CN112619596A - 吸附膜及其制备方法和复合膜组件及过滤器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种吸附膜，以及应用该吸附膜的复合膜组件和过滤器，用于吸附血浆中的细胞因子。所述吸附膜的材料为表面具有活化的硅羟基的硅藻土，表面硅羟基浓度为0.55mmol/g。

Description

吸附膜及其制备方法和复合膜组件及过滤器
技术领域
本申请涉及血液过滤技术领域，特别涉及一种吸附膜，以及该吸附膜的制备方法和使用该种吸附膜的复合膜组件及过滤器。
背景技术
白细胞介素-8(白介素-8,Interleukin-8,IL-8),又称为趋化因子CXCL8是巨噬细胞和上皮细胞等分泌的细胞因子。白细胞介素-8结合趋化因子受体白细胞介素-8受体α(IL8RA,又叫CXCR1)和白细胞介素-8受体β(IL8RB,又叫CXCR2)而对中性粒细胞有细胞趋化作用而实现其对炎症反应的调节。白细胞介素-8还有很强的促血管生成作用。白细胞介素-8在小支气管炎和囊性纤维化的发病中起重要作用。
它是一种属于趋化因子家族的细胞因子，近年来人们在研究中发现IL-8几乎参与哺乳动物的整个生殖过程如排卵、黄体形成、子宫内膜增殖、蜕膜化、胚胎着床及其生长发育等过程，许多临床研究表明，IL-8还与某些生殖病理过程有关，如子宫内膜异位症，不明原因的自然流产等。IL-8通过何种机制参与和调节人类生殖生理和病理过程备受国内外研究者们的关注，较为肯定的一种观点就是IL-8通过与其特异性的受体结合，引发一系列生物学事件，从而发挥作用。
目前认为IL-8能强力地汇集并激活嗜中性粒细胞，在许多生理和病理过程中都有广泛的生物活性。过量的IL-8能造成炎症等自身免疫疾病。IL-8可由多种参与炎症反应的细胞分泌而产生，如巨噬细胞、嗜中性粒细胞、淋巴细胞、内皮细胞、角质化细胞等等，继而作用于内皮细胞、嗜中性粒细胞和T淋巴细胞等多种炎症相关的细胞，从而形成炎症反应。很多人类疾病与体内IL-8表达和分泌的异常或过量、失衡有关。
目前，主要通过抗体实现IL-8表达和去除。例如，中国专利200410089202.4公开了一种具有中和白细胞介素-8(IL-8)生物活性的单克隆抗体以及该单克隆抗体的可变区序列。中国专利申请01813639.7公开了一种在酵母中生产抗体文库以及筛选抗体的方法，在酵母细胞中表达试验蛋白质文库，该试验融合蛋白质包含在文库内序列变异的第一多肽亚基，在文库内其序列独立于第一多肽亚基变异的第二多肽亚基，和一个连接第一和第二多肽亚基的接头肽；在表达试验蛋白质的酵母细胞中表达一种或多种靶融合蛋白质，每种靶融合蛋白质包含一个靶肽或蛋白质；和筛选那些表达报道基因的酵母细胞，该报道基因的表达被试验融合蛋白质结合到靶融合蛋白质上所激活。
因此，需要一种新的IL-8去除方式，以能够实现快速且有效地去除血浆内的IL-8。
发明内容
本申请的目的在于提供一种吸附膜，以及该吸附膜的制备方法和适用该种吸附膜的复合膜组件及过滤器。本申请所述吸附膜以表面具有活化的硅羟基的硅藻土作为吸附膜材料，能够对血浆中的细胞因子，尤其是白细胞介素-8进行特异性吸附，以实现去除血浆中细胞因子(尤其是白细胞介素-8)。
为了达到上述目的，本申请提供一种吸附膜，用于吸附细胞因子；所述吸附膜的材料为表面具有活化的硅羟基的硅藻土。
在一些实施例中，所述吸附膜的表面硅羟基浓度为0.55mmol/g。
在一些实施例中，所述吸附膜的比表面积为72㎡/g。
在一些实施例中，所述吸附膜的孔容为1.21cm3/g。
