CN117123198A - 一种血液净化吸附材料的改性方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血液净化吸附材料、处理方法及应用。所述互穿交联方法是对吸附材料中的吸附剂进行互穿交联，从而形成互穿网络聚合物结构，所述互穿交联的反应体系包括对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂和溶剂。互穿网络聚合物结构的膜层之间形成的微相分离结构的尺寸有几十到一百纳米之间，可有利于吸附材料堵截血液中的炎症细胞因子等毒素分子。

Description

一种血液净化吸附材料的改性方法

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，特别涉及一种血液净化吸附材料的改性方法。

背景技术

内毒素血症通常导致致死性感染性休克、多器官功能衰竭、弥漫性血管内凝血等，病死率极高。可能引起内毒素血症的情况包括：严重创伤、感染等应激状态下；全身网状内皮系统功能障碍，免疫机能下降，肠道吸收的内毒素过多而超过机体清除能力；胃肠道粘膜缺血、坏死、屏障破坏，大量内毒素释放入血；肠道吸收的内毒素因肝功能障碍由侧枝循环直接入体循环；某些组织、器官的感染引起外源性内毒素入血。

临床上可采用体外血液循环方式通过血液灌流器等血液净化耗材去除患者血液中的炎症细胞因子等中大分子毒素，从而实现内毒素血症的治疗。现有技术往往需要对吸附剂进行改性，包膜材料通常有PVB、火棉胶等，如通过物理包膜改善其血液相容性，或通过化学反应固载改善其吸附能力。但物理包膜的膜层稳定性不佳，易脱落，脱落的膜层容易引发新的并发症；而化学反应固载改性会对载体材料本体性能略有受损，导致净化吸附效率降低。

发明内容

本发明目的在于提供一种血液净化吸附材料的改性方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明第一方面提供了一种吸附材料的互穿交联方法。

本发明第二方面提供了一种吸附材料。

本发明第三方面提供了所述吸附材料在血液净化医疗器械中的应用。

本发明第一方面提供的互穿交联方法是对吸附材料中的吸附剂进行互穿交联，从而形成互穿网络聚合物结构，所述互穿交联的反应体系包括对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、引发剂和溶剂。经过处理后的吸附剂与载体形成互穿网络聚合物(IPN)，IPN是由交联聚合物Ⅰ和交联聚合物Ⅱ各自交联后所得的网络连续地相互穿插而成的。IPN不同于接枝共聚物，因为在IPN中聚合物Ⅰ和Ⅱ之间未发生化学键结合；同时IPN也不同于相容的共混物，其存在着存在各自的相，且相分离的微区尺寸小到只有几十到一百纳米。

在本发明第一方面的一些实施方式中，所述吸附剂选自聚苯乙烯二乙烯基苯微球、聚甲基丙烯酸酯微球、树脂基炭化树脂、沥青基炭化树脂、琼脂糖微球、纤维素微球或聚乙烯多孔片板中的一种。

在本发明第一方面的一些实施方式中，所述引发剂为无机过氧化合物。

在本发明第一方面的一些实施方式中，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。

在本发明第一方面的一些实施方式中，所述溶剂为甲醇或乙醇。

在本发明第一方面的一些实施方式中，所述对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:(2～5)。优选地，所述对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比分别为1:2.0、1:2.5、1:3.0、1:3.5、1:4.0、1:4.1、1:4.2、1:4.3、1:4.4、1:4.5、1:4.6、1:4.7、1:4.8、1:4.9或1:5.0。

在本发明第一方面的一些实施方式中，具体的互穿交联方法包括以下步骤：1)获得吸附剂；

2)向吸附剂添加溶剂，分别加入对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂，搅拌反应；

3)完成反应后，分别用溶剂和水清洗，得到互穿网络聚合吸附剂。

在本发明第一方面的一些实施方式中，可以对所述互穿网络聚合吸附剂进一步改性，改性材料选择硫酸多粘菌素B、聚赖氨酸或聚乙烯亚胺。经过进一步改性的互穿网络聚合吸附剂能够大幅提升对内毒素的清除率。

本发明第二方面提供的吸附材料是由本发明第一方面所述互穿交联方法制备而成。制得的吸附材料对炎症细胞因子具有良好的清除效果。

本发明第三方面提供所述吸附材料在血液净化医疗器械中的应用。所述血液净化医疗器械包括透析器或血滤器。

吸附树脂、炭化树脂等多孔材料通常是交联结构，本身可改性的基团很少，而HEMA共聚物一般是通过物理作用进行包膜，在血液净化时容易脱落。本技术通过自由基聚合化学反应，使共聚物膜层的合成和包膜一步完成，使其缠结交联于吸附剂的多孔结构中，从而与吸附剂载体形成互穿聚合物网络结构，使其HEMA共聚物膜层不易脱落，且给吸附剂载体后续改性提供了可能。通过互穿聚合物网络结构包膜提高吸附剂亲水性能，并提高其血液相容性。

交联的HEMA共聚物膜层和吸附剂载体之间并无化学键的作用，只是通过互穿网络的交叉结构限制其移动范围。且通过互穿网络聚合物结构，可使含磺酸基的交联HEMA共聚物膜层贯穿分布于吸附剂的内外结构，改善吸附剂载体的血液相容性，进而提高吸附材料的安全性。

吸附剂载体和含磺酸基的交联HEMA共聚物膜层之间形成的微相分离结构的尺寸有几十到一百纳米之间，可有利于吸附材料堵截血液中的炎症细胞因子等毒素分子。

本技术可对各种形式血液净化用的吸附剂(如交联微球、多孔板)进行互穿网络的交联处理，利用形成互穿网络聚合物的结构，改善其血液相容性，进而提高血液净化材料的安全性。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，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。

