CN115975238A - 乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乙二胺四乙酸(EDTA)改性膜式人工脏器材料及其制备方法，属于医药技术领域。所述乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，包括以下步骤：(1)膜式人工脏器的基膜构建；(2)乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备：对步骤(1)获得的基膜进行氧等离子体处理，将氧等离子体处理后的基膜在0.1mol/L的EDTA溶液中充分浸涂12～24h；去离子水浸泡清洗后，干燥，得到乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料。本发明的EDTA改性膜除了有良好抗凝血、螯合重金属等毒物作用外，还能抑制膜表面的细菌菌膜形成，从而减少膜式人工脏器使用患者的感染风险；制备方法步骤简单，适合进行工业化批量生产。
Description
技术领域
本发明属于医药技术领域，尤其涉及一种乙二胺四乙酸(EDTA)改性膜式人工脏器材料及其制备方法。
背景技术
体外膜肺氧合、人工肝、血液灌流吸附、血浆置换等膜式人工脏器在全身炎症反应综合征、多器官功能衰竭及急性中毒等危重症患者中应用广泛。然而膜式人工脏器属于体外材料，与血液接触后不可避免的会激活凝血系统，最终导致膜相关血栓形成，影响治疗效果。因此膜式人工脏器材料的抗凝改性一直是临床亟需突破的难点。
目前有大量研究通过抑制凝血酶或血小板以达到膜局部抗凝抗栓目标，但是少有关注到在膜相关血栓形成过程中，Ca2+起到了重要作用。在内源性凝血途径中，Ca2+可以协助激活XI因子，并和VIII因子、活化的IX因子一起激活X因子。在外源性凝血途径中，Ca2+和组织因子、VII因子一起激活X因子。在共同途径中，可以和V因子、活化的X因子一起，将纤维蛋白原转变为纤维蛋白单体。另外，它还可以协助激活XIII因子，并且继续协助XIII因子将可溶性纤维蛋白单体转变为稳定的纤维蛋白多聚体。鉴于Ca2+在各个凝血途径中均不可或缺，因此拮抗Ca2+可作为抗膜材料血栓的新靶点。
另一方面，急性中毒具有变化急骤、病情复杂等特点，严重者会出现多器官功能障碍或衰竭，甚至可能会危及患者生命。目前，膜式人工脏器在急性中毒患者治疗中逐渐应用广泛，它可借助体外血液循环从血液中直接、迅速清除毒物，终止其对机体靶器官的毒性作用，从而迅速缓解或解除中毒症状，提高救治成功率。然而目前少有能同时兼具抗血栓和治疗急性中毒的膜材料。
乙二胺四乙酸(EDTA，式I)可以有效螯合血液中的Ca2+，从而阻止内源性、外源性及共同途径的凝血过程，防止血栓形成。同时EDTA作为一种疗效极好的金属螯合药剂，可减轻重金属中毒所致的脏器损伤，且研究发现其在百草枯农药中毒的治疗过程中也起到了减轻脏器损伤的作用，此外，EDTA可控制细菌菌膜生长，有助于减少相关感染。然而现在没有EDTA改性的膜式人工脏器材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料及其制备方法。旨在解决危重症患者使用膜式人工脏器治疗过程中的凝血和细菌感染问题。本发明鉴于EDTA的抗血栓、清除毒物及抗菌性等优点，将EDTA用于膜材料改性，以期在危重症患者使用膜式人工脏器治疗过程中，起到抗凝和抗菌的双效作用；同时，由于EDTA的清除毒物特性，改性膜可对急性重金属和农药中毒患者治疗起到优良治疗效果；本发明制备获得的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料在有效抗凝血同时，可治疗急性中毒且有抑菌功能。
本发明实施例是这样实现的，一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)膜式人工脏器的基膜构建：
将膜基材溶于溶剂中，制成含有所述膜基材固含量为18％～22％的溶液，静置脱泡，得到铸膜液；将铸膜液固化后浸泡，得到膜式人工脏器的基膜；
(2)乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备：
对步骤(1)获得的基膜进行氧等离子体处理，将氧等离子体处理后的基膜在0.1mol/L的EDTA溶液中充分浸涂12～24h；去离子水浸泡清洗后，干燥，得到乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料。
步骤(1)中所述的膜基材为聚醚砜膜基材、聚砜膜基材、聚氨酯膜基材、纤维素膜基材或聚乳酸膜基材中的一种或多种。
步骤(1)中所述的溶剂为DMF、DMAC、NMP中的一种或多种。
步骤(1)中所述的固化为将40～60℃铸膜液置于25～40℃的凝固浴中进行固化。
步骤(2)中所述的氧离子体处理，具体为：将基膜置入冷等离子体处理仪中，调整使用功率为120～180W，在氧气气氛下处理10～15min。
