CN109806771A - 一种纳米纤维基复合血液透析膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米纤维基复合血液透析膜及制备方法，所述制备方法包括将高分子聚合物溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，经过冷压处理后得到纳米纤维多孔支撑层；将蚕丝经脱胶，溶解，透析，硫化，自组装之后，得到硫化丝素蛋白纳米线前驱体；将制备好的硫化丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇加入水中；随后加入戊二醛交联后涂覆在纳米纤维多孔支撑层中，室温密封后即可得到纳米纤维基复合血液透析膜。本发明利用价格低廉、来源广泛的蚕丝材料制备硫化丝素蛋白纳米线，过程简单，易于实施。得到的纳米纤维基复合血液透析膜具有良好的水渗透性，并且具有优异的透析效率和抗凝血性。

Description

一种纳米纤维基复合血液透析膜及其制备方法

技术领域

本发明属于生物材料及其制备领域，特别涉及一种纳米纤维基复合血液透析膜及其制备方法。

背景技术

随着世界各国人口老龄化的加剧，慢性肾衰竭以及急性尿毒症患者急剧增加，我国每年约有400万人患急性肾病，如何高效解决肾衰竭等肾疾病已经是世界研究人员的研究热点。血液透析作为近年来一种能有效治疗急慢性肾功能衰竭患者的主要方式之一已经得到广泛应用。在血液透析系统中起到决定作用的是血液透析膜，而血液透析膜的表面结构直接影响着血液透析的效率。

血液透析膜由于与血液直接接触，易于与血液中的各种成分发生物理与化学作用，从而引起透析反应。其中最常见的透析反应为凝血现象，凝血现象是指由于透析膜与血液发生反应，引起血小板的聚集而发生血液凝固的现象。凝血现象会导致透析效率下降，甚至可能诱发高危并发症，降低患者生存率。

关于血液透析膜的抗凝血工作研究已有很多。例如，专利CN201510521093.7通过在聚砜铸膜液中添加丙烯腈-甲基丙烯酸乙酯共聚物制备出改性的聚砜中空纤维膜。根据专利描述所制备的膜具有优异的抗凝血性能，但透析效率没有得到提升。

丝素蛋白作为一种天然高分子材料，是从天然蚕丝和蛛丝等原料中提取的高分子纤维蛋白，具有良好的药物缓释性以及生物相容性，是应用于工程材料的理想材料，而将其硫化改性之后，其抗凝效果得到更大的提升，在血液透析膜领域具有良好的应用前途。

近年间，随着纳米科学的发展，透析膜中纳米材料的设计逐渐受到研究人员的重视，同普通的生物材料相比，硫化丝素蛋白纳米线具有更好的生物相容性以及抗凝血性。因此，本发明人考虑提供一种具有良好的透析效率以及抗凝血效果的抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇复合血液透析膜的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米纤维基复合血液透析膜及其制备方法，该方法操作简单方便，易于大规模生产，得到的复合血液透析膜具有高渗透性、高分离性能和良好的抗凝血性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米纤维基复合血液透析膜，其特征在于，其制备方法包括：将聚合物材料溶解于溶剂中配制成聚合物溶液，将聚合物溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，经过冷压处理后得到纳米纤维多孔支撑层；将硫化改性的丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇加入水中，随后加入戊二醛进行交联，之后涂覆在纳米纤维多孔支撑层上，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

优选地，所述纳米纤维基复合血液透析膜包括外层和内层，所述的外层为抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层，内层为静电纺丝制备的纳米纤维多孔支撑层。

更优选地，所述抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层的厚度为0.04～1μm。

更优选地，所述纳米纤维多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为50～800nm，沉积厚度为10～80μm，孔隙率为40～90％。

优选地，所述聚合物材料包括但不限于聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚氯乙烯、醋酸纤维素、聚己内酯、聚乳酸、聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶以及前述材料的改性聚合物中的至少一种。

优选地，所述溶剂包括但不限于N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、水、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、1，4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、醋酸以及前述溶剂不同质量比的混合物中的至少一种。

优选地，所述聚合物溶液的聚合物材料浓度为8～30wt％。

优选地，所述纳米纤维基复合血液透析膜的透析效率：尿素清除率为70～90％，β2微球蛋白清除率为50～80％，白蛋白清除率为1～20％。

本发明还提供了上述的纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将聚合物材料溶解于溶剂中配制成聚合物溶液；将聚合物溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，经过冷压处理后得到纳米纤维多孔支撑层；

