CN114173841B - 用于从体液中去除Hg2+的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于从体液中去除Hg2+毒素的方法。该方法涉及使体液与钛金属酸盐离子交换剂接触以去除体液中的金属毒素，该体液包括血液和胃肠液。另选地，可以使血液与透析溶液接触，然后与离子交换剂接触。钛金属酸盐离子交换剂由以下经验式表示：AmTiNbaSixOy。提供了具有钛金属酸盐离子交换剂和体液或透析溶液的组合的组合物。还提供了一种设备，该设备包括基质和钛金属酸盐离子交换剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从体液中去除Hg2+离子的体外或体内方法。使血液或其它体液与钛金属酸盐(metallate)离子交换组合物直接接触，该钛金属酸盐离子交换组合物能够从血液中选择性地去除毒素，或者首先使血液或其它体液与透析溶液接触，然后与金属酸盐离子交换组合物接触。
背景技术
在哺乳动物(例如，人)中，当肾脏和/或肝脏无法从身体中去除代谢废产物时，身体的大部分其它器官也会很快失效。因此，已经进行了广泛的努力来发现用于通过血液体外处理从患者血液中去除毒素的安全且有效的方法。已经提出了许多方法用于去除小分子毒素、蛋白质结合分子或被认为负责昏迷和肝衰竭疾病的较大分子。这些毒性化合物中的一些已被鉴别为尿素、肌酸、氨、酚、硫醇、短链脂肪酸、芳族氨基酸、假神经递质(章鱼胺)、神经抑制剂(谷氨酸)和胆汁盐。在这些化合物中，酚和硫醇以及胆红素和细菌内毒素也作为强蛋白质结合毒素出现，并且因此更难以从血液中有效地去除。分子量为300至10,000的中间分子量毒素也可能存在，并且难以有效地去除。本领域展示处理含有此类毒素的血液的多种方式。经典方法当然是透析。透析被定义为通过跨半渗透膜扩散到第二液体中来从液体中去除物质。身体外部的血液的透析(血液透析(hemodialysis))是“人工肾”的基础。如今通常使用的人工肾治疗程序与20世纪40年代早期Kolff开发的程序相似。自20世纪40年代起，已经有涉及人工肾或人工肝的改进的许多公开。因此，US 4,261,828公开了一种用于血液解毒的设备。该设备包括填充有诸如木炭或树脂的吸附剂和任选的酶载体的壳体。为了防止血液与吸附剂之间的直接接触，吸附剂可以涂覆有允许待吸附物质渗透的涂层，也防止血球血液组分与吸附剂之间的直接接触。US 4,581,141公开了一种用于透析的组合物，其含有表面吸附物质、水、悬浮剂、尿素酶、负载钙的阳离子交换剂、脂族羧酸树脂和可代谢有机酸缓冲液。负载钙的阳离子交换剂可以是钙交换的沸石。EP 0046971 A1公开了沸石W可以用于血液透析以去除氨。最后，US 5,536,412公开了血液过滤和血浆过滤装置，其中血液流过中空纤维膜的内部并且在血液的流动期间，吸附剂悬浮液抵靠中空纤维膜的外表面循环。另一个步骤涉及使血液的血浆部分交替地离开和再进入膜的内部，从而实现毒素的去除。吸附剂可以是活性炭以及离子交换剂，诸如沸石或阳离子交换树脂。
这些策略也可以应用于从血液中去除Hg2+。最近，若干种材料家族示出有效于从水溶液中补救Hg2+。US 9,233,856公开了具有优选地在3-10范围内的Si/Al比率的中等电荷密度沸石，其从水溶液中选择性地去除Hg2+，即使在Mg2+和Ca2+存在下也是如此。类似地，US 9,150,436公开了一种可以从水溶液中去除Hg2+的基于金属锰的氧化物离子交换剂家族。结晶材料和无定形材料两者是有效的，条件是每个框架金属的理论离子交换容量在每个框架原子的0.08与0.25个负电荷之间，对应于框架电荷密度的中间范围。
当以上专利中公开的吸附剂用于处理血液和胃肠液时，存在与其相关的问题。例如，木炭不会去除任何水、磷酸盐、钠或其它离子。沸石的缺点在于，它们可以部分溶解在透析溶液中，从而允许铝和/或硅进入血液。另外，沸石可以从血液中吸附钠、钙和钾离子，从而需要将这些离子添加回到血液中。另一方面，锰氧化物是可通过胃肠液中的盐酸和血液的各种组分还原，从而释放Mn2+离子的氧化剂。胃肠液也可能侵蚀沸石中的Al，从而将Al和一些Si释放到消化道中。
最近，已经开发了基本上不溶于流体(诸如体液(尤其是血液))中的微孔离子交换剂的示例，即US 5,888,472、US 5,891,417和US 6,579,460的基于锆的硅酸盐和基于钛的硅酸盐。在US 6,814,871、US 6,099,737和US 6,332,985中描述了这些基于锆的硅酸盐或基于钛的硅酸盐的微孔离子交换剂从血液或透析液中去除毒性铵阳离子的用途。另外，发现这些组合物中的一些在钾离子交换中也是选择性的，并且可以从体液中去除钾离子以治疗疾病高钾血症，其在专利US 8,802,152、US 8,808,750、US 8,877,255、US 9,457,050、US9,662,352、US 9,707,255、US 9,844,567、US 9,861,658、US 2015/0225249、US 20016/0000825、US 2016/0038538、US 2016/0271174和US 2018/0214479中进行了讨论。这些材料例如在透析中的离体应用描述于US 9,943,637中，该专利全文并入。
已知汞不利地影响人类的神经系统和肾脏。人类的汞中毒通过暴露于三种不同形式的汞(有机汞、无机汞和元素汞)中的一种而发生。最常见的对有机汞的暴露来自含汞海鲜的消耗。无机汞暴露包括汞盐的摄入。汞暴露的一种过去非常常见的途径是汞蒸气的吸入。元素汞被肺有效吸收，并且其在脂质中的高溶解度使得能够跨膜扩散到血液。在进入细胞后，元素汞被氧化成无机阳离子汞Hg2+(参见《自身免疫综述(Autoimmunity Reviews)》,2017,16,72-80)。
目前，螯合剂用于处理汞中毒。二巯基琥珀酸DMSA和2,3-二巯基丙磺酸DMPS是可以经口或静脉内服用的水溶性的含二硫醇的螯合剂(参见《医学毒理学杂志(Journal ofMedical Toxicology)》,2013,9,347-354)。这是优于采用非水溶性且通过疼痛肌肉内注射施用的2,3-二巯基丙醇BAL的早期螯合处理的巨大优点。然而，在急性汞中毒的情况下，螯合剂必须在暴露或其有效性快速减弱后快速施用。这些螯合剂在慢性汞中毒中减少汞组织含量的益处很大程度上尚未建立。通过螯合调动汞也可能导致汞再分布到其它组织中。
