CN109092262B - 低密度脂蛋白吸附微球及制备方法和吸附材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物纤维及功能材料技术领域,具体涉及低密度脂蛋白吸附微球及制备方法和吸附材料。所述低密度脂蛋白吸附微球包括载体,所述载体上偶联有疏水功能基和类肝素,所述载体、类肝素与疏水功能基的质量比为1:(0.1~0.5):(0.1~0.5),所述疏水功能基由δ‑生育酚和α‑生育酚组成,其中,所述δ‑生育酚的含量不超过5~8wt%。本发明提供的低密度脂蛋白吸附微球对全血中LDL具有高度的吸附选择性,对LDL的吸附率可达到95%以上,更重要的是对红细胞损伤低,且红细胞减少率仅在3.21%,同时,过滤速度快,成本低,适于大范围推广应用。
Description
技术领域
本发明属于生物纤维及功能材料技术领域,具体涉及低密度脂蛋白吸附微球及制备方法和吸附材料。
背景技术
已有大量研究证明,血液中低密度脂蛋白(LDL)的大量增高会引起机体心血管疾病和血循环障碍,如动脉粥样硬化、脑血管梗阻等,而每年死于心脑血管疾病的人数中动脉粥样硬化是主要的致病因素。因此,降低患者血液中的L DL浓度可以实现有效预防和治疗动脉粥样硬化症,进一步控制和降低心脑血管疾病的发病几率。
在此之前,国内外学者在降低血液中的LDL中已经做了大量的研究工作,研究出了诸如服用常规降胆固醇药物如消胆安以及食疗法,但是效果均不甚理想。近年来,广泛采用的体外血液净化法是一种行之有效并且得到认可的临床治疗手段。该方法将患者血液中LDL为代表的多种心脑血管疾病危险因子在体外清除后再送回体内,代表的几种手段有:常规双膜滤过法(DEPP),免疫吸附法、化学吸附法、肝素沉淀法和体外血浆蛋白过滤器吸附过滤疗法。
目前,在LDL吸附材料方面,已有一些产品问世。根据材料与LDL的作用机制,大体可分为离子型吸附剂、疏水型吸附剂和免疫吸附剂。离子型吸附剂以硫酸右旋糖酐纤维素吸附剂(专利号JP61165330)为代表,通过自身带有的负电荷与LDL受体结合区域作用,达到吸附LDL的目的,但是硫酸右旋糖酐纤维素可激活第十二凝血因子,临床应用需慎重;免疫吸附剂(专利号CA2001358)通过把LDL抗体偶联到吸附材料表面,使其特异性吸附LDL,吸附选择性高,吸附效果明显,但抗体价格昂贵,不易保存,限制了推广。
而上述材料均是针对离心血浆中LDL的去除,在去除LDL后还需将离心后的红细胞和滤后血浆回输给去脂患者,但是目前的材料在去脂的同时对血浆中的其他多种凝血因子、血小板、白细胞等也过滤隔离了,致使去脂患者的回输发生严重的输血反应。因此,有必要开发对LDL有特异性吸附作用的吸附材料,该材料需要具备以下特性:①适用于针对全血中LDL的去除;②对LDL具有高度的选择性,对血浆中其他因子的损失及滤过率少;③成本低。
发明内容
本发明旨在提供了一种低密度脂蛋白吸附微球及制备方法和过滤材料,该LDL吸附微球上偶联了类肝素以及能够与LDL疏水区域发生吸附作用的疏水功能基,显著提高了对LDL的吸附选择性,同时材料来源广,价格低。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:低密度脂蛋白吸附微球,包括载体,所述载体上偶联有疏水功能基和类肝素,所述载体、类肝素与疏水功能基的质量比为1:(0.1~0.5):(0.1~0.5),所述疏水功能基为δ-生育酚和α-生育酚,其中,所述疏水功能基中δ-生育酚的占比为5~8wt%。
优选地,所述δ-生育酚的占比为6wt%。
优选地,所述类肝素为磺化葡聚糖。
优选地,所述载体选自多孔纤维素微球、多孔聚乙烯醇类微球以及交联琼脂糖微球中的一种。
本发明还提供了一种制备如上述的低密度脂蛋白吸附微球的方法,包括以下步骤:
