CN113621157A - 一种无致孔剂双亲性嵌段共聚物高性能血液透析膜的制备及调控方法 - Google Patents

一种无致孔剂双亲性嵌段共聚物高性能血液透析膜的制备及调控方法 Download PDF

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Abstract

本文公开了一种无致孔剂双亲性嵌段共聚物高性能血液透析膜的制备及调控方法。首先通过聚合反应制备双亲性嵌段共聚物mPEG‑b‑PES‑b‑mPEG。其次利用合成的双亲性嵌段共聚物及NMP以25％的固含量制备铸膜液，在双亲性嵌段共聚物中刚性嵌段提供优良的物理性能的同时，其中的亲水性嵌段提供柔顺性的同时也表现出了优良的亲水性。再通过适当温度下的乙醇溶液对膜进行处理，通过处理，膜材料内部的微观亲水性嵌段发生运动对微观结构形成了改变，从而大幅提升了通量及截留性能。

Description

一种无致孔剂双亲性嵌段共聚物高性能血液透析膜的制备及 调控方法
【技术领域】：本发明属于血液透析膜领域，具体涉及一种双亲性嵌段共聚物血液透析膜的制备及调控方法。
【背景技术】：血液透析作为恢复慢性或急性肾功能衰竭患者的重要治疗手段之一，在现代社会的医学领域变得越来越重要。在达到改善血液透析性能的目的的道路上，血液透析膜作为其核心部件通常很容易在通量、清除率和血液相容性之间的平衡方面遇到挑战，而其根源就在于减少易于洗脱的小分子物质的混入。
在用于生物医学装置的高分子材料中，聚醚砜(PES)以其优异的生物相容性、力学性能和加工特性得到了广泛的应用。然而，这种血液接触材料的长期临床应用可能会导致血栓形成、免疫系统反应或其他组织反应，在灭菌和储存以及预冲洗过程中与膜中的冲洗添加剂的血液接触，这些策略导致膜极易形成血凝块，并容易引发并发症，限制了PES膜的应用。因此，采用了各种技术，如稳定共混、表面涂层、自组装和表面接枝等，将亲水性引入基体和膜表面。
由于双亲性嵌段共聚物具有良好的精密分离和多种调节的高性能，因此是一种合适的材料。特别是，由于聚醚砜(PES)在物理和化学性质上的特殊刚性分子结构具有理想的稳定性，因此，聚醚砜(PES)被用于制备血液透析膜，通常与广泛的亲水性聚合物和抗凝剂结合作为成孔材料，如聚乙二醇(PEG)，故选择利用合成的mPEG-b-PES-b-mPEG提升透析膜的通量与截留性能。
【发明内容】
本发明的目的时制备了一种高通量、聚醚砜双亲性嵌段共聚物共混PES血液透析膜，该膜未使用常见的致孔剂，其性能通过亲水性双嵌段共聚物的加入而提高，包括截留性能，血液相容性等。首先通过聚合反应制备具有氯基封端的Cl-PES-Cl，然后通过亲核缩聚反应制备双亲性嵌段共聚物mPEG-b-PES-b-mPEG，在大分子双亲性嵌段共聚物中亲水性嵌段充当亲水改性剂的同时，还可充当基体的作用。该mPEG-b-PES-b-mPEG双亲性嵌段共聚物透析膜在后处理之后的中分子毒素的清除率高达74.97％，在维持高通量的同时也表现出了较好的血液相容性。
1.一种无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的制备及调控方法，其特征包括以下特征：
(1)特定分子量聚醚砜嵌段共聚物mPEG-b-PES-mPEG的制备
mPEG-b-PES-b-mPEG的合成包括两个步骤，其中包括制备氯封端聚醚砜(Cl-PES-Cl)和将mPEG固定到PES末端。详细步骤如下所示：将DHDPS(0.150mol)、DCDPS(0.151mol)和K2CO3(0.146mol)加入500mL三口烧瓶中，然后加入156mL NMP和27mL二甲苯。将上述试剂分别连续加热至155℃和180℃ 12h和3h。然后将温度进一步升高至200℃约8h以促进聚合，并利用二甲苯及时排除体系内所产生的水分。通过将室温粘性聚合物溶液倒入2L 0.6M HCl水溶液中和K2CO3，沉淀出长丝状固体。将这些固体聚合物干燥以除去水分，然后通过粉碎机粉碎成小颗粒，然后持续冲洗，直到其pH值达到中性。然后，mPEG(0.0023mol，Mn：5kg mol-1)和Cl-PES-Cl(0.0062mol)、K2CO3(0.0072mol)、NMP和二甲苯(120mL和20mL)。将上述试剂加热至155℃以完成成盐反应，并通过回流1h去除二甲苯和水共沸物，然后加热至190℃维持4h以聚合，重复处理步骤。
(2)无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的制备
利用mPEG-b-PES-b-mPEG和NMP，通过非溶剂诱导相分离(NIPS)方法制备了mPEG-b-PES-b-mPEG膜。聚合物浇铸溶液的固体含量为25wt％，在60℃下搅拌12h，然后在真空炉中在60℃下脱气6h。在降低至室温后，使用高度为200μm的不锈钢刀将均相聚合物溶液浇铸到玻璃板(25℃)上以获得液体，然后立即将其浸入40℃的水凝固浴中以获得膜。随后，膜在去离子水中储存12小时，以在使用前去除残留溶剂。
(3)无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的后调控
将步骤2所得膜在50℃乙醇浴中加热2小时，并M5-P。当乙醇温度冷却至室温时，将膜从乙醇中取出并置于去离子水中。
【附图说明】
图1：嵌段共聚物mPEG-b-PES-b-mPEG膜中分子毒素清除性能。
图2：嵌段共聚物mPEG-b-PES-b-mPEG膜小分子毒素清除率及BSA截留率。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的所属范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
(1)特定分子量聚醚砜嵌段共聚物mPEG-b-PES-mPEG的制备
mPEG-b-PES-b-mPEG的合成包括两个步骤，其中包括制备氯封端聚醚砜(Cl-PES-Cl)和将mPEG固定到PES末端。详细步骤如下所示：将DHDPS(0.150mol)、DCDPS(0.151mol)和K2CO3(0.146mol)加入500mL三口烧瓶中，然后加入156mL NMP和27mL二甲苯。将上述试剂分别连续加热至155℃和180℃ 12h和3h。然后将温度进一步升高至200℃约8h以促进聚合，并利用二甲苯及时排除体系内所产生的水分。通过将室温粘性聚合物溶液倒入2L 0.6M HCl水溶液中和K2CO3，沉淀出长丝状固体。将这些固体聚合物干燥以除去水分，然后通过粉碎机粉碎成小颗粒，然后持续冲洗，直到其pH值达到中性。然后，mPEG(0.0023mol，Mn：5kg mol-1)和Cl-PES-Cl(0.0062mol)、K2CO3(0.0072mol)、NMP和二甲苯(120mL和20mL)。将上述试剂加热至155℃以完成成盐反应，并通过回流1h去除二甲苯和水共沸物，然后加热至190℃维持4h以聚合，重复处理步骤。
(2)无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的制备
利用mPEG-b-PES-b-mPEG和NMP，通过非溶剂诱导相分离(NIPS)方法制备了mPEG-b-PES-b-mPEG膜。聚合物浇铸溶液的固体含量为25wt％，在60℃下搅拌12h，然后在真空炉中在60℃下脱气6h。在降低至室温后，使用高度为200μm的不锈钢刀将均相聚合物溶液浇铸到玻璃板(25℃)上以获得液体，然后立即将其浸入40℃的水凝固浴中以获得膜。随后，膜在去离子水中储存12小时，以在使用前去除残留溶剂。
(3)无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的后调控
将步骤2所得膜在50℃乙醇浴中加热2小时，并M5-P。当乙醇温度冷却至室温时，将膜从乙醇中取出并置于去离子水中。
实施效果：
实施例1中的mPEG-b-PES-b-mPEG双亲性嵌段共聚物膜在后处理之后的中分子毒素的清除率高达74.97％，在维持高通量的同时也表现出了较好的血液相容性。