已经开发了许多离子交换剂，用于从各种流(通常是废物流)中去除“重金属”。重金属通常包括铅、汞、镉、锌、铬、铜、钴、镍以及甚至砷。在许多应用中，这些金属汇集在一起，如同它们具有相同的离子交换特性，但实际上存在很大的变化。沸石是熟知的离子交换剂并且特定沸石从溶液中去除Pb2+的能力不意味着其将从溶液中去除Hg2+。在US 9,233,856中，示出沸石对Hg2+的摄取高度依赖于框架电荷密度或等同地依赖于Si/Al比率。高电荷密度Si/Al＝1个沸石如X(FAU拓扑结构)和4A(LTA拓扑结构)示出在测试条件下对Hg2+几乎没有亲和力，同时它们易于去除Ca2+和Mg2+。在使用UZM-9的同一测试中，具有Si/Al＝5.50的沸石与沸石4A具有相同LTA沸石拓扑结构，这种情况反转并且对Hg2+具有高选择性，同时对Ca2+和Mg2+的选择性高度减少。在沸石4A和UZM-9的情况下，此结果从框架电荷密度解耦结构，并且示出框架电荷密度在离子交换选择性中的重要性。同时，研究表明，沸石X在从水溶液中去除Pb2+方面为优异的，参见以下比较例13，而其在去除Hg2+方面表现不佳。
为了直接从血液中去除Hg2+，离子交换材料必须稳定并且不溶于血液中。落入此类别的材料包括钛、锆和锡氧化物和硅酸盐，参见US 5,888,472。在US 5,885,925中公开了钛酸钠离子交换剂，其列举了金属，以及离子交换剂可以有用的应用。在医疗保健、医学或医药领域没有预期的效用。实际上，进行离子交换测试的条件包括碱性条件pH＝9.95至11.4以及酸性条件pH＝2.3。这些条件非常不同于血液的pH 7.4。用于从水溶液中去除重金属的无定形硅酸钛和硅酸锡离子交换剂公开于US 5053139中，其聚焦于从饮用水中去除Pb2+。已证实去除Pb2+、Hg2+，Cr3+和Cd2+，但在医疗保健、医学或医药领域中没有预期的效用。具有与矿物左利特耐热合金(zorite)ETS-4相同的拓扑结构的小孔硅酸钛公开于CA 1,328,099中，该专利主张在从水溶液中去除Hg2+方面十分有效，然而，由于未公开用于测试中的离子交换剂的量，因此测试条件是模糊的。测试在US 5935552中公开的作为毒铁矿和sitinakite结构的共生物的硅酸钛锗离子交换剂在浓缩氢氧化物溶液中的Cs+吸收并且不预期医疗保健、医学或医药领域中的应用。在US 6482380B1中公开的硅酸钛主张对从水溶液和烃流中补救二价离子具有选择性，但是在没有测试条件的情况下公开了仅Sr2+的数据点。给出可能应用的列表，但并不预期医疗保健、医药和医学应用。
申请人已经开发了一种使用钛金属酸盐离子交换剂的方法，该离子交换剂基本上不溶于流体，诸如体液(尤其是血液)或透析溶液中。这些离子交换剂在无水基础上具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”是框架氧化物与Ti的摩尔比，具有2.05至11的值，并且钛金属酸盐离子交换剂由三种拓扑结构(九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金及其混合物)中的一种组成。由于这些组合物基本上不溶于体液中(在中性和轻度酸性或碱性pH下)，因此可以口服摄入它们以去除胃肠系统中的毒素以及用于从血液中去除毒素，特别是Hg2+。
发明内容
正如所述，本发明涉及一种用于从流体中去除毒素(特别是Hg2+)的方法，该流体选自由体液、透析液溶液及其混合物组成的组，该方法包括在离子交换条件下使含有毒素的流体与离子交换剂接触，从而从流体中去除毒素，钛金属酸盐离子交换剂选自由九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金拓扑结构及其混合物组成的组，复合金属酸盐在无水基础上具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值。
本发明的另一个实施方案是体液或透析液溶液和选自以下的钛金属酸盐离子交换剂的组合：九钛酸钠、sitinakite和酸处理的左利特耐热合金拓扑结构，复合金属酸盐在无水基础上具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值。
本发明的另一个实施方案是一种设备，该设备结合有选自以下的钛金属酸盐离子交换剂：九钛酸钠、sitinakite和酸处理的左利特耐热合金拓扑结构，复合金属酸盐在无水基础上具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值。该设备被配置成接触体液或透析液溶液以去除选自Co2+、Pb2+、Cd2+和Cr3+的离子。含有上述金属酸盐离子交换剂的本发明的设备可以是可穿戴装置或远离个体的装置上的吸附过滤器。金属酸盐离子交换剂可以被支撑或嵌入在多孔生物相容性基质中，包括聚合物以及多孔和介孔金属氧化物和硅酸盐。尤其设想天然或生物聚合物诸如交联碳水化合物或蛋白质作为用于本发明的有用聚合物。
在本发明的详细描述之后，这些和其它目标和实施方案将变得更加清楚。
具体实施方式
正如所述，申请人已经开发了一种用于从选自体液和透析液溶液的流体中去除Hg2+的新方法。本发明方法的一个必要元素是具有大容量和强亲和力(即对Hg2+的选择性)的离子交换剂。这些组合物被鉴别为具有九钛酸钠拓扑结构、sitinakite拓扑结构或酸处理的左利特耐热合金拓扑结构或其混合物。它们通过其复合经验式(在无水基础上)进一步鉴别，该经验式是：
AmTiNbaSixOy
组合物具有由至少TiO6/n八面体单元(其中n＝2或3或两者)、任选的NbO6/n八面体单元(其中n＝2或3或两者)和任选的SiO2四面体单元组成的框架结构。A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值。
任选地含有铌和硅及其混合物中的一种或多种的钛金属酸盐是通过使经由将反应性钛源、任选的Nb源、任选的Si源和至少一种碱金属以及水组合而制备的反应混合物进行水热结晶来制备。碱金属充当模板剂。可以使用可水解成氧化钛的任何钛化合物。钛金属源的具体示例包括但不限于钛醇盐、四氯化钛、三氯化钛和二氧化钛。二氧化硅源包括胶体二氧化硅、气相二氧化硅、原硅酸四乙酯和硅酸钠。碱源包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铷、氢氧化铯、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯、卤化钠、卤化钾、卤化铷和卤化铯。Nb金属源的具体示例包括异丙醇铌、草酸铌和水合铌氧化物。通常，用于制备本发明的钛金属酸盐离子交换组合物的水热方法涉及形成反应混合物，其根据氧化物的摩尔比由下式表示：
p A2O:TiO2:b Nb2O5:c SiO2:d H2O
