CN112675820B - 一种血液净化膜及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血液净化膜，属于医用生物材料技术领域，该血液净化膜包括多层多孔薄膜层和聚多巴胺微球层，聚多巴胺微球层设置在相邻两层多孔薄膜层之间；本发明还公开了该血液净化膜的制备方法，包括多孔薄膜层的制备、聚多巴胺微球的制备和多层膜的制备；本发明还公开了一种医疗设备，该医疗设备包括血液净化膜。本发明血液净化膜将配基是直接以物理方式涂抹在膜的中间，其装载量可以通过涂膜厚度以及涂膜层数来实现可控，因而这种方式的配基量远超于传统的在载体表面通过化学反应固载配基的方式，从而解决了传统的配基密度较少，造成吸附剂吸附量都相对较少，对毒素的饱和吸附容量较低的问题。

Description

一种血液净化膜及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及医用生物材料技术领域，特别涉及一种血液净化膜及其制备方法和应用。

背景技术

血液净化技术是一种适用于多种疑难病症的有效治疗技术，例如急性药物或毒物中毒、终末期肾脏疾病和急慢性肝功能衰竭等。这是因为这类疾病会导致血液中有害物质过量积聚，而病人又无法通过自身保护系统(如肝脏解毒系统、自身免疫系统、排泄系统等)进行解毒、去除或中和。因此，治疗这类疾病需要人为的高效清除血液中的有害物质，以达到快速调节机体内环境的稳定性、缓解病情的目的。由于血液净化技术突出的疗效，目前已成为急性中毒、重症肝肾脏疾病和危重症患者的主要治疗方法。目前临床常应用的血液净化方法主要包括血液透析、血液滤过、血液灌流、血浆吸附、血浆置换等。

其中，血液灌流技术借助灌流器中吸附剂对毒素的吸附作用来发挥治疗作用。流程是将患者动脉血引入储有吸附材料的血液灌流装置，通过接触血液使其中的毒物、代谢产物被吸附而净化，然后再回输体内。血液灌流技术的核心就是吸附材料的使用，吸附材料不仅应对人体安全无毒、具有稳定的化学性质、不破碎、不易脱落和良好的血液相容性等使用要求，而且还需要具备有良好的特异性吸附，可选择性清除目标毒素而不会减少人体有用的成分。因此，良好的血液灌流吸附材料是血液灌流产品的关键所在。

目前，市面上的血液灌流产品的吸附剂有活性炭性、大孔吸附树脂型吸附剂和配基型吸附剂(如免疫吸附剂、内毒素吸附剂等等)，前两者通过微孔对毒素进行吸附，因此吸附选择性低，对多种血液分子均具有较高的吸附作用，会减少人体血液中的有用成分。配基型吸附剂通过在多孔载体表面固载可结合模板毒素的配基来实现对毒素的吸附作用，这类型吸附剂选择性良好，可进行特异性吸附。但它们最大劣势是吸附量依赖载体表面固载配基的数量，想要在载体表面固载更多配基却又受载体表面的活性基团、载体骨架结构、比表面积、配基的反应活性等等因素的制约，往往出现有良好的吸附配基却无法在载体表面得到良好的固载，配基密度较少，造成吸附剂吸附量都相对较少，因此对毒素的饱和吸附容量一般也较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种血液净化膜，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种血液净化膜，包括多层多孔薄膜层和聚多巴胺微球层，所述聚多巴胺微球层设置在相邻两层所述多孔薄膜层之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述多孔薄膜层主要由聚合物和有机溶剂制备而成，所述多孔薄膜层的孔径为0.1～0.6μm，所述聚多巴胺微球层中聚多巴胺微球的粒径为1～10μm。聚多巴胺微球的粒径须比多孔薄膜的孔径大，防止聚多巴胺微球从膜中渗出。