A)往载体中加入二甲基亚砜、1.0mol/L的氢氧化钠溶液和1,4-丁二醇二缩水甘油醚,30~50℃搅拌下反应3~10h,反应完毕后,抽滤,50%丙酮清洗1~3次后用蒸馏水清洗1~3次;
B)往上述步骤处理得到的载体中加入二甲基亚砜、1.5mol/L的氢氧化钠溶液、δ-生育酚和α-生育酚,30~60℃下搅拌避光反应8~24h,反应完毕后用乙醇溶液冲洗1~3次后用蒸馏水洗涤1~3次;
C)往步骤B)处理后的载体中依次加入蒸馏水、0.1mol/L的氢氧化钠溶液和类肝素,40~65℃搅拌反应8~24h,反应完毕后,用蒸馏水洗涤1~3次,即得。
本发明还提供了一种体外去除全血中低密度脂蛋白的材料,包括基材以及涂覆在所述基材上如上所述的低密度脂蛋白吸附微球,所述低密度脂蛋白吸附微球在所述过滤膜中的含量为0.1~5%,覆盖率为80~100%。
优选地,所述基材为聚丙烯无纺布,孔径范围为30~45μm;
优选地,所述低密度脂蛋白吸附微球的粒径为150~200μm。
本发明还提供了上述材料用于体外全血中低密度脂蛋白的去除,包括在体外使全血通过上述材料,更优选地,使全血通过上述材料前先通过聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱。
本发明一个创新点在于,在使血液经过吸附材料前,先通过聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱,能够取得令人满意的效果,过滤速度与传统相比,提高了38.1%。发明人推测,聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱在其中充当了催化剂的作用,血液通过聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱后再过滤,聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱能够释放出钙离子,而钙离子发挥了一个类似离子桥的催化作用,使得血液接触到吸附材料时,能够使类肝素在瞬间完成与LDL的结合,缩短了吸附时间,从而提高了过滤速度。
本发明的另一个创新点在于,能够顺利的去除全血中的LDL,而对红细胞和血小板的损失和滤过率低,其是通过以下方案实现上述效果的:高分子微球表面嫁接两种类型的生育酚,特别需要控制δ-生育酚的含量不超过5~8wt%,该吸附微球对LDL起到了特异性吸附的作用,更重要的是,对红细胞、血小板、血小板、HDL以及其他有益成分的吸附率显著降低。而实现上述效果的一个关键点在于疏水功能基的选择,其实发明人有尝试在微球表面嫁接α-生育酚,但结果显示,该吸附微球对TG、LDL均具有良好的吸附能力,但是HDL的吸附率有明显升高。
本发明与现有的肝素类吸附剂相比具有无可比拟的优势。因为现有的肝素作为吸附剂虽然是比较成熟的技术,但是肝素本身具有高抗凝活性,会使病人产生出血倾向,为此,往往需要在吸附反应完成后去除过量的肝素,同时,肝素与LDL结合需要pH=5.1的条件下进行。现有的一般做法是先用一定浓度的酸来调节血液pH,在吸附反应后,再用碱将pH调节至生理范围,调酸、调碱的过程产生了大量的盐和水,在回输之前,还需脱盐脱水,吸附过程复杂,成本高。本发明通过采用类肝素替代肝素,解决了采用肝素存在的不安全隐患,同时,更关键的是,解决了采用肝素吸附容易出现的调酸、调碱导致的吸附冗长、成本高问题。
本发明具有以下优点:
1)本发明提供了一种低密度脂蛋白吸附微球,对LDL具有高度的吸附选择性,对LDL的吸附率可达到95%以上,同时对红细胞、白细胞的损失和减少率低,TC、TG的去除率分别达到75%和80%以上,HDL和血小板回收率最高可达95%,同时,过滤速度快,成本低,适于大范围推广应用。