其中“p”具有0.25至10的值，“b”具有0至0.3的值，“c”具有0至6的值，并且“d”具有10至1000的值。通过将所需钛源、任选的硅源以及任选的Nb金属和碱金属源以任何次序混合来制备反应混合物以得到所需混合物。混合物还必须具有碱性pH并且优选地至少8的pH。通过添加混合物的其它组分的过量碱性氢氧化物和/或碱性化合物(诸如硅酸钠)来控制混合物的碱性。形成反应混合物后，接着将其在自生压力下在密封反应容器中在50℃至200℃的温度下反应1至30天的时段。在分配的时间之后，过滤混合物以分离固体产物，将该固体产物用去离子水洗涤并且在空气中干燥。正如所述，本发明的组合物具有八面体TiO6/n单元和任选的八面体NbO6/n单元(n＝2或3)以及任选的四面体SiO2单元的框架结构。此框架通常导致微孔结构具有带有均匀孔直径的晶体内孔系统，即孔径是晶体学上规则的。本发明的微孔框架包括sitinakite和左利特耐热合金拓扑结构，其中左利特耐热合金处理的组合物需要利用用酸进行的处理。可以在初合成时或在用酸处理后采用具有sitinakite拓扑结构的组合物。另一方面，在九钛酸钠的情况下，这种组合物的框架可以是层状的。本发明的钛金属酸盐必须具有这三种拓扑结构中的一种或由这些拓扑结构的混合物组成。
初合成时，本发明的组合物将在孔中、在各层之间或在其它电荷平衡位置含有一些碱金属模板剂。这些金属被描述为可交换阳离子，这意味着它们可以与其它(仲)A'阳离子交换。通常，A可交换阳离子可以与选自以下的A'阳离子交换：其它碱金属阳离子(K+、Na+、Rb+、Cs+)、碱土金属阳离子(Mg2+、Ca2+)、水合氢离子或其混合物。应理解，A'阳离子不同于A阳离子。用于使一种阳离子交换为另一种阳离子的方法是本领域中熟知的，并且涉及在交换条件下使离子交换组合物与含有所需阳离子(摩尔过量)的溶液接触。交换条件包括25℃至100℃的温度和20分钟至2小时的时间。在最终产物中存在的特定阳离子(或其混合物)将取决于组合物的特定用途和所使用的特定组合物。一种特定组合物是离子交换剂，其中A'阳离子是Na+、Ca2+和H+离子的混合物。
如下情况也在本发明的范围内，这些离子交换组合物可以粉末形式使用，或者可以通过本领域众所周知的方式形成为各种形状。这些各种形状的示例包括丸剂、挤出物、球体、球粒和不规则形状的颗粒。这先前已在US 6,579,460和US 6,814,871中证明。
正如所述，这些组合物具有从选自体液、透析液溶液及其混合物的流体中吸附各种金属毒素(特别是Hg2+)的效用。如本文和权利要求书所用，体液将包括但不限于血液和胃肠液。处理血液包括处理全血、血浆或血液的其它组分。同样，处理体液意味着与任何哺乳动物身体结合，包括但不限于人、牛、猪、绵羊、猴、大猩猩、马、狗等。本发明方法特别适合于从人体中去除毒素。有许多用于使流体与所需离子交换剂直接或间接接触并因此去除毒素的方式。一种技术是血液灌流，其涉及将上述离子交换组合物填充到血液流动通过的柱中。一种此类系统描述于美国专利第4,261,828号中。如‘828专利中所述，优选地将离子交换组合物形成为所需形状，诸如球体。另外，离子交换组合物颗粒可以涂覆有化合物，诸如纤维素衍生物，该化合物与血液相容但不可渗透血球血液组分。在一种特定情况下，上述所需离子交换组合物的球体可以填充到中空纤维中，从而提供半渗透膜。还应指出，可以将多于一种类型的离子交换组合物混合并在方法中使用，以便增强该方法的效率。
执行该方法的另一种方式是通过本领域已知的方式制备分子筛吸附剂的悬浮液或浆液，诸如美国专利第5,536,412号中所描述的。‘412专利中描述的设备也可用于执行该方法。该方法基本上涉及使含有金属毒素的流体(例如血液)穿过中空纤维的内部并且在所述穿过期间使吸附剂悬浮液循环通过中空纤维膜的外表面。同时，将正压的间歇脉冲施加到吸附剂溶液，使得流体交替地离开和再进入中空纤维膜的内部，从而从流体中去除毒素。
另一种类型的透析是腹膜透析。在腹膜透析中，腹膜腔或腹腔(腹部)经由插入到具有接触腹膜的透析液流体或溶液的腹膜腔中的导管填充。毒素和过量水从血液流动通过腹膜进入透析液流体中，该腹膜是围绕腹部中的器官外部的膜。透析液在身体中保持足以去除毒素的时间(停留时间)。在所需停留时间之后，通过导管从腹膜腔中去除透析液。存在两种类型的腹膜透析。在持续性非卧床腹膜透析(CAPD)中，整天进行透析。该方法涉及将透析液溶液保持在腹膜腔中并周期性地去除废透析液(含有毒素)，并且用必须用于每次交换的新鲜透析液溶液再填充腔。这在当天进行几次。第二种类型是自动化腹膜透析或APD。在APD中，在患者睡眠时在夜间通过装置交换透析液溶液。在两种类型的透析中，必须使用新鲜的透析液溶液进行每次交换。
本发明的钛金属酸盐可用于再生腹膜透析中使用的透析液溶液，从而进一步减少清洁血液所需的透析液的量和/或执行交换所需的时间量。这种再生通过任何上述用于常规透析的方式进行。例如，在间接接触方法中，现在使来自腹膜腔的透析液(即已经吸收跨腹膜转移的金属毒素的第一透析液)与膜接触，并且使第二透析液溶液和金属毒素跨膜转移，从而纯化第一透析液溶液，即纯化的透析液溶液。使含有金属毒素的第二透析液溶液流过含有上述离子交换剂中的至少一种离子交换剂的至少一个吸附床，从而去除金属毒素并产生纯化的第二透析液溶液。通常优选的是使第二透析液溶液连续循环通过吸附剂床，直到已经去除有毒金属离子，即Hg2+。还优选的是，使第一透析液溶液循环通过腹膜腔，从而增加毒性金属去除效率并降低总停留时间。
还可以执行直接接触方法，其中将第一透析液溶液引入到腹膜腔中并且然后使其流过含有至少一种离子交换剂的至少一个床。如上所述，这可以作为CAPD或APD执行。可以改变透析液溶液的组成以便确保身体中适当的电解质平衡。这连同用于执行透析的各种设备是本领域中众所周知的。