步骤2：将蚕丝进行脱胶，溶解，透析处理，得到丝素蛋白水溶液；

步骤3：将步骤2所得的丝素蛋白水溶液进行硫化改性，得到硫化丝素蛋白水溶液，之后进行自组装处理，得到硫化丝素蛋白纳米线水溶液；

步骤4：将步骤3所得的硫化丝素蛋白纳米线水溶液进行冷冻干燥，得到硫化丝素蛋白纳米线粉末，将其与聚乙烯醇加入水中，配制成涂覆液，调节pH，加入戊二醛，交联，然后涂覆在步骤1中纳米纤维多孔支撑层上，室温密封，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

优选地，所述步骤1中聚合物材料包括但不限于聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚氯乙烯、醋酸纤维素、聚己内酯、聚乳酸、聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶以及前述材料的改性聚合物中的至少一种。

优选地，所述步骤1中的溶剂包括但不限于N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、水、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、1，4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、醋酸以及前述溶剂不同质量比的混合物中的至少一种。

优选地，所述步骤1中聚合物溶液的聚合物材料浓度为8～30wt％。

优选地，所述步骤1中静电纺丝工艺参数为：电压5～50kV，喷口孔径0.1～4mm，溶液流速3～200μL/min，纺丝环境温度15～55℃，纺丝环境的空气相对湿度为30～60％，接收距离为10～30cm，接收滚筒转速500～1000r/min。

优选地，所述步骤1中的纳米纤维无纺布冷压处理压力为3～6MPa，冷压时间为10～400s。

优选地，所述步骤1中纳米纤维多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为50～800nm，沉积厚度为10～80μm，孔隙率为40～90％。

优选地，所述步骤2中脱胶处理过程包括：将蚕茧剪成0.5～5cm²大小，将蚕茧加入至0.5wt％的碳酸氢钠溶液中进行煮沸，蚕茧与碳酸氢钠溶液的质量比为1:100～300，煮沸时间为40～60min，在煮沸的过程中，每隔20min用搅拌棒搅拌一次，煮沸之后用去离子水清洗，得到丝素放入烘箱，37℃干燥12h备用。

优选地，所述步骤2中的溶解处理过程包括：配制氯化锂溶液，溶液的浓度为7～15mol/L，之后将溶液加热至40～60℃备用，将干燥后的丝素进行撕扯使其蓬松，将丝素放入氯化锂溶液在40～60℃下进行溶解，丝素与氯化锂溶液的质量比为1:1～4，在这期间每隔20min搅拌一次，直至溶液澄清透明，得到丝素氯化锂溶液。

优选地，所述步骤2中透析处理过程包括：将透析袋放入去离子水中，之后再将丝素氯化锂溶液倒入透析袋中，在去离子水中透析3天，第1天隔2h换一次水，后两天每隔半天换一次水，将透析过的丝素氯化锂溶液进行离心处理10～15min，离心速度为6000～9000r/min，离心温度为3～6℃，离心完成后取上清，得到丝素蛋白水溶液，于3～6℃冰箱中储存备用。

优选地，所述步骤3中硫化改性的过程包括：将步骤2所得的丝素蛋白水溶液进行冷冻干燥得到丝素蛋白粉末，将丝素蛋白粉末通过磁力搅拌的方式在100℃下溶解在熔融的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中，丝素蛋白与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1:10～40，并且在磁力搅拌溶解过程中逐渐滴加氯磺酸溶液，丝素蛋白与氯磺酸的质量比为1:1～4，磁力搅拌1h后，加入0.1mol/L的氢氧化钠水溶液进行中和，调节pH到7，加入无水乙醇除去不溶的丝素蛋白，将所得溶液进行透析处理，得到硫化丝素蛋白水溶液。

更优选地，所述的透析处理包括：将透析袋放入去离子水中，之后再将所得溶液倒入透析袋中，在去离子水中透析3天，第1天隔2h换一次水，后两天每隔半天换一次水，将透析过的溶液进行离心处理10～15min，离心速度为6000～9000r/min，离心温度为3～6℃，离心完成后取上清，于3～6℃冰箱中储存备用。