作为上述技术方案的进一步改进，所述聚合物为聚醚砜、聚砜、纤维素、改性纤维素、聚苯乙烯二乙烯、聚乙烯醇类、壳聚糖类、聚丙烯酸类类或硅胶中的一种。

作为上述技术方案的进一步改进，所述聚合物为聚醚砜。血液净化膜要求载体材料具有溶胀度小、良好的机械性能、耐磨性能、耐灭菌、生物相容性良好等性能。考虑到聚醚砜材料被认为是生物相容性和功能有效性最好的材料之一，在血液净化领域已被医院和患者认可，本发明优选聚醚砜作为多孔薄膜的材料。

本发明的第二个目的在于提供上述血液净化膜的制备方法，包括如下步骤：

多孔薄膜层的制备：将聚醚砜、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮加入到N，N－二甲基酰胺溶剂中，并在35～50℃下超声处理1～2h使物料分散均匀，再在35～50℃下将分散液搅拌6～8h至完全溶解，得到铸膜液，然后将铸膜液在35～50℃下继续超声1～2h脱泡后，置于25～30℃的真空干燥箱里静置过夜，使得铸膜液中的气泡基本全部脱除；将经过脱泡处理的铸膜液均匀铺展，制得第一层初生态的膜；将第一层初生态的膜浸入40～45℃的去离子水中，经相转化法得到第一层多孔薄膜层；

聚多巴胺微球的制备：将100～200ml无水乙醇置于三口烧瓶内，加入100～300ml纯化水，得到乙醇溶液，再加入氨水调节pH为8-9.5，充分搅拌均匀备用，称取0.5～2g盐酸多巴胺置于小烧杯中，加入50ml水快速搅拌溶解得到盐酸多巴胺溶液，将盐酸多巴胺溶液迅速加入到所述三口烧瓶中，在30～45℃下，搅拌24～72h，再在转速为10000rpm的离心机中离心5min，然后去除液体，保留底部的固体，将固体用纯化水清洗至无反应物残留，放入冷冻干燥箱中干燥12h，得到聚多巴胺微球；本发明还可采用聚乙烯亚胺、聚赖氨酸等其他带氨基的大分子聚合物作为配基制备配基微球，考虑到配基微球须和多孔薄膜层有一定相互作用以固定微球和防止双层膜层分离，因此优选聚多巴胺作为配基并制备成微球。

双层膜的制备：用适量水将聚多巴胺微球分散后，均匀涂抹在第一层多孔薄膜层的表面，聚多巴胺微球涂抹的范围稍微小于多孔薄膜层的尺寸范围，置于真空干燥箱烘干后，形成聚多巴胺微球层，再在聚多巴胺微球层的表面铺展铸膜液，制得第二层初生态的膜后浸入40～45℃的去离子水中，经相转化法得到第二层多孔薄膜层并用真空干燥箱烘干，即可得到双层的血液净化膜。

作为上述技术方案的进一步改进，在得到所述双层的血液净化膜的基础上，再重复进行聚多巴胺微球涂抹以及铺展铸膜液形成多孔薄膜层的步骤，即可得到大于双层的多层血液净化膜。血液净化膜的层数可根据实际需要进行增加。

作为上述技术方案的进一步改进，所述多孔薄膜的制备步骤中，聚醚砜、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮分别占N，N－二甲基酰胺溶剂的质量百分含量为：聚醚砜15～30％、聚甲基丙烯酸羟乙酯5～15％、聚乙二醇0.1～3％和聚乙烯吡咯烷酮1～10％。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一层初生态的膜的具体制备方法为：使用全自动涂膜机，在35～50℃下均匀加热玻璃板，设置膜尺寸为200mm×200mm，膜厚度为200～800μm，调节涂膜机的运行速度，将经过脱泡处理的铸膜液倒在玻璃板靠刮刀处，启动涂膜机，使刮刀匀速移至玻璃板的另一端，此时铸膜液均匀的铺展在玻璃板上，形成了第一层初生态的膜。

