CN112044289B - 一种高效能血液透析仪器用透析膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效能血液透析仪器用透析膜及制备方法，涉及医疗透析膜技术领域，所述透析膜由以下组分按重量计组成，聚砜树脂80～120份、黏合剂35～50份、溶剂7～12份、分散剂3～6份、纤维素5～8份和抗凝剂9～15份。本发明，在拉伸后通过对喷丝头进行振荡，排除高强度拉伸产生的内部应力，通过在第一凝胶浴和第二凝胶浴中添加抗凝剂，且在干纺程后通过在第一凝胶浴和第二凝胶浴中添加抗凝剂，能够在第一凝胶浴和第二凝胶浴中凝胶置换芯液时随之进入中空纤维多孔膜内，进而能够显著提高中空纤维多孔膜制成透析膜的抗凝血能力，提高透析治疗效率，并且加工时去除透析膜制备时的产生的应力，提高整体拉伸强度，保证耐用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及医疗透析膜技术领域，具体涉及一种高效能血液透析仪器用透析膜及制备方法。
背景技术
肾是脊椎动物的一种器官，属于泌尿系统的一部分，负责过滤血液中的杂质、维持体液和电解质的平衡，最后产生尿液经尿道排出体外，当肾出现问题时，体内血液容易因肾功能不全导致电解质失衡，此时就需要建立体外循环对血液内的杂质进行过滤，此种治疗方法一般称为透析。
透析一般需要使用到透析膜，透析膜是以浓度差为推动力的分离膜，能够通过浓度差过滤另一侧溶质内的杂质粒，中国专利文献公开号：CN108816054A的发明专利公开了一种血液透析仪器用的透析膜的制备方法。所述的血液透析仪器用的透析膜的制备方法为，将质量份数为40-60份的改性聚碳酸酯纤维、20-30份的聚乙烯醇、10-20份的对苯乙烯甲酸已二醇酯、2-5份的改性聚氨酯、0.1-1份的小分子抗凝血剂、10-15份的聚乳酸钠、1-2份的高强度蛋白质纤维、40-100份的溶剂进行混合溶解，配制成纺丝液，然后进行干法纺丝，而制备得到透析膜材料，然后将丝进行编制就可以得到规格不同的透析膜，更好地应用于血液透析中，但在实际加工时，具有一定的缺点：1、纺丝后的透析膜材料抗拉伸应力不足，在编制时容易因弯折破损导致透析；2、该纺丝缺乏抗凝血能力，需要额外配备肝素进行使用，这就导致透析时整体用药成本上升；3、聚碳酸酯制品易开裂，整体强度不足，不能够很好的满足使用需要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：1、纺丝后的透析膜材料抗拉伸应力不足，在编制时容易因弯折破损导致透析；2、该纺丝缺乏抗凝血能力，需要额外配备肝素进行使用，这就导致透析时整体用药成本上升；3、聚碳酸酯制品易开裂，整体强度不足，不能够很好的满足使用需要，而提出的一种高效能血液透析仪器用透析膜及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高效能血液透析仪器用透析膜，所述透析膜由以下组分按重量计组成，聚砜树脂80～120份、黏合剂35～50份、溶剂7～12份、分散剂3～6份、纤维素5～8份和抗凝剂9～15份。
进一步地，所述黏合剂为壳聚糖和聚赖氨酸中的一种。
进一步地，所述抗凝剂为肝素铁纳米粒。
进一步地，所述溶剂为二甲基乙酰胺，且二甲基乙酰胺是以分子量320000、140000、30000和10000获得。
进一步地，所述分散剂为医药级聚乙烯基吡咯烷酮。
进一步地，所述纤维素为高强度蛋白质纤维。
