CN111773933B - 聚乳酸透析膜及其制备方法、透析器 - Google Patents

聚乳酸透析膜及其制备方法、透析器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚乳酸透析膜及其制备方法、透析器，聚乳酸透析膜包括聚乳酸膜、含儿茶酚的胺类化合物和羧基化氧化石墨烯，聚乳酸膜上粘附有胺类化合物，羧基化氧化石墨烯通过氢键与胺类化合物连接；在制备聚乳酸透析膜时，施加机械力作用于聚乳酸膜表面，羧基化氧化石墨烯在机械力的作用下与含儿茶酚的胺类化合物连接。含儿茶酚的胺类化合物对聚乳酸膜进改性，改性后聚乳酸膜表面带有氨基和羟基，不会破坏聚乳酸分子链骨架，保持透析膜的强度；改性后的聚乳酸膜表面的氨基或羟基与羧基化氧化石墨烯的羧基形成氢键作用，保留羧基化氧化石墨烯上更多的羧基，提升聚乳酸膜表面的亲水性，羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜上分布更均匀，血液相容性更好。

Description

聚乳酸透析膜及其制备方法、透析器
技术领域
本发明涉及医疗器材领域，具体是涉及一种聚乳酸透析膜及其制备方法、透析器。
背景技术
对于终末期肾病(ESRD)患者最理想的治疗手段是肾脏移植，但患者众多，肾源严重不足，且肾脏移植费用昂贵，因此血液透析成为ESRD患者延续生命的最主要手段。随着我国进入人口老龄化社会，终末期肾病患者增多，到2023年我国对血液透析器的需求约为5亿支，意味着血液透析器内的血液透析膜为高需求医疗器材。目前临床广泛使用的血液透析膜材料为聚砜、聚醚砜，以上两种材料为石油基材料，将石油基材料应用于血液透析膜中需要进行生物相容性改性，否则石油基材料的透析膜在使用过程中可能出现凝血现象。为降低透析器使用可能产生的风险，研究人员提出使用聚乳酸作为透析膜材料，聚乳酸为生物基材料，具有良好的生物相容性，与人体血管表面性质相似，但聚乳酸血液相容性较差，需要对聚乳酸膜进行改性，从而使其具有良好的血液相容性。
为解决上述聚乳酸血液相容性较差的问题，葡萄牙Artur M.Pinto等人(Biocompatibility of poly(lactic acid)with incorporated graphene-basedmaterials[J].)利用共混改性的方法将氧化石墨烯掺杂到聚乳酸膜中以提高聚乳酸膜的血液相容性，但共混改性法使氧化石墨烯包埋在聚乳酸膜中，在聚乳酸膜表面的氧化石墨烯非常少，导致氧化石墨烯上的活性位点如羧基、羟基等不能完全暴露于聚乳酸膜表面，从而导致聚乳酸膜表面血液相容性效果受限。
马兰坤等人(马兰坤.聚乳酸膜表面功能化及血液相容性研究[D].天津工业大学博士学位论文)利用化学的方法以共价键方式将羧基化氧化石墨烯固定在聚多巴胺改性的聚乳酸膜表面，提高了聚乳酸膜的血液相容性，但制备得到的改性聚乳酸膜存在羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜表面分布不均匀的问题。羧基化氧化石墨烯分布不均匀，会使聚乳酸膜表面不能被羧基化氧化石墨烯完全覆盖，从而导致血液相容性不理想。
羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜表面分布越均匀、越牢固，羧基化氧化石墨烯带有的亲水基团(羧基)在聚乳酸膜表面就越多，从而使聚乳酸膜表面亲水性就越好，聚乳酸膜表面越容易形成水合层，从而使得改性聚乳酸膜复钙时间越长，溶血率越低，血液相容性越好。因此如何提高羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜表面分布的均匀性，并使羧基化氧化石墨烯牢固地固定在聚乳酸膜表面是急需解决的问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种血液相容性更好的聚乳酸透析膜。
本发明的第二目的是提供一种聚乳酸透析膜制备方法。
本发明的第三目的是提供一种透析器。