更优选地，所述氯磺酸溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，浓度为2～15wt％。

优选地，所述步骤3中自组装处理的过程包括：将获得的硫化丝素蛋白溶液进行冷冻干燥，将获得的硫化丝素蛋白配制成硫化丝素蛋白水溶液，浓度在0.02～0.5wt％，之后进行静置自组装，静置温度为40～80℃，静置时间为12～200h。

优选地，所述步骤4中涂覆液中硫化丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇的浓度之和为0.1～10wt％，硫化丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇的质量比为1:2～40，pH为1～2，交联时间为18～20min，涂覆厚度为0.04～1μm。

所述聚乙烯醇复合血液透析膜具有纳米纤维复合膜结构，构成一种既有高渗透性、高分离性能又有良好抗凝血性的聚乙烯醇水凝胶薄层纳米复合血液透析膜。

本发明将具有高的孔隙率以及相互贯通的孔结构的纳米纤维膜作为复合膜的支撑层，并以来源广泛的，简单易得的蚕丝制备硫化丝素蛋白纳米线，将其掺杂在聚乙烯醇功能皮层之中。通过调节硫化丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇的比例制备出均匀致密厚度可控的纳米纤维复合膜并用于血液透析。利用硫化丝素蛋白的生物相容性与抗凝血性，从而克服透析过程中产生的凝血问题。在功能皮层中添加硫化丝素蛋白，可以在基本上不牺牲蛋白质截留的同时，可以极大地提高小分子与中分子的清除效率。这种复合膜的结构及制备方法设计新颖，操作简单，对制备高效新型血液透析复合膜具有重要的应用意义。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的功能皮层添加物首次采用硫化丝素蛋白材料，相较于目前普遍使用的透析膜材料具有更好的生物相容性，更好的抗凝血性等优点。

(2)本发明制备方法简单易行，容易实现规模化生产。

(3)本发明制备出的复合血液透析膜具有高渗透性，高分离性能，以及良好的抗凝血性。

附图说明

附图1为实施例3硫化丝素蛋白纳米线的AFM照片；

附图2为实施例3添加硫化丝素蛋白纳米线的纳米纤维复合膜的表面SEM照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

本实施例提供了一种纳米纤维基复合血液透析膜，所述纳米纤维基复合血液透析膜具有纳米纤维复合膜结构，包括外层和内层，所述纳米纤维基复合血液透析膜外层为抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层，内层为静电纺丝制备的纳米纤维多孔支撑层。

所述抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层的厚度为0.6μm左右，所述纳米纤维多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为300nm，沉积厚度为40μm，孔隙率为75％。

具体制备步骤如下：

步骤1：将聚丙烯腈(PAN，M_w＝120000g/mol)16g溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂184g中，40℃搅拌6h，获得透明均一的聚合物溶液；将聚合物溶液加入到注射器中进行静电纺丝，由微量注射泵控制挤出，注射器的喷口接高压正极，静电纺参数控制在电压20kV，喷口孔径0.7mm，溶液流速16.7μL/min，纺丝环境温度30℃，纺丝环境的空气相对湿度为35％，接收距离为15cm，接收滚筒转速1000r/min进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，将其裁剪成7cm×7cm大小并在6MPa下冷压处理30s后，得到纳米纤维多孔支撑层；

步骤2：将蚕茧剪成1cm²大小，将40g蚕茧加入至6000g 0.5wt％的碳酸氢钠溶液中进行煮沸，煮沸时间为60min，在煮沸的过程中，每隔20min用搅拌棒搅拌一次，煮沸之后用去离子水清洗，得到丝素，放入烘箱，37℃干燥12h备用；配置120g的9.3mol/L的氯化锂溶液，之后将溶液加热至60℃，将干燥后的丝素进行撕扯使其蓬松，将之前制备的丝素称取30g放入氯化锂溶液进行溶解，60℃下溶解60min，在这期间每隔20min搅拌一次，至溶液澄清透明，得到丝素氯化锂溶液；将透析袋(美国SPECTRA，MWCO＝5000Da)放入去离子水中，之后再将丝素氯化锂溶液倒入透析袋中，在去离子水中透析3天，第1天隔2h换一次水，后两天每隔半天换一次水，将透析过的丝素氯化锂溶液进行离心处理10min，离心速度为9000r/min，离心温度为4℃，离心完成后取上清，得到丝素蛋白水溶液，于4℃冰箱中储存备用；

