CN109692371B - 一种自抗凝双层活性炭血液灌流器及血液灌流方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于血液净化技术领域，公开了一种自抗凝双层活性炭血液灌流器及血液灌流方法，所述血液灌流器包括灌流器本体；所述灌流器本体内沿血液流动方向依次设有凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层；所述血液灌流方法包括将血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层的步骤。本发明避免了使用肝素来防止血液凝固和避免了采用聚合物包埋活性炭进行吸附的方式导致的活性炭容易脱落的问题。
Description
技术领域
本发明属于血液净化技术领域，具体涉及一种自抗凝双层活性炭血液灌流器及血液灌流方法。
背景技术
在医学领域中，对于急慢性药物中毒、尿毒症等疾病的治疗，一般采用血液灌流的治疗方法。该方法是将病人血液经管道引入透析器中，使血液经过透析器内吸附剂的吸附作用而得到净化，透析后的血液再经管道返回体内，从而清除血液中的大中分子毒素，达到治疗的目的。
一般血液血液灌流方法中使用的器械为血液灌流器。血液灌流器，目前主要应用于急慢性药物中毒、尿毒症中分子毒素吸附，肝病及免疫领域致病因子的吸附。目前其主要的应用方式有单独的血液灌流模式、血液透析联合血液灌流模式及血浆分离吸附模式。血液灌流器，根据内装吸附剂的不同分为活性炭灌流器（一次性使用炭肾）和一次性使用树脂灌流器。
肾衰竭是一种肾脏不能实现血液净化的综合症。这种综合症会导致尿毒素的积累，危害人体健康。尿毒素根据分子量大小可以分为三类:小分子毒素（分子量小于500Da），如尿素，尿酸，肌酐；中分子毒素（分子量在500-12000Da之间）如β2微球蛋白和大分子毒素（分子量大于12000Da）。
然而，现有的血液灌流器中的吸附剂较为单一，难以满足肾衰竭等血液重危病症的使用，其血液灌注治疗的效果较差；现有的净化血液的方式，需要采用大量的肝素来防止血液凝固，而且其采用聚合物包埋活性炭进行吸附的方式容易导致活性炭脱落。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种自抗凝双层活性炭血液灌流器及血液灌流方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种自抗凝双层活性炭血液灌流器，包括灌流器本体；所述灌流器本体内沿血液流动方向依次设有凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层。
进一步的，所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成，所述凝胶微球抗凝层的体积为40-60mL；所述微球采用工程塑料制成；所述类肝素凝胶微球的直径为300-1000μm。
进一步的，所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为80-100mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300-1000μm。
一种自抗凝双层活性炭血液灌流方法，包括将血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层的步骤。
进一步的，所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成；所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：（a）配置聚合物溶液和类肝素反应液凝固浴；（b）将聚合物溶液滴入到类肝素反应液凝固浴中，形成微球；（c）将步骤（b）所得微球在60～90℃下反应1～3h进行交联反应得到类肝素凝胶微球；所述凝胶微球抗凝层的体积为60-100mL；所述微球采用工程塑料制成；所述微球的直径为300-1000μm。
进一步的，所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为80-100mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300-1000μm。
本发明的有益效果为：本发明的一种自抗凝双层活性炭血液灌流器及血液灌流方法通过两层结构的血液灌流器，利用具有选择吸附功能的固体微球逐级吸附患者血液中的尿毒素达到了血液净化的目的；其中，在净化血液的过程中，血液先通过凝胶微球抗凝层增强血液的抗凝血作用，以使血液在净化过程中保证不凝血，从而保证血液净化的顺利进行；避免了使用肝素来起到防止血液凝固的作用；利用活性炭吸附层的聚醚砜@活性炭杂化微球与血液的良好的相容性，有效去除了血液中的胆红素、肌酐、尿酸、糖苷、酚类、胍类、有机酸等物质，避免了现有的采用聚合物包埋活性炭进行吸附的方式容易导致活性炭脱落的问题；从而本发明具有节省成本、血液净化效果好的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。
一种自抗凝双层活性炭血液灌流器，包括灌流器本体；所述灌流器本体内沿血液流动方向依次设有凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层。
本发明使肾衰竭患者血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层达到血液净化的目的，通过凝胶微球抗凝层1增强了血液在净化过程中的抗凝能力，保证了血液净化的顺利进行；通过活性炭吸附层5将血液中胆红素、肌酐、尿酸、糖苷、酚类、胍类、有机酸等进行吸附最终达到净化血液的目的，避免了使用肝素来防止血液凝固，从而节省资源成本。
进一步的，所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成，所述凝胶微球抗凝层的体积为40-60mL；所述微球采用工程塑料制成；所述类肝素凝胶微球的直径为300-1000μm。
为了有效增强血液的抗凝作用，优选地，本发明的凝胶微球抗凝层采用了类肝素凝胶微球进行填充，而凝胶微球抗凝层的固定类肝素凝胶微球的结构可以采用网状结构制成；将若干个类肝素凝胶微球填充在所述网状结构内构成凝胶微球抗凝层；优选的，凝胶微球抗凝层的体积为40-60mL；凝胶微球抗凝层内每个微球的直径为300-1000μm，从而保证抗凝处理的充分。