钛金属酸盐也可以形成为丸剂或其它形状，其可以口服摄入并吸收胃肠液中的毒素，因为离子交换剂穿过肠并且最终排泄出来。为了保护离子交换剂免于胃中高酸内容物影响，成形制品可以涂覆有将在胃中不溶解但在肠中溶解的各种涂层。本发明的离子交换组合物也可以被支撑，理想地在多孔网络中，包括插入到或结合到血液相容性多孔网络，诸如在US 9033908B2中公开的吸附过滤器中。多孔网络可以由天然或合成聚合物和生物聚合物以及中孔金属氧化物和硅酸盐组成。适合的天然聚合物(生物聚合物)可以包括由寡聚和聚合碳水化合物或蛋白质制成的交联碳水化合物或蛋白质。生物聚合物优选地是多糖。多糖的示例包括具有1,3-键、1,4-键和/或1,6-键的α-葡聚糖。在这些多糖中，“淀粉家族”(包括直链淀粉、支链淀粉和糊精)是尤其优选的，但普鲁兰多糖、爱生兰(elsinan)、罗伊糖(reuteran)和其它uα-葡聚糖也是合适的，尽管1,6-键的比例优选地低于70％，更优选地低于60％。其它合适的多糖包括β-1,4-葡聚糖(纤维素)、β-1,3-葡聚糖、木葡聚糖、葡甘露聚糖、半乳聚糖和半乳甘露聚糖(瓜尔胶和刺槐豆胶)、其它树胶，包括异质树胶，如黄原胶、茄替胶(ghatti)、角叉菜胶、藻酸盐、果胶、β-2,1-和β-2,6-果聚糖(菊粉和Ievan)等。优选的纤维素是羧甲基纤维素(CMC，例如来自阿克苏诺贝尔公司(AKZO Nobel)的AKUCELL)。因此可以使用的碳水化合物是仅由C、H和O原子组成的碳水化合物，诸如例如葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、乳糖以及这些糖的低聚物和聚合物、纤维素、糊精(诸如麦芽糖糊精)、琼脂糖、直链淀粉、支链淀粉和树胶(例如瓜尔胶)。优选地，使用聚合度(DP)来自DP2 on的寡聚碳水化合物或来自DP50 on的聚合碳水化合物。这些碳水化合物可以是天然存在的聚合物，诸如淀粉(直链淀粉、支链淀粉)、纤维素和树胶或其衍生物，其可以通过磷酸化或氧化形成。淀粉可以是阳离子或阴离子改性淀粉。可以被改性的合适的(改性)淀粉的示例是玉米淀粉、马铃薯淀粉、大米淀粉、木薯淀粉(tapioca starch)、香蕉淀粉和木薯淀粉(manioc starch)。也可以使用其它聚合物(例如己内酯)。在某些实施方案中，生物聚合物优选地是阳离子淀粉，最优选地是氧化淀粉(例如，用次氯酸盐氧化的C6)。可以自由选择氧化水平以适应吸附剂材料的应用。非常适当地，氧化水平介于5％与55％之间，最优选地介于25％与35％之间，还更优选地介于28％与32％之间。最优选地，氧化淀粉是交联的。优选的交联剂是二环氧化物。可以自由选择交联水平以适应吸附剂材料的应用。非常适当地，交联水平介于0.1％与25％之间，更优选地介于1％与5％之间，并且最优选地介于2.5％与3.5％之间。可以使用的蛋白质包括白蛋白、卵白蛋白、酪蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白、球蛋白、血红蛋白、肌红蛋白、明胶和小肽。在蛋白质的情况下，也可以使用从植物或动物材料的水解产物获得的蛋白质。特别优选的蛋白质聚合物是明胶或明胶衍生物。
如也已经陈述，尽管本发明组合物用多种可交换阳离子(“A”)合成，但是优选的是用与血液更相容或不会不利地影响血液的二级阳离子(A')交换阳离子。出于这个原因，优选的阳离子是钠、钙、水合氢和镁。优选的组合物是含有钠和钙或钠、钙和水合氢离子的那些组合物。钠和钙的相对量可以显著变化，并且取决于离子交换组合物和血液中这些离子的浓度。
以下实施例中呈现的x射线图使用标准x射线粉末衍射技术获得。辐照源是高强度的x射线管，其在45kV和35mA下操作。来自铜K-α辐照的衍射图通过合适的基于计算机的技术获得。在2°至56°(2θ)下连续扫描平坦的压缩粉末样品。由表示为θ的衍射峰的位置获得晶面间距(d)，其单位为埃，其中θ是如由数字化数据所观察到的布拉格角。强度由减去背景之后的衍射峰积分面积来确定，“Io”为最强线或峰的强度，并且“I”为其他峰中的每个峰的强度。如本领域技术人员将理解的，参数2θ的确定经历人为误差和机械误差两者，所述误差的组合可赋予每个报告的2θ值±0.4°的不确定度。这种不确定度当然也体现在报告的d-间距值，其由2θ值计算。这种不精确性在本领域中普遍存在，并且不足以消除本发明的结晶材料彼此之间以及与现有技术的组合物的分化。在所报告的x射线图中，d-间距的相对强度由符号vs、s、m和w指示，其分别表示非常强、强、中等和弱。根据100x I/Io，将上述名称定义为：
W＝>0-15；m>15-60；s>60-80，并且vs>80-100
在某些情况下，合成产物的纯度可参照其x射线粉末衍射图来评估。因此，例如，如果样品被描述为纯的，则其仅旨在表示样品的x射线图案不含可归因于结晶杂质的线，不表示不存在无定形物质。
为了更充分地示出本发明，示出了以下实施例。应当理解，这些实施例仅是举例说明的，并且不旨在对如所附权利要求中示出的本发明的宽范围进行过度限制。
实施例
酸处理程序
选择若干测试候选物进行酸洗。使用5重量％硝酸溶液靶向100g交换溶液中的2-3g测试材料。在75℃下，在三阶段交换程序中进行酸洗，每阶段1.5小时。经由过滤分离交换的材料，用去离子水彻底洗涤并在80℃下干燥。
Na离子交换程序
使未以Na+形式合成的材料在测试之前进行钠离子交换。通常，采用与NaCl的三阶段离子交换。离子交换程序由将5-10g待测试的产物暴露于500mL 1-2M NaCl交换溶液组成。在75℃下进行三次离子交换，每次交换步骤搅拌1.5小时。经由过滤或离心分离交换的固体。
实施例1
九钛酸钠Na4Ti9O20由霍尼韦尔公司(Honeywell)提供并按原样使用。通过粉末x射线衍射对样品进行的表征与九钛酸钠一致。样品的代表性x射线衍射线在下表1中给出。
表1
实施例2
通过将29.07g NaOH球粒(费舍尔公司(Fisher))溶解于815.27g去离子水中来制备溶液。使用高速机械搅拌器进行剧烈顶置式搅拌，缓慢添加49.13g胶体二氧化硅(LudoxTMAS-40，40％SiO2)但一次性倾倒。混合一小时后，经由一次性倾倒将106.53g Ti(OiPr)4(97％)快速添加到胶体半透明悬浮液中，立即形成沉淀物。将反应混合物再均质化5分钟并加载到2L高压釜中。在静态条件下，将材料在200℃下消化24小时。通过离心分离产物，用去离子水洗涤3次，并在100℃烘箱中干燥过夜。通过X射线衍射表征产物，该X射线衍射将产物鉴定为硅酸钛sitinakite。产物的代表性x射线衍射线在表2中示出。
表2
实施例3
称为IE-910的此UOP商业样品具有sitinakite结构，具有无水组成Na3.24Ti2.67Nb1.18Si2O13.9。材料的代表性衍射线在下表11中示出。
表11
实施例4
该样品是实施例3的样品，但是根据以上程序已另外进行酸洗，这导致一些离子交换。无水组成是HxNa1.56Nb1.14Ti2.60Si2O12.83。对该样品进行的粉末x射线衍射将其鉴定为具有sitinakite结构。材料的代表性衍射线在下表3中示出。
表3
实施例5
此样品具有sitinakite结构，具有无水组成Na3.16Ti2.77Nb1.05Si2O13.74。使用以下制剂制备大批量的这种材料：