作为上述技术方案的进一步改进，在得到所述双层的血液净化膜的四周边缘涂抹医用聚氨酯，晾干固化。该步骤能够预防聚多巴胺微球从膜边缘渗出。

本发明中多孔薄膜层的孔径可通过控制铸膜液的配比进行调节。聚多巴胺微球层中聚多巴胺微球的粒径可通过控制反应体系的pH、多巴胺单体的浓度、乙醇与水的比例还有反应时间来调节。

本发明第三个目的在于提供一种医疗设备，该设备包括上述血液净化膜，该设备能应用于血液灌流或血浆吸附中，用于清除血液中的毒素。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明血液净化膜是通过把配基做成微球，以多孔薄膜作为两侧外层，配基微球填充在两层多孔薄膜之间作为夹心层，控制多孔薄膜的孔径可以防止配基微球从膜中泄露，但可让血液或血浆中的毒素物质自由通过双层膜与配基微球接触，在多孔薄膜叠加后的四周边缘利用医用聚氨酯封闭的方式制备的。这种具有夹心膜结构的好处就在于配基是直接以物理方式涂抹在膜的中间，其装载量可以通过涂膜厚度以及涂膜层数来实现可控，因而这种方式的配基量远超于传统的在载体表面通过化学反应固载配基的方式，从而解决了传统的配基密度较少，造成吸附剂吸附量都相对较少，对毒素的饱和吸附容量较低的问题。

(2)本发明利用良好的机械性能，耐磨性能、耐灭菌的聚醚砜材质，通过加入亲水性材料聚甲基丙烯酸羟乙酯共混改性，采用非溶剂相转化法制备多孔薄膜；再以聚多巴胺作为吸附毒素的配基并制备成微球，通过逐层叠加方式制备出双层或多层的血液净化膜；以聚多巴胺微球作为夹心层，可以控制其加入量来实现配基量的调控以实现对毒素的吸附作用，同时聚多巴胺本身具有粘附性，不容易脱落，也能更好地防止双层膜的分离。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

图1是本发明实施例1双层血液净化膜的剖面图；

图2是本发明实施例2三层血液净化膜的剖面图；

图3是本发明实施例3多层血液净化膜的剖面图。

图中，100-多孔薄膜层，200-聚多巴胺微球层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员，根据上述发明内容对本发明所作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时，下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或提取方法均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或提取方法。

实施例1

本发明实施例中，一种血液净化膜包括双层多孔薄膜层100和聚多巴胺微球层200，聚多巴胺微球层200设置在双层多孔薄膜层100之间。

上述血液净化膜的制备方法，包括以下步骤：

多孔薄膜100的制备：将聚醚砜、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮加入到N，N－二甲基酰胺溶剂中，其中各原料分别占N，N－二甲基酰胺溶剂的质量百分含量为：聚醚砜20％、聚甲基丙烯酸羟乙酯5％、聚乙二醇1％和聚乙烯吡咯烷酮5％，并在40℃下超声处理2h使物料分散均匀，再在40℃下将分散液搅拌8h至完全溶解，得到铸膜液，然后将铸膜液在40℃下继续超声1h脱泡后，置于25℃的真空干燥箱里静置过夜，使得铸膜液中的气泡基本全部脱除；使用全自动涂膜机，将温度调至40℃均匀加热玻璃板，设置膜尺寸为200mm×200mm，膜厚度设为300μm，调节涂膜机的运行速度，将经过脱泡处理的铸膜液轻轻倒置玻璃板靠刮刀处，启动涂膜机，使刮刀匀速移至玻璃板另一端，此时铸膜液均匀的铺展在玻璃板上，形成第一层初生态的膜；将第一层初生态的膜浸入45℃的去离子水中，经相转化法得到第一层多孔薄膜；

