CN115138141A - 一种用于血液分离的血浆过滤材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于血液分离的血浆过滤材料，包括上层的分离纤维层和下层的迁移纤维层，分离纤维层包括如下重量百分比的制备原料：80‑100％玻璃微纤维A、0‑20％双组分纤维；分离纤维层的克重为7‑35g/m²；迁移纤维层包括如下重量百分比的原料：50‑80％玻璃微纤维B、10‑40％玻璃微纤维C、10‑20％双组分纤维；迁移纤维层的克重为30‑100g/m²。本发明通过分离纤维层、迁移纤维层的设置，通过不同纤维层原料的选择和配比，增加了过滤材料的强度，避免红细胞破裂，并且不需要添加任何其他粘合剂、胶黏剂、表面处理剂等化学试剂，通过纤维之间的互相缠绕成型，避免了胶黏剂造成的测试干扰。

Description

一种用于血液分离的血浆过滤材料及其制备方法

技术领域

本发明血液分离介质技术领域，具体涉及一种用于血液分离的血浆过滤材料及其制备方法。

背景技术

血液中包括细胞成分和非细胞成分，占血液总体积40％-50％是细胞成分，包括红细胞、白细胞、血小板，统称为血细胞，血液中的非细胞成分指的是血浆或血清。血浆含有大量的水分，还含有无机盐、纤维蛋白原、白蛋白、球蛋白等，并且也含有各种营养物质以及代谢产物。红细胞含有血红素，能够输送氧气，白细胞属于人体免疫系统的一部分，能够破坏和移除异常的细胞，还可以攻击侵入的病原体，而血小板能够起到凝血的效果，可以把纤维蛋白原转变成纤维蛋白，避免血液流失过多。

现代血细胞分离技术开始于20世纪初，其优点在于能够将血液中所需特定成分，如造血干细胞、血红细胞、白细胞等与其他成分无损分离。血细胞分离技术常见离心分离和过滤分离两种，离心分离的原理是将血液中的不同成分依照比重差异进行精密分离，过滤分离主要依靠过滤分离材料具备不同的孔隙结构进行分离，根据目的不同，分离得到的目标产物不同。

正常的血红细胞分离后的过滤液是透明或淡黄色的，但有时在进行血红细胞分离过滤时，过滤液常出现浅红色，这通常是出现血红细胞破裂导致的。血红细胞在过滤的过程中，受到机械强度、压差、特殊物质或环境变化影响，易出现膨胀而破裂，血红蛋白溢出，随血浆穿过过滤材料进入过滤液中，导致血液分离不彻底，有可能影响过滤液的进一步使用，特别是分离后对过滤液进行检测时，过量的血红细胞破裂会对测试结果存在干扰。

因此，通过升级血液分离过滤材料，确保血红细胞分离效果的同时，减少血红细胞在过滤过程中破裂的情况，是现代血细胞分离技术需要突破的关键技术点。

目前市面上的用于血液过滤的材料多是100％的纯玻璃纤维滤料，其缺点主要是滤料的强度不够，使用过程中容易导致纤维脱离，从而污染分离液，且玻璃纤维会导致红细胞破裂，在玻璃纯度越大的情况下，情况越严重。但由于血液粘度和流动性限制，以及红细胞对玻璃纤维的亲和性，目前依然需要基于玻璃纤维制备滤料。目前市面上用于血液过滤的滤材也有部分是采用玻璃纤维为原料添加胶黏剂的，其缺点主要是粘结剂会带来分离干扰。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种用于血液分离的血浆过滤材料，该过滤材料能够显著减少血红细胞在过滤过程中破裂的情况。

本发明为了实现其目的，采用的技术方案是：

一种用于血液分离的血浆过滤材料，包括上层的分离纤维层和下层的迁移纤维层，

所述分离纤维层包括如下重量百分比的制备原料：80-100％玻璃微纤维A、0-20％双组分纤维；分离纤维层的克重为7-35g/m²，优选8-34g/m²或8-33g/m²或15-34g/m²或16-33g/m²；

所述迁移纤维层包括如下重量百分比的制备原料：50-80％玻璃微纤维B、10-40％玻璃微纤维C、10-20％双组分纤维；迁移纤维层的克重为30-100g/m²，优选33-99g/m²或55-99g/m²；

所述过滤材料的平均流量孔径为1-6um，优选为2-6um；过滤材料的最大孔径≤17um；

玻璃微纤维A的平均纤维直径为0.3-1um，玻璃微纤维B的平均纤维直径为0.9-2um，玻璃微纤维C的平均纤维直径为2-3um，分离纤维层和迁移纤维层中的双组分纤维的平均纤维直径均为8-12um；所述双组分纤维为聚合物纤维；