步骤3：将5ml氯磺酸用30ml N,N-二甲基甲酰胺稀释备用，将步骤2所得的丝素蛋白水溶液进行冷冻干燥得到丝素蛋白粉末，将0.5g丝素蛋白粉末通过磁力搅拌的方式溶解在10g熔融的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中，溶解温度为100℃，并且在磁力搅拌过程中逐渐滴加之前备用的35ml氯磺酸溶液，磁力搅拌1h后，加入0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中和至pH为7，加入10ml无水乙醇过滤除去不溶的丝素蛋白，之后将所得溶液进行透析处理，所述的透析处理包括：将透析袋(美国SPECTRA，MWCO＝5000Da)放入去离子水中，之后再将所得溶液倒入透析袋中，在去离子水中透析3天，第1天隔2h换一次水，后两天每隔半天换一次水，将透析过的溶液进行离心处理10min，离心速度为9000r/min，离心温度为4℃，离心完成后取上清，于4℃冰箱中储存备用，即为硫化丝素蛋白水溶液，将硫化丝素蛋白溶液进行冷冻干燥获得硫化丝素蛋白粉末，将硫化丝素蛋白粉末配制成硫化丝素蛋白水溶液并进行静置自组装，硫化丝素蛋白水溶液的浓度在0.1wt％，静置温度为60℃，静置时间为84h，得到硫化丝素蛋白纳米线水溶液；

步骤4：将硫化丝素蛋白纳米线水溶液进行冷冻干燥24h，获得硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)，将10mg硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)与0.4g聚乙烯醇(PVA，M_w＝140000g/mol)加入超纯水中，质量比SSNFs/PVA＝1:40，配成20mL 2wt％的PVA涂覆液，60℃均匀搅拌4h，得到澄清透明的溶液，调节pH＝1，加入220μL的戊二醛，在环境温度在25℃的条件下交联18min，之后利用刀口缝隙为10um的刮刀涂覆在纳米纤维多孔支撑层上，将涂覆好的膜放入表面皿中，室温密封12h后，取出后用离子水清洗，在去离子水浸泡保存，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

对制备后的纳米纤维基复合血液透析膜进行4h透析实验测试(β2微球蛋白：0.04g/L，尿素：1.5g/L，白蛋白：1g/L，透析液流速：500ml/min，模拟血液流速：200ml/min)，其尿素清除率为83.7％，β2微球蛋白清除率为57.5％，白蛋白清除率为2.9％。

实施例2

本实施例提供了一种纳米纤维基复合血液透析膜，所述纳米纤维基复合血液透析膜具有纳米纤维复合膜结构，包括外层和内层，所述纳米纤维基复合血液透析膜外层为抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层，内层为静电纺丝制备的纳米纤维多孔支撑层。

所述抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层的厚度为0.6μm左右，所述纳米纤维多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为300nm，沉积厚度为40μm，孔隙率为75％。

具体制备步骤如下：

步骤1同实施例1；

步骤2同实施例1；

步骤3同实施例1；

步骤4：将硫化丝素蛋白纳米线水溶液进行冷冻干燥24h，获得硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)，将20mg硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)与0.4g聚乙烯醇(PVA，M_w＝140000g/mol)加入超纯水中，质量比SSNFs/PVA＝1:20，配成20mL 2wt％的PVA涂覆液，60℃均匀搅拌4h，得到澄清透明的溶液，调节pH＝1，加入220μL的戊二醛，在环境温度在25℃的条件下交联18min，之后利用刀口缝隙为10um的刮刀涂覆在纳米纤维多孔支撑层上，将涂覆好的膜放入表面皿中，室温密封12h后，取出后用离子水清洗，在去离子水浸泡保存，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

对制备后的纳米纤维基复合血液透析膜进行4h透析实验测试(β2微球蛋白：0.04g/L，尿素：1.5g/L，白蛋白：1g/L，透析液流速：500ml/min，模拟血液流速：200ml/min)，其尿素清除率为85％，β2微球蛋白清除率为65.7％，白蛋白清除率为5.3％。