步骤(2)中所述的0.1mol/L的EDTA溶液，由如下方式配置获得：取EDTA溶于Tris-HCl缓冲液中配制成0.1mol/L的EDTA溶液；其中，Tris-HCl缓冲液的pH值为7.5～8.5。
步骤(2)中所述的去离子水浸泡清洗，具体为，采用去离子水浸泡1h清洗。去离子水浸泡1h清洗能够保证完全洗净未稳定浸涂在膜表面的EDTA。
一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料由上述制备方法获得。
本发明的技术方案与现有技术相比具有以下的有益效果：
1.目前现有技术对于膜式人工脏器的改性主要是增加其抗凝血性能，但对于膜材料可缓解重金属及农药中毒患者的脏器损伤的研究较少，尤其没有能同时针对抗血栓和治疗急性中毒的膜材料研发。本发明的EDTA改性膜除了有良好抗凝血、螯合重金属等毒物作用外，还能抑制膜表面的细菌菌膜形成，从而减少膜式人工脏器使用患者的感染风险。
2.本发明的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法步骤简单，仅两步能完成改性，适合进行工业化批量生产。
3.本发明获得的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料水接触角显著降低，可有效降低膜表面血栓粘附，抑菌率高于未改性普通膜，有着良好的抑菌作用。
具体实施方式
下面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的一部分实施例，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作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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
目前，在危重症患者使用膜式人工脏器治疗过程中存在的凝血和细菌感染等问题。为了解决上述技术问题，本发明提出了一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料及其制备方法。本发明鉴于EDTA的抗血栓、清除毒物及抗菌性等优点，将EDTA用于膜材料改性，以期在危重症患者使用膜式人工脏器治疗过程中，起到抗凝和抗菌的双效作用；同时，由于EDTA的清除毒物特性，改性膜可对急性重金属和农药中毒患者治疗起到优良治疗效果；本发明制备获得的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料在有效抗凝血同时，可治疗急性中毒且有抑菌功能。
实施例一
一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)膜式人工脏器的基膜构建：
将膜基材(聚醚砜膜基材)溶于溶剂(DMF)中，制成含有所述基材固含量为20％的溶液，静置脱泡，得到铸膜液；将50℃铸膜液置于30℃的凝固浴中，固化后浸泡，得到聚醚砜膜基材基膜；
(2)EDTA改性膜式人工脏器材料的制备：
对基膜进行氧等离子体处理，将基膜置入冷等离子体处理仪中，调整使用功率为150W，在氧气气氛下处理12min；取EDTA溶于Tris-HCl缓冲液中(pH＝7.5～8.5)配制成0.1mol/L的EDTA溶液，使基膜在溶液中充分浸涂18h；随后改性膜在去离子水浸泡1h保证完全洗净未稳定浸涂在膜表面的EDTA，清洗完全后待其干燥，以得到EDTA改性膜式人工脏器材料(即EDTA改性聚醚砜膜式人工脏器材料)。
实施例二
一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)膜式人工脏器的基膜构建：
将膜基材(聚砜)溶于溶剂(DMAC)中，制成含有所述基材固含量为18％的溶液，静置脱泡，得到铸膜液；将40℃铸膜液置于25℃的凝固浴中，固化后浸泡，得到基膜；
(2)EDTA改性膜式人工脏器材料的制备：
对基膜进行氧等离子体处理，将基膜置入冷等离子体处理仪中，调整使用功率为120W，在氧气气氛下处理15min；取EDTA溶于Tris-HCl缓冲液中(pH＝7.5～8.5)配制成0.1mol/L的EDTA溶液，使基膜在溶液中充分浸涂24h；随后改性膜在去离子水浸泡1h保证完全洗净未稳定浸涂在膜表面的EDTA，清洗完全后待其干燥，以得到EDTA改性膜式人工脏器材料。
实施例三
一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)膜式人工脏器的基膜构建：
将膜基材(聚乳酸)溶于溶剂(NMP)中，制成含有所述基材固含量为22％的溶液，静置脱泡，得到铸膜液；将60℃铸膜液置于40℃的凝固浴中，固化后浸泡，得到基膜；
(2)EDTA改性膜式人工脏器材料的制备：