分离纤维层和迁移纤维层中的双组分纤维均为皮芯型，皮层熔点较芯层熔点低至少35℃，优选皮层熔点较芯层熔点低90-150℃或100-140℃或110-130℃。

在上述技术方案中，所述玻璃微纤维A或玻璃微纤维B或玻璃微纤维C选自中碱或无碱玻璃纤维。

在上述技术方案中，所述分离纤维层和迁移纤维层的双组分纤维选自双组份聚烯烃纤维、聚酯纤维(例如涤纶)或聚酰胺纤维(例如锦纶或尼龙)，优选为聚丙烯、聚乙烯、PET或PBT纤维；

优选双组分纤维的皮层材料为聚酯，芯层材料为聚丙烯。

双组分纤维又称为复合纤维，是由两种不同成纤聚合物或性能不同的同类成纤聚合物组成。由于这种纤维中所含两种组分相互补充，因此复合纤维的性能通常优于常规的合成纤维，具有多方面的用途。复合纤维按形态可分为两大类，即双层型和多层型。双层型又包括并列型和皮芯型，而多层型又包括并列多层型、放射型、多芯型、木纹型、嵌入型、多岛型和云雾型等。

在本发明中，双组分纤维的芯、皮层的原料材料可以随意组合，并满足皮层熔点较芯层熔点低至少35℃的要求，且聚合物在血液中化学稳定。芯、皮层的熔点具有差异，从而使得原料浆液泵入造纸机的流浆箱中成型纤维层时达到双组分纤维外层熔融以与玻璃微纤维融合交织，而芯层结构功能保持完整的目的。

优选地，所述玻璃微纤维A的平均纤维直径为0.4-0.9um或0.5-0.8um或0.6-0.7um，玻璃微纤维B平均纤维直径为0.9-1.9um或0.9-1.8um或1-2um或1-1.8um或1-1.7um，玻璃微纤维C平均纤维直径为2.1-2.9um或2.2-2.8um或2.3-2.8um或2.4-2.8um或2.4-2.7um或2.5-2.6um，分离纤维层和迁移纤维层中的双组分纤维的平均纤维直径均为8-11um或8-10um或8.5-9.5um，双组分纤维的长径比为500-2000，双组分纤维的平均长度为4-8mm或5-7mm。

优选地，分离纤维层包括90-100％玻璃微纤维A、0-10％双组分纤维；迁移纤维层包括75％玻璃微纤维B、10％玻璃微纤维B、15％双组分纤维。

优选地，分离纤维层包括90％玻璃微纤维A、10％双组分纤维；玻璃微纤维A的平均纤维直径为0.65um，玻璃微纤维B的平均纤维直径为1-1.7um，玻璃微纤维C的平均纤维直径为2.5-2.6um；双组分纤维的平均直径为9um，皮层熔点较芯层熔点低120℃。

优选地，所述过滤材料的平均流量孔径为2-5um或2-4.6um或2-4um或2-3.5um或2-3um或2-2.9um；过滤材料的最大孔径≤16um或者为7-16um或者8-16um或者8-15um或者8-14um或者8-13um或者8-12um。

本发明还提供了上述任意一种用于血液分离的血浆过滤材料的制备方法，包括如下步骤：

1)制浆：分离纤维层、迁移纤维层分别制浆，将原料纤维按配比充分分散在水中，形成均匀的浆液；

2)将分散好的分离纤维层浆液和迁移纤维层浆液泵入造纸机的双层流浆箱中，分离纤维层和迁移纤维层的浆液同时从流浆箱中流出，湿法铺在成型网上，通过真空吸附，使分离纤维层和迁移纤维层同时成型，其中分离纤维层和迁移纤维层的界面通过两纤维层的接触面纤维纠缠缠绕复合在一起；所述成型网的孔径为50-80目；

3)通过调整流浆箱不同层的流量、成型网真空度、成型速度，形成目标克重的成型材料；

4)将成型后的材料放置在干燥设备中干燥，得到的过滤材料的水分在1％以下。

优选地，步骤1)中分离纤维层的浆液和迁移纤维层的浆液的浓度相同。

本发明的过滤材料的分离纤维层，其作用是通过纤维制备成特定孔径结构的材料层，将红细胞与过滤液进行分离。血红细胞的大小通常在6-8um，因此，在设计分离纤维层和迁移纤维层时，充分考虑了血红细胞大小，分离纤维层平均流量孔径应尽可能小，保持在≤6um，同时为了确保分离速率，最小平均流量孔径应不小于1um。