2)本发明还提供了一种适用于体外去除全血中LDL的材料,具有重大的技术进步。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
实施例1、LDL吸附微球H1
由以下步骤制得:
A)将10ml多孔聚乙烯醇类微球置于锥形瓶中,依次加入10mlDMSO、10ml的浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液、5ml的1,4-丁二醇二缩水甘油醚,在30℃下6h,反应完毕后,抽滤,50%丙酮清洗至1,4-丁二醇二缩水甘油醚残留后用蒸馏水清洗至无丙酮残留;
B)往上述处理后的多孔聚乙烯醇类微球中加入5ml DMSO、5ml的1.5mo l/L的氢氧化钠溶液、0.12g的δ-生育酚和1.88g的α-生育酚,35℃搅拌反应12h,反应完毕后用乙醇溶液冲洗,再用蒸馏水洗涤干净;
C)往上述步骤B)处理后的多孔聚乙烯醇类微球中加入10ml蒸馏水、5ml的0.1mol/L的氢氧化钠溶液和2g的磺化葡聚糖,45℃下搅拌反应12h,待反应完毕后,用蒸馏水洗涤干净,即得。
实施例2、LDL吸附微球H2
实施例2与实施例1的区别在于,步骤B)中加入0.1g的δ-生育酚和1.9g的α-生育酚,其余参数及操作如实施例1所示。
实施例3、LDL吸附微球H3
实施例3与实施例1的区别在于,步骤B)中加入0.16g的δ-生育酚和1.84g的α-生育酚,其余参数及操作如实施例1所示。
对比例1、LDL吸附微球H4
对比例1与实施例1的区别在于,步骤B)中不加入δ-生育酚,仅加入2g的α-生育酚,其余参数及操作如实施例1所示。
对比例2、LDL吸附微球H5
对比例2与实施例1的区别在于,步骤B)中不加入α-生育酚,仅加入2g的δ-生育酚,其余参数及操作如实施例1所示。
对比例3、LDL吸附微球H6
对比例3与实施例1的区别在于,用β-生育酚替代δ-生育酚,其余参数及操作如实施例1所示。
实施例4、LDL吸附材料
取实施例1制备得到的吸附微球,分别溶于丙酮中,搅拌,超声波分散10min,获得均匀的溶液,将聚丙烯无纺布放入上述溶液中,浸润10h,烘干,即得LDL吸附材料。
实施例5、体外血脂去除方法
使全血先经过聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱,然后再使全血通过本发明制备得到的LDL吸附材料。
对比例4、体外血脂去除方法
对比例4与实施例5的区别在于,省略使全血先经过聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱步骤,其余参数与实施例5相同。
试验例一、静态吸附试验
取1ml LDL吸附微球H1~H6分别置于不同的试管内,加入5ml蒸馏水后,高压121℃蒸汽灭菌30min,取出冷却,抽干水分,加入10ml高脂血症患者血浆(TG、LDL、HDL、TC初始浓度为6.72±1.65mmol/L、1.76±0.66mmol/L、1.55±0.56mmol/L、3.35±1.03mmol/L),37℃恒温震荡吸附2h,吸取上层清液采用对应的试剂盒测定TG、LDL、HDL、TC的浓度,结果如表1所示,并计算吸附率AP,试验结果如表2所示。
吸附率AP=[(C0-C1)/C0]×100%,式中,C0为吸附前溶液中脂蛋白的浓度,C1为吸附后溶液中脂蛋白的浓度。
表1吸附后TG、LDL、HDL、TC的浓度
表2 TG、LDL、HDL、TC的吸附率
由上表1和2可知,H1~H3吸附微球对高脂血患者血浆中LDL的吸附率可达到90%以上,对TG和TC的吸附率可达到75%和80%以上,同时仅吸附少量的HDL,HDL回收率最高可达95%。而H4~H6吸附微球,对高脂血患者血浆中LDL、TG和TC的吸附率与H1吸附微球相比有所下降,并且对HDL的吸附率较高。
试验例二、不同δ-生育酚占比对吸附微球血液相容性的影响
