对全血或血浆中至少一种致病成分的选择性吸附。本发明用于血液净化的吸附材料可根据不同的血液净化需求,通过不同的方法在载体表面引入功能性聚合物和不同的配体,达到降低人体循环致病物质和有害的前炎性介质的效果,实现血液净化吸附材料的个性化和功能化,具有良好的市场价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明属生物医用相关材料和血液净化技术领域,更具体地说,本发明涉及一种吸附材料及其制备方法和在血液净化中的应用。
背景技术
很多疾病的发生与发展都是由于致病因子在机体内积累的结果。能特异、有效地通过净化血液的方法从机体内清除这些致病因子,而又不造成对机体的损害,是临床医学近年来一直不断探索的问题。其中一种重要方法是血液净化的吸附治疗,其原理是将某一配体牢固地结合在一个固定的载体上构建成吸附柱,通过体外循环的方法特异性地吸附和除去患者血液中的病原体相关分子,净化血液,从而达到治疗疾病的目的。
脓毒症是多种微生物(细菌、真菌、病毒)感染和全身炎症反应的复杂过程。脓毒症的发生是由于病原体侵入人体后,病原体含有的病原体相关分子被机体天然免疫系统中的模式识别受体识别,导致炎症反应细胞活化,释放大量炎症介质,从而引发全身性炎症反应,造成组织器官损伤甚至死亡。导致脓毒症的病原体90%以上为细菌,而细菌所含的病原体相关分子主要包括细菌内毒素(脂多糖)、DNA和肽聚糖等。因此,若能够拮抗这些致病因子同时能吸附炎症介质,就能对脓毒症取得良好的治疗效果。
葡萄球菌蛋白A(SPA)是某些金黄色葡萄球菌细胞壁上的一种蛋白质,其分子量约为42 000,其氨基末端含有4~5个高度类似的免疫球蛋白Fc段结合区,可与人体血浆中的抗体(如免疫球蛋白IgG)及其免疫复合物的Fc段特异结合。将SPA固定在某一载体上制备成载体-SPA复合物免疫吸附柱,可以特异性地吸附血浆中的抗体及其免疫复合物,一些因抗体和免疫复合物导致的疾病与症状,如自身免疫性疾病、器官移植、恶性肿瘤等即可得到预防、治疗和缓解,因此免疫吸附材料的合成至关重要。
胆红素为衰老血红细胞中血红素的代谢产物,正常情况下在肝脏与葡萄糖醛酸结合后经进一步代谢排除体外。当肝功能失常时,胆红素代谢出现障碍,以致于在血液中积蓄(高胆红素血症,Hyperbilirubinemia),进而导致胆红素性脑病黄疸或核黄疽。最终可能导致组织细胞坏死,精神恍惚,瘫痪或死亡。血液灌流(Hemoperfusion)是治疗高胆红素血症的有效方法。目前已经研制出多种用于去除胆红素的血液净化材料,但是它们大多对碱溶液中自由胆红素的去除较为容易,而对白蛋白结合胆红素的去除效果不太理想。尤其在实际人血浆环境中,由于血浆环境的复杂性,在吸附胆红素的同时,许多其它物质,包括白蛋白在内也被吸附,导致非特异性吸附,使材料对胆红素的吸附容量下降。
心脑血管疾病是威胁人类身体健康和生命的主要疾病,动脉粥样硬化是导致心脑血管疾病发生发展的重要因素。而医学研究和临床实践已证实血液中低密度脂蛋白(LDL)的异常升高是导致动脉粥样硬化发生发展和恶化的重要的独立的危险因素,且降低血液中LDL的水平可以降低心脑血管疾病发生的几率,临床上降低血液中低密度脂蛋白的水平的疗法有药物疗法,饮食控制疗法和血液净化疗法。临床文献报道当病人LDL的水平超过了300mg/dL(正常生理参考值为≤120mg/dL)或者家族性高脂血症患者(FH),对这种情形下目前采用血液净化疗法对其进行治疗时所取得的效果是上述三种方法中综合效果最好的。高脂血症的血液净化疗法是将患者血液中的致病物质LDL清除和降低至生理安全值范围,从而达到快速降脂并为后续的药物和饮食控制疗法赢得时间和创造便利的条件实现对疾病的预防和治疗的目的。
常规的中性大孔吸附树脂的制备,如苯乙烯-二乙烯基苯树脂,是在其聚合后,采用氯甲醚活化,再经过硝基苯的傅氏交联反应增加比表面积。采用这种合成技术路线容易导致强烈刺激性化学物质氯甲醚和硝基苯的残留,这两种物质均为强烈致癌物,对患者的健康存在极大的安全隐患。而且通常吸附剂树脂血液相容性差,其与血液直接接触会破坏有形成分如红细胞、白细胞及血小板。
发明内容
本发明的目的在于:克服现有的吸附材料普遍存在的上述问题,提供一种安全、高效的吸附材料,能够降低人体循环致病物质和有害的前炎性介质,实现个性化、功能化的血液净化吸附材料及其制备方法和应用。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种用于血液净化的吸附材料,其特征在于,所述吸附材料以粒度为0.05~2mm载体单独或通过表面修饰形成的官能化区与至少一种配体偶联;所述配体能与血液或血浆中的至少一种致病成分结合;
