CN114306790A - 一种固定化尿酸酶灌流器及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种填装有固定化尿酸酶的灌流器，将固定化酶吸附剂装填至两端带有滤网的管中，滤网外部有封头，封头上有进出液体的接口，所述固定化尿酸酶采用羧基化四氧化三铁颗粒为载体，以填充柱的形式填充至灌流器中；所述灌流器的外侧安装有两块可转动的C形电磁铁；所述羧基化四氧化三铁颗粒粒径范围为0.2‑0.5mm。本发明提供的灌流器，填料吸附剂选择有磁性且同样具有生物相容性的羧基化四氧化三铁，通过对填料吸附剂材质的改进同时对壳体结构进行优化，在不增加临床风险的前提下使血液与填料吸附剂充分完全的接触，增大吸附面积，增强吸附效果，以达到临床更好的疗效。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种固定化尿酸酶灌流器及其应用。
背景技术
血液灌流是将患者的血液引入装有固态吸附剂的灌流器中，通过吸附作用，清除血液中透析不能清除的外源性或内源性毒素、药物或代谢废物的一种血液净化技术。主要用于抢救药物和毒物中毒，也可与血液透析合用以清除慢性肾功能衰竭维持性透析患者体内的大分子毒素。
血液灌流流程大致流程为：开放两路静脉通道，一路的作用是血液引出，另一路的作用是血液回输，两路静脉通道通过管路系统连接。通过动力设备将患者的静脉血液通过管路引出，血液流经连接在管路系统中的血液灌流器，与血液灌流器中的填充剂接触，血液中的某些有害成分被填充剂吸附，被吸附后的血液继续经由管路回输至人体，以此来达到治疗某些疾病的作用。
而血液灌流器是血液灌流过程中的核心部件。血液灌流器一般外壳为圆柱状，两端有管路接口，材质为聚碳酸酯居多。壳体内部填充有颗粒状固态吸附剂，血液流经时与血液接触而对血液中的某些有害物质发挥吸附作用。吸附剂材质均为聚苯乙烯树脂或活性炭。
在临床使用过程中，由于(1)柱体内易混入部分空气；(2)管路血流不畅；(3)柱体腔内或滤网有血栓形成；(4)患者血液粘稠度高；(5)填料吸附剂颗粒本身的物理性质等原因，血液灌流时血液经常不能与吸附剂颗粒充分均匀的接触，从而导致灌流器不能发挥最大功能，治疗时间延长，治疗风险增加，患者满意度和依从性下降。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种固定化尿酸酶灌流器，填料吸附剂选择有磁性且同样具有生物相容性的羧基化四氧化三铁，通过对填料吸附剂材质的改进同时对壳体结构进行优化，在不增加临床风险的前提下使血液与填料吸附剂充分完全的接触，增大吸附面积，增强吸附效果，以达到临床更好的疗效。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种填装有固定化尿酸酶的灌流器，包括填充柱、滤网、封头、接头和C形电磁铁，所述填充柱两端分别设有所述滤网，所述填充柱的外侧对称安装有两块不相连的可转动C形电磁铁，所述滤网端部设有封头，所述封头上设有进出液体的接口；
其中，固定化尿酸酶填充至填充柱内，填充量为填充柱体积的1/2～2/3；所述固定化尿酸酶是以羧基化四氧化三铁颗粒为载体，再将尿酸酶固定在颗粒表面上制得的；
所述羧基化四氧化三铁颗粒粒径范围为0.2-0.5mm。
优选的，所述填充柱的外侧上部和下部分别固定安装有轴承，所述轴承外圈固定连接有支架，所述支架上固定连接两块有对称且不相连的C形电磁铁，其中一个所述C形电磁铁通过导线与上部的轴承外圈相连，另一个C形电磁铁通过导线与下部的轴承外圈相连；其中至少一个所述轴承的外圈上固定安装有齿轮，所述齿轮通过皮带与外部电机相连，启动电机后，电机可通过皮带和齿轮驱动轴承外圈运动，从而带动C形电磁铁转动。
优选的，所述轴承内圈分别通过导线连接有外部电源，所述轴承对应的导线电路上连接有时间继电器，外部电源可通过时间继电器交替产生电流分别给上部和下部轴承通电。
优选的，所述支架为绝缘材料制得。