在实施例1的基础上,按下表3设置不同δ-生育酚占比,制得各微球样品,分别取1ml吸附微球,用生理盐水浸泡30min后吸干表面水分,加入2ml新鲜人血(EDTA-K2抗凝),置入37℃水浴中恒温2h后于血液细胞分析仪测定血细胞变化情况,试验结果如表4所示。
表3不同δ-生育酚占比吸附微球
表4吸附微球血液相容性试验结果
由上表4可知,当δ-生育酚占比为5~8wt%时,制得的吸附微球与血液的相容性较好,经吸附后,红细胞、白细胞和血小板减少率均较低,血小板回收率最高可达95%以上,而当δ-生育酚占比超出此范围时,与血液的相容性较差,血小板减少率最高达到10.38%。
试验例三、过滤速度试验
取实施例4制备得到的吸附材料,装入过滤器中,按照实施例5和对比例4方法在线过滤400ml高脂血症患者血浆,记录全血过滤所需时间,结果如下表5所示。
表5过滤速度试验结果
由上表5可知,在使血液经过吸附材料前先通过聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱能够显著提高血液过滤速度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.低密度脂蛋白吸附微球,包括载体,所述载体上偶联有疏水功能基和类肝素,其特征在于,所述载体、类肝素与疏水功能基的质量比为1:(0.1~0.5):(0.1~0.5),所述疏水功能基为δ-生育酚和α-生育酚,其中,所述疏水功能基中δ-生育酚的占比为5~8wt%。
2.如权利要求1所述的低密度脂蛋白吸附微球,其特征在于,所述δ-生育酚的占比为6wt%。
3.如权利要求1所述的低密度脂蛋白吸附微球,其特征在于,所述类肝素为磺化葡聚糖。
4.如权利要求1所述的低密度脂蛋白吸附微球,其特征在于,所述载体选自多孔纤维素微球、多孔聚乙烯醇类微球以及琼脂糖微球中的一种。
5.一种制备如权利要求1所述的低密度脂蛋白吸附微球的方法,其特征在于,包括以下步骤:
A)往载体中加入二甲基亚砜、1.0mol/L的氢氧化钠溶液和1,4-丁二醇二缩水甘油醚,30~50℃搅拌下反应3~10h,反应完毕后,抽滤,50%丙酮清洗1~3次后用蒸馏水清洗1~3次;
B)往上述步骤处理得到的载体中加入二甲基亚砜、1.5mol/L的氢氧化钠溶液、δ-生育酚和α-生育酚,30~60℃下搅拌避光反应8~24h,反应完毕后用乙醇溶液冲洗1~3次后用蒸馏水洗涤1~3次;
C)往步骤B)处理后的载体中依次加入蒸馏水、0.1mol/L的氢氧化钠溶液和类肝素,40~65℃搅拌反应8~24h,反应完毕后,用蒸馏水洗涤1~3次,即得。
6.一种体外去除全血中低密度脂蛋白的材料,其特征在于,包括基材以及涂覆在所述基材上如权利要求1~4任一所述的以及如权利要求5所述制备方法制备的低密度脂蛋白吸附微球,所述低密度脂蛋白吸附微球在所述材料中的含量为0.1~5%,覆盖率为80~100%。
7.如权利要求6所述的材料,其特征在于,所述基材为聚丙烯无纺布,孔径范围为30~45μm。
8.如权利要求6所述的材料,其特征在于,所述低密度脂蛋白吸附微球的粒径为150~200μm。
9.权利要求6-8任一所述的材料用于去除体外全血中低密度脂蛋白的用途,其特征在于,包括在体外使全血通过如权利要求6~8任一所述的材料。
10.如权利要求9所述的用途,其特征在于,使全血通过如权利要求6~8任一所述的材料前先通过聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂柱。
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GR01 | Patent grant | ||
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