进一步地，所述聚砜树脂的优选浓度范围是11-22wt％的溶液。
一种高效能血液透析仪器用透析膜制备方法，具体包括以下步骤：
S1、原料制备，将聚砜树脂按优选浓度范围制备溶液，并进行离心过滤处理，同时将按分量计的黏合剂、溶剂以及分散剂进行提取，同时将抗凝剂和纤维素进行干燥处理制备后留置备用；
S2、将制备后的原料聚砜树脂、黏合剂、溶剂、分散剂和纤维素按重量计依次置入真空搅拌釜内，对真空搅拌釜内通入保护气体氮气，在惰性保护气体氮气保护下对原料进行搅拌混料，搅拌温度控制在40-90℃的温度，将原料搅拌共混5-22h，搅拌完成后取料进行备用；
S3、对原料液除泡，将制备完成的原料通入物料釜内，在50-80℃下恒温静置脱泡10-20h，得到均质无泡铸膜液；
S4、制备纺丝，用干/湿诱导相转化法将铸膜液制备成中空纤维膜，利用干-湿纺丝设备在设定的纺丝速度下，将芯液按照设定的芯液量与均质铸膜液一起注入喷丝头，并将铸膜液和芯液一起从喷丝头挤出；
S5、喷丝头挤出纺丝时，当纺丝处于空气层后，使用振动器对喷丝头进行振动，振动带动喷丝头进行往复偏移，进而使得挤出的中空纤维膜丝进行往复摆动，增大中空纤维膜丝的可拉伸长度，被甩动偏移的膜丝进入后侧干纺程阶段；
S6、干纺程将经偏移振动挤出后的中空纤维膜丝经过0-15cm的干纺程后，进入相转化阶段；
S7、依次进入第一凝胶浴和第二凝胶浴中进行凝胶相转化，第一凝胶浴和第二凝胶浴内凝胶溶液为水凝胶预聚液，且水凝胶内添加有S1中制备的抗凝剂，低温充分反应后抗凝剂通过在微孔行成与凝胶向转化进入中空纤维膜内腔并活化，用于在中空纤维膜丝表面形成具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜；
S8、将具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜在溶液浸泡清洗至凝胶完全分相得到孔径分布均匀的中空纤维多孔膜，且中空纤维多孔膜孔内多置换有抗凝剂颗粒；
S9、将得到的中空纤维多孔膜用离心干燥设备进行甩干，并将甩干后的中空纤维多孔膜浸泡在含有10-30wt％的甘油与水组成的保护液中；
S10、将制备出的中空纤维多孔膜切割成透析仪器适配的尺寸，并重复组叠多层后形成装配式透析膜，对透析膜进行中空包装，制备完成。
进一步地，所述S9制备的中空纤维多孔膜具有40μm至300μm的厚度。
进一步地，所述S4中芯液为水与纺丝溶剂的混合液体，纺丝溶液能够被后续置换并与中空纤维多孔膜进行分离。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过选用聚砜树脂为基膜料，在加工时加入黏合剂和分散剂，聚乙烯基吡咯烷酮分散剂有优良的生理惰性，不参与人体新陈代谢，又具有优良的生物相容性，对皮肤、粘膜、眼等不形成任何刺激，显著提高透析膜生物相容性，壳聚糖本身具有带阳离子且能被生物降解的高分子材料，同时能够与聚砜树脂辅助成膜，且本身具较高的生物相容性，聚赖氨酸是一种天然的生物代谢产品，具有很好的杀菌能力和热稳定性，能够提高聚砜树脂为基膜料情况下的抗菌能力，且纤维素能够显著提高基膜料的抗拉伸能力，同时通过在对铸膜液通过干湿纺丝制备法，提高纺丝的柔性拉伸长度，并且在拉伸后通过对喷丝头进行振荡，排除高强度拉伸产生的内部应力，并且在干纺程后通过在第一凝胶浴和第二凝胶浴中添加抗凝剂，能够在第一凝胶浴和第二凝胶浴中凝胶置换芯液时随之进入中空纤维多孔膜内，并且通过低温活化后进行附着，进而能够显著提高中空纤维多孔膜制成透析膜的抗凝血能力，并无需额外配置肝素进行透析治疗，提高透析治疗效率，并且加工时去除透析膜制备时的产生的应力，提高整体拉伸强度，保证耐用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高效能血液透析仪器用透析膜，所述透析膜由以下组分按重量计组成，聚砜树脂80～120份、黏合剂35～50份、溶剂7～12份、分散剂3～6份、纤维素5～8份和抗凝剂9～15份。