Claims (5)

1.一种无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的制备及调控方法，其特征包括以下特征：
(1)特定分子量聚醚砜嵌段共聚物mPEG-b-PES-mPEG的制备
mPEG-b-PES-b-mPEG的合成包括两个步骤，其中包括制备氯封端聚醚砜(Cl-PES-Cl)和将mPEG固定到PES末端。详细步骤如下所示：将DHDPS(0.150mol)、DCDPS(0.151mol)和K2CO3(0.146mol)加入500mL三口烧瓶中，然后加入156mL NMP和27mL二甲苯。将上述试剂分别连续加热至155℃和180℃ 12h和3h。然后将温度进一步升高至200℃约8h以促进聚合，并利用二甲苯及时排除体系内所产生的水分。通过将室温粘性聚合物溶液倒入2L 0.6M HCl水溶液中和K2CO3，沉淀出长丝状固体。将这些固体聚合物干燥以除去水分，然后通过粉碎机粉碎成小颗粒，然后持续冲洗，直到其pH值达到中性。然后，mPEG(0.0023mol，Mn：5kg mol-1)和Cl-PES-Cl(0.0062mol)、K2CO3(0.0072mol)、NMP和二甲苯(120mL和20mL)。将上述试剂加热至155℃以完成成盐反应，并通过回流1h去除二甲苯和水共沸物，然后加热至190℃维持4h以聚合，重复处理步骤。
(2)无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的制备
利用mPEG-b-PES-b-mPEG和NMP，通过非溶剂诱导相分离(NIPS)方法制备了mPEG-b-PES-b-mPEG膜。聚合物浇铸溶液的固体含量为25wt％，在60℃下搅拌12h，然后在真空炉中在60℃下脱气6h。在降低至室温后，使用高度为200μm的不锈钢刀将均相聚合物溶液浇铸到玻璃板(25℃)上以获得液体，然后立即将其浸入40℃的水凝固浴中以获得膜。随后，膜在去离子水中储存12小时，以在使用前去除残留溶剂。
(3)无致孔剂双亲性嵌段共聚物血液透析膜的后调控
将步骤2所得膜在50℃乙醇浴中加热2h，并M5-P。当乙醇温度冷却至室温时，将膜从乙醇中取出并置于去离子水中。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于在透析膜的制备方法中铸膜液中固定分子量的mPEG-b-PES-b-mPEG含量为25％。
3.如权利要求1所述方法，其特征是膜制备的过程中，玻璃板的温度为25℃。水凝固浴的温度是40℃。
4.如权利要求1所述方法，其特征是膜后处理的过程中，膜在50℃乙醇浴中加热2h。
5.如权利要求1所述方法，其特征是膜后处理的过程中，膜在50℃乙醇浴中加热2h之后，需乙醇温度冷却至室温时，将膜取出。
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