为了实现上述的第一目的，本发明提供的聚乳酸透析膜包括聚乳酸膜、含儿茶酚的胺类化合物和羧基化氧化石墨烯，聚乳酸膜上粘附有胺类化合物，羧基化氧化石墨烯通过氢键与胺类化合物连接。
由上述方案可见，含儿茶酚的胺类化合物对聚乳酸膜进行表面功能化改性，含儿茶酚的胺类化合物具有氨基和羟基，使得改性后聚乳酸膜表面带有丰富的氨基和羟基基团，并且该种改性方式不会破坏聚乳酸分子链骨架，使聚乳酸膜的机械性能得以保持，提高透析膜的膜强度，降低聚乳酸透析膜在使用过程中出现破裂的风险；改性后的聚乳酸膜表面的氨基或羟基基团与羧基化氧化石墨烯上的羧基形成氢键作用，并不会与羧基化氧化石墨烯上的羧基形成共价键，能够保留羧基化氧化石墨烯上更多的羧基，从而提升改性聚乳酸膜表面的亲水性更加明显，亲水性的增加对蛋白质和血小板的吸附更少，不易引起溶血的同时，没有肝素的引入，减少出血风险，并且由于氢键作用使羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜上分布更加均匀、牢固，从而使得改性膜的复钙时间更长，溶血率更低，血液相容性更好。
进一步的方案是，含儿茶酚的胺类化合物为3,4-二羟基苯丙氨酸。
可见，3,4-二羟基苯丙氨酸形成功能层粘附在聚乳酸膜表面，3,4-二羟基苯丙氨酸功能层提供丰富的氨基和羟基基团，并且不会破坏聚乳酸分子链骨架，使聚乳酸膜的机械性能得以保持。
进一步的方案是，每mm2的聚乳酸膜表面添加有8.1μg～40.8μg的羧基化氧化石墨烯，优选8.1μg～10.2μg。
可见，该范围内的羧基化氧化石墨烯的添加量是最终得到的聚乳酸透析膜的水接触角、复钙时间和溶血率达到最优，高于该范围的羧基化氧化石墨烯的添加量最终得到的聚乳酸透析膜的水接触角、复钙时间和溶血率并无继续优化，控制羧基化氧化石墨烯的添加量范围能够有效实现透析膜的最优性能的同时，有效控制生产成本。
进一步的方案是，聚乳酸透析膜的溶血率〈5％，优选＜2％
可见，溶血率越低，血液相容性更好。
为实现上述的第二目的，本发明提供的聚乳酸透析膜制备方法制备得到如上述的聚乳酸透析膜；制备方法包括施加机械力将羧基化氧化石墨烯连接至经儿茶酚的胺类化合物进行表面功能化改性的聚乳酸膜上。
由上述方案可见，由于在外力作用下，羧基化氧化石墨烯可以克服空间位阻效应，羧基化氧化石墨烯与表面功能化聚乳酸膜表面的羟基形成更多的氢键，以氢键与含儿茶酚的胺类化合物连接，从而嵌入聚乳酸膜表面，使固定的羧基化氧化石墨烯更均匀更牢固。
进一步的方案是，机械力通过改性后的聚乳酸膜的膜上表面与膜下表面的压力差形成，膜上表面的压力大于膜下表面的压力，压力差为0.02MPa～0.14MPa；优选地，压力差为0.1MPa～0.14MPa；进一步优选地，压力差为0.1MPa。
可见，压力差较小时，羧基化氧化石墨烯固定在聚乳酸膜表面的速率较低，在相同时间内使聚乳酸膜表面固定的羧基化氧化石墨烯相对更少，使透析膜的血液相容性较差；当压力差较大时，固定到聚乳酸膜表面的羧基化氧化石墨烯速率已足够快，在相同时间内使固定在聚乳酸膜表面的羧基化氧化石墨烯足够多，足以完全覆盖聚乳酸膜表面，压力差继续增大后，仅仅是提高了羧基化氧化石墨烯固定在聚乳酸膜表面的速率，因此在该范围内的压力差使羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜表面的结合更加牢固的同时，维持适当的压力差，降低生产难度和成本。
进一步的方案是，羧基化氧化石墨烯以羧基化氧化石墨烯水溶液的方式添加，羧基化氧化石墨烯水溶液的浓度为20μg/mL～50μg/mL。
进一步的方案是，改性步骤为：将聚乳酸膜浸泡在含儿茶酚的胺类化合物溶液中，然后用去离子水清洗浸泡后的聚乳酸膜，其中胺类化合物溶液的浓度为0.5mg/mL～2.0mg/mL。
更具体地，制备方法具体为：
S1、改性步骤：将聚乳酸膜浸泡在含儿茶酚的胺类化合物溶液中12h～72h并缓慢搅拌，然后用去离子水清洗浸泡后的聚乳酸膜；
S2、在改性后的聚乳酸膜的膜上表面添加羧基化氧化石墨烯，施加机械力至改性后的聚乳酸膜的膜上表面，施加机械力的时间为30min～120min。