所述黏合剂为壳聚糖，所述抗凝剂为肝素铁纳米粒，所述溶剂为二甲基乙酰胺，且二甲基乙酰胺是以分子量320000、140000、30000和10000，获得所述分散剂为医药级聚乙烯基吡咯烷酮，所述纤维素为高强度蛋白质纤维，所述聚砜树脂的优选浓度范围是11-22wt％的溶液。
一种高效能血液透析仪器用透析膜制备方法，具体包括以下步骤：
S1、原料制备，将聚砜树脂按优选浓度范围制备溶液，并进行离心过滤处理，同时将按分量计的黏合剂、溶剂以及分散剂进行提取，同时将抗凝剂和纤维素进行干燥处理制备后留置备用；
S2、将制备后的原料聚砜树脂、黏合剂、溶剂、分散剂和纤维素按重量计依次置入真空搅拌釜内，对真空搅拌釜内通入保护气体氮气，在惰性保护气体氮气保护下对原料进行搅拌混料，搅拌温度控制在40-90℃的温度，将原料搅拌共混5-22h，搅拌完成后取料进行备用；
S3、对原料液除泡，将制备完成的原料通入物料釜内，在50-80℃下恒温静置脱泡10-20h，得到均质无泡铸膜液；
S4、制备纺丝，用干/湿诱导相转化法将铸膜液制备成中空纤维膜，利用干-湿纺丝设备在设定的纺丝速度下，将芯液按照设定的芯液量与均质铸膜液一起注入喷丝头，并将铸膜液和芯液一起从喷丝头挤出；
S5、喷丝头挤出纺丝时，当纺丝处于空气层后，使用振动器对喷丝头进行振动，振动带动喷丝头进行往复偏移，进而使得挤出的中空纤维膜丝进行往复摆动，增大中空纤维膜丝的可拉伸长度，被甩动偏移的膜丝进入后侧干纺程阶段；
S6、干纺程将经偏移振动挤出后的中空纤维膜丝经过0-15cm的干纺程后，进入相转化阶段；
S7、依次进入第一凝胶浴和第二凝胶浴中进行凝胶相转化，第一凝胶浴和第二凝胶浴内凝胶溶液为水凝胶预聚液，且水凝胶内添加有S1中制备的抗凝剂，低温充分反应后抗凝剂通过在微孔行成与凝胶向转化进入中空纤维膜内腔并活化，用于在中空纤维膜丝表面形成具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜；
S8、将具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜在溶液浸泡清洗至凝胶完全分相得到孔径分布均匀的中空纤维多孔膜，且中空纤维多孔膜孔内多置换有抗凝剂颗粒；
S9、将得到的中空纤维多孔膜用离心干燥设备进行甩干，并将甩干后的中空纤维多孔膜浸泡在含有10-30wt％的甘油与水组成的保护液中；
S10、将制备出的中空纤维多孔膜切割成透析仪器适配的尺寸，并重复组叠多层后形成装配式透析膜，对透析膜进行中空包装，制备完成。
所述S9制备的中空纤维多孔膜具有40μm至300μm的厚度。
所述S4中芯液为水与纺丝溶剂的混合液体，纺丝溶液能够被后续置换并与中空纤维多孔膜进行分离。
实施方式具体为：本实施例中黏合剂为壳聚糖，壳聚糖本身具有带阳离子且能被生物降解的高分子材料，同时能够与聚砜树脂辅助成膜，且本身具较高的生物相容性，制备出的透析膜能够获得较高的生物相容性。
实施例2