0.95Na2O:0.15Nb2O5:0.75TiO2:0.85SiO2:129H2O:3.0i-PrOH:3.4EtOH。典型的制剂使用50％NaOH溶液、含水五氧化二铌、异丙醇钛(Ti(OiPr)4)、原硅酸四乙酯(TEOS)和去离子水。用水稀释NaOH溶液，将含水五氧化二铌浆液化。然后在剧烈搅拌下缓慢添加TEOS，并且在添加后将反应混合物再均质化15分钟。然后缓慢添加Ti(OiPr)4并将反应混合物进一步均质化。将反应混合物转移到反应器中，并在自生压力下在200℃下消化24小时。通过过滤分离产物，将其用去离子水洗涤并干燥。产物的代表性x射线衍射线在下表4中示出。
表4
/>
实施例6
在特氟龙(Teflon)烧杯中，将12.46g NaOH(99％)溶解于139.39g去离子水中，同时在海道夫(heidolph)混合器下搅拌。在5分钟时段内向此溶液中分五批次添加54.00gLudox AS-40(40％SiO2)。在添加后，反应混合物变得更浓稠且更不透明。搅拌20分钟后，使用23ml移液管快速逐滴添加21.06g Ti(OiPr)4(97％)。在Ti添加后，反应混合物变成颗粒，并且使其搅拌2小时以均质化。将初始反应混合物在自生压力下在200℃下静态消化144小时。通过过滤分离白色固体产物，用去离子水洗涤并干燥。通过粉末X射线衍射的表征将产物鉴定为左利特耐热合金。代表性X射线衍射线在下表4中示出。元素分析示出组成为Na1.86TiSi2.69O8.31。对该初合成材料的Hg2+摄取进行测试并呈现为比较例5A。根据上文给出的程序，在测试之前对该产物的一部分进行酸洗，并且是实施例6的主题。
表4
还评估了一系列金属硅酸盐、改性的金属硅酸盐和基于钛氧化物的材料从溶液中去除Hg2+的能力。这些作为比较例提供。
比较例C1
在配备有高速搅拌器的特氟龙烧杯中，将101.64g KOH(87.8％)溶解于191.03g去离子水中。在剧烈搅拌下向此溶液中以一次性倾倒的方式添加79.64g胶体二氧化硅(LudoxAS-40，40％SiO2)，从而形成半透明溶液，该溶液在均质化2小时后变得澄清。在6分钟内向澄清溶液中逐滴添加77.69g Ti(OiPr)4(97％)。在再搅拌20分钟后，反应混合物变成白色不透明胶体状悬浮液。将反应混合物加载到600cc搅拌的高压釜中并在250rpm下搅拌，在175℃下消化120小时。通过离心分离固体产物，将其用去离子水洗涤并在室温下干燥。经由粉末x射线衍射将产物鉴定为硅酸钛毒铁矿，伴随少量K2TiSi3O9杂质。产物的代表性x射线衍射线在表5中示出，其中星号指示与K2TiSi3O9杂质相关的峰。元素分析产生经验式K1.75TiSi1.06O5.0。在测试之前，使该产物的一部分与NaCl进行离子交换。
表5
*K2TiSi3O9杂质
比较例C2
在配备有高速搅拌器的特氟龙烧杯中，将73.34g KOH(87.7％)溶解于254.43g去离子水中。在10分钟内在剧烈搅拌下向该溶液中添加68.27g胶体二氧化硅(Ludox AS-40，40％SiO2)，从而形成白色悬浮液。均质化20分钟后，快速逐滴添加45.61g乙酸锆溶液(22.1％ZrO2)。均质化10分钟后，添加5.35g水合Nb2O5(62.5％)，并且将反应混合物再搅拌5分钟。将反应混合物加载到600cc搅拌的高压釜中并在250RPM下搅拌，在200℃下消化24小时。通过离心分离固体产物，将其用去离子水洗涤并在空气中干燥。X射线粉末衍射显示产物具有硅锆钾石结构。产物的代表性衍射线在下表6中示出。元素分析产生经验式K2.15Zr0.81Nb0.19Si3.34O9.5。在用于测试之前，使产物的一部分与NaCl进行离子交换。
表6
比较例C3
如下制备一系列硅酸锡钠。向特氟龙烧杯中添加36.16g胶体二氧化硅(Ludox AS-40，40％SiO2)并置于高速搅拌器下。然后通过将19.26gNaOH球粒溶解于90.00g去离子水中来制备溶液。在剧烈搅拌下，将该溶液添加到胶体二氧化硅中。在添加后将白色反应混合物均质化20分钟。单独地，将21.10g SnCl4*5H2O溶解于83.48g去离子水中。将此溶液添加到反应混合物中并再混合20分钟。将薄的白色反应混合物分装在四个125mL特氟龙内衬的高压釜中，并在自生压力下在静态条件下在200℃下消化3、7、14和21天。经由离心分离固体产物，将其用去离子水洗涤并在室温下干燥。粉末X射线衍射用于表征产物，将该产物鉴定为Sn-斜方钠锆石样材料。产物的代表性x射线衍射线在表7中示出。
表7实施例C3A，3天实施例C3B，7天实施例C3C，14天实施例C3D，21天
比较例C4
在特氟龙烧杯中，使用海道夫搅拌器将19.54g KOH(85.22％)溶解于115.86g去离子水中。然后以一次性倾倒的方式添加46.14g胶体二氧化硅(LUDOX AS-40，40％SiO2)，并使其搅拌10分钟。随后添加30.0gTi(OiPr)4(97％)。产生亮白色凝胶，使其进一步均质化。将均匀的凝胶分布在三个特氟龙内衬的帕尔(Parr)反应器之间，并在200℃温度下在自生压力下静态消化46小时。通过离心分离固体产物，将其用去离子水洗涤并在室温下干燥。通过粉末x射线衍射将产物鉴定为Ti-硅锆钾石。代表性衍射线在下表8中示出。元素分析产生经验组成K1.79TiSi2.60O8.1。在测试之前，使产物进行钠离子交换。
表8
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比较例C5B
对于比较例5A，参见实施例6
在置于高速搅拌器下的特氟龙烧杯中混合醇盐TEOS(98％)38.00g和Ti(OiPr)4(97％)10.48g。单独地，将5.89g NaOH(99％)溶解于85.00g去离子水中。使用23ml滴管，将此溶液相当快速地逐滴添加到搅拌的反应混合物中。在添加几个滴管体积的NaOH溶液后，停止添加，并且随着凝胶形成将反应混合物搅拌几分钟。然后继续完成添加。然后将稠凝胶搅拌2小时以促进凝胶的均质化。将反应混合物转移到两个帕尔特氟龙内衬反应器中，并在200℃下在自生压力下静态消化140小时。通过离心分离产物，将其用去离子水洗涤并在室温下干燥。通过粉末x射线衍射对固体进行的表征示出材料具有左利特耐热合金拓扑结构。产物的代表性x射线衍射线在下表9中给出。组成是Na1.96TiSi2.71O8.4。
表9
比较例C6
通过将11.31g NaOH球粒溶解于20g去离子水中来制备溶液。在剧烈搅拌下向此溶液中添加3.59g LiOH*H2O(奥德里奇公司(Aldrich))。在均质化20分钟后，在10分钟内逐滴添加27.84g胶体二氧化硅(Ludox AS-40，40％SiO2)。单独地，通过将16.25g SnCl4*5H2O溶解于20.7g H2O中来制备溶液。在均质化1小时后，将该溶液添加到白色悬浮液中并在添加后再混合20分钟。将乳脂色反应混合物加载到125mL高压釜中并在200℃下在自生压力下静态消化16天。通过离心分离固体产物，将其用去离子水洗涤并在室温下干燥。经由粉末x射线衍射分析产物，并且产物的代表性x射线衍射线在下表10中列出。在测试之前，使产物的一部分进行钠离子交换。