在一些实施例中，所述吸附膜的厚度为3～5毫米。
在一些实施例中，所述细胞因子为白细胞介素-8。
根据本申请的另一方面，提供一种上述吸附膜的制备方法，所述制备方法包括：提供一硅藻土滤膜，所述硅藻土滤膜的厚度为3～5毫米；在沸腾的碱溶液中加入所述硅藻土滤膜，恒温且恒定pH值反应至完全，以增加硅藻土滤膜的表面的羟基；使表面增加了羟基的硅藻土滤膜冷却后洗涤并烘干，加入酸溶液后恒温酸化处理，以获得表面具有活化的硅羟基的硅藻土滤膜。在一些实施例中，所述恒定pH值为13。
在一些实施例中，在恒温酸化处理的步骤中，酸溶液中H+离子的浓度为4mol/L，恒温酸化处理的固液比为0.25g/ml。
根据本申请的另一方面，还提供一种复合膜组件，用于吸附血浆内细胞因子；所述复合膜组件包括至少一层上述吸附膜，以及一层终端过滤膜。
在一些实施例中，所述终端过滤膜为多孔结构，孔径为0.1～0.3微米，并且，所述终端过滤膜的材料为聚醚砜。
根据本申请的另一方面，还提供一种过滤器，用于吸附血浆内细胞因子，所述过滤器包括第一壳体与第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体相互卡合以形成一容置空间，所述容置空间内设置一复合膜组件；所述复合膜组件包括层叠的至少一层吸附膜和一终端过滤膜；其中，沿着血浆流向，按照沿着血浆流向，按照所述吸附膜和所述终端过滤膜的排列方式构成所述复合膜组件；所述吸附膜的材料为表面具有活化的硅羟基的硅藻土，所述终端过滤膜的材料为聚醚砜；以及，所述吸附膜与所述终端过滤膜之间的压差为0.3～0.6kPa。
在本申请中，通过先以沸腾碱溶液对硅藻土滤膜进行处理，以使得硅藻土滤膜内的微孔孔道变得更加开阔，以增加反应的表面积，使得改性更加完全。通过碱溶液对由天然硅藻土形成的滤膜进行表面改性，增加了硅藻土滤膜整体表面和微孔结构内表面的羟基数量，以增加硅藻土的吸附性能。
此外，在本申请中，对碱溶液改性后的硅藻土滤膜进一步进行酸化处理，以在硅藻土滤膜整体表面和微孔结构内表面形成多个凹槽和孔洞，进一步增大了硅藻土滤膜的比表面积和孔容。同时，本申请在酸化处理中利用H+离子对八面体或四面体多价离子进行取代，以增加硅藻土滤膜整体表面和微孔结构内表面的负电荷量，从而进一步提高硅藻土滤膜的吸附性和化学活性。
因此，本申请所述的吸附膜能够对血浆中的细胞因子，尤其是白细胞介素-8进行特异性吸附，以实现去除血浆中细胞因子(尤其是白细胞介素-8)。
吸附膜吸附而被保留在所述过滤器内，进而过滤后的血浆则回输至患者体内。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请一实施例的复合膜组件的结构示意图；
图2为根据本申请一实施例的过滤器的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例1.吸附膜
在本实施例中，首先提供一种吸附膜，用于吸附细胞因子，尤其是吸附白细胞介素-8(IL-8)。所述吸附膜的厚度为3～5毫米，所述吸附膜的材料为表面具有活化的硅羟基的硅藻土。具体地，所述吸附膜的表面硅羟基浓度为0.55mmol/g。所述吸附膜的比表面积为72㎡/g。所述吸附膜的孔容为1.21cm3/g。
在本实施例中，还提供所述吸附膜的制备方法，所述制备方法包括步骤：
S1：提供一硅藻土滤膜，所述硅藻土滤膜的厚度为3～5毫米；
S2：在沸腾的碱溶液中加入所述硅藻土滤膜，恒温且恒定pH值为13的条件下反应至完全，以增加硅藻土滤膜的表面的羟基；