为了实现上述的第三目的，本发明提供的透析器包括壳体和填充壳体内的如上述的聚乳酸透析膜。
由上述方案可见，聚乳酸透析膜通过胺类化合物对聚乳酸膜表面功能化改性过后，通过外加机械力将羧基化氧化石墨烯以氢键与胺类化合物连接，从而将羧基化氧化石墨烯均匀地分布在聚乳酸膜的表面，使得聚乳酸透析膜的血液相容性更好，将该聚乳酸透析膜应用在透析器中，更好地对净化血液。
具体实施方式
本发明的聚乳酸透析膜包括聚乳酸膜、含儿茶酚的胺类化合物和羧基化氧化石墨烯，聚乳酸膜上粘附有含儿茶酚的胺类化合物，羧基化氧化石墨烯通过氢键与含儿茶酚的胺类化合物连接。含儿茶酚的胺类化合物对聚乳酸膜进行表面功能化改性，在聚乳酸膜表面形成含儿茶酚的胺类化合物功能层，使得聚乳酸膜表面带有丰富的氨基和羟基基团，并且改性不会破坏聚乳酸分子链骨架，使聚乳酸膜的机械性能得以保持，保持聚乳酸膜的强度，降低聚乳酸透析膜在使用过程中出现破裂的风险。改性后的聚乳酸膜表面的氨基基团或羟基基团与羧基化氧化石墨烯上的羧基形成氢键作用，并不会与羧基形成共价键，能够保留羧基化氧化石墨烯上更多的羧基，从而提升改性聚乳酸膜表面的亲水性更加明显，并且由于氢键作用使羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜上分布更加均匀、牢固，从而使得改性膜的复钙时间更长，溶血率更低，血液相容性更好。优选地，含儿茶酚的胺类化合物为3,4-二羟基苯丙氨酸。每mm2的聚乳酸膜表面添加有8.1μg～40.8μg的羧基化氧化石墨烯，优选地，每mm2的聚乳酸膜表面添加有10.2μg的羧基化氧化石墨烯，在该羧基化氧化石墨烯的添加量下，最终得到的聚乳酸透析膜的血液相容性达到最优。聚乳酸透析膜的溶血率〈5％，优选地，聚乳酸透析膜的溶血率〈3％，进一步优选地，聚乳酸透析膜的溶血率〈2％，溶血率越低，血液相容性更好。
聚乳酸透析膜的制备方法为：
在对聚乳酸膜改性前，需制备儿茶酚的胺类化合物溶液和羧基化氧化石墨烯溶液的制备，儿茶酚的胺类化合物溶液的制备步骤为：将0.1M双(2-羟基乙胺基)三(羟甲基)甲烷与0.6M氯化钠混合，配制成pH＝7的缓冲液，将儿茶酚的胺类化合物溶解在缓冲溶液中，配制成浓度为0.5mg/mL～2.0mg/mL的儿茶酚的胺类化合物溶液。
羧基化氧化石墨烯的制备步骤为：将浓硝酸和浓硫酸加入到氧化石墨烯粉末中，60℃搅拌12h，得到的羧基化氧化石墨烯；氧化石墨烯、浓硝酸和浓硫酸的质量体积比为1:20:60(m：v：v)。
改性步骤为：将聚乳酸膜浸泡在儿茶酚的胺类化合物溶液中，然后用去离子水清洗浸泡后的聚乳酸膜2h～8h。
改性后，在改性后的聚乳酸膜的膜上表面添加羧基化氧化石墨烯，施加机械力至改性后的聚乳酸膜的膜上表面，机械力为机械力通过改性后的聚乳酸膜的膜上表面与膜下表面之间的压力差形成，压力差为压力差为0.02MPa～1.4MPa，优选地，压力差为0.1MPa～0.14MPa；进一步优选地，压力差为0.1MPa，施加机械力的时间为30min～120min，然后用去离子水冲洗0.5h～2h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯。
在机械力的作用下，羧基化氧化石墨烯可以克服空间位阻效应，羧基化氧化石墨烯与表面功能化聚乳酸膜表面的羟基形成更多的氢键，以氢键与儿茶酚的胺类化合物连接，从而嵌入聚乳酸膜表面，使固定的羧基化氧化石墨烯更均匀更牢固，提高聚乳酸透析膜的血液相容性。机械力通过改性后的聚乳酸膜的膜上表面与膜下表面之间的压力差形成，该机械力可通过外部设备对聚乳酸膜的膜上表面进行空气处理，使膜上表面的压力大于膜下表面的压力，从而形成机械力。
本发明的透析器包括如上述的聚乳酸透析膜。聚乳酸透析膜通过含儿茶酚的胺类化合物对聚乳酸膜表面功能化改性过后，通过外加机械力将羧基化氧化石墨烯以氢键与含儿茶酚的胺类化合物连接，从而羧基化氧化石墨烯均匀地分布在聚乳酸膜的表面，使得聚乳酸透析膜的血液相容性更好，将该聚乳酸透析膜应用在透析器中，更好地净化血液。