其中,所述载体为合成聚合物、天然聚合物或两者的混合;
所述配体包括功能性单体溶液和功能性配体,所述功能性单体溶液为丙烯酸或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵;所述功能性配体为硫酸多粘菌素B(PMB)、溶菌酶、苦柯胺B、葡萄球菌蛋白A(SPA)、正丁胺或肝素。
作为本发明用于血液净化的吸附材料的一种优选技术方案,所述合成聚合物为聚烯烃、含氟聚合物、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙二醇、聚磺酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚酯、硅橡胶、聚亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚环氧烷及其共聚物中的一种或几种,或
聚烯烃、含氟聚合物、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙二醇、聚磺酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚酯、硅橡胶、聚亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚环氧烷及其杂化物中的一种或几种。
作为本发明用于血液净化的吸附材料的一种优选技术方案,所述天然聚合物为糖类、聚氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物中的一种或几种,或
糖类、聚氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸及其杂化物中的一种或几种。
作为本发明用于血液净化的吸附材料的一种优选技术方案,所述偶联为共价偶联。
作为本发明用于血液净化的吸附材料的一种优选技术方案,所述致病成分为IgG、低密度脂蛋白(LDL)、胆红素、内毒素、脓毒症病原体分子(内毒素、肽聚糖和DNA)或脓毒症致病菌(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌)。
根据不同的血液净化需求可以偶联不同的配体,根据偶联配体的不同,本发明上述用于血液净化的吸附材料的制备方法也相应不同,具体包括如下四种:
第一种,光引发聚合法,包括如下步骤:
(1)在载体中加入18wt%的氢氧化钠溶液,于20℃下预处理24h,然后抽滤冲洗至冲洗液为中性,晾干;
(2)4℃、避光条件下,用0.01~0.15wt%的光引发剂(Quantacure BTC或Quantacure QTX)和0.001~0.15wt%的功能性单体溶液(丙烯酸(AA)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC))浸泡步骤(1)所得载体4h后,抽滤,得到表面沉积有光引发剂和功能性单体的载体;
(3)将步骤(2)所得表面沉积有光引发剂和功能性单体的载体置于光反应器中,在光反应器底部形成0.1~1.0cm厚的载体层,然后加石英玻璃上盖,氮气除氧5~10min后,开启紫外灯照1~20min;
(4)用水浸泡清洗步骤(3)所得紫外光照后的载体,每隔15min换一次水,清洗4次后,过滤,去除未反应的光引发剂、功能性单体和功能性单体的均聚物,得到用于血液净化的吸附材料。
光引发聚合法的主要原理为:在固相界面,通过光引发剂夺取载体(树脂)双键上的氢原子生成自由基,引发功能性单体聚合,进而在载体表面引入功能性聚合物,这些功能性聚合物可以直接用于吸附致病成分,如聚丙烯酸用于低密度脂蛋白的吸附,而接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵可用于胆红素和内毒素的吸附,同时这些功能性聚合物的引入有助于促进载体(树脂)的稳定性,增强载体(树脂)的机械强度。
第二种,等离子体流化学沉积法,包括如下步骤:
(a)使用NH3以等离子体聚合法对载体进行修饰,在其表面引入伯胺;
(b)将步骤(a)所得载体加入在质量为载体0.1~1.0倍的戊二醛和质量为载体1~5倍的pH7.4、0.2M的磷酸盐缓冲液混合液中,37℃,120rpm反应1~10h;
(c)用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将载体加入在1~50mg/mL功能性配体溶液中,调节pH至5~14,37℃,120rpm反应12~24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤载体;