S3：将步骤S2处理获得的硅藻土滤膜冷却后洗涤并烘干后，加入酸溶液后恒温酸化处理，以获得表面具有活化的硅羟基的硅藻土滤膜；所述酸溶液中H+离子的浓度为4mol/L，恒温酸化处理的固液比为0.25g/ml。
具体来说，在本实施例中，所述吸附膜的制备方法包括步骤：
S1：提供一硅藻土滤膜，所述硅藻土滤膜的厚度为3～5毫米；
S2：取50g硅藻土滤膜放入烧杯中，加入pH值为13的NaOH溶液300ml，加热至沸腾后保持恒沸，恒温震荡反应1小时。在本步骤中，恒温震荡反应过程中补充蒸馏水，以使得烧杯里的溶液体积保持不变，进而维持反应体系的恒定pH值。在本步骤给中，通过碱溶液内的恒温震荡反应，以使得硅藻土滤膜内的微孔孔道变得更加开阔，从而增加硅藻土滤膜的反应表面积，使得改性反应更加完全。通过碱溶液对由天然硅藻土形成的滤膜进行表面改性，增加了硅藻土滤膜整体表面和微孔结构内表面的羟基数量，以增加硅藻土的吸附性能。
S3：使得步骤S2处理后的硅藻土滤膜自然冷却，然后用蒸馏水反复洗涤至废液近中性，再在105℃下恒温烘干。接着，将烘干后的硅藻土滤膜置于烧杯中，加入4mol/L的HCl溶液200ml，使得硅藻泥滤膜与HCL溶液的固液比为0.25g/ml。然后，将烧杯置于35℃恒温水浴振荡器中振荡40分钟后自然冷却。取出处理后的硅藻土滤膜，用蒸馏水反复洗涤至废液近中性，再在105℃下恒温烘干，获得改性后的硅藻土滤膜，即为所述吸附膜。在本步骤中，经HCl溶液酸化处理后的硅藻土滤膜整体表面和微孔结构内表面形成多个凹槽和孔洞，进一步增大了硅藻土滤膜的比表面积和孔容。同时，本步骤中H+离子对八面体或四面体多价离子进行取代，以增加硅藻土滤膜整体表面和微孔结构内表面的负电荷量，从而进一步提高作为吸附膜的硅藻土滤膜的吸附性和化学活性。
从而，本实施例获得的作为吸附膜的硅藻土滤膜能够对血浆中的细胞因子，尤其是白细胞介素-8进行特异性吸附，以实现去除血浆中细胞因子(尤其是白细胞介素-8)。
实施例2.复合膜组件100
在本实施例中，如图1所示的，提供一种复合膜组件100，用于对血浆中的细胞因子，尤其是白细胞介素-8进行特异性吸附。
如图1所示，所述复合膜组件100可以包括至少一层实施例1所述的吸附膜以及至少一层终端过滤膜。如图1所示的，所述复合膜组件100包括依序层叠的一层实施例1所述的吸附膜110和一层所述终端过滤膜120。在本实施例中，所述终端过滤膜120为多孔结构，孔径为0.1～0.3微米，并且，所述终端过滤膜120的材料为聚醚砜。所述终端过滤膜120用于通过物理阻挡方式将血浆中的细菌及其微粒物拦截分离出来。
实施例3.过滤器200
在本实施例中，如图2所示的，本申请还提供一种过滤器200，用于对血浆中的细胞因子，尤其是白细胞介素-8进行特异性吸附。所述过滤器200包括第一壳体211与第二壳体212，所述第一壳体211与所述第二壳体212相互卡合以形成一容置空间，所述容置空间内设置一复合膜组件。所述复合膜组件可以具有实施例2所述的复合膜组件100的结构。具体的，沿着血浆流向，所述复合膜组件100包括层叠的一层吸附膜110和一终端过滤膜120。
如图2所示的，所述第一壳体211设有血浆入口201及排气口202，借此可保证血浆顺利流入。如图2所示的，所述血浆入口201位于所述第一壳体211的中心，这样有利于血浆进入所示过滤器内后更顺畅、更均匀的进入所述复合膜组件100。于所述第二壳体212上设有用于过滤后血浆流出的出口203。由此，使得在沿着血浆流向的方向上(图中为向下)，所述第一吸附膜110与所述终端过滤膜之120间的压差为0.3～0.6kPa。