优选的，其特征在于，所述固定化尿酸酶的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预处理：取羧基化四氧化三铁颗粒，用超纯水进行洗涤，过滤后进行干燥，得到处理后羧基化四氧化三铁颗粒；
(2)将步骤(1)得到的处理后羧基化四氧化三铁颗粒缓慢加入标准PBS缓冲液，随后再加入尿酸酶溶液，在水浴锅中恒温振荡，之后再进行抽滤、烘干，得到固定化尿酸酶。
优选的，步骤(1)中干燥温度为30-50℃，干燥时间为2-6h。
优选的，步骤(2)中尿酸酶质量浓度为2-6g/L，羧基化四氧化三铁和尿酸酶的质量体积比为8g：10-12mL。
优选的，步骤(2)中水浴锅温度为52-55℃，振荡时间为8-10h；烘干温度为30℃，烘干时间为2-4h。
优选的，两块C形电磁铁通电后的转动速度为0.2-0.3r/s。
优选的，两块C形电磁铁通过时间继电器控制每隔3s轮流通电，交替产生磁性。
优选的，步骤(2)中所述的滤网为200-300目。
本发明还保护一种利用上述填装有固定化尿酸酶的灌流器在治疗高尿酸血症和痛风的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的灌流器，血液与固定化尿酸酶充分均匀持续接触，增强了治疗效果。使得高尿酸血症和痛风患者可以更快更好的降低体内尿酸水平，减少发作；
(2)本发明提供的灌流器，缩短整体血液灌流的治疗时间，减少治疗风险发生的可能性，提高医疗资源利用率，创造更大的经济效益和社会效益；
(3)本发明提供的灌流器，四氧化三铁颗粒在柱体内匀速运动，灌流器进出口端血流动力学更稳定，减少血栓形成，降低患者血栓风险；
(4)本发明提供的灌流器，固定化尿酸酶颗粒的混匀可以清除灌流器内的无效腔，柱体内气体可以充分排出，减少灌流器的残凝血，避免医务人员重复繁琐的排气操作，简化医疗步骤。
附图说明
图1是本发明实施例1中灌流器及管路的结构示意图；
图2是本发明实施例1中灌流器的立体图；
图3是本发明实施例1中灌流器的剖面结构示意图。
其中，1、患者；2、动力设备；3、管路；4、灌流器；5、接口；6封头；7、滤网；8、轴承；9、支架；10、C形电磁铁；11、导线；12、齿轮；13、填充柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种填装有固定化尿酸酶的灌流器，包括填充柱13、滤网7、封头6、接头5和C形电磁铁10，其特征在于，所述填充柱13两端分别设有滤网7，所述填充柱13的外侧对称安装有两块不相连的可转动C形电磁铁10，所述滤网7端部设有封头6，所述封头6上设有进出液体的接口5；
其中，固定化尿酸酶填充至填充柱13内，填充量为填充柱体积的1/2；所述固定化尿酸酶是以羧基化四氧化三铁颗粒为载体，再将尿酸酶固定在颗粒表面上制得的；
所述羧基化四氧化三铁颗粒粒径为0.3mm。
在本实施例中，所述填充柱13的外侧上部和下部分别固定安装有轴承8，轴承8外圈固定连接有支架9，所述支架9上固定连接有两块对称且不相连的C形电磁铁10，其中一个所述C形电磁铁10通过导线11与上部的轴承8外圈相连，另一个C形电磁铁10通过导线11与下部的轴承8外圈相连；其中至少一个所述轴承8的外圈上固定安装有齿轮12。
其中，滤网目数为200目。
在本实施例中，所述固定化尿酸酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取羧基化四氧化三铁颗粒，用超纯水进行洗涤，过滤后在30℃下干燥6h，得到处理后羧基化四氧化三铁颗粒；
(2)将步骤(1)得到的处理后羧基化四氧化三铁颗粒(8g)缓慢加入200mL的标准PBS缓冲液，随后再加入10mL、2g/L的尿酸酶溶液，在52℃水浴锅中恒温振荡8h，之后再进行抽滤，在30℃下烘干4h，得到固定化尿酸酶。
实施例2
一种填装有固定化尿酸酶的灌流器，包括填充柱13、滤网7、封头6、接头5和C形电磁铁10，其特征在于，所述填充柱13两端分别设有滤网7，所述填充柱13的外侧对称安装有两块不相连的可转动C形电磁铁10，所述滤网7端部设有封头6，所述封头6上设有进出液体的接口5；