一种高效能血液透析仪器用透析膜，所述透析膜由以下组分按重量计组成，聚砜树脂80～120份、黏合剂35～50份、溶剂7～12份、分散剂3～6份、纤维素5～8份和抗凝剂9～15份。
所述黏合剂为聚赖氨酸，所述抗凝剂为肝素铁纳米粒，所述溶剂为二甲基乙酰胺，且二甲基乙酰胺是以分子量320000、140000、30000和10000，所述分散剂为医药级聚乙烯基吡咯烷酮，所述纤维素为高强度蛋白质纤维，所述聚砜树脂的优选浓度范围是11-22wt％的溶液。
一种高效能血液透析仪器用透析膜制备方法，具体包括以下步骤：
S1、原料制备，将聚砜树脂按优选浓度范围制备溶液，并进行离心过滤处理，同时将按分量计的黏合剂、溶剂以及分散剂进行提取，同时将抗凝剂和纤维素进行干燥处理制备后留置备用；
S2、将制备后的原料聚砜树脂、黏合剂、溶剂、分散剂和纤维素按重量计依次置入真空搅拌釜内，对真空搅拌釜内通入保护气体氮气，在惰性保护气体氮气保护下对原料进行搅拌混料，搅拌温度控制在40-90℃的温度，将原料搅拌共混5-22h，搅拌完成后取料进行备用；
S3、对原料液除泡，将制备完成的原料通入物料釜内，在50-80℃下恒温静置脱泡10-20h，得到均质无泡铸膜液；
S4、制备纺丝，用干/湿诱导相转化法将铸膜液制备成中空纤维膜，利用干-湿纺丝设备在设定的纺丝速度下，将芯液按照设定的芯液量与均质铸膜液一起注入喷丝头，并将铸膜液和芯液一起从喷丝头挤出；
S5、喷丝头挤出纺丝时，当纺丝处于空气层后，使用振动器对喷丝头进行振动，振动带动喷丝头进行往复偏移，进而使得挤出的中空纤维膜丝进行往复摆动，增大中空纤维膜丝的可拉伸长度，被甩动偏移的膜丝进入后侧干纺程阶段；
S6、干纺程将经偏移振动挤出后的中空纤维膜丝经过0-15cm的干纺程后，进入相转化阶段；
S7、依次进入第一凝胶浴和第二凝胶浴中进行凝胶相转化，第一凝胶浴和第二凝胶浴内凝胶溶液为水凝胶预聚液，且水凝胶内添加有S1中制备的抗凝剂，低温充分反应后抗凝剂通过在微孔行成与凝胶向转化进入中空纤维膜内腔并活化，用于在中空纤维膜丝表面形成具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜；
S8、将具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜在溶液浸泡清洗至凝胶完全分相得到孔径分布均匀的中空纤维多孔膜，且中空纤维多孔膜孔内多置换有抗凝剂颗粒；
S9、将得到的中空纤维多孔膜用离心干燥设备进行甩干，并将甩干后的中空纤维多孔膜浸泡在含有10-30wt％的甘油与水组成的保护液中；
S10、将制备出的中空纤维多孔膜切割成透析仪器适配的尺寸，并重复组叠多层后形成装配式透析膜，对透析膜进行中空包装，制备完成。
所述S9制备的中空纤维多孔膜具有40μm至300μm的厚度。
所述S4中芯液为水与纺丝溶剂的混合液体，纺丝溶液能够被后续置换并与中空纤维多孔膜进行分离。
实施方式具体为：本实施例中黏合剂为聚赖氨酸，聚赖氨酸是一种天然的生物代谢产品，具有很好的杀菌能力和热稳定性，制备出的透析膜能够获得较高的抗菌以及热稳定性。
实施例3
一种高效能血液透析仪器用透析膜，所述透析膜由以下组分按重量计组成，聚砜树脂80份、黏合剂35份、溶剂7份、分散剂3份、纤维素5份和抗凝剂9份。
所述黏合剂为壳聚糖和聚赖氨酸，所述抗凝剂为肝素铁纳米粒，所述溶剂为二甲基乙酰胺，且二甲基乙酰胺是以分子量10000，所述分散剂为医药级聚乙烯基吡咯烷酮，所述纤维素为高强度蛋白质纤维，所述聚砜树脂的优选浓度范围是11t％的溶液。