聚多巴胺微球200的制备：将150ml无水乙醇置于三口烧瓶内，加入150ml纯化水，得到乙醇溶液，再加入氨水调节pH为8.5，充分搅拌均匀备用，称取1.0g盐酸多巴胺置于小烧杯中，加入50ml水快速搅拌溶解得到盐酸多巴胺溶液，将盐酸多巴胺溶液迅速加入到所述三口烧瓶中，在40℃下，搅拌48h，再在转速为10000rpm的离心机中离心5min，然后去除液体，保留底部的固体，将固体用纯化水清洗至无反应物残留，放入冷冻干燥箱中干燥12h，得到聚多巴胺微球；

双层膜的制备：用适量水将聚多巴胺微球分散后，均匀涂抹在第一层多孔薄膜的表面，聚多巴胺微球涂抹的范围稍微小于多孔薄膜的尺寸范围，置于60℃真空干燥箱烘干后，再把带有聚多巴胺微球的第一层多孔薄膜放在自动涂膜机的玻璃板上，设置膜尺寸为200mm×200mm，调节膜厚度300μm，再浇筑铸膜液，启动涂膜机，使铸膜液均匀的铺展在玻璃板上形成第二层初生态的膜，然后浸入40℃的去离子水中，经相转化法得到第二层多孔薄膜并置于60℃真空干燥箱烘干，最后采用德国双组分医用聚氨酯，均匀涂抹至双层膜的四周边缘，晾干固化即可得到具有双层夹心结构的血液净化膜，如图1所示。

实施例2

本发明实施例中，一种血液净化膜包括三层多孔薄膜层100和聚多巴胺微球层200，聚多巴胺微球层200设置在相邻两层多孔薄膜层100之间。

上述血液净化膜的制备方法，包括以下步骤：

多孔薄膜的制备100：将聚醚砜、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮加入到N，N－二甲基酰胺溶剂中，其中各原料分别占N，N－二甲基酰胺溶剂的质量百分含量为：聚醚砜20％、聚甲基丙烯酸羟乙酯7％、聚乙二醇1.5％和聚乙烯吡咯烷酮8％，并在40℃下超声处理2h使物料分散均匀，再在40℃下将分散液搅拌8h至完全溶解，得到铸膜液，然后将铸膜液在40℃下继续超声1h脱泡后，置于25℃的真空干燥箱里静置过夜，使得铸膜液中的气泡基本全部脱除；使用全自动涂膜机，将温度调至45℃均匀加热玻璃板，设置膜尺寸为200mm×200mm，膜厚度设为200μm，调节涂膜机的运行速度，将经过脱泡处理的铸膜液轻轻倒置玻璃板靠刮刀处，启动涂膜机，使刮刀匀速移至玻璃板另一端，此时铸膜液均匀的铺展在玻璃板上，形成第一层初生态的膜；将第一层初生态的膜浸入45℃的去离子水中，经相转化法得到第一层多孔薄膜；

聚多巴胺微球200的制备：将100ml无水乙醇置于三口烧瓶内，加入150ml纯化水，得到乙醇溶液，再加入氨水调节pH为9.0，充分搅拌均匀备用，称取1.5g盐酸多巴胺置于小烧杯中，加入50ml水快速搅拌溶解得到盐酸多巴胺溶液，将盐酸多巴胺溶液迅速加入到所述三口烧瓶中，在45℃下，搅拌72h，再在转速为10000rpm的离心机中离心5min，然后去除液体，保留底部的固体，将固体用纯化水清洗至无反应物残留，放入冷冻干燥箱中干燥12h，得到聚多巴胺微球；