其中，固定化尿酸酶填充至填充柱13内，填充量为填充柱体积的1/2；所述固定化尿酸酶是以羧基化四氧化三铁颗粒为载体，再将尿酸酶固定在颗粒表面上制得的；
所述羧基化四氧化三铁颗粒粒径为0.4mm。
在本实施例中，所述填充柱13的外侧上部和下部分别固定安装有轴承8，轴承8外圈固定连接有支架9，所述支架9上固定连接有两块对称且不相连的C形电磁铁10，其中一个所述C形电磁铁10通过导线11与上部的轴承8外圈相连，另一个C形电磁铁10通过导线11与下部的轴承8外圈相连；其中至少一个所述轴承8的外圈上固定安装有齿轮12。
其中，滤网目数为250目。
在本实施例中，所述固定化尿酸酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取羧基化四氧化三铁颗粒，用超纯水进行洗涤，过滤后在40℃下干燥4h，得到处理后羧基化四氧化三铁颗粒；
(2)将步骤(1)得到的处理后羧基化四氧化三铁颗粒(8g)缓慢加入200mL的标准PBS缓冲液，随后再加入12mL、4g/L的尿酸酶溶液，在55℃水浴锅中恒温振荡9h，之后再进行抽滤，在30℃下烘干3h，得到固定化尿酸酶。
实施例3
一种填装有固定化尿酸酶的灌流器，包括填充柱13、滤网7、封头6、接头5和C形电磁铁10，其特征在于，所述填充柱13两端分别设有滤网7，所述填充柱13的外侧对称安装有两块不相连的可转动C形电磁铁10，所述滤网7端部设有封头6，所述封头6上设有进出液体的接口5；
其中，固定化尿酸酶填充至填充柱13内，填充量为填充柱体积的2/3；所述固定化尿酸酶是以羧基化四氧化三铁颗粒为载体，再将尿酸酶固定在颗粒表面上制得的；
所述羧基化四氧化三铁颗粒粒径为0.5mm。
在本实施例中，所述填充柱13的外侧上部和下部分别固定安装有轴承8，轴承8外圈固定连接有支架9，所述支架9上固定连接有两块对称且不相连的C形电磁铁10，其中一个所述C形电磁铁10通过导线11与上部的轴承8外圈相连，另一个C形电磁铁10通过导线11与下部的轴承8外圈相连；其中至少一个所述轴承8的外圈上固定安装有齿轮12。
其中，滤网目数为300目。
在本实施例中，所述固定化尿酸酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取羧基化四氧化三铁颗粒，用超纯水进行洗涤，过滤后在50℃下干燥2h，得到处理后羧基化四氧化三铁颗粒；
(2)将步骤(1)得到的处理后羧基化四氧化三铁颗粒(8g)缓慢加入200mL的标准PBS缓冲液，随后再加入12mL、6g/L的尿酸酶溶液，在52℃水浴锅中恒温振荡8h，之后再进行抽滤，在30℃下烘干4h，得到固定化尿酸酶。
工作原理：如图1-2所示，将灌流器按图中管路进行连接，将轴承8的外圈上的齿轮通过皮带连接外部电机，通过导线将两个轴承内圈分别与外部电源相连。工作时，打开外部电机，通过调节功率使C形电磁铁以0.2-0.3r/s的速度转动，同时开启外部电源，外部电源每隔3s轮流给两个轴承通电，轴承通过导线将电传送给C形电磁铁，从而使两块C形电磁铁交替产生磁性。
对比例1
一种填装有固定化尿酸酶的灌流器，包括填充柱13、滤网7、封头6和接头5，其特征在于，所述填充柱13两端分别设有滤网7，所述滤网7端部设有封头6，所述封头6上设有进出液体的接口5；
其中，固定化尿酸酶填充至填充柱13内，填充量为填充柱体积的1/2；所述固定化尿酸酶是以羧基化四氧化三铁颗粒为载体，再将尿酸酶固定在颗粒表面上制得的；
所述羧基化四氧化三铁颗粒粒径为0.3mm。
其中，滤网目数为200目。
在本实施例中，所述固定化尿酸酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取羧基化四氧化三铁颗粒，用超纯水进行洗涤，过滤后在30℃下干燥6h，得到处理后羧基化四氧化三铁颗粒；其中，羧基化四氧化三铁颗粒粒径为0.3mm；
(2)将步骤(1)得到的处理后羧基化四氧化三铁颗粒(8g)缓慢加入200mL的标准PBS缓冲液，随后再加入10mL、2g/L的尿酸酶溶液，在52℃水浴锅中恒温振荡8h，之后再进行抽滤，在30℃下烘干4h，得到固定化尿酸酶。