(d)用氰基硼氢化钠(NaBH3CN)还原,得到含有稳定仲胺键的用于血液净化的吸附材料。
等离子体流化学沉积法的主要原理为:在载体(树脂)表面通过等离子体流沉积引入功能性基团氨基,然后与经典的化学合成联合,引入功能性配体,所述功能性配体为SPA,正丁胺、硫酸多粘菌素B、苦柯胺B、溶菌酶,实现制备用于对血液中致病成分如IgG、胆红素、内毒素和炎症因子、脓毒症病原体分子(内毒素/肽聚糖/DNA)和炎症因子、脓毒症致病菌(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌)的吸附材料。
第三种,巯基-烯点击反应法,以合成聚合物为载体时,包括如下步骤:
配体巯基化:加入1~2eq半胱氨酸,以2~4eq的2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)作缩合剂,4~8eq的N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)作碱,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂进行室温反应,然后再分别加入2~4eq含氨基的配体(正丁胺、硫酸多粘菌素B、苦柯胺B、溶菌酶),反应2~12h,得到巯基化的配体;
巯基-烯点击反应:取巯基化的配体溶于无水乙醇中,加入光引发剂混合,然后将混合溶液加到用二氯乙烷溶胀抽滤洗涤后的载体中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在254nm的紫外光下光照反应10min~3h,冷却后过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤、抽滤,得到用于血液净化的吸附材料。
以天然聚合物为载体时,包括如下步骤:
载体双键化:将天然聚合物微球加入到烯丙基缩水甘油醚和1~5mol/L的碱性水溶液混合液中,于37~50℃反应3~6h,天然聚合物微球与反应混合液的配比为1:1~1:10,烯丙基缩水甘油醚与碱性水溶液的配比为1:1~5:1,反应结束后,将反应产物过滤,用蒸馏水洗涤至中性,得到带有双键的活化天然聚合物;
巯基-烯点击反应:将带有双键的活化天然聚合物加入磷酸缓冲溶液中,控制pH值在6~8范围内,加入步骤(I)所得的巯基化配体,在紫外光波长305nm照射下室温反应2~8h,冷却后过滤,再依次用无水乙醇、注射用水洗涤、抽滤,得到用于血液净化的吸附材料。
巯基-烯点击反应法的主要原理为:在配体表面引入巯基,通过与载体表面双键进行巯基-烯点击反应引入功能性配体,所述配体为正丁胺、硫酸多粘菌素B、苦柯胺B、溶菌酶,实现制备用于对血液中致病物质如胆红素、内毒素和炎症因子、脓毒症病原体分子(内毒素/肽聚糖/DNA)和炎症因子、脓毒症致病菌(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌)的吸附材料。
第四种,环氧化改性法,包括如下步骤:
(i)载体活化:3wt%的间氯过氧苯甲酸与载体在体积比为1:1~5:1的二氯甲烷和0.1~1.0mol/L的碱性水溶液的混合溶液中,于4~25℃下反应3~16h,载体在混合溶液中所占体积为10~50%;
(ii)偶联配体:将步骤(i)活化后的载体加入2~150mg/mL的配体溶液中,调节pH为4.8~9.0,37℃下反应20~72h;
(iii)端基封闭:将步骤(ii)偶联配体后的载体加入0.5~1.5M的乙醇胺进行封端反应2~6h,得到用于血液净化的吸附材料。
环氧化改性法的主要原理为:在载体(树脂)表面通过间氯过氧苯甲酸氧化引入功能性基团环氧基,然后引入功能性配体,所述配体为SPA,正丁胺、硫酸多粘菌素B、苦柯胺B、溶菌酶、肝素,实现制备用于对血液中致病物质如IgG、胆红素、内毒素和炎症因子、脓毒症病原体分子(内毒素/肽聚糖/DNA)和炎症因子、脓毒症致病菌(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌)、低密度脂蛋白的吸附材料。
本发明上述用于血液净化的吸附材料可用于在全血或血浆中选择性吸附一种或多种致病成分。
相对于现有技术,本发明具有如下优点:
(1)本发明用于血液净化的吸附材料可根据不同的血液净化需求,通过不同的方法在载体表面引入功能性聚合物和不同的配体,达到降低人体循环致病物质和有害的前炎性介质的效果,实现血液净化吸附材料的个性化和功能化,具有良好的市场价值和应用前景;
(2)本发明吸附材料的其中一种制备方法——光引发聚合法,可在一步反应内实现载体的接枝聚合和功能化,或引入功能性聚合物,有利于进一步功能化,适应血液净化对不同功能基团需求,实现血液净化材料的个性功能化;