本发明通过分离纤维层、迁移纤维层的设置，通过不同纤维层原料的选择和配比，增加了过滤材料的强度，避免红细胞破裂，并且不需要添加任何其他粘合剂、胶黏剂、表面处理剂等化学试剂，通过纤维之间的互相缠绕成型，避免了胶黏剂造成的测试干扰。分离层的玻璃纤维是单种纤维直径的玻璃纤维，且纤维直径较迁移层小，可以具备更小的孔径，对血液进行分离。双组分纤维的皮层在高温干燥过程中出现表面熔融，与相邻的玻璃纤维熔合，冷却后粘黏在一起，宏观下强度有所提高。加上双组分纤维本身是纤维状态的，又可以确保孔隙结构不坍塌，从而实现分离改良。

本发明的有益效果是：

迁移纤维层是两种不同纤维直径的玻璃纤维和双组分纤维组成的，双组分纤维在迁移层的作用和在分离层的作用相似，迁移纤维层一方面给予基材一定的机械强度，能够抵抗外界压力、拉力、撕扯力，确保滤料性能稳定；另一方面迁移层是两种不同纤维直径的玻璃纤维和双组分纤维组成的，双组分纤维在迁移层的作用和在分离层的作用相似，并且迁移层的玻璃纤维相对于分离层玻璃纤维更粗，与分离层具备不同的纤维直径，两种不同纤维直径组合能形成特定的孔隙结构(即最大孔径、最小孔径、平均流量孔径等)，从而使过滤材料形成梯度的孔隙结构，用来调整整个过滤材料的过滤精度和流体阻力，从而控制过滤的速率，使过滤液持续迁移，通过一定深度的过滤结构，阻挡破碎的红细胞及血红蛋白的迁移，避免过滤液中出现红色血红蛋白，从而影响过滤液(即血浆)的进一步使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法；所用化学试剂，如无特殊说明，均为本领域常规试剂。

制备本发明的用于血液分离的血浆过滤材料，按照如下步骤操作：

1)制浆：分离纤维层、迁移纤维层分别制浆，将原料纤维按配比充分分散在水中，形成均匀的浆液，分离纤维层的浆液和迁移纤维层的浆液的浓度相同；浆液的具体浓度根据目标产品的克重和成型网运行速度调整，车速快，则浓度可以高一些，根据不同造纸机设备容易调整确定，这是本领域的常规技术。

2)将分散好的分离纤维层浆液和迁移纤维层浆液泵入造纸机的双层流浆箱中，分离纤维层和迁移纤维层的浆液同时从流浆箱中流出，湿法铺在成型网上，通过真空吸附，使分离纤维层和迁移纤维层同时成型，其中分离纤维层和迁移纤维层的界面通过两纤维层的接触面纤维机械纠缠缠绕复合在一起；所述成型网的孔径为50-80目。

3)通过调整流浆箱不同层的流量、成型网真空度、成型速度，形成目标克重的成型材料。

4)将成型后的材料放置在干燥设备中干燥，将过滤材料的水分控制在1％以下。

采用纤维浆料通过造纸机生产纤维纸是常规技术，不同机器工作参数有所不同，通过小试即可确定具体工作参数。

采用上述方法制备了实施例1-9和对比例1-4的过滤材料，原料及其配比如表1中所示。本实施例中采用的双组分纤维的皮层材料为聚酯，芯层材料为聚丙烯，皮层熔点较芯层熔点低120℃，平均长度为6mm，平均直径为9um。分离纤维层中的玻璃微纤维A的平均纤维直径为0.65um。

表1过滤材料的原料和配比

使用PMI Porometer LLP1100测试设备根据美国相关标准ASTM F316-03(2011)(Standard Test Methods for Pore Size Characteristics ofMembrane Filters byBubble Point and Mean Flow Pore Test)测定制备的过滤材料的平均流量孔径(meanflow pore size)。

冒泡点压力测试参考GB-T 14041.1-2007《液压滤芯第1部分结构完整性验证和初始冒泡点的确定》进行测试。

根据标准ASTM D638(塑料拉伸性能的测试方法)(American Society forTesting and Materials)，通过拉伸试验(5582)在23℃下使用10mm/min的应变速率测定过滤材料的抗拉强度。

过滤材料的检测性能如表2中所示。

表2过滤材料的性能

本发明的过滤材料用于血浆过滤，如果平均流量孔径太小，则阻力太大，如果平均流量孔径大于6，则无法实现血浆过滤分离的效果。

从表1、2的结果看出，对比例1和对比例2相比，克重减少，过滤精度变差；同样克重下平均流量孔径更大，最大孔径更大，视为精度较差，对比例2相比同样克重的实施例，缺少分离纤维层，因此精度变差，分离纤维层的设置可改善过滤材料的精度。对比例3没有分离层，只有迁移层，由于选用的玻璃微纤维B的平均直径大，在和对比例2其它成分相同的情况下，制得的滤材平均孔径过大，导致血浆过滤时渗液，过滤液有红色液体流出。而对比例4由于纤维原料只有玻璃纤维，导致滤材强度低，容易破裂。