下面结合具体的对比实施组对本发明作进一步的描述，以更好地理解本发明。
聚乳酸透析膜的血液相容性的效果通过水接触角、复钙时间(PRT)和溶血率(HR)反映，其中水接触角越小，说明聚乳酸透析膜表面亲水性越好；复钙时间越长，溶血率越低，说明血液相容性更好。
本发明检测聚乳酸透析膜的水接触角、复钙时间(PRT)和溶血率(HR)，检测方法如下：
1.水接触角测试
将膜样品粘压平并平铺贴在载物平台上，待测面朝上，调平基线，然后向膜表面滴加约5μL去离子水，调节转动测定仪，读取接触角。每张膜均测量三个平行样品，每个样上取7个测试点，取测试结果的平均值。
2.复钙时间(PRT)测试
(1)取5mL羊全血，离心(2000g，约4411r/min，10min)，取上清液，得到贫血小板血浆(PPP)；
(2)将血液透析膜裁剪成0.5*0.5cm2的小方片，并将膜放入24孔细胞培养板中，标号，在37℃恒温水浴中将0.1mL上述PPP滴加到每张膜表面，保持一分钟；
(3)将0.1mL预热到37℃的0.025mol/L的CaCl2溶液滴加到上述膜表面，同时开始计时并用细铁丝不断勾挑液体，直至出现第一根纤维蛋白丝时停止计时，并记录复钙时间。
3.溶血率(HR)测试
(1)将血液透析膜裁剪成0.5cm*0.5cm的小方片，随后先用去离子水洗膜10min，然后用质量分数为0.9％的NaCl溶液洗膜10min；
(2)将膜在温度为37℃质量分数为0.9％的NaCl溶液中浸泡30min；
(3)将200μL的羊全血分别加入有膜的NaCl溶液、无膜的NaCl溶液以及纯水中，37℃下恒温1h；
(4)将上述样品离心(800g，约2790r/min，10min)，取上层清液，用紫外分光光度计在545nm处测试吸光度。0.9wt％NaCl水溶液为阴性对照，去离子水为阳性对照，溶血率由下面公式计算出来：
HR＝(AS-AN)/(AP-AN)×100％ 公式(1)
式中：AS—样品的吸光度；
AN—阴性对照的吸光度；
AP—阳性对照的吸光度。
对比实验组1
实施例1
实施例1通过氢键将羧基化氧化石墨烯固定到聚乳酸膜的表面。
S1、含儿茶酚的胺类化合物溶液配制步骤:将0.1M双(2-羟基乙胺基)三(羟甲基)甲烷与0.6M NaCl混合，配制成pH＝7的缓冲溶液，将3,4-二羟基苯丙氨酸溶解在上述缓冲溶液中，配制成1mg/mL的含儿茶酚的胺类化合物溶液；
羧基氧化石墨烯的制备：称取干燥好的氧化石墨烯0.5g，放入100mL锥形瓶中；先取10mL浓硝酸加入到锥形瓶中，再取30mL浓硫酸放入锥形瓶中，加入磁力搅拌子，保持60℃的温度水浴搅拌12h，得到的羧基化氧化石墨烯；用去离子水反复清洗得到的羧基化氧化石墨烯并离心，直至溶液呈中性，然后将溶液超声2h得到羧基化氧化石墨烯水溶液，并用干燥称重法测定其浓度；
S2、改性步骤：室温下将聚乳酸膜浸泡在1mg/mL的含儿茶酚的胺类化合物溶液中48h并缓慢搅拌，然后用用去离子水清洗浸泡后的聚乳酸膜4h；
S3、将改性后的聚乳酸膜展开固定，向膜上表面添加浓度为50μg/mL的羧基化氧化石墨烯水溶液，羧基化氧化石墨烯的添加量为10.2μg/mm2，膜上表面和下表面的压力差维持在0.1MPa，机械力施加时间为60min，得到固定有羧基氧化石墨烯的聚乳酸膜；用去离子水冲洗1h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到聚乳酸透析膜。
对比例1
对比例1通过共价键将羧基化氧化石墨烯固定到聚乳酸膜。
S1、聚多巴胺修饰聚乳酸膜表面：以浓度为20mmol/L的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液作为溶剂，通过盐酸调节pH值至8.5，将多巴胺加入到三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，配制成浓度为2mg/mL的多巴胺溶液；在30℃下使聚乳酸膜浸泡在多巴胺溶液中48h，得到具有聚多巴胺功能层的聚乳酸膜；然后用去离子水冲洗聚乳酸膜24h，洗掉未反应的多巴胺；