一种高效能血液透析仪器用透析膜制备方法，具体包括以下步骤：
S1、原料制备，将聚砜树脂按优选浓度范围制备溶液，并进行离心过滤处理，同时将按分量计的黏合剂、溶剂以及分散剂进行提取，同时将抗凝剂和纤维素进行干燥处理制备后留置备用；
S2、将制备后的原料聚砜树脂、黏合剂、溶剂、分散剂和纤维素按重量计依次置入真空搅拌釜内，对真空搅拌釜内通入保护气体氮气，在惰性保护气体氮气保护下对原料进行搅拌混料，搅拌温度控制在40-90℃的温度，将原料搅拌共混5-22h，搅拌完成后取料进行备用；
S3、对原料液除泡，将制备完成的原料通入物料釜内，在50-80℃下恒温静置脱泡10-20h，得到均质无泡铸膜液；
S4、制备纺丝，用干/湿诱导相转化法将铸膜液制备成中空纤维膜，利用干-湿纺丝设备在设定的纺丝速度下，将芯液按照设定的芯液量与均质铸膜液一起注入喷丝头，并将铸膜液和芯液一起从喷丝头挤出；
S5、喷丝头挤出纺丝时，当纺丝处于空气层后，使用振动器对喷丝头进行振动，振动带动喷丝头进行往复偏移，进而使得挤出的中空纤维膜丝进行往复摆动，增大中空纤维膜丝的可拉伸长度，被甩动偏移的膜丝进入后侧干纺程阶段；
S6、干纺程将经偏移振动挤出后的中空纤维膜丝经过0-15cm的干纺程后，进入相转化阶段；
S7、依次进入第一凝胶浴和第二凝胶浴中进行凝胶相转化，第一凝胶浴和第二凝胶浴内凝胶溶液为水凝胶预聚液，且水凝胶内添加有S1中制备的抗凝剂，低温充分反应后抗凝剂通过在微孔行成与凝胶向转化进入中空纤维膜内腔并活化，用于在中空纤维膜丝表面形成具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜；
S8、将具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜在溶液浸泡清洗至凝胶完全分相得到孔径分布均匀的中空纤维多孔膜，且中空纤维多孔膜孔内多置换有抗凝剂颗粒；
S9、将得到的中空纤维多孔膜用离心干燥设备进行甩干，并将甩干后的中空纤维多孔膜浸泡在含有10-30wt％的甘油与水组成的保护液中；
S10、将制备出的中空纤维多孔膜切割成透析仪器适配的尺寸，并重复组叠多层后形成装配式透析膜，对透析膜进行中空包装，制备完成。
所述S9制备的中空纤维多孔膜具有40μm至300μm的厚度。
所述S4中芯液为水与纺丝溶剂的混合液体，纺丝溶液能够被后续置换并与中空纤维多孔膜进行分离。
实施方式具体为：本实施例中选用320000分子量的二甲基乙酰胺，且聚砜树脂80份、黏合剂35份、溶剂7份、分散剂3份、纤维素5份和抗凝剂9份。
实施例4
与实施例3不同的是，本实施例还提供了一种高效能血液透析仪器用透析膜，所述透析膜由以下组分按重量计组成，聚砜树脂120份、黏合剂50份、溶剂12份、分散剂6份、纤维素8份和抗凝剂15份。
所述黏合剂为壳聚糖和聚赖氨酸，所述抗凝剂为肝素铁纳米粒，所述溶剂为二甲基乙酰胺，且二甲基乙酰胺是以分子量320000，所述分散剂为医药级聚乙烯基吡咯烷酮，所述纤维素为高强度蛋白质纤维，所述聚砜树脂的优选浓度范围是22t％的溶液。
实施例5
与实施例3和4不同的是，本实施例还提供了一种高效能血液透析仪器用透析膜，所述透析膜由以下组分按重量计组成，聚砜树脂100份、黏合剂43份、溶剂9份、分散剂3.5份、纤维素6.5份和抗凝剂12份。