本发明通过设置分离纤维层和迁移纤维层，以及纤维层原料的选择和配比，改善了过滤材料的强度和精度；在同样的克重下，通常情况下精度变高阻力也会变高，而本发明通过调整滤材结构实现精度更高，而阻力不变或者阻力升高较小。

Claims (10)

1.一种用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：包括上层的分离纤维层和下层的迁移纤维层，

所述分离纤维层包括如下重量百分比的制备原料：80-100％玻璃微纤维A、0-20％双组分纤维；分离纤维层的克重为7-35g/m²，优选8-34g/m²或8-33g/m²或15-34g/m²或16-33g/m²；

所述迁移纤维层包括如下重量百分比的制备原料：50-80％玻璃微纤维B、10-40％玻璃微纤维C、10-20％双组分纤维；迁移纤维层的克重为30-100g/m²，优选33-99g/m²或55-99g/m²；

所述过滤材料的平均流量孔径为1-6um，优选为2-6um；过滤材料的最大孔径≤17um；

玻璃微纤维A的平均纤维直径为0.3-1um，玻璃微纤维B的平均纤维直径为0.9-2um，玻璃微纤维C的平均纤维直径为2-3um，分离纤维层和迁移纤维层中的双组分纤维的平均纤维直径均为8-12um；所述双组分纤维为聚合物纤维；

分离纤维层和迁移纤维层中的双组分纤维均为皮芯型，皮层熔点较芯层熔点低至少35℃，优选皮层熔点较芯层熔点低90-150℃或100-140℃或110-130℃。

2.根据权利要求1所述的用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：所述玻璃微纤维A或玻璃微纤维B或玻璃微纤维C选自中碱或无碱玻璃纤维。

3.根据权利要求1所述的用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：所述分离纤维层和迁移纤维层的双组分纤维选自双组份聚烯烃纤维、聚酯纤维或聚酰胺纤维，优选为聚丙烯、聚乙烯、PET或PBT纤维。

4.根据权利要求3所述的用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：所述双组分纤维的皮层材料为聚酯，芯层材料为聚丙烯。

5.根据权利要求1所述的用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：所述玻璃微纤维A的平均纤维直径为0.4-0.9um或0.5-0.8um或0.6-0.7um，玻璃微纤维B平均纤维直径为0.9-1.9um或0.9-1.8um或1-2um或1-1.8um或1-1.7um，玻璃微纤维C平均纤维直径为2.1-2.9um或2.2-2.8um或2.3-2.8um或2.4-2.8um或2.4-2.7um或2.5-2.6um，分离纤维层和迁移纤维层中的双组分纤维的平均纤维直径均为8-11um或8-10um或8.5-9.5um，双组分纤维的长径比为500-2000，双组分纤维的平均长度为4-8mm或5-7mm。

6.根据权利要求1所述的用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：分离纤维层包括90-100％玻璃微纤维A、0-10％双组分纤维；迁移纤维层包括75％玻璃微纤维B、10％玻璃微纤维B、15％双组分纤维。

7.根据权利要求6所述的用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：分离纤维层包括90％玻璃微纤维A、10％双组分纤维；玻璃微纤维A的平均纤维直径为0.65um，玻璃微纤维B的平均纤维直径为1-1.7um，玻璃微纤维C的平均纤维直径为2.5-2.6um；双组分纤维的平均直径为9um，皮层熔点较芯层熔点低120℃。

8.根据权利要求1所述的用于血液分离的血浆过滤材料，其特征在于：所述过滤材料的平均流量孔径为2-5um或2-4.6um或2-4um或2-3.5um或2-3um或2-2.9um；过滤材料的最大孔径≤16um或者为7-16um或者8-16um或者8-15um或者8-14um或者8-13um或者8-12um。

9.权利要求1-8任一项所述的用于血液分离的血浆过滤材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制浆：分离纤维层、迁移纤维层分别制浆，将原料纤维按配比充分分散在水中，形成均匀的浆液；

2)将分散好的分离纤维层浆液和迁移纤维层浆液泵入造纸机的双层流浆箱中，分离纤维层和迁移纤维层的浆液同时从流浆箱中流出，湿法铺在成型网上，通过真空吸附，使分离纤维层和迁移纤维层同时成型，其中分离纤维层和迁移纤维层的界面通过两纤维层的接触面纤维纠缠缠绕复合在一起；所述成型网的孔径为50-80目；

3)通过调整流浆箱不同层的流量、成型网真空度、成型速度，形成目标克重的成型材料；

4)将成型后的材料放置在干燥设备中干燥，得到的过滤材料的水分在1％以下。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中分离纤维层的浆液和迁移纤维层的浆液的浓度相同。