(3)本发明吸附材料的其中一种制备方法——等离子体流沉积法,通过一步反应引入功能性基团,使用材料安全,避免了剧毒物质溴化氰的使用,再进一步反应引入不同功能性配体,实现血液净化材料的个性功能化;
(4)本发明吸附材料的其中一种制备方法——巯基-烯点击反应法,可在一步反应内实现载体的接枝聚合和功能化,反应条件简单,立体选择性强,具有使用少量催化剂或不用催化剂等优点,实现血液净化材料的个性功能化;
(5)本发明吸附材料的其中一种制备方法——环氧化方法,通过改变合成工艺路线,避免吸附剂有害物质残留,具体是先利用吸附树脂的残余双键对其进行环氧化改性,提高环氧基量,然后利用环氧基再进一步反应引入不同功能性配体,实现血液净化材料的个性功能化。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明,并非为了限定本发明,实施例的参数、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。
以下详述本发明的实施例中的载体分别为聚苯乙烯二乙烯基苯多孔树脂(简称树脂)和琼脂糖凝胶。
实施例1
光引发聚合法合成血液净化用吸附材料:
1.合成低密度脂蛋白吸附材料
(1)在树脂中加入18wt%的氢氧化钠溶液,于20℃下预处理24h,然后抽滤冲洗至冲洗液为中性,晾干;
(2)4℃、避光条件下,用0.10wt%的光引发剂Quantacure BTC和0.10wt%的丙烯酸单体溶液浸泡步骤(1)所得树脂4h后,抽滤,得到表面沉积有光引发剂和丙烯酸的树脂;
(3)将步骤(2)所得表面沉积有光引发剂和丙烯酸的树脂置于光反应器中,在光反应器底部形成1.0cm厚的树脂层,然后加石英玻璃上盖,氮气除氧8min后,开启紫外灯照20min;
(4)用水浸泡清洗步骤(3)所得紫外光照后的树脂,每隔15min换一次水,清洗4次后,过滤,去除未反应的光引发剂、丙烯酸及其均聚物,得到用于血液净化的低密度脂蛋白吸附材料。所得材料编号为PA。
2.合成胆红素或内毒素吸附材料
(1)在树脂中加入18wt%的氢氧化钠溶液,于20℃下预处理24h,然后抽滤冲洗至冲洗液为中性,晾干;
(2)4℃、避光条件下,用0.10wt%的Quantacure BTC和0.10wt%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体溶液浸泡步骤(1)所得树脂4h后,抽滤,得到表面沉积有光引发剂和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的树脂;
(3)将步骤(2)所得表面沉积有光引发剂和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的树脂置于光反应器中,在光反应器底部形成1.0cm厚的树脂层,然后加石英玻璃上盖,氮气除氧8min后,开启紫外灯照20min;
(4)用水浸泡清洗步骤(3)所得紫外光照后的树脂,每隔15min换一次水,清洗4次后,过滤,去除未反应的光引发剂、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及其均聚物,得到可用于血液净化的胆红素或内毒素吸附材料。所得材料编号为PM。
实施例2
等离子体流沉积法合成血液净化用吸附材料:
以树脂为载体
1.活化树脂
对树脂表面通过使用NH3等离子体聚合法(Plasma Science,USA,Type PS 0350Plasma Surface Treatment System)进行修饰,编号为PD-0。
所获树脂表面上伯胺的量通过磺酸三硝基甲苯(TNBS)测定法进行测定。
2.合成蛋白A免疫吸附材料
将树脂PD-0加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含SPA 3mg/mL的3M巯基-酸铵的硼酸缓冲液中,pH为8.2,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到蛋白A免疫吸附材料,编号为PD-1。
3.合成胆红素吸附材料
将树脂PD-0加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含正丁胺15mg/mL的0.15M的硼酸缓冲液中,pH为8.2,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到胆红素吸附材料,编号为PD-2。
4.合成内毒素吸附材料