对基膜进行氧等离子体处理，将基膜置入冷等离子体处理仪中，调整使用功率为180W，在氧气气氛下处理10min；取EDTA溶于Tris-HCl缓冲液中(pH＝7.5～8.5)配制成0.1mol/L的EDTA溶液，使基膜在溶液中充分浸涂12h；随后改性膜在去离子水浸泡1h保证完全洗净未稳定浸涂在膜表面的EDTA，清洗完全后待其干燥，以得到EDTA改性膜式人工脏器材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明实施例一至实施例三所述方法制备出的EDTA改性膜式人工脏器材料，可预防体外膜肺氧合、人工肝、血液灌流吸附、血浆置换等所致的膜材料相关血栓形成，尤其适用于急性中毒患者的救治，同时改性膜存在抗菌作用。该方法步骤简单，可进行工业化批量生产，适合推广应用。
对比实施例一
一种未改性膜式人工脏器材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)膜式人工脏器的基膜构建：
将膜基材(聚醚砜膜基材)溶于溶剂(DMF)中，制成含有所述基材固含量为20％的溶液，静置脱泡，得到铸膜液；将50℃铸膜液置于30℃的凝固浴中，固化后浸泡，得到未改性聚醚砜膜膜式人工脏器材料。
将对比实施例一制备获得的未改性聚醚砜膜膜式人工脏器材料，与实施例一制备获得的EDTA改性聚醚砜膜式人工脏器材料，进行亲水性能和抑菌率检测比较，检测结果如表1所示。
表1对比实施例一聚醚砜膜和实施例一EDTA改性膜的亲水性能和抑菌率比较
水接触角是评估膜式人工脏器材料血液相容性的重要性能指标，血液相容性好的膜材料可有效降低表面血栓粘附。水接触角越小，说明膜材料血液相容性越好。表1中EDTA改性聚醚砜膜式人工脏器材料的水接触角显著低于普通未改性聚醚砜膜式人工脏器材料，说明改性聚醚砜膜式人工脏器材料能有效抑制膜血栓形成。同时抑菌率试验表明，EDTA改性聚醚砜膜式人工脏器材料抑菌率高于普通聚醚砜膜式人工脏器材料，说明EDTA改性膜式人工脏器材料有着良好的抑菌作用。
本发明的技术方案与现有技术相比具有以下的有益效果：
1.目前现有技术对于膜式人工脏器的改性主要是增加其抗凝血性能，但对于膜材料可缓解重金属及农药中毒患者的脏器损伤的研究较少，尤其没有能同时针对抗血栓和治疗急性中毒的膜材料研发。本发明的EDTA改性膜除了有良好抗凝血、螯合重金属等毒物作用外，还能抑制膜表面的细菌菌膜形成，从而减少膜式人工脏器使用患者的感染风险。
2.本发明的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法步骤简单，仅两步能完成改性，适合进行工业化批量生产。
3.本发明获得的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料水接触角显著降低，可有效降低膜表面血栓粘附，抑菌率高于未改性普通膜，有着良好的抑菌作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)膜式人工脏器的基膜构建：
将膜基材溶于溶剂中，制成含有所述膜基材固含量为18％～22％的溶液，静置脱泡，得到铸膜液；将铸膜液固化后浸泡，得到膜式人工脏器的基膜；
(2)乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备：
对步骤(1)获得的基膜进行氧等离子体处理，将氧等离子体处理后的基膜在0.1mol/L的EDTA溶液中充分浸涂12～24h；去离子水浸泡清洗后，干燥，得到乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料。
2.根据权利要求1所述的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的膜基材为聚醚砜膜基材、聚砜膜基材、聚氨酯膜基材、纤维素膜基材或聚乳酸膜基材中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的溶剂为DMF、DMAC、NMP中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的固化为将40～60℃铸膜液置于25～40℃的凝固浴中进行固化。
5.根据权利要求1所述的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的氧离子体处理，具体为：将基膜置入冷等离子体处理仪中，调整使用功率为120～180W，在氧气气氛下处理10～15min。
6.根据权利要求1所述的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的0.1mol/L的EDTA溶液，由如下方式配置获得：取EDTA溶于Tris-HCl缓冲液中配制成0.1mol/L的EDTA溶液；其中，Tris-HCl缓冲液的pH值为7.5～8.5。
7.根据权利要求1所述的乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的去离子水浸泡清洗，具体为，采用去离子水浸泡1h清洗。去离子水浸泡1h清洗能够保证完全洗净未稳定浸涂在膜表面的EDTA。
8.一种乙二胺四乙酸改性膜式人工脏器材料由权利要求1-7任一项所述制备方法获得。
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