以下实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所有试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

具体的试验材料包括：

实施例1，互穿网络聚合吸附剂的制备

1-1.互穿网络交联的甲基丙烯酸羟乙酯共聚物吸附材料的制备

在含有聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂(吸附剂S0，比表面积≥600m²/g，孔径3～20nm)约30g的250mL酒精溶液中，加入对苯乙烯磺酸钠3.4g和甲基丙烯酸羟乙酯6.9g，再加入0.1g引发剂过硫酸钾和0.08g的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，于60℃搅拌反应5小时。

反应完成后用酒精、注射用水清洗。得到吸附剂S1。

实施例2，互穿网络聚合吸附剂的改性

2-1.硫酸多粘菌素B改性。

取1-1得到的吸附剂S1，加入浓度为3％的硫酸多粘菌素B溶液50mL，于35±5℃反应3±1小时。

反应完成后用酒精、注射用水清洗。得到吸附剂S2。

2-2.聚赖氨酸改性。

取1-1得到的吸附剂S1，加入浓度为5％的聚赖氨酸溶液50mL，于35±5℃反应3±1小时。

反应完成后用酒精、注射用水清洗。得到吸附剂S3。

2-3.聚乙烯亚胺改性。

取1-1得到的吸附剂S2，加入浓度为3％的聚乙烯亚胺溶液50mL，于35±5℃反应3±1小时。

反应完成后用酒精、注射用水清洗。得到吸附剂S4。

对比例1，物理包膜吸附剂的制备

1.交联的甲基丙烯酸羟乙酯共聚物的合成。

用自由基聚合反应合成对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯的无规共聚物。在250mL酒精溶液中，加入对苯乙烯磺酸钠25.6g和甲基丙烯酸羟乙酯52g，再加入0.1g引发剂过硫酸钾和0.08g的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，于60℃搅拌反应5小时。反应完成后将聚合溶液加入水中析出共聚物。

2.物理包膜。

取交联的甲基丙烯酸羟乙酯共聚物，溶于酒精溶液制成1％的涂覆液。将1g聚苯乙烯二乙烯基苯吸附树脂浸泡在10mL的涂覆液中，于25℃干燥24小时。

包膜完成后用注射用水清洗。得到吸附剂S5。

试验例1，静态吸附炎症细胞因子实验

取无热原试管，分别加入吸附剂S0至S5各0.25mL，再加入含炎症细胞因子白介素-6(IL-6)108pg/mL和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)383pg/mL的血浆2.5mL，震荡吸附2小时(温度37℃，震荡速率100±10rpm)，然后检测吸附前后IL-6、TNF-α和白蛋白浓度，并计算吸附剂对其清除率。

表1、几种吸附剂对IL-6和TNF-α的清除率

由表1数据可见物理包膜的吸附剂S5对于对于IL-6的清除率为50.93％，对于TNF-α的清除率为34.99％，远低于原吸附材料S0的60.56％和40.73％，证明其对炎症细胞因子的清除率明显有所下降。而经过互穿网络交联改性后的吸附材料S1至S4，其对炎症细胞因子的清除率没有明显的下降。可见本技术方案提供的交联互穿方法能够避免吸附材料性能下降。而对于较大分子量的白蛋白吸附性能有所降低，可减少营养物质丢失，结果如表2所示。

表2、几种吸附剂对白蛋白的清除率

试验例2，静态吸附内毒素实验

内毒素过高患者的内毒素浓度一般小于1EU/mL，实验设定吸附初始浓度为1EU/mL。取无热原试管，分别加入制得的吸附剂0.05g，再加入含内毒素1EU/mL的溶液1.5mL，震荡吸附2小时(温度37℃，震荡速率100±10rpm)，然后用显色基质鲎试剂盒测定吸附后内毒素浓度，并计算吸附剂对其清除率，结果如表3所示。可发现吸附剂S1经过硫酸多粘菌素B、聚赖氨酸或聚乙烯亚胺的改性后，吸附剂对内毒素具有较好的吸附作用，可以使其清除率提高。

表3、几种吸附剂对内毒素的清除率

由上表数据可见经过聚赖氨酸改性的交联吸附材料相对于普通的交联吸附材料，其对内毒素的清除率也有明显的提高。

试验例3，溶血实验

取吸附剂测定其溶血率(其中溶血试验是根据GB/T16886.4-2003《医疗器械生物学评价第4部分与血液相互作用试验选择》、GB/T16175-2008《医用有机硅材料生物学评价试验方法》)。

每个组合制备3个平行样。取样品组每管加入供试品5g，再加入氯化钠注射液10mL，阴性对照组每管加入氯化钠注射液10mL，阳性对照组每管加入蒸馏水10mL。每组平行操作3管。全部试管放入恒温水浴中(37±1)℃保温30min后，每支试管加入0.2mL稀释兔血，轻轻混匀，置(37±1)℃水浴中继续保温60min。倒出管内液体以800g离心5min。吸取上清液移入比色皿内，用分光光度计在545nm波长处测定吸光度。样品组合对照组吸光度均取3管的平均值。阴性对照管的吸光度应不大于0.03，阳性对照管的吸光度应为0.8±0.3，否则应重新试验。

其中A——样品组吸光度；

B——阴性对照组吸光度；

C——阳性对照组吸光度。

表4、几种吸附剂的溶血率

结果如表4所示，吸附剂的溶血率可小于1％，远小于国家标准要求的≤5％。证明本发明提供的互穿交联方法安全可靠，制得的产品符合国家相关标准。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种吸附材料的互穿交联方法，其特征在于，对吸附材料中的吸附剂进行互穿交联，从而形成互穿网络聚合物结构，所述互穿交联的反应体系包括对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂和溶剂。

2.根据权利要求1所