为保证血液灌流的正常进行，第一层装载了具有抗凝作用的类肝素凝胶微球。具体制备方法为：首先通过原位交联的方法，制备出生物相容性良好的高分子聚合物A和N-乙烯基吡咯烷酮溶液；之后将溶液填充到静电喷球装置中，施加电压，聚合物溶液在电压作用下以微球状滴入反应凝固浴中，凝固浴包含羧酸类、磺酸类单体，去离子水，交联剂，以及引发剂。在相转换过程中，微球中的有机溶剂二甲基乙酰胺被反应液迅速置换，得到骨架微球。随后将骨架微球加热引发交联反应，得到类肝素凝胶微球。
本层的主要作用是为了抗凝血，保证其后的活性炭吸附层和血液接触时不凝血；凝胶微球抗凝层的体积为40-60mL；交联剂可为二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）或N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)等；引发剂可为过硫酸铵(APS)或偶氮二异丁腈(AIBN)等；微球中聚丙烯酸和聚苯乙烯磺酸钠的摩尔比例可为0.25到4. 类肝素凝胶微球的直径为300-1000微米；本层固定方式为不锈钢网、聚碳酸酯PC网或聚丙烯PP网；
实例一：选用凝胶微球抗凝层的体积为40mL，类肝素凝胶微球的直径为300微米、MBA为交联剂、AIBN为引发剂，聚丙烯酸和聚苯乙烯磺酸钠的化学比例为4:1，其溶血率为0.1%，APTT时间为100s，TT时间为30s。
实例二：选用凝胶微球抗凝层的体积为40mL，类肝素凝胶微球的直径为300微米、MBA为交联剂、AIBN为引发剂，聚丙烯酸和聚苯乙烯磺酸钠的化学比例为1:4，其溶血率为0.1%，APTT时间为220s，TT时间为450s。
实例三（优选条件）：选用凝胶微球抗凝层的体积为60mL，类肝素凝胶微球的直径为300微米、MBA为交联剂、AIBN为引发剂，聚丙烯酸和聚苯乙烯磺酸钠的化学比例为1:4，其溶血率为0.1%，APTT时间为300s，TT时间为80s。
进一步的，所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为80-100mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300-1000μm。
活性炭具有巨大的疏水的孔结构，可以有效的去除胆红素、肌酐、尿酸、糖苷、酚类、胍类、有机酸等。但是由于活性炭疏水不规则的表面以及较差的机械性能，容易产生炭灰的脱落，严重影响血液灌流的成功。有报道指出，活性炭疏水的表面可能引起其对血液中的蛋白及细胞产生破坏作用，当活性炭与血液直接接触时，可能会引起血液中血小板及白细胞数量降低，同时引起血浆蛋白的粘附甚至血栓的形成。
为了将患者血液中最终剩余的胆红素、肌酐、尿酸、糖苷、酚类、胍类、有机酸等物质进行有效去除，本发明的最后一层采用了活性炭吸附层，而为了避免单纯的使用活性炭产生的弊端，本发明的活性炭吸附层优选地，采用聚醚砜@活性炭杂化微球。本发明的聚醚砜@活性炭杂化微球可采用现有的聚醚砜@活性炭杂化微球产品，也可以通过本发明的如下方法制备而成：其具有良好的生物相容性。通过将粉末活性炭与聚醚砜溶液共混，利用相转变的方法，制备聚醚砜@活性炭杂化微球，在吸附其他尿毒素的同时，提高血液相容性，有效的应用于血液灌流。本层主要功能为吸附以上四层未能吸附的小分子毒素；本层体积为80-100mL；本层微球直径为300-1000微米；本层固定方式为不锈钢网、聚碳酸酯PC网或聚丙烯PP网；本层的高分子聚合物可以是聚醚砜、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯甲酯、聚苯乙烯、聚醚醚酮或聚丙烯腈等。
本层主要功能为吸附血液中的胆红素、肌酐、尿酸、糖苷、酚类、胍类、有机酸等；本层体积为80-100mL；本层聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300-1000微米。
实例一：选用活性炭吸附层的体积为80mL，直径300微米、聚醚砜为聚合物时，其4h的对肌酐、尿酸的清除率为40.2%、42.3%，溶血率0.2%。
实例二（优选方案）：选用活性炭吸附层的体积为100mL，聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300微米、聚醚砜为聚合物时，其4h的对肌酐、尿酸的清除率为46.8%、50.4%，溶血率0.2%。
实例三：选用活性炭吸附层的体积为80mL，聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为800微米、聚醚砜为聚合物时，其4h的对肌酐、尿酸的清除率为32.8%、36.5%，溶血率0.2%。
一种自抗凝双层活性炭血液灌流方法，包括将血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层的步骤。
进一步的，所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成；所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：（a）配置聚合物溶液和类肝素反应液凝固浴；（b）将聚合物溶液滴入到类肝素反应液凝固浴中，形成微球；（c）将步骤（b）所得微球在60～90℃下反应1～3h进行交联反应得到类肝素凝胶微球；所述凝胶微球抗凝层的体积为60-100mL；所述微球采用工程塑料制成；所述微球的直径为300-1000μm。
进一步的，所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为80-100mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300-1000μm。
实施例1
一种自抗凝双层活性炭血液灌流器，包括灌流器本体；所述灌流器本体内沿血液流动方向依次设有凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层；所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成，所述凝胶微球抗凝层的体积为40mL；所述微球采用工程塑料制成；所述类肝素凝胶微球的直径为300μm；所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为80mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300μm。
实施例2
一种自抗凝双层活性炭血液灌流器，包括灌流器本体；所述灌流器本体内沿血液流动方向依次设有凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层；所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成，所述凝胶微球抗凝层的体积为60mL；所述微球采用工程塑料制成；所述类肝素凝胶微球的直径为1000μm；所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为100mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为1000μm。