表10
比较例C7
在本研究中使用钛酸钾复合材料，其主要由八钛酸钾K2Ti8O17、一些六钛酸钾K2Ti6O13和一些锐钛矿TiO2组成。通过粉末x射线衍射表征样品。代表性x射线衍射线在表11中示出。
表11
比较例C8A、C8B
向特氟龙烧杯中装入150.00g TEAOH(35％)并且用高速搅拌器开始搅拌。接着，逐滴添加53.05g TEOS(98％)并使其搅拌2小时以水解TEOS。单独地，将11.72g ZrOCl2*8H2O溶解于25.00g去离子水中。以逐滴方式将该溶液间歇地添加到反应混合物中。在添加过程中，形成白色凝胶。将其进一步均质化2小时。将14.40g CsOAc(95％)溶解于25.00g去离子水中来制备溶液。将此溶液快速添加到反应混合物中。将反应混合物转移到特氟龙内衬帕尔反应器中，并在175℃下消化48小时(实施例C8A)和96小时(实施例C8B)。通过离心分离产物，将其用去离子水洗涤并在空气中干燥。粉末X射线衍射示出产物是无定形的。在测试之前，使产物与钠进行离子交换。
比较例C9
在特氟龙烧杯中在高速搅拌器下，将22.76g NaOH球粒溶解于357.45g去离子水中。在10分钟时段内在剧烈搅拌下向该溶液中添加41.38g胶体二氧化硅(Ludox AS-40，40％SiO2)，从而形成白色悬浮液。在均质化20分钟后，添加28.44g乙酸锆溶液(22.1重量％ZrO2)，并且将内容物再搅拌3分钟。将反应混合物加载到600cc搅拌的高压釜中并在200℃下消化72小时，同时在250RPM下搅拌。通过离心分离固体产物，将其用去离子水洗涤并在室温下干燥。经由x射线衍射将产物鉴定为Zr-斜方钠锆石。产物的代表性衍射线在下表12中示出。元素分析产生经验组成Na2.19ZrSi3.28O9.66。
表12
比较例C10
在配制罐中，通过将484g NaOH(99％)球粒溶解于10909g去离子水中来开始制备。接着，将4150g硅酸钠溶液(9.09％Na2O，29.3％SiO2)添加到氢氧化钠溶液中并搅拌直至混合。在15分钟时段内，在剧烈搅拌下，使用滴液漏斗，将2458g乙酸锆溶液(10％乙酸中的20.26％ZrO2)添加到反应混合物中。搅拌浆液，并且然后将其转移到5加仑搅拌反应器中。将反应器密封并且在搅拌下，在6小时时段内将反应混合物升温至200℃。将反应混合物在200℃下消化72小时，然后使其冷却到室温。通过过滤分离产物，用0.001M NaOH溶液彻底洗涤并在100℃下干燥。粉末X射线衍射示出产物具有UZSi-9结构。x射线衍射图中的代表性线在下表13中示出。分离的UZSi-9具有组成Na2.15ZrSi3.45O9.98。
表13
比较例C11
通过在实施例开始时给出的酸处理程序改性比较例C10的样品。
比较例C12
通过将86.85g KOH(87.8％)溶解于144.84g去离子水中来制备溶液。将此溶液快速逐滴添加到装有81.66g Ludox AS-40的特氟龙烧杯中，同时用高速机械搅拌器剧烈搅拌，从而形成双相悬浮液。在均质化20分钟后，反应混合物变得澄清。然后在剧烈搅拌下在5分钟内将通过将36.65gSnCl4*5H2O溶解于100g去离子水中制备的溶液以逐滴方式添加到反应混合物中。将澄清溶液再搅拌10分钟。将澄清溶液加载到600cc搅拌的帕尔反应器中并在200℃下消化36小时，同时在250RPM下搅拌。分离白色产物并且经由离心洗涤。将固体在室温下干燥并且通过粉末X射线衍射分析。通过x射线衍射示出固体为硅酸Sn硅锆钾石。代表性x射线衍射线在表14中给出。使产物的一部分进行钠离子交换，产生用于测试的组成K0.30Na1.79SnSi2.99O9.03。
表14
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实施例7从溶液中去除Hg2+
测试以上实施例中公开的样品，以通过确定金属中的每种金属在固体上的吸附对比溶液状态的剩余物之间的分布(Kd)确定其吸附Hg2+的能力。通过将乙酸汞溶解于自来水中制备Hg2+测试溶液。将若干种不同的含汞测试溶液用于Hg2+摄取评估。在最简单的测试(测试1)中，通过将44.4mg乙酸汞溶解于999.54g自来水中来制备测试溶液。分析示出测试1中采用的测试溶液含有27ppm Hg2+、31ppm Ca2+和10ppm Mg2+。还用含有Mg2+和Ca2+的自来水制备，测试2溶液含有添加的金属Hg2+、Pb2+、Co2+、Cr3+、Cd2+和Sr2+。测试2中金属的浓度为Mg2+(27.3ppm)、Ca2+(32.8ppm)、Hg2+(30.0ppm)、Cr3+(13.6ppm)、Cd2+(22.4ppm)、Pb2+(13.5ppm)、Sr2+(24.1ppm)和Co2+(23.5ppm)。对于测试，将200mg离子交换剂置于30ml硼硅酸盐小瓶中，使用20ml注射器向该小瓶中添加20ml含有Hg2+的测试溶液。将加载的小瓶用盖子密封并置于Bohdan振荡器中，并在室温下剧烈振荡24小时。一旦离子交换剂已与Hg2+溶液接触所需时间量，就使用注射器从小瓶中去除溶液/固体悬浮液。通过将注射器内容物推动通过0.45um尼龙过滤器来将固体与溶液分离。将溶液收集在塑料小瓶中，并输送以用于经由ICP或ICP/质谱进行化学分析。Hg2+检测水平为20ppb。假定金属从溶液消失是由于固体吸附。
分布的Kd值使用下式计算：
其中：V＝废物模拟物的体积(mL)
Ac＝离子交换剂上吸收的阳离子浓度(g/mL)
W＝评估的离子交换剂的质量(g)
Sc＝反应后上清液中的阳离子浓度(g/mL)
下表15汇总了摄取研究的结果。
表15.表示为Kd值的Hg2+分布
比较例13
尽管已经指出，硅铝酸盐沸石由于其在血液或胃肠液中的不稳定性而不适用于本申请，在此展示了沸石X表现出Hg2+和Pb2+去除的选择性差异。已在US 9,233,856中建立了高电荷密度沸石Si/Al＝1种类(如沸石4A或沸石X)对于汞不具有选择性，但优选具有Si/Al＝3-10的较低电荷密度沸石。同时，沸石X非常有效于从溶液中去除Pb2+(沸石4A未用Pb2+测试)。在下表16中包括沸石X的数据，其也在以上实施例7中描述的测试2中测试。Pb2+在测试2中的检测水平为0.2ppm。这表明重金属不能一起分组为涉及通过离子交换剂去除它们的单个类别；去除Hg2+的离子交换剂通常与将去除Pb2+和其它重金属的那些离子交换剂非常不同。注意，沸石X对Hg2+的摄取的Kd＝100示出对于被吸附在固体上对比保留在溶液中具有相同的偏好，因为(Ac)/(Sc)＝1。