将树脂PD-0加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含PMB 20mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,pH为8.2,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到内毒素吸附材料,编号为PD-3。
5.合成脓毒症病原体分子吸附材料
将树脂PD-0加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含苦柯胺B 5mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到脓毒症病原体分子吸附材料,编号为PD-4。
6.合成脓毒症致病菌吸附材料
将树脂PD-0加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含溶菌酶5mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到脓毒症致病菌吸附材料,编号为PD-5。
7.以琼脂糖凝胶为载体,活化琼脂糖凝胶
对琼脂糖凝胶表面通过使用NH3等离子体聚合法(Plasma Science,USA,Type PS0350 Plasma Surface Treatment System)进行修饰,编号为PD-0’。
所获树脂表面上伯胺的量通过磺酸三硝基甲苯(TNBS)测定法进行测定。
8.合成蛋白A免疫吸附材料
将琼脂糖凝胶PD-0’加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含SPA 3mg/mL的3M巯基-酸铵的硼酸缓冲液中,pH为8.2,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到蛋白A免疫吸附材料,编号为PD-1’。
9.合成胆红素吸附材料将琼脂糖凝胶PD-0’加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含正丁胺15mg/mL的0.15M的硼酸缓冲液中,pH为8.2,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到胆红素吸附材料,编号为PD-2’。
10.合成内毒素吸附材料
将琼脂糖凝胶PD-0’加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含PMB 20mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,pH为8.2,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到内毒素吸附材料,编号为PD-3’。
11.合成脓毒症病原体分子吸附材料
将琼脂糖凝胶PD-0’加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含苦柯胺B 5mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到脓毒症病原体分子吸附材料,编号为PD-4’。
12.合成脓毒症致病菌吸附材料
将琼脂糖凝胶PD-0’加入在0.25倍质量的戊二醛和2倍质量的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)的混合溶液中,37℃,120rpm反应3h。用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤后,将树脂加入在含溶菌酶5mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,37℃,120rpm反应24h,再用pH7.4、0.1M的磷酸盐缓冲液洗涤,最后用NaBH3CN还原反应过程中生成的双键,得到脓毒症致病菌吸附材料,编号为PD-5’。
实施例3
巯基-烯点击反应合成血液净化用吸附材料:
以树脂为载体
1.配体巯基化
先活化半胱氨酸,加入1eq半胱氨酸,2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU,2eq)作缩合剂,N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)(4eq)作碱,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂,室温反应,然后再加入2eq含氨基的配体(正丁胺、硫酸多粘菌素B、苦柯胺B、溶菌酶),反应时间6h,得到巯基化的配体,编号为QX-0。