实施例3
一种自抗凝双层活性炭血液灌流器，包括灌流器本体；所述灌流器本体内沿血液流动方向依次设有凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层；所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成，所述凝胶微球抗凝层的体积为50mL；所述微球采用工程塑料制成；所述类肝素凝胶微球的直径为500μm；所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为90mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为500μm。
实施例4
一种自抗凝双层活性炭血液灌流方法，包括将血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层的步骤。
所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成；所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：（a）配置聚合物溶液和类肝素反应液凝固浴；（b）将聚合物溶液滴入到类肝素反应液凝固浴中，形成微球；（c）将步骤（b）所得微球在60℃下反应1h进行交联反应得到类肝素凝胶微球；所述凝胶微球抗凝层的体积为65mL；所述微球采用工程塑料制成；所述微球的直径为370μm。
所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为86mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为380μm。
实施例5
一种自抗凝双层活性炭血液灌流方法，包括将血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层的步骤。
所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成；所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：（a）配置聚合物溶液和类肝素反应液凝固浴；（b）将聚合物溶液滴入到类肝素反应液凝固浴中，形成微球；（c）将步骤（b）所得微球在72℃下反应1.7h进行交联反应得到类肝素凝胶微球；所述凝胶微球抗凝层的体积为74mL；所述微球采用工程塑料制成；所述微球的直径为450μm。
所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为89mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为600μm。
实施例6
一种自抗凝双层活性炭血液灌流方法，包括将血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层的步骤。
进一步的，所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成；所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：（a）配置聚合物溶液和类肝素反应液凝固浴；（b）将聚合物溶液滴入到类肝素反应液凝固浴中，形成微球；（c）将步骤（b）所得微球在70℃下反应2.5h进行交联反应得到类肝素凝胶微球；所述凝胶微球抗凝层的体积为85mL；所述微球采用工程塑料制成；所述微球的直径为750μm。
进一步的，所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为90mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为900μm。
对比例
将本发明的血液灌流器净化患者血液，分析本发明的灌流器的净化能力，具体数据如下表1所示。
表1
| 溶血率 | APTT(s) | TT(s) | 尿素 | 胆红素 | 肌酐 | 尿酸 | Pb<sup>2+</sup> | Cd<sup>2+</sup> | |
| 净化前 | 0.1% | 40 | 18 | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% |
| 净化后 | 0.2% | 68 | 40 | 48.6% | 15.3% | 34.2% | 46.5% | 0.3% | 4.3% |
从上表可知，通过本发明的灌流器处理后的患者血液中，其各项指标都大幅下降，从而说明本发明的灌流器具有较好的血液净化效果。从而，本发明在避免了大量使用肝素节省资源成本和解决了现有的活性炭吸附层活性炭容易脱落的问题的基础上，实现了对血液的较好的净化效果。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (2)
1.一种自抗凝活性炭血液灌流方法，其特征在于：包括将血液依次通过凝胶微球抗凝层和活性炭吸附层的步骤，其中，
所述凝胶微球抗凝层由若干个具有抗凝作用的类肝素凝胶微球填充而成；所述类肝素凝胶微球采用如下方法制成：（a）配置生物相容性良好的高分子聚合物溶液和类肝素反应液凝固浴，所述类肝素反应液凝固浴包含羧酸类、磺酸类单体，去离子水，交联剂以及引发剂；（b）将生物相容性良好的高分子聚合物溶液滴入到类肝素反应液凝固浴中，形成微球；（c）将步骤（b）所得微球在60～90℃下反应1～3h进行交联反应得到类肝素凝胶微球；所述凝胶微球抗凝层的体积为60-100mL；所述聚合物溶液为高分子聚合物溶液；所述类肝素凝胶微球的直径为300-1000μm；所述交联反应的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯或N，N-亚甲基双丙烯酰胺，所述交联反应的引发剂为过硫酸铵或偶氮二异丁腈。
2.根据权利要求1所述的自抗凝活性炭血液灌流方法，其特征在于：所述活性炭吸附层由若干个聚醚砜@活性炭杂化微球填充而成；所述活性炭吸附层的体积为80-100mL；所述聚醚砜@活性炭杂化微球的直径为300-1000μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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