CN1145593A - 聚丙烯腈高通量渗析膜 - Google Patents
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Abstract
用于渗析和/或超渗滤的非对称半透膜，由丙烯腈和丙烯酸酯以及一种离子或可电离单体形成的共聚物以空心纤维的形式制成，其中共聚物的组成为90.50-95.00％重量的丙烯腈、4.99-8.60％重量的丙烯酸酯和0.01-0.90％重量的离子或可电离单体，其中膜中含有细分布形式的基于共聚物直至5％的聚乙烯基吡咯烷酮。该膜在空心纤维的内部有中间层并在长期使用中不会产生回滤和形成覆盖层。
Description
本发明涉及一种用于渗析和/或超渗滤，特别是用于血渗析的非对称的半透空心纤维膜及其制造方法，该膜由丙烯腈和丙烯酸酯与一种离子的或可电离的单体的共聚物制成。
已知许多丙烯腈聚合物膜的制造方法。
由US-PS4181694已知一种丙烯腈聚合物空心纤维的制造方法，其中至少由60％重量的丙烯腈单元组成的丙烯腈聚合物溶解在含水的65-95％重量的发烟硝酸中(0-5℃)，以得到纺丝液。然后该溶液由喷丝头挤出并同时引入内施凝固液。按此方法得到的空心纤维由一个多孔结构的外层、一个具有所谓空穴的中间层和一个多孔结构的内层组成。这里指的是两边都有表皮的双重不对称膜。在此，空穴认为是膜壁中的“较大的”孔。
类似于上述公开文本，DE-PS2740252中要求了带有丙烯腈聚合物单元的干燥多孔膜，其由一载体层和一双面的表面层组成。同样也要求了这种两个外表面上都有表皮的膜的制造方法。
US专利4545910要求的膜具有通常的超渗滤膜的性能参数。该膜的材料可选自许多种物质，此外也可包括聚丙烯腈化合物。
最近，US-PS5039420中要求的膜由丙烯腈和甲基丙烯酸的一种C2-C4-羟基烷基酯作为共聚单体形成的共聚物制成。
但是，按照上述方法制成的膜在一定范围内对于生物相容性只有不太令人满意的值，例如在组胺释放或舒缓产生上。
在欧洲申请0547471中介绍了对于生物相容性例如在组胺释放或舒缓产生上有很好值的膜及其制造方法。湿纺法用于该膜的制造，其中用作起始聚合物的共聚物由90.50-95.00％重量的丙烯腈、4.99-8.60％重量的丙烯酸酯和0.01-0.90％重量的离子或可电离的单体形成，其特征是：
-纺丝液由18-24％重量的聚合物、70-80％重量的非质子溶剂和0-7％重量的水组成，
-内填物由10-40％重量的非质子溶剂、50-85％重量的甘油和2-12％重量的水组成，
-凝固浴由75-85％重量的非质子溶剂、15-25％重量的水和少于3％重量的甘油组成，并且纺丝在60-90℃进行，其中：
-凝固浴温度为60-90℃，
-纺丝液的喷丝头出口速度与空心纤维从凝固浴中出来的拉出速度之比为1∶0.6-1∶2.5，
-采用单步或多步拉伸(1∶1.1-1∶2.5)，
-随后在65-75℃进行松驰，
-然后在同样的温度下进行退火，之后用甘油和水的混合物形成的柔软浴进行处理，卷绕后用常用的方法进一步加工该丝卷。
然而已表明，这种膜在其对于β2-小球蛋白的性能上还可进行改善。因为已表明，该膜在用作血渗析膜时会吸收β2-小球蛋白，使得其在长期使用中会改变该膜的过滤性能。另一方面，存在着这样的危险，即在膜的渗析面如果使用不完善的渗析液，会导致吸收内毒素。在长期使用不完善的渗析液操作时会出现的情况是，膜的吸收能力丧失并且内毒素通过膜会渗进要处理的血液中。这对病人是非常危险的。
因此，需要一种改进的膜，使其不具有上述缺点。
本发明的目的是提出一种可用于渗析和/或超渗滤的膜，使其在用作血渗析膜时不吸收任何β2-小球蛋白并在长期使用中也不会基本改变对于β2-小球蛋白的过滤性能，在使用中不会出现回滤(Rückfiltration)并有一个合理的超渗滤速率(UFR)(水)与超渗滤速率(UFR)(白蛋白/细胞色素水溶液)的比值。本发明的另一个目的是提出这类膜的相应的制造方法。
本任务通过用于渗析和/或超渗滤的非对称半透膜得以解决，该膜由丙烯腈和丙烯酸酯以及一种离子或可电离的单体形成的共聚物以在内部有中间层的空心纤维的形式制成，其中共聚物的组成为90.50-95.00％重量的丙烯腈、4.99-8.60％重量的丙烯酸酯和0.01-0.90％重量的离子或可电离单体，其特征是，膜中含有细分布形式的基于共聚物直至5％的聚乙烯基吡咯烷酮。优选地，该膜含有最高1.0％重量的聚乙烯基吡咯烷酮。
该膜的另一个特征是对于β2-小球蛋白的过滤系数至少为0.3，特别至少0.5，优选至少0.7。
该膜的另外特点是UFR(水)∶UFR(白蛋白/细胞色素水溶液)的比值≤7∶1。优选该比值为2∶1-7∶1，特别地3∶1-5∶1。
采用湿纺法用于制造该膜，其中，用作起始化合物的共聚物的组成为90.50-95.00％重量的丙烯腈、4.99-8.60％重量的丙烯酸酯和0.01-0.90％重量的离子或可电离单体，该方法的特征是，
-纺丝液由18-24％重量的聚合物、70-80％重量的非质子溶剂、0-7％重量的水和0.01-7.5％重量的聚乙烯基吡咯烷酮，