2.合成胆红素吸附材料
将2g巯基化的正丁胺,溶于20ml无水乙醇中,加入2mg光引发剂,然后加入至用二氯乙烷溶胀抽滤洗涤后的树脂中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在254nm的紫外光下光照反应20min,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的胆红素吸附材料,编号为QX-1。
3.合成内毒素吸附材料
将2g巯基化的硫酸多粘菌素B,溶于20ml无水乙醇中,加入2mg光引发剂,然后加入至用二氯乙烷溶胀抽滤洗涤后的树脂中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在254nm的紫外光下光照反应20min,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的内毒素吸附材料,编号为QX-2。
4.合成脓毒症病原体分子吸附材料
将2g巯基化的苦柯胺B,溶于20ml无水乙醇中,加入2mg光引发剂,然后加入至用二氯乙烷溶胀抽滤洗涤后的树脂中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在254nm的紫外光下光照反应20min,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的脓毒症病原体分子吸附材料,编号为QX-3。
5.合成脓毒症致病菌吸附材料
将2g巯基化的溶菌酶,溶于20ml无水乙醇中,加入2mg光引发剂,然后加入至用二氯乙烷溶胀抽滤洗涤后的树脂中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在254nm的紫外光下光照反应20min,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的脓毒症致病菌吸附材料,编号为QX-4。
以琼脂糖凝胶为载体
6.载体双键化:在30mL抽干的琼脂糖凝胶中加入10mL含有0.2%硼氢化钠的1.0M氢氧化钠水溶液混匀,在摇床中振荡120rpm反应2h,反应温度为40℃,然后加入30mL烯丙基缩水甘油醚继续反应5h。反应完毕后,用蒸馏水充分冲洗,抽干,得到带有双键的琼脂糖凝胶,编号为QX-0’。
7.合成胆红素吸附材料
将2g巯基化的正丁胺,溶于20mL磷酸缓冲溶液(pH=7.4)中,加入2mg光引发剂,然后加入双键化的琼脂糖凝胶中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在305nm的紫外光下光照反应6h,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的胆红素吸附材料,编号为QX-1’。
8.合成内毒素吸附材料
将2g巯基化的PMB,溶于20mL磷酸缓冲溶液(pH=7.4)中,加入2mg光引发剂,然后加入双键化的琼脂糖凝胶中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在305nm的紫外光下光照反应6h,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的内毒素吸附材料,编号为QX-2’。
9.合成脓毒症病原体分子吸附材料
将2g巯基化的苦柯胺B,溶于20mL磷酸缓冲溶液(pH=7.4)中,加入2mg光引发剂,然后加入双键化的琼脂糖凝胶中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在305nm的紫外光下光照反应6h,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的内毒素吸附材料,编号为QX-3’。
10.合成脓毒症致病菌吸附材料
将2g巯基化的溶菌酶,溶于20mL磷酸缓冲溶液(pH=7.4)中,加入2mg光引发剂,然后加入双键化的琼脂糖凝胶中(体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1:1),在305nm的紫外光下光照反应6h,冷却后产物过滤,再依次用无水乙醇、注射用水充分洗涤抽滤干净,得到基于巯基-烯点击化学法的内毒素吸附材料,编号为QX-4’。
实施例4
间氯过氧苯甲酸环氧法合成血液净化多孔树脂吸附材料:
1.称取150g树脂置于1L的锥形瓶中,加入300mL二氯甲烷溶胀后,再加入150ml0.1M碱性溶液,然后加入15g间氯过氧苯甲酸,于25℃,120rpm反应10h。反应完成后,用无水乙醇和注射用水清洗干净得到环氧化改性后的树脂。用盐酸吡啶法检测用这种方法活化的树脂中的环氧基团数量,得到树脂的环氧基团含量为1.2mmol/g,编号为BA-0。
2.合成蛋白A免疫吸附材料
树脂BA-0温育在含SPA 3mg/mL的3M巯基-酸铵的硼酸缓冲液中,37℃,120rpm反应24h,再用20倍体积的去离子水清洗,用乙醇胺封端反应掉未参与的环氧基。得到蛋白A免疫吸附材料,编号为BA-1。
3.合成胆红素吸附材料
树脂BA-0温育在含正丁胺15mg/mL的0.15M的硼酸缓冲液中,pH为8.2,37℃,120rpm反应24h,再用20倍体积的去离子水清洗,用乙醇胺封端反应掉未参与的环氧基。得到胆红素吸附材料,编号为BA-2。
4.合成内毒素吸附材料
树脂BA-0温育在含PMB 20mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,37℃,120rpm反应24h,再用20倍体积的去离子水清洗。得到内毒素吸附材料,编号为BA-3。
5.合成脓毒症病原体分子吸附材料
树脂BA-0温育在苦柯胺B 5mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,37℃,120rpm反应24h,再用20倍体积的0.1M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)洗涤载体,用乙醇胺封端反应掉未参与的环氧基。得到脓毒症病原体分子吸附材料,编号为BA-4。
6.合成脓毒症致病菌吸附材料
树脂BA-0温育在含溶菌酶5mg/mL的0.2M的磷酸盐缓冲液中,pH为7.4,37℃,120rpm反应24h,再用20倍体积的0.1M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)洗涤载体,用乙醇胺封端反应掉未参与的环氧基。得到脓毒症致病菌吸附材料,编号为BA-5。
7.合成低密度脂蛋白吸附材料
树脂BA-0温育在含肝素5mg/mL的水溶液中,滴加2滴无水乙酸做催化剂,37℃,120rpm反应24h,再用20倍体积的去离子水洗涤载体,用乙醇胺封端反应掉未参与的环氧基。得到低密度脂蛋白吸附材料,编号为BA-6。
实验例1吸附性能测试
1.吸附IgG实验
将制备的血液净化吸附材料PD-1用大量水洗涤干净,抽干至恒重,然后称取3g血液净化材料,装入φ1×10cm柱子中,然后分别用pH 7.4的平衡液平衡8分钟,pH值2.5洗脱液洗脱5分钟,然后再用平衡液平衡6分钟,加入30ml牛血浆,过完牛血浆后,然后用平衡液冲洗掉未结合的其它蛋白,约15分钟左右,然后用pH值2.5的洗脱液洗脱,收集洗脱峰立即加入Tris(三羟甲基氨基甲烷)中和,然后通过紫外测试吸附前后的免疫球蛋白。血液净化吸附材料BA-1吸附性能测试同PD-1。
2.吸附胆红素实验
将制备的血液净化吸附材料PM用大量水洗涤干净,抽干至恒重,然后称取3g血液净化材料,装入φ1×10cm柱子中,然后用生理盐水预冲,再加入30ml已外加胆红素的牛血浆,动态吸附循环2h,测试吸附前后牛血浆中的胆红素含量。血液净化吸附材料PD-2、PD-2’、QX-2、QX-2’和BA-2吸附性能测试同PM。
3.吸附内毒素实验
将制备的血液净化吸附材料PM用大量水洗涤干净,抽干至恒重待用,φ1×10cm柱子用1M氢氧化钠浸泡过夜并用无热原水清洗干净,然后称取3g血液净化材料,装入φ1×10cm柱子中,然后用生理盐水预冲,再加入30ml已外加内毒素和IL-6的牛血浆,动态吸附循环2h,测试吸附前后牛血浆中的内毒素和IL-6含量。血液净化吸附材料PD-3、PD-3’、QX-2、QX-3’和BA-3吸附性能测试同PM。
4.吸附脓毒症病原体分子实验
将制备的血液净化吸附材料PD-4用大量水洗涤干净,抽干至恒重待用,φ1×10cm柱子用1M氢氧化钠浸泡过夜并用无热原水清洗干净,然后称取3g血液净化材料,装入φ1×10cm柱子中,然后用生理盐水预冲,再加入30ml外加内毒素、肽聚糖、DNA和IL-6的牛血浆,动态吸附循环2h,测试吸附前后牛血浆中的内毒素、肽聚糖、DNA和IL-6含量。血液净化吸附材料PD-4’、QX-3、QX-3’和BA-4吸附性能测试同PD-4。
5.吸附脓毒症致病菌实验
将制备的血液净化吸附材料PD-5用大量水洗涤干净,抽干至恒重待用,φ1×10cm柱子用1M氢氧化钠浸泡过夜并用无热原水清洗干净,然后称取3g血液净化材料,装入φ1×10cm柱子中,然后用生理盐水预冲,再加入30ml外加大肠杆菌(E.coli)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)的牛血浆,动态吸附循环2h,测试吸附前后血浆中的脓毒症致病菌含量。血液净化吸附材料PD-5’、QX-4、QX-4’和BA-5吸附性能测试同PD-5。