三层膜的制备：用适量水将聚多巴胺微球分散后，均匀涂抹在第一层多孔薄膜的表面，聚多巴胺微球涂抹的范围稍微小于多孔薄膜的尺寸范围，置于60℃真空干燥箱烘干后，再把带有聚多巴胺微球的第一层多孔薄膜放在自动涂膜机的玻璃板上，设置膜尺寸为200mm×200mm，调节膜厚度200μm，再浇筑铸膜液，启动涂膜机，使铸膜液均匀的铺展在玻璃板上形成第二层初生态的膜，然后浸入40℃的去离子水中，经相转化法得到第二层多孔薄膜并置于60℃真空干燥箱烘干，取出双层膜，继续均匀涂膜一层聚多巴胺微球，在60℃的真空干燥箱烘干后，放在自动涂膜机的玻璃板上，设置膜尺寸为200mm×200mm，调节膜厚度200μm，再浇筑铸膜液，启动涂膜机，使铸膜液均匀的铺展在玻璃板上形成第三层初生态的膜，然后浸入40℃的去离子水中，经相转化法得到第二层多孔薄膜并置于60℃真空干燥箱烘干，最后采用德国双组分医用聚氨酯，均匀涂抹至三层膜的四周边缘，晾干固化即可得到具有三层夹心结构的血液净化膜，如图2所示。

实施例3

在实施例2得到具有三层夹心结构的血液净化膜的基础上，重复进行聚多巴胺微球涂抹以及铺展铸膜液形成多孔薄膜层的步骤，即可得到大于三层的多层血液净化膜，如图3所示。

实施例4

胆红素静态吸附实验：将实施例1、2制备的双层血液净化膜和三层血液净化膜分别置于两个锥形瓶中，然后分别加入100mL一定浓度的胆红素溶液，在恒温37℃下避光振荡吸附2h，吸取上层清液，稀释后用分光光度计(特征波长为438nm)分别测定吸附前后的胆红素浓度，并由以下公式计算吸附率AP。

AP＝[(C0-C1)/C0]×100％

式中：C0为吸附前溶液中胆红素的浓度，C1为吸附后溶液中胆红素的浓度。实验结果见下表1。

表1胆红素静态吸附率

净化膜	吸附前胆红素浓度	吸附后胆红素浓度	吸附率
				双层膜	2.00mg/mL	1.36mg/mL	32％
三层膜	2.00mg/mL	0.97mg/mL	51.5％

由表1的数据可以看出，实施例1和实施例2制备的双层血液净化膜和三层血液净化膜对胆红素具有良好的吸附能力，而且随着层数增加，吸附能力会更强。

实施例5

内毒素静态吸附实验：将实施例1、2制备的双层血液净化膜和三层血液净化膜分别置于两个已去除热源的锥形瓶中，然后分别加入100mL一定浓度的内毒素溶液，在恒温37℃下避光振荡吸附2h，吸取上层清液，用显色基质鲎试剂盒分别测定吸附前后的内毒素浓度，并由以下公式计算吸附率AP。

AP＝[(C0-C1)/C0]×100％

式中：C0为吸附前溶液中内毒素的浓度，C1为吸附后溶液中内毒素的浓度。实验结果见下表2。

表2胆红素静态吸附率

净化膜	吸附前内毒素浓度	吸附后内毒素浓度	吸附率
				双层膜	1.0EU/mL	0.62EU/mL	38％
三层膜	1.0EU/mL	0.51EU/mL	49％

由表2的数据可以看出，实施例1和实施例2制备的双层血液净化膜和三层血液净化膜对内毒素具有良好的吸附能力，而且随着层数增加，吸附能力会更强。

实施例6

尿酸静态吸附实验：将实施例1、2制备的双层血液净化膜和三层血液净化膜分别置于两个锥形瓶中，然后分别加入100mL一定浓度的尿酸溶液(pH＝7)，在恒温37℃下避光振荡吸附2h，吸取上层清液，利用分光光度计(磷钨酸法)分别测定吸附前后的尿酸浓度，并由以下公式计算吸附率AP。

AP＝[(C0-C1)/C0]×100％

式中：C0为吸附前溶液中尿酸的浓度，C1为吸附后溶液中尿酸的浓度。实验结果见下表3。

表3尿酸静态吸附率

净化膜	吸附前尿酸浓度	吸附后尿酸浓度	吸附率
				双层膜	0.50mg/mL	0.29mg/mL	42.0％
三层膜	0.50mg/mL	0.23mg/mL	54.0％