对实施例1-3和对比例1所得的固定化尿酸酶灌流器净化血液模拟液(尿酸含量为5mmol/L)，分析本发明的灌流器的净化能力，具体数据如下表1所示
表1灌流器净化能力测试结果
从上表可知，通过本发明的灌流器处理后，实现了对血液模拟液较好的净化效果；同时，从对比例2中可以看出，未安装电磁铁的灌流器，其血液分散效果有限，对尿酸的吸附效果变差，说明血液在与持续运动的固定化尿酸酶充分混匀后，增强了治疗效果，使得高尿酸血症和痛风患者可以更快更好的降低体内尿酸水平，减少发作。
溶血率是应用于生物医用的材料在与血液接触时，表征材料对血液中红细胞的破坏程度，通过测定红细胞溶解和血红蛋白游离的程度来表示。实施例1-3所制备的固定化尿酸酶载体的溶血率测试结果表2所示。表2是根据国标GB/T 16886.4-2003中规定进行试验，溶血率需要小于5％。
溶血率％＝[(样品-阴性)/(阳性-阴性)]x100％
表2溶血率测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 溶血率(％) | 0.82 | 0.74 | 0.79 |
测试表明本发明制备的材料的溶血率结果与市场上的产品基本类似，达到国家标准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种填装有固定化尿酸酶的灌流器，包括填充柱(13)、滤网(7)、封头(6)、接头(5)和C形电磁铁(10)，其特征在于，所述填充柱(13)两端分别设有滤网(7)，所述填充柱(13)的外侧对称安装有两块不相连的可转动C形电磁铁(10)，所述滤网(7)端部设有封头(6)，所述封头(6)上设有进出液体的接口(5)；
其中，固定化尿酸酶填充至填充柱(13)内，填充量为填充柱体积的1/2～2/3；所述固定化尿酸酶是以羧基化四氧化三铁颗粒为载体，再将尿酸酶固定在颗粒表面上制得的；
所述羧基化四氧化三铁颗粒粒径范围为0.2-0.5mm。
2.根据权利要求1所述填装有固定化尿酸酶的灌流器，其特征在于，所述填充柱(13)的外侧上部和下部分别固定安装有轴承(8)，轴承(8)外圈固定连接有支架(9)，所述支架(9)上固定连接有两块对称且不相连的C形电磁铁(10)，其中一个所述C形电磁铁(10)通过导线(11)与上部的轴承(8)外圈相连，另一个C形电磁铁(10)通过导线(11)与下部的轴承(8)外圈相连；其中至少一个所述轴承(8)的外圈上固定安装有齿轮(12)。
3.根据权利要求1所述填装有固定化尿酸酶的灌流器，其特征在于，所述固定化尿酸酶的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预处理：取羧基化四氧化三铁颗粒，用超纯水进行洗涤，过滤后进行干燥，得到处理后羧基化四氧化三铁颗粒；
(2)将步骤(1)得到的处理后羧基化四氧化三铁颗粒缓慢加入标准PBS缓冲液，随后再加入尿酸酶溶液，在水浴锅中恒温振荡，之后再进行抽滤、烘干，得到固定化尿酸酶。
4.根据权利要求3所述填装有固定化尿酸酶的灌流器，其特征在于，步骤(1)中干燥温度为30-50℃，干燥时间为2-6h。
5.根据权利要求3所述填装有固定化尿酸酶的灌流器，其特征在于，步骤(2)中尿酸酶质量浓度为2-6g/L，羧基化四氧化三铁和尿酸酶的质量体积比为8g：10-12mL。
6.根据权利要求3所述填装有固定化尿酸酶的灌流器，其特征在于，步骤(2)中水浴锅温度为52-55℃，振荡时间为8-10h；烘干温度为30℃，烘干时间为2-4h。
7.根据权利要求1所述填装有固定化尿酸酶的灌流器，其特征在于，两块C形电磁铁通电后的转动速度为0.2-0.3r/s。
8.根据权利要求1所述填装有固定化尿酸酶的灌流器，其特征在于，两块C形电磁铁通过时间继电器控制每隔3s轮流通电，交替产生磁性。
9.一种权利要求1-8任一项所述填装有固定化尿酸酶的灌流器的应用，其特征在于，在治疗高尿酸血症和痛风的应用。
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