-内填物由0-45％重量的非质子溶剂、40-100％重量的甘油和0-15％重量的水组成，
-凝固浴由55-90％重量的非质子溶剂、10-45％重量的水和少于9％重量的甘油组成，并且纺丝在40-120℃进行，其中，
-凝固浴温度为15-90℃，
-纺丝液的喷丝头出口速度与空心纤维从凝固浴中出来的拉出速度之比为1∶0.6-1∶3.0，
-必要时采用单步或多步拉伸(1∶1.1-1∶3)，
-随后在40-85℃进行松驰，
-然后在同样的温度下进行退火，
之后用甘油和水的混合物形成的柔软浴进行处理，卷绕后用常用的方法进一步加工该丝卷。
非常意外的是，这样制成的膜不仅有好的生物相容性，即未发生舒缓产生或组胺释放现象，而且对于β2-小球蛋白有很高的过滤系数，在长期使用中也不会发生变化或至多有轻微的改变。
此外非常意外的是借助本发明得到的膜具有一个合理的，即低的超渗滤速率(水)与超渗滤速率(白蛋白/细胞色素C水溶液)的比值。
超渗滤速率的测量是本专业人员熟知的方法，以表征空心纤维膜，大小以ml/(m2hmmHg)表示。
一种每升溶液中含有50g白蛋白、0.1g细胞色素C和0.3g连二亚硫酸钠的用磷酸盐缓冲的食盐水溶液用于测定白蛋白/细胞色素水溶液的超渗滤速率。用作白蛋白的是牛血清白蛋白(BSA)。
因为在血渗析中使用本发明的膜不会在膜内部形成覆盖层，因此使用该膜时不会产生压力下降，而这是引起回滤的原因，即使用过程中渗析液中的组分渗回到空心纤维内部。
因为在膜上未形成覆盖层，即没有有害物质沉积在空心纤维内部，即沉积在用作中间层的，位于空心纤维内部的表皮上，空心纤维的内腔未变窄，这样使用时通过整个空心纤维内腔的流动是恒定的，即保持均匀不变。
聚乙烯基吡咯烷酮是已知的市售聚合物。这种聚合物的其它详情见informationsschrift ISP PVP polyvinylyrrolidone polymers(ISPInternational Specialty produets公司，1361 Alps Road，Wayne，NJ07470 USA)。
过滤系数的测定是本专业人员熟知的方法并可用不同的方式进行。在本发明的范围内，膜过滤系数的测定按下列方法进行。
含有大约40mg/lβ-小球蛋白的人体血浆用作测试液。使用面积为250-400cm2的模。血液流量调为5ml/min，过滤液流量调为0.25ml/min。温度为37℃。在过滤液进行循环并送回小池中的情况下进行该方法。60分钟后进行测量。按下式求值：
通常，纺线时纺丝浴是循环的。很明显的是，通过加入或部分除去某个组分如溶剂、水和甘油从而使凝固浴中的浓度比值保持不变，即纺丝时凝固浴中选定的浓度比值一直保持不变。因为纺丝时聚乙烯基吡咯烷酮也进入了凝固浴，必须确保凝固浴中不能含有太多的聚乙烯基吡咯烷酮。例如可通过从循环流中除去聚乙烯基吡咯烷酮来实现。
Claims (9)
1.用于渗析和/或超渗滤的非对称半透膜，由丙烯腈和丙烯酸酯以及离子或可电离单体形成的共聚物以在内部具有中间层的空心纤维的形式制成，其中共聚物的组成为90.50-95.00％重量的丙烯腈、4.99-8.60％重量的丙烯酸酯和0.01-0.90％重量的离子或可电离单体，其特征是，膜中含有细分布形式的基于共聚物直至5％的聚乙烯基吡咯烷酮。
2.根据权利要求1的膜，其特征是，含有最多1.0％重量的聚乙烯基吡咯烷酮。
3.根据权利要求1或2的膜，其特征是，其对于β2-小球蛋白的过滤系数至少为0.3。
4.根据权利要求3的膜，其特征是，过滤系数至少为0.5。
5.根据权利要求4的膜，其特征是，过滤系数至少为0.7。
6.根据权利要求1-5中一项的膜，其特征是，超渗滤速率(水)与超渗滤速率(白蛋白/细胞色素水溶液)的比值≤7∶1。
7.根据权利要求1的膜，其特征是，该比值为2∶1-7∶1。
8.根据权利要求7的膜，其特征是，该比值为3∶1-5∶1。
9.借助湿纺法制造权利要求1-8的一项或多项的膜的方法，其中用作起始聚合物的共聚物的组成为90.50-95.00％重量的丙烯腈、4.99-8.60％重量的丙烯酸酯和0.01-0.90％重量的离子或可电离单体，其特征是，
-纺丝液由18-24％重量的聚合物、70-80％重量的非质子溶剂、0-7％重量的水和0.07-7.5％重量的聚乙烯基吡咯烷酮组成，
-内填物由0-45％重量的非质子溶剂、40-100％重量的甘油和0-15％重量的水组成，
-凝固浴由55-90％生量的非质子溶剂、10-45％重量的水和少于9％重量的甘油组成，并且纺丝在40-120℃进行，其中：
-凝固浴温度为15-90℃，
-纺线液的喷丝头出口速度与空心纤维从凝固浴中出来的拉出速度之比为1∶0.6-1∶3.0。
-必要时采用单步或多步拉伸(1∶1.1-1∶3)，
-随后在40-85℃进行松驰，
-然后在同样的温度下进行退火，之后用甘油和水的混合物形成的柔软浴进行处理，卷绕后用常用的方法进一步加工该丝卷。
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