实施例3

如图2所示，本实施例提供了一种纳米纤维基复合血液透析膜，所述纳米纤维基复合血液透析膜具有纳米纤维复合膜结构，包括外层和内层，所述纳米纤维基复合血液透析膜外层为抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层，内层为静电纺丝制备的纳米纤维多孔支撑层。

所述抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层的厚度为0.6μm左右，如图1所示，所述纳米纤维多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为300nm，沉积厚度为40μm，孔隙率为75％。

具体制备步骤如下：

步骤1同实施例1；

步骤2同实施例1；

步骤3同实施例1；

步骤4：将硫化丝素蛋白纳米线水溶液进行冷冻干燥24h，获得硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)，将40mg硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)与0.4g聚乙烯醇(PVA，M_w＝140000g/mol)加入超纯水中，质量比SSNFs/PVA＝1:10，配成20mL 2wt％的PVA涂覆液，60℃均匀搅拌4h，得到澄清透明的溶液，调节pH＝1，加入220μL的戊二醛，在环境温度在25℃的条件下交联18min，之后利用刀口缝隙为10um的刮刀涂覆在纳米纤维多孔支撑层上，将涂覆好的膜放入表面皿中，室温密封12h后，取出后用离子水清洗，在去离子水浸泡保存，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

对制备后的纳米纤维基复合血液透析膜进行4h透析实验测试(β2微球蛋白：0.04g/L，尿素：1.5g/L，白蛋白：1g/L，透析液流速：500ml/min，模拟血液流速：200ml/min)，其尿素清除率为87.6％，β2微球蛋白清除率为72.6％，白蛋白清除率为19.3％。

实施例4

本实施例提供了一种纳米纤维基复合血液透析膜，所述纳米纤维基复合血液透析膜具有纳米纤维复合膜结构，包括外层和内层，所述纳米纤维基复合血液透析膜外层为抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层，内层为静电纺丝制备的纳米纤维多孔支撑层。

所述抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层的厚度为0.6μm左右，所述纳米纤维多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为300nm，沉积厚度为40μm，孔隙率为75％。

具体制备步骤如下：

步骤1同实施例1；

步骤2同实施例1；

步骤3：将5ml氯磺酸用30ml N,N-二甲基甲酰胺稀释备用，将步骤2所得的丝素蛋白水溶液进行冷冻干燥得到丝素蛋白粉末，将0.5g丝素蛋白粉末通过磁力搅拌的方式溶解在10g熔融的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中，溶解温度为100℃，并且在磁力搅拌过程中逐渐滴加之前备用的35ml氯磺酸溶液，磁力搅拌1h后，加入0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中和至pH为7，加入10ml无水乙醇过滤除去不溶的丝素蛋白，之后将所得溶液进行透析处理，所述的透析处理包括：将透析袋(美国SPECTRA，MWCO＝5000Da)放入去离子水中，之后再将所得溶液倒入透析袋中，在去离子水中透析3天，第1天隔2h换一次水，后两天每隔半天换一次水，将透析过的溶液进行离心处理10min，离心速度为9000r/min，离心温度为4℃，离心完成后取上清，于4℃冰箱中储存备用，即为硫化丝素蛋白水溶液，将硫化丝素蛋白溶液进行冷冻干燥获得硫化丝素蛋白粉末，将硫化丝素蛋白粉末配制成硫化丝素蛋白水溶液并进行静置自组装，硫化丝素蛋白水溶液的浓度在0.2wt％，静置温度为60℃，静置时间为48h，得到硫化丝素蛋白纳米线水溶液；

步骤4：将硫化丝素蛋白纳米线水溶液进行冷冻干燥24h，获得硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)，将10mg硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)与0.4g聚乙烯醇(PVA，M_w＝140000g/mol)加入超纯水中，质量比SSNFs/PVA＝1:40，配成20mL 2wt％的PVA涂覆液，60℃均匀搅拌4h，得到澄清透明的溶液，调节pH＝1，加入220μL的戊二醛，在环境温度在25℃的条件下交联18min，之后利用刀口缝隙为10um的刮刀涂覆在纳米纤维多孔支撑层上，将涂覆好的膜放入表面皿中，室温密封12h后，取出后用离子水清洗，在去离子水浸泡保存，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