所述黏合剂为壳聚糖和聚赖氨酸，所述抗凝剂为肝素铁纳米粒，所述溶剂为二甲基乙酰胺，且二甲基乙酰胺是以分子量30000，所述分散剂为医药级聚乙烯基吡咯烷酮，所述纤维素为高强度蛋白质纤维，所述聚砜树脂的优选浓度范围是17t％的溶液。
实施例3-5通过不同重量计的原料以及溶剂进行配置，且通过调整聚砜树脂的优选浓度范围，根据对透析膜进行性能检测，实施例5中制备的透析膜抗拉伸度和通透性均高于其他实施例准备的透析膜，因而实施例5为本发明的优选实施例。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种高效能血液透析仪器用透析膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、原料制备，透析膜由以下组分按重量记组成，聚砜树脂80～120份、黏合剂35～50份、溶剂7～12份、分散剂3～6份、纤维素5～8份和抗凝剂9～15份，将聚砜树脂按浓度范围制备溶液，并进行离心过滤处理，同时将按分量计的黏合剂、溶剂以及分散剂进行提取，同时将抗凝剂和纤维素进行干燥处理制备后留置备用；
S2、将制备后的原料聚砜树脂、黏合剂、溶剂、分散剂和纤维素按重量计依次置入真空搅拌釜内，对真空搅拌釜内通入保护气体氮气，在惰性保护气体氮气保护下对原料进行搅拌混料，搅拌温度控制在40-90℃的温度，将原料搅拌共混5-22h，搅拌完成后取料进行备用；
S3、对原料液除泡，将制备完成的原料通入物料釜内，在50-80℃下恒温静置脱泡10-20h，得到均质无泡铸膜液；
S4、制备纺丝，用干/湿诱导相转化法将铸膜液制备成中空纤维膜，利用干-湿纺丝设备在设定的纺丝速度下，将芯液按照设定的芯液量与均质铸膜液一起注入喷丝头，并将铸膜液和芯液一起从喷丝头挤出；
S5、喷丝头挤出纺丝时，当纺丝处于空气层后，使用振动器对喷丝头进行振动，振动带动喷丝头进行往复偏移，进而使得挤出的中空纤维膜丝进行往复摆动，增大中空纤维膜丝的可拉伸长度，被甩动偏移的膜丝进入后侧干纺程阶段；
S6、干纺程将经偏移振动挤出后的中空纤维膜丝经过0-15cm的干纺程后，进入相转化阶段；
S7、依次进入第一凝胶浴和第二凝胶浴中进行凝胶相转化，第一凝胶浴和第二凝胶浴内凝胶溶液为水凝胶预聚液，且水凝胶内添加有S1中制备的抗凝剂，低温充分反应后抗凝剂通过在微孔行成与凝胶向转化进入中空纤维膜内腔并活化，用于在中空纤维膜丝表面形成具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜；
S8、将具有微孔结构的高分子中空纤维多孔膜在溶液浸泡清洗至凝胶完全分相得到孔径分布均匀的中空纤维多孔膜，且中空纤维多孔膜孔内多置换有抗凝剂颗粒；
S9、将得到的中空纤维多孔膜用离心干燥设备进行甩干，并将甩干后的中空纤维多孔膜浸泡在含有10-30wt％的甘油与水组成的保护液中；
S10、将制备出的中空纤维多孔膜切割成透析仪器适配的尺寸，并重复组叠多层后形成装配式透析膜，对透析膜进行中空包装，制备完成。
2.根据权利要求1所述的一种高效能血液透析仪器用透析膜制备方法，其特征在于，所述S9制备的中空纤维多孔膜具有40μm至300μm的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种高效能血液透析仪器用透析膜制备方法，其特征在于，所述S4中芯液为水与纺丝溶剂的混合液体，纺丝溶液能够被后续置换并与中空纤维多孔膜进行分离。
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