表16.测试2中表示为沸石X的Kd值的Hg2+和Pb2+分布
关于实施例的注释
可接受的Hg2+去除标准是在这些测试中离子交换剂从溶液中去除至少95％的汞，这对应于Kd＝1900。实施例和比较例说明涉及通过离子交换剂材料类别钛、锆和锡氧化物和硅酸盐去除Hg2+的若干点，该离子交换剂材料类别在血液和胃肠液中稳定并因此可能适用于从这些流体中去除Hg2+。
作为广泛采样的类别，比较例示出这些材料非常不利于从测试溶液中去除Hg2+。钛、锆和锡硅酸盐的类别含有高浓度的八面体Ti、Zr和Sn，通常呈[MO6/2]2-的形式，从而导致通常无效的高度带负电的框架。使用沸石(US 9,233,856)和锰氧化物(US 9,150,436)进行Hg2+补救的工作支持这种情况，因为高电荷密度框架不能有效去除Hg2+。虽然钛、锆、锡硅酸盐和氧化物具有适当的从体液中去除Hg2+的稳定性，非常少示出对Hg2+的高亲和力和显著从溶液中去除它的能力。
一个例外似乎是具有sitinakite拓扑结构的硅酸钛，其也是高电荷密度框架。这些呈初合成形式、Nb取代的形式和酸处理或部分质子交换形式时示出显著的对Hg2+的亲和力。具有这种特定拓扑结构(sitinakite结构)的组合物在与人血中碰到的条件类似的条件下示出对Hg2+的真正亲和力，并且与钛、锆和锡氧化物和硅酸盐类别中的其它材料显著不同。
Hg2+去除的效用也无法在氧化物之间进行普遍化。在实施例1中，九钛酸钠示出具有用于从测试溶液中去除Hg2+的优异亲和力。在实施例C7中呈现的八钛酸钾在测试中没有示出对Hg2+的亲和力。限制九钛酸钠用于从体液中去除Hg2+的此应用的主张。
具有左利特耐热合金拓扑结构的高电荷密度硅酸钛在比较例5A(参见实施例6)和5B中呈现。这些初合成材料在测试中都未示出对Hg2+的特别良好的亲和力。在实施例6中，比较例5A的材料的酸处理版本示出对Hg2+的优异亲和力。在实施例3和4中，在用酸处理后在sitinakite拓扑结构材料中也看到Hg2+摄取的改进。这种现象不是通用的，比较例10和11示出UZSi-9在酸处理之前或之后并不有效于Hg2+补救。
具体的实施方案
虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。
本发明的第一实施方案为一种用于从体液中去除Hg2+的方法，该方法包括使含有毒素的流体与离子交换剂接触以通过离子交换剂与体液之间的离子交换来从流体中去除毒素，钛金属酸盐离子交换剂选自由九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金拓扑结构及其混合物组成的组，复合金属酸盐在无水基础上具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中体液选自由以下组成的组：全血、血浆或血液的其它组分、胃肠液和含有血液、血浆、血液的其它组分或胃肠液的透析液溶液。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中a>0。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中x＝0。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中a+x＝0。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中A为钙和钠的混合物。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中离子交换剂填充到结合到膜中的中空纤维中。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中离子交换剂包含在涂覆有包含纤维素衍生物组合物的涂层的颗粒上。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中该方法是血液灌流方法，其中体液穿过含有离子交换剂的柱。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中透析液溶液被引入到腹膜腔中并且然后流过含有离子交换剂中的至少一种离子交换剂的至少一个吸附剂床。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中离子交换剂被形成为口服摄入的成形制品，然后在离子交换剂与包含在哺乳动物肠中的胃肠液中的Hg2+毒素之间进行离子交换，并且然后排泄含有毒素的离子交换剂。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中成形制品涂覆有胃内条件不溶的涂层。
本发明的第二实施方案为一种组合物，该组合物包含体液、透析液溶液或体液和透析液溶液的混合物的组合，该组合进一步包含选自由以下组成的组的钛金属酸盐离子交换剂：九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金拓扑结构及其混合物，复合金属酸盐在无水基础上具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第二实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中体液是全血、血浆、其它血液组分或胃肠液。
本发明的第三实施方案为一种设备，该设备包括基质，该基质含有用于钛金属酸盐离子交换剂的支撑材料，该钛金属酸盐离子交换剂选自由九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金拓扑结构及其混合物组成的组，复合金属酸盐在无水基础上具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.6的值，“x”是Si与Ti的摩尔比并且具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第三实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中基质包括含有生物相容性聚合物以及金属氧化物和硅酸盐的多孔网络。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第三实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中生物相容性聚合物包括交联碳水化合物或蛋白质。