6.吸附低密度脂蛋白实验
将制备的血液净化吸附材料PA用大量水洗涤干净,抽干至恒重,然后称取3g血液净化材料,装入φ1×10cm柱子中,然后用生理盐水预冲,再加入30ml外加低密度脂蛋白的牛血浆,动态吸附循环2h,测试吸附前后血浆中的LDL含量。血液净化吸附材料BA-6吸附性能测试同PA。
表1总结了本发明通过四种制备方法制备得到的吸附材料用于从全血或血浆中选择性吸附不同成分的多适应性和可观效能。
表1
缩写:SPA=葡萄球菌蛋白A;LDL=低密度脂蛋白;PMB=硫酸多粘菌素B。
实验例2溶血实验
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》进行溶血实验。取样品组每管加入实施例1~4中制得的吸附材料1g,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。
溶血率=(A-B)/(C-B)×100%,其中A为样品组吸光度;B为阴性对照组吸光度;C为阳性对照组吸光度。
结果得到实施例1~4吸附材料的溶血率均小于3%,低于国家标准要求的低于5%。结果表明实施例1~4中合成的吸附材料具有良好的血液相容性。
实验例3血液相容性实验
取实施例1~4吸附材料各1g,经生理盐水浸泡10小时后装入柱子内,用注射器注入10mL经过肝素钠抗凝的兔子全血,以20mL/min的流速灌流2小时,同时加一支空柱子进行对照实验。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,本发明实施例1~4中的吸附剂,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5%以内,由此表明本发明实施例1~4的吸附剂具有良好的血液相容性,可应用于全血灌流。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种用于血液净化的吸附材料,其特征在于,所述吸附材料以粒度为0.05~2mm的载体单独或通过表面修饰形成的官能化区与至少一种配体偶联;所述配体能与血液或血浆中的至少一种致病成分结合;
其中,所述载体为合成聚合物、天然聚合物或两者的混合;
所述配体为功能性配体,所述功能性配体为硫酸多粘菌素B、溶菌酶、苦柯胺B、葡萄球菌蛋白A、正丁胺或肝素;
所述用于血液净化的吸附材料由环氧化改性法制备得到,包括如下步骤:
(i)载体活化:3wt%的间氯过氧苯甲酸与载体在体积比为1:1~5:1的二氯甲烷和0.1~1.0mol/L的碱性水溶液的混合溶液中,于4~25℃下反应3~16h,载体在混合溶液中所占体积为10~50%;
(ii)偶联配体:将步骤(i)活化后的载体加入2~150mg/mL的配体溶液中,调节pH为4.8~9.0,37℃下反应20~72h;
(iii)端基封闭:将步骤(ii)偶联配体后的载体加入0.5~1.5M的乙醇胺进行封端反应2~6h,得到用于血液净化的吸附材料。
2.根据权利要求1所述的用于血液净化的吸附材料,其特征在于,所述合成聚合物为聚烯烃、含氟聚合物、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙二醇、聚磺酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚酯、硅橡胶、聚亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚环氧烷及其共聚物或杂化物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于血液净化的吸附材料,其特征在于,所述天然聚合物为糖类、聚氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物或杂化物中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于血液净化的吸附材料,其特征在于,所述偶联为共价偶联。
5.根据权利要求1所述的用于血液净化的吸附材料,其特征在于,所述致病成分为IgG、低密度脂蛋白、胆红素、内毒素、脓毒症病原体分子或脓毒症致病菌。
6.权利要求1~5中任意一条权利要求所述用于血液净化的吸附材料在全血或血浆中选择性吸附至少一种致病成分的应用。
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