S2、配制羧基化氧化石墨烯溶液：将羧基化氧化石墨烯配制成170μg/mL的羧基化氧化石墨烯溶液；
S3、将羧基氧化石墨烯固定到聚乳酸膜表面：将聚多巴胺改性的聚乳酸膜浸泡在100mL步骤(2)中的羧基化氧化石墨烯溶液中24h，然后用去离子水清洗1h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到透析膜；
对比例2
对比例2通过共混法将羧基化氧化石墨烯固定到聚乳酸膜上。
S1、配制氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯分散在丙酮中并超声5h；
S2、氧化石墨烯溶液与聚乳酸溶液共混：将浓度为0.4wt％(氧化石墨烯相对于聚乳酸的质量分数)的氧化石墨烯溶液加入到聚乳酸/三氯甲烷的溶液中并超声15min；
S3、乳酸/氧化石墨烯混合溶液成膜：将聚乳酸/氧化石墨烯用刮刀分散在聚四氟乙烯板上，然后在真空烘箱中将溶剂完全除去，得到透析膜。
测定实施例1、对比例1和2得到的聚乳酸透析膜的水接触角、复钙时间和溶血率，结果如下表1。
表1
水接触角 复钙时间 溶血率
实施例1 38.6° 246s 0.20％
对比例1 45.6° 220s 2.6％
对比例2 78.1° / /
由表1数据得知，采用实施例1制备的聚乳酸透析膜水接触角、复钙时间和溶血率性能优于对比例1和对比例2制备的聚乳酸透析膜，说明实施例1制备的透析膜血液相容性更优。羧基化氧化石墨烯与含儿茶酚的胺类化合物层通过氢键固定而固定在聚乳酸膜上，与化学法和共混掺杂法相比，可以保留羧基化氧化石墨烯上更多的羧基，提升改性聚乳酸膜表面的亲水性的同时，聚乳酸膜经表面功能化改性后，表面带有丰富的氨基和羟基基团，与羧基化氧化石墨烯上的羧基形成氢键作用，并不会与羧基形成共价键，能够保留更多的羧基，并且由于氢键作用使羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜上分布更加均匀、牢固，从而使得改性后的聚乳酸透析膜的复钙时间更长，溶血率更低，血液相容性更好。
对比实验组2
对比例3
对比例3中聚乳酸膜表面功能化改性剂为三元胺，将聚乳酸膜氨化。
S1、改性步骤：将三聚氰胺水溶液水浴加热，再将聚乳酸膜放入三聚氰胺中水浴加热30min，将氨化后的聚乳酸膜放入去离子水中进行浸泡清洗1h；
S2、将表面功能化的聚乳酸膜展开固定，向膜上表面添加浓度为50μg/mL羧基化氧化石墨烯水溶液，羧基化氧化石墨烯的添加量为10.2μg/mm2，膜上表面和下表面的压力差维持在0.1MPa，机械力施加时间为60min，得到固定有羧基氧化石墨烯的聚乳酸膜；用去离子水冲洗1h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到聚乳酸透析膜。
对比例4
对比例4中聚乳酸膜表面功能化改性剂为二元胺，将聚乳酸膜氨化。
S1、改性步骤为：将3,3'-(羟基亚硝基肼)二-1-丙胺(DPTA)水浴加热，再将聚乳酸膜放入DPTA中水浴加热30min，将氨化后的聚乳酸膜放入去离子水中进行浸泡清洗1h。
S2、将表面功能化的聚乳酸膜展开固定，向膜上表面添加浓度为50μg/mL羧基化氧化石墨烯水溶液，羧基化氧化石墨烯的添加量为10.2μg/mm2，膜上表面和下表面的压力差维持在0.1MPa，机械力施加时间为60min，得到固定有羧基氧化石墨烯的聚乳酸膜；用去离子水冲洗1h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到聚乳酸透析膜。
分别对实施例1、对比例3和4得到的聚乳酸透析膜进行膜强度的测试，膜强度测试方法为对聚乳酸透析膜不断施加压力，压力逐渐增大，当聚乳酸透析膜出现破裂时，记录破裂时的压力大小。测试结果如下表2。
表2
膜强度(MPa)
实施例1 72.6
对比例3 38.5
对比例4 40.2