本领域技术人员可以理解的是，所述第一壳体211与第二壳体212可采用聚砜或其他注塑材料制作。
使用时，患者体内的血液经血球、血浆分离处理后，将具有一定压力的血浆由顶部的所述血浆入口201进入过滤器200的所述复合膜组件的表层(即第一吸附层)，排气口202可保证血浆的顺利流入。本领域技术人员可以理解的是，为了吸附过滤的目的，所述第一壳体211与所述第二壳体212通过医用硅橡胶圈密封。由于所述第一吸附膜110与所述终端过滤膜120之间的压差为0.3～0.6kPa，使得血浆经由血浆入口201流入后就直接通过所述复合膜100向下渗漏。
本申请已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本申请的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本申请的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本申请的范围内。

Claims (12)

1.一种吸附膜，用于吸附细胞因子，其特征在于，所述吸附膜的材料为表面具有活化的硅羟基的硅藻土。
2.如权利要求1所述的吸附膜，其特征在于，所述吸附膜的表面硅羟基浓度为0.55mmol/g。
3.如权利要求1所述的吸附膜，其特征在于，所述吸附膜的比表面积为72㎡/g。
4.如权利要求1所述的吸附膜，其特征在于，所述吸附膜的孔容为1.21cm3/g。
5.如权利要求1所述的吸附膜，其特征在于，所述吸附膜的厚度为3～5毫米。
6.如权利要求1所述的吸附膜，其特征在于，所述细胞因子为白细胞介素-8。
7.一种如权利要求1所述的吸附膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供一硅藻土滤膜，所述硅藻土滤膜的厚度为3～5毫米；
在沸腾的碱溶液中加入所述硅藻土滤膜，恒温且恒定pH值反应至完全，以增加硅藻土滤膜的表面的羟基；
使表面增加了羟基的硅藻土滤膜冷却后洗涤并烘干，加入酸溶液后恒温酸化处理，以获得表面具有活化的硅羟基的硅藻土滤膜。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述恒定pH值为13。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在恒温酸化处理的步骤中，酸溶液中H+离子的浓度为4mol/L，恒温酸化处理的固液比为0.25g/ml。
10.一种复合膜组件，用于吸附血浆内细胞因子，其特征在于，所述复合膜组件包括至少一层权利要求1所述的吸附膜，以及一层终端过滤膜。
11.如权利要求10所述的复合膜组件，所述终端过滤膜为多孔结构，孔径为0.1～0.3微米，并且，所述终端过滤膜的材料为聚醚砜。
12.一种过滤器，用于吸附血浆内细胞因子，其特征在于，所述过滤器包括第一壳体与第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体相互卡合以形成一容置空间，所述容置空间内设置一复合膜组件；所述复合膜组件包括层叠的至少一层吸附膜和一终端过滤膜；其中，
沿着血浆流向，按照沿着血浆流向，按照所述吸附膜和所述终端过滤膜的排列方式构成所述复合膜组件；
所述吸附膜的材料为表面具有活化的硅羟基的硅藻土，所述终端过滤膜的材料为聚醚砜；以及，所述吸附膜与所述终端过滤膜之间的压差为0.3～0.6kPa。
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