对制备后的纳米纤维基复合血液透析膜进行4h透析实验测试(β2微球蛋白：0.04g/L，尿素：1.5g/L，白蛋白：1g/L，透析液流速：500ml/min，模拟血液流速：200ml/min)，其尿素清除率为84％，β2微球蛋白清除率为58％，白蛋白清除率为3％。

实施例5

本实施例提供了一种纳米纤维基复合血液透析膜，所述纳米纤维基复合血液透析膜具有纳米纤维复合膜结构，包括外层和内层，所述纳米纤维基复合血液透析膜外层为抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层，内层为静电纺丝制备的纳米纤维多孔支撑层。

所述抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层的厚度为0.6μm左右，所述纳米纤维多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为300nm，沉积厚度为40μm，孔隙率为75％。

具体制备步骤如下：

步骤1同实施例1；

步骤2同实施例1；

步骤3：将5ml氯磺酸用30ml N,N-二甲基甲酰胺稀释备用，将步骤2所得的丝素蛋白水溶液进行冷冻干燥得到丝素蛋白粉末，将0.5g丝素蛋白粉末通过磁力搅拌的方式溶解在10g熔融的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中，溶解温度为100℃，并且在磁力搅拌过程中逐渐滴加之前备用的35ml氯磺酸溶液，磁力搅拌1h后，加入0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中和至pH为7，加入10ml无水乙醇过滤除去不溶的丝素蛋白，之后将所得溶液进行透析处理，所述的透析处理包括：将透析袋(美国SPECTRA，MWCO＝5000Da)放入去离子水中，之后再将所得溶液倒入透析袋中，在去离子水中透析3天，第1天隔2h换一次水，后两天每隔半天换一次水，将透析过的溶液进行离心处理10min，离心速度为9000r/min，离心温度为4℃，离心完成后取上清，于4℃冰箱中储存备用，即为硫化丝素蛋白水溶液，将硫化丝素蛋白溶液进行冷冻干燥获得硫化丝素蛋白粉末，将硫化丝素蛋白粉末配制成硫化丝素蛋白水溶液并进行静置自组装，硫化丝素蛋白水溶液的浓度在0.2wt％，静置温度为60℃，静置时间为96h，得到硫化丝素蛋白纳米线水溶液；

步骤4：将硫化丝素蛋白纳米线水溶液进行冷冻干燥24h，获得硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)，将10mg硫化丝素蛋白纳米线粉末(SSNFs)与0.4g聚乙烯醇(PVA，M_w＝140000g/mol)加入超纯水中，质量比SSNFs/PVA＝1:40，配成20mL 2wt％的PVA涂覆液，60℃均匀搅拌4h，得到澄清透明的溶液，调节pH＝1，加入220μL的戊二醛，在环境温度在25℃的条件下下交联18min，之后利用刀口缝隙为10um的刮刀涂覆在纳米纤维多孔支撑层上，将涂覆好的膜放入表面皿中，室温密封12h后，取出后用离子水清洗，在去离子水浸泡保存，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

对制备后的纳米纤维基复合血液透析膜进行4h透析实验测试(β2微球蛋白：0.04g/L，尿素：1.5g/L，白蛋白：1g/L，透析液流速：500ml/min，模拟血液流速：200ml/min)，其尿素清除率为86％，β2微球蛋白清除率为66％，白蛋白清除率为7％。

Claims (10)

1.一种纳米纤维基复合血液透析膜，其特征在于，其制备方法包括：将聚合物材料溶解于溶剂中配制成聚合物溶液，将聚合物溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，经过冷压处理后得到纳米纤维多孔支撑层；将硫化改性的丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇加入水中，随后加入戊二醛进行交联，之后涂覆在纳米纤维多孔支撑层上，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

2.如权利要求1所述纳米纤维基复合血液透析膜，其特征在于，所述纳米纤维基复合血液透析膜包括外层和内层，所述的外层为抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶皮层，内层为静电纺丝制备的纳米纤维多孔支撑层；所述抗凝硫化丝素蛋白纳米线改性的聚乙烯醇水凝胶的厚度为0.04～1μm；所述纳米多孔支撑层的纳米纤维的平均直径为50～800nm，沉积厚度为10～80μm，孔隙率为40～90％。