由表2数值可知，实施例1制备的透析膜强度优于对比例3和对比例4制备的透析膜。在实施例1中的含儿茶酚的胺类化合物都是利用粘附的作用在聚乳酸膜表面形成功能层，不会破坏聚乳酸膜的分子链骨架，而对比例3和对比例4都是将聚乳酸膜氨化，破坏聚乳酸的分子链骨架，使聚乳酸膜强度降低。含儿茶酚的胺类化合物改性聚乳酸膜表面，使聚乳酸膜表面带有丰富的氨基和羟基基团，多元胺与聚乳酸分子链上的酯键作用，会破坏聚乳酸分子链骨架，使聚乳酸膜机械性能降低；而含儿茶酚的胺类化合物会在一定条件下形成功能层粘附在聚乳酸膜表面，含儿茶酚胺类化合物功能层提供丰富的氨基和羟基基团，并且不会破坏聚乳酸分子链骨架，使聚乳酸膜的机械性能得以保持。聚乳酸透析膜具有一定的膜强度可减少透析膜在使用过程中出现膜破裂的风险。
对比实验组3
对比例5
对比例5与实施例1的聚乳酸透析膜制备方法大致相同，不同之处在于：对比例5不进行聚乳酸膜的表面功能化改性，直接在聚乳酸膜表面涂覆羧基化氧化石墨烯。具体地，将聚乳酸膜展开固定，向膜上表面添加50μg/mL的羧基化氧化石墨烯水溶液，羧基化氧化石墨烯的添加量为10.2μg/mm2，膜上表面和下表面的压力差维持在0.1MPa，维持60min，得到固定羧基氧化石墨烯的聚乳酸膜；最后用去离子水冲洗1h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到透析膜。
将相同面积的实施例1和对比例5制备的透析膜(2cm x 2cm)分别浸泡在50mL去离子水中并震荡48h，然后分别取浸泡液用紫外分光光度计测试浸泡液在波长为240nm的紫外光吸收数值，结果如下表3。
表3
240nm紫外光吸收数值
实施例1 0
对比例5 0.06
240nm紫外光吸收数值越小，说明浸泡液中羧基化氧化石墨烯的量越少，从而说明羧基化氧化石墨烯越稳固，越不易脱落。由表3数值可知，实施例1制备得到的透析膜上的羧基化氧化石墨烯更稳固。因此，需要对聚乳酸膜进行表面功能化改性，经含儿茶酚的胺类化合物改性后聚乳酸膜表面含有丰富的氨基和羟基，与羧基化氧化石墨烯上带有的羧基可以形成大量的氢键，从而使聚乳酸膜表面固定的羧基化氧化石墨烯更加牢固，稳定，不易脱落；而如果不对聚乳酸膜表面功能化改性，直接将羧基化氧化石墨烯固定在聚乳酸膜表面，由于聚乳酸膜表面没有丰富的功能化基团，与羧基化氧化石墨烯之间没有作用力形成，则使得聚乳酸膜表面的固定的羧基化氧化石墨烯不牢固，易脱落。在使用过程中，羧基化氧化石墨烯固定得越牢固，羧基化氧化石墨烯脱落风险越小，对患者造成的危害越小。
对比实验组4
在对比实验组4中的设置有7个实施例，7个实施例的透析膜制备方法与实施例1的透析膜制备方法大致相同，不同之处在于：每个实施例的步骤S3中膜上表面与膜下表面之间的压力差不同。7个实施例中的压力差的数值见下表4。
对7个实施例制备得到的透析膜进行水接触角、复钙时间及溶血率测定，测定结果见表4。
表4
Figure BDA0002557895820000121
由表4数值可知，当压力差增加至达到0.1MPa时，制备得到的透析膜水接触角为38.6°，复钙时间为246s，溶血率为0.20％，透析膜的血液相容性优于压力差低于0.1MPa时制备得到的透析膜。但当压力差超过0.1MPa后，透析膜的水接触角、复钙时间和溶血率不再继续优化。由于压力差较小时，羧基化氧化石墨烯固定在聚乳酸膜表面的速率低，在相同时间内使聚乳酸膜表面固定的羧基化氧化石墨烯相对较少，因此压力差较小时，透析膜的血液相容性比压力差大时的相对较差。但当压力差达到0.1MPa，固定到聚乳酸膜表面的羧基化氧化石墨烯速率已足够快，在相同时间内使固定在聚乳酸膜表面的羧基化氧化石墨烯足够多，足以完全覆盖聚乳酸膜表面，但压力差继续增大，仅仅是提高了羧基化氧化石墨烯固定在聚乳酸膜表面的速率。而维持较高的压力差，会给生产带来难度和增加成本。因此膜上表面和膜下表面之间的压力差为0.1MPa时，透析膜的血液相容性达到最优。
对比实验组5
在对比实验组5中的设置有6个实施例，6个实施例的透析膜制备方法与实施例1的透析膜制备方法大致相同，不同之处在于：每个实施例的步骤S3中羧基氧化石墨烯添加量不同。6个实施例中的羧基氧化石墨烯添加量的数值见下表5。