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第三实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中生物相容性聚合物是选自具有1,3-键、1,4-键或1,6-键的α-葡聚糖的多糖。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第三实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中生物相容性聚合物是选自以下的碳水化合物：葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、乳糖以及包含碳水化合物中的一种或多种碳水化合物的低聚物和聚合物。本发明的一个实施方案为本段中的先前实施方案直至本段中的第三实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中生物相容性聚合物包括选自以下的蛋白质：白蛋白、卵白蛋白、酪蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白、球蛋白、血红蛋白、肌红蛋白、明胶和小肽。
尽管没有进一步的详细说明，但据信，本领域的技术人员通过使用前面的描述可最大程度利用本发明并且可容易地确定本发明的基本特征而不脱离本发明的实质和范围以作出本发明的各种变化和修改，并且使其适合各种使用和状况。因此，前述优选的具体的实施方案应理解为仅例示性的，而不以无论任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。
在前述内容中，所有温度均以摄氏度示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。
Claims (10)
1.一种用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，所述体液选自由血液、胃肠液和透析液溶液组成的组，其中从体液中去除Hg2+毒素的方法包括使含有所述毒素的流体在离子交换条件下与所述离子交换剂接触，从而从所述流体中去除至少95％的所述Hg2+，所述离子交换剂选自由钛金属酸盐组成的组，所述金属酸盐在无水基础上分别具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子及其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.60的值，“x”是Si与Ti的摩尔比，具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值，并且其中所述钛金属酸盐具有选自由以下组成的组的拓扑结构：九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金及其混合物。
2.根据权利要求1所述的用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，其中所述体液选自由以下组成的组：全血、血浆或血液的其它组分、胃肠液和含有血液、血浆、血液的其它组分或胃肠液的透析液溶液。
3.根据权利要求1所述的用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，其中x＝0，a>0，并且所述离子交换剂是具有所述九钛酸钠拓扑结构的钛铌氧化物。
4.根据权利要求1所述的用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，其中A是钠、钙、镁、水合氢离子或其混合物。
5.根据权利要求1所述的用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，其中所述离子交换剂被填充到结合到膜中的中空纤维中。
6.根据权利要求1所述的用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，其中所述体液被输送通过含有所述离子交换剂的柱。
7.根据权利要求1所述的用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，其中透析液溶液被用于引入到腹膜腔中，并且其中所述透析液流过含有所述离子交换剂中的至少一种离子交换剂的至少一个吸附剂床。
8.根据权利要求1所述的用于从体液中去除Hg2+毒素的离子交换剂，其中所述方法是持续性非卧床腹膜透析或自动化腹膜透析。
9.一种用于从体液中去除至少95％的Hg2+毒素的组合物，所述体液选自由血液、胃肠液和透析液溶液组成的组，所述组合物包含选自由钛金属酸盐组成的组的离子交换剂，所述金属酸盐在无水基础上分别具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子及其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.60的值，“x”是Si与Ti的摩尔比，具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值，并且其中所述钛金属酸盐具有选自由以下组成的组的拓扑结构：九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金及其混合物。
10.一种用于从体液中去除至少95％的Hg2+毒素的设备，所述体液选自由血液、胃肠液和透析液溶液组成的组，所述设备包括基质，所述基质含有：
(a)选自由钛金属酸盐组成的组的离子交换剂，所述金属酸盐在无水基础上分别具有以下经验式：
AmTiNbaSixOy
其中A是选自由以下组成的组的可交换阳离子：钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，“m”是A与Ti的摩尔比并且具有0.10至3的值，“a”是Nb与Ti的摩尔比并且具有0至0.60的值，“x”是Si与Ti的摩尔比，具有0至3的值，并且“y”具有2.05至11的值，并且其中所述钛金属酸盐具有选自由以下组成的组的拓扑结构：九钛酸钠、sitinakite、酸处理的左利特耐热合金及其混合物；和
(b)用于所述离子交换剂的支撑材料。
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