由表3的数据可以看出，实施例1和实施例2制备的双层血液净化膜和三层血液净化膜对尿酸具有良好的吸附能力，而且随着层数增加，吸附能力会更强。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种血液净化膜，其特征在于，包括多层多孔薄膜层和聚多巴胺微球层，所述聚多巴胺微球层设置在相邻两层所述多孔薄膜层之间；所述聚多巴胺微球层中的聚多巴胺微球的粒径大于所述多孔薄膜层的孔径；在血液净化膜的四周边缘利用医用聚氨酯封闭。

2.根据权利要求1所述的血液净化膜，其特征在于，所述多孔薄膜层主要由聚合物和有机溶剂制备而成，所述多孔薄膜层的孔径为0.1~0.6μm，所述聚多巴胺微球层中聚多巴胺微球的粒径为1~10μm。

3.根据权利要求2所述的血液净化膜，其特征在于，所述聚合物为聚醚砜、聚砜、纤维素、改性纤维素、聚苯乙烯二乙烯、聚乙烯醇类、壳聚糖类、聚丙烯酸类类或硅胶中的一种。

4.根据权利要求3所述的血液净化膜，其特征在于，所述聚合物为聚醚砜。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的血液净化膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

多孔薄膜层的制备：将聚醚砜、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮加入到N，N－二甲基酰胺溶剂中，并经超声处理使分散均匀，再搅拌至完全溶解，得到铸膜液，然后将铸膜液进行脱泡处理；将经过脱泡处理的铸膜液均匀铺展，制得第一层初生态的膜；将第一层初生态的膜浸入40~45℃的去离子水中，经相转化法得到第一层多孔薄膜层；

聚多巴胺微球的制备：调节乙醇溶液的pH为碱性，将盐酸多巴胺溶液加入乙醇溶液中搅拌均匀后，再经过离心处理，然后保留底部的固体，将固体清洗干净、冷冻干燥，得到聚多巴胺微球；

双层膜的制备：将聚多巴胺微球均匀涂抹在第一层多孔薄膜层的表面并烘干，形成聚多巴胺微球层，再在聚多巴胺微球层的表面铺展铸膜液，制得第二层初生态的膜后浸入40~45℃的去离子水中，经相转化法得到第二层多孔薄膜层并烘干，即可得到双层的血液净化膜。

6.根据权利要求5所述的血液净化膜的制备方法，其特征在于，在得到所述双层的血液净化膜的基础上，再重复进行聚多巴胺微球涂抹以及铺展铸膜液形成多孔薄膜层的步骤，即可得到大于双层的多层血液净化膜。

7.根据权利要求5所述的血液净化膜的制备方法，其特征在于，在所述多孔薄膜层的制备步骤中，聚醚砜、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮分别占N，N－二甲基酰胺溶剂的质量百分含量为：聚醚砜15~30%、聚甲基丙烯酸羟乙酯5~15%、聚乙二醇0.1~3%和聚乙烯吡咯烷酮1~10%。

8.根据权利要求5所述的血液净化膜的制备方法，其特征在于，所述第一层初生态的膜的具体制备方法为：使用全自动涂膜机，均匀加热玻璃板，设置所需膜的尺寸和厚度，调节涂膜机的运行速度，将经过脱泡处理的铸膜液倒在玻璃板靠刮刀处，启动涂膜机，使刮刀匀速移至玻璃板的另一端，此时铸膜液均匀的铺展在玻璃板上，形成了第一层初生态的膜。

9.根据权利要求5所述的血液净化膜的制备方法，其特征在于，在得到所述双层的血液净化膜的四周边缘涂抹医用聚氨酯，晾干固化。

10.一种医疗设备，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的血液净化膜。

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