对6个实施例制备得到的透析膜进行水接触角、复钙时间及溶血率测定，测定结果见表5。
表5
Figure BDA0002557895820000131
由表5数值可知，当羧基氧化石墨烯添加量增加至达到10.2μg/mm2时，制备得到的透析膜水接触角为38.6°，复钙时间为246s，溶血率为0.20％，透析膜的血液相容性优于羧基氧化石墨烯添加量低于10.2μg/mm2时；但是当羧基氧化石墨烯添加量超过10.2μg/mm2后，透析膜水接触角、复钙时间和溶血率不再继续优化。
对比实验组6
在对比实验组6中的设置有6个实施例，6个实施例的透析膜制备方法与实施例1的透析膜制备方法大致相同，并且羧基氧化石墨烯添加量为10.2μg/mm2，不同之处在于：每个实施例中羧基氧化石墨烯水溶液浓度和体积不同。6个实施例中的羧基氧化石墨烯水溶液浓度和体积的数值见下表6。
对6个实施例制备得到的透析膜进行水接触角、复钙时间及溶血率测定，测定结果见表6。
表6
Figure BDA0002557895820000141
由表6数值可知，当羧基化氧化石墨烯浓度≤50μg/mL时，制备得到的透析膜水接触角为38.6°，复钙时间为246s，溶血率为0.20％；羧基化氧化石墨烯浓度大于50μg/mL时，制备得到的透析膜的水接触角和溶血率更大和复钙时间更短，可见，羧基化氧化石墨烯浓度≤50μg/mL时的透析膜的血液相容性优于羧基氧化石墨烯浓度大于50μg/mL时的透析膜的血液相容性，原因在于：羧基化氧化石墨烯浓度增大，不利于羧基化氧化石墨烯纳米片在水溶液中的分散，且羧基化氧化石墨烯水溶液体积少，导致固定在聚乳酸膜表面的羧基化氧化石墨烯不均匀，从而使得透析膜的血液相容性不理想。
对比实验组7
对比例6
对比例6的透析膜制备方法与实施例1的透析膜制备方法大体上相同，不同之处在于：S3、将表面功能化的聚乳酸膜展开固定，向膜上表面添加浓度为50μg/mL的羧基化氧化石墨烯水溶液，羧基化氧化石墨烯的添加量为10.2μg/mm2，不采用机械力，维持60min，得到固定羧基氧化石墨烯的聚乳酸膜；最后用去离子水冲洗1h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到透析膜。
将相同面积的实施例1和对比例6制备的透析膜(2cm x 2cm)分别浸泡在50mL去离子水中并震荡48h，然后分别取浸泡液用紫外分光光度计测试浸泡液在波长240nm的紫外光吸收值，比较实施例1和对比例6制备的透析膜的均匀性和牢固性，测试结果见表7。对实施例1和对比例6制备的透析膜进行水接触角、复钙时间及溶血率测定，测定结果见表7。
表7
Figure BDA0002557895820000151
实施例1和对比例6的区别在于：对比例6内没有施加机械力作用于聚乳酸膜表面。由表7的数值可知，实施例1中羧基化氧化石墨烯改性的聚乳酸膜的血液相容性和牢固性比对比例6更好，这是由于在外力作用下，羧基化氧化石墨烯可以克服空间位阻效应，与表面功能化聚乳酸膜表面的羟基形成更多的氢键，使固定的羧基化氧化石墨烯更均匀更牢固。
实施例22
实施例22中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：儿茶酚的胺类化合物溶液的浓度为：0.5mg/ml。
实施例23
实施例23中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：儿茶酚的胺类化合物溶液的浓度为：2.0mg/ml。
实施例24
实施例24中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：机械力施加时间为30min。
实施例25
实施例25中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：机械力施加时间为120min。
实施例26
实施例26中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：在S2改性步骤中室温下将聚乳酸膜浸泡在1mg/mL的儿茶酚的胺类化合物溶液中12h并缓慢搅拌，然后用用去离子水清洗浸泡后的聚乳酸膜4h。