3.权利要求1或2所述的纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将聚合物材料溶解于溶剂中配制成聚合物溶液；将聚合物溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，经过冷压处理后得到纳米纤维多孔支撑层；

步骤2：将蚕丝进行脱胶，溶解，透析处理，得到丝素蛋白水溶液；

步骤3：将步骤2所得的丝素蛋白水溶液进行硫化改性，得到硫化丝素蛋白水溶液，之后进行自组装处理，得到硫化丝素蛋白纳米线水溶液；

步骤4：将步骤3所得的硫化丝素蛋白纳米线水溶液进行冷冻干燥，得到硫化丝素蛋白纳米线粉末，将其与聚乙烯醇加入水中，配制成涂覆液，调节pH，加入戊二醛，交联，然后涂覆在步骤1中纳米纤维多孔支撑层上，室温密封，得到纳米纤维基复合血液透析膜。

4.如权利要求3所述纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中聚合物材料包括但不限于聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚氯乙烯、醋酸纤维素、聚己内酯、聚乳酸、聚乙烯醇、海藻酸钠、明胶以及前述材料的改性聚合物中的至少一种；所述步骤1中的溶剂包括但不限于N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、水、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、1，4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、醋酸以及前述溶剂不同质量比的混合物中的至少一种；所述步骤1中聚合物溶液的聚合物材料浓度为8～30wt％。

5.如权利要求3所述纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的静电纺丝的工艺参数为：电压5～50kV，喷口孔径0.1～4mm，溶液流速3～200μL/min，纺丝环境温度15～55℃，纺丝环境的空气相对湿度为30～60％，接收距离为10～30cm，接收滚筒转速500～1000r/min；所述步骤1中的纳米纤维无纺布冷压处理压力为3～6MPa，冷压时间为10～400s。

6.如权利要求3所述纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中脱胶处理过程包括：将蚕茧剪成0.5～5cm²大小，将蚕茧加入至0.5wt％的碳酸氢钠溶液中进行煮沸，加入的质量比为1:100～300，煮沸时间为40～60min，在煮沸的过程中，每隔20min用搅拌棒搅拌一次，煮沸之后用去离子水清洗，放入烘箱，37℃干燥12h，得到丝素。

7.如权利要求3所述纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的溶解处理过程包括：配制氯化锂溶液，溶液的浓度为7～15mol/L，之后将溶液加热至40～60℃备用，将干燥后的丝素进行撕扯使其蓬松，将丝素放入氯化锂溶液在40～60℃下进行溶解，丝素与氯化锂溶液的质量比为1:1～4，在这期间每隔20min搅拌一次，直至溶液澄清透明，得到丝素氯化锂溶液。

8.如权利要求3所述纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中透析处理过程包括：将透析袋放入去离子水中，之后再将丝素氯化锂溶液倒入透析袋中，在去离子水中透析3天，第1天隔2h换一次水，后两天每隔半天换一次水，将透析过的丝素氯化锂溶液进行离心处理10～15min，离心速度为6000～9000r/min，离心温度为3～6℃，离心完成后取上清，得到的丝素蛋白水溶液，于3～6℃冰箱中储存备用。

9.如权利要求3所述纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3中硫化改性的过程包括：将步骤2所得的丝素蛋白水溶液进行冷冻干燥得到丝素蛋白粉末，将丝素蛋白粉末通过磁力搅拌的方式在100℃下溶解在熔融的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中，丝素蛋白与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1:10～40，并且在磁力搅拌溶解过程中逐渐滴加氯磺酸溶液，磁力搅拌1～4h后，加入氢氧化钠水溶液进行中和，加入乙醇除去不溶的丝素蛋白，将所得溶液进行透析处理；所述步骤3中自组装处理的过程包括：将获得的硫化丝素蛋白溶液进行静置，硫化丝素蛋白水溶液的浓度在0.02～0.5wt％，静置温度为40～80℃，静置时间为12～200h。

10.如权利要求3所述纳米纤维基复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4中涂覆液中硫化丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇的浓度之和为0.1～10wt％，硫化丝素蛋白纳米线与聚乙烯醇的质量比为1:2～40；pH为1～2，加入戊二醛交联时间为18～20min，涂覆厚度为0.04～1μm。