实施例27
实施例27中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：在S2改性步骤中室温下将聚乳酸膜浸泡在1mg/mL的儿茶酚的胺类化合物溶液中72h并缓慢搅拌，然后用用去离子水清洗浸泡后的聚乳酸膜4h。
实施例28
实施例28中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：用去离子水冲洗0.5h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到聚乳酸透析膜。
实施例29
实施例29中聚乳酸透析膜的制备方法与实施例1中聚乳酸透析膜的制备方法大致相同，不同之处在于：用去离子水冲洗2h，洗去固定不牢固的羧基化氧化石墨烯，得到聚乳酸透析膜。
综上所述，含儿茶酚的胺类化合物对聚乳酸膜进行表面功能化改性，使得聚乳酸膜表面带有丰富的羟基基团，并且不会破坏聚乳酸分子链骨架，使聚乳酸膜的机械性能得以保持，降低聚乳酸透析膜在使用过程中出现破裂的风险；改性后的聚乳酸膜表面的羟基基团与羧基化氧化石墨烯上的羧基形成氢键作用，并不会与羧基形成共价键，能够保留羧基化氧化石墨烯上更多的羧基，从而提升改性聚乳酸膜表面的亲水性更加明显，并且由于氢键作用使羧基化氧化石墨烯在聚乳酸膜上分布更加均匀、牢固，从而使得改性膜的复钙时间更长，溶血率更低，血液相容性更好。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.聚乳酸透析膜，其特征在于,包括：聚乳酸膜、含儿茶酚的胺类化合物和羧基化氧化石墨烯，所述聚乳酸膜上粘附有所述含儿茶酚胺类化合物，所述羧基化氧化石墨烯通过氢键与所述含儿茶酚的胺类化合物连接；所述含儿茶酚的胺类化合物为3,4-二羟基苯丙氨酸。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸透析膜，其特征在于：
每mm2的所述聚乳酸膜的表面添加有8.1μg～40.8μg的所述羧基化氧化石墨烯；
所述聚乳酸透析膜的溶血率〈5％。
3.根据权利要求2所述的聚乳酸透析膜，其特征在于：
每mm2的所述聚乳酸膜的表面添加有8.1μg～10.2μg的所述羧基化氧化石墨烯；
所述聚乳酸透析膜的溶血率〈2％。
4.聚乳酸透析膜制备方法，其特征在于：所述制备方法制备得到如权利要求1至3任一项所述的聚乳酸透析膜；
所述制备方法包括施加机械力将所述羧基化氧化石墨烯连接至经所述含儿茶酚的胺类化合物进行表面功能化的所述聚乳酸膜上。
5.根据权利要求4所述的聚乳酸透析膜制备方法，其特征在于：
所述机械力通过在所述聚乳酸膜的膜上表面与膜下表面之间的压力差形成，所述压力差为0.02MPa～0.14MPa。
6.根据权利要求4所述的聚乳酸透析膜制备方法，其特征在于：
所述羧基化氧化石墨烯以羧基化氧化石墨烯水溶液的方式添加，所述羧基化氧化石墨烯水溶液的浓度为20μg/mL～50μg/mL。
7.根据权利要求4所述的聚乳酸透析膜制备方法，其特征在于：
改性步骤为：将所述聚乳酸膜浸泡在所述含儿茶酚的胺类化合物溶液中，然后用去离子水清洗浸泡后的所述聚乳酸膜，其中所述含儿茶酚的胺类化合物溶液的浓度为0.5mg/mL～2.0mg/mL。
8.根据权利要求4至7任一项所述的聚乳酸透析膜制备方法，其特征在于：
所述制备方法具体为：
S1、改性步骤：将所述聚乳酸膜浸泡在所述含儿茶酚的胺类化合物溶液中12h～72h并缓慢搅拌，然后用去离子水清洗浸泡后的所述聚乳酸膜；
S2、在改性后的所述聚乳酸膜的膜上表面添加羧基化氧化石墨烯，施加所述机械力至改性后的所述聚乳酸膜的膜上表面，施加所述机械力的时间为30min～120min。
9.透析器，其特征在于：透析器包括壳体和填充在所述壳体内如权利要求1至3任一项所述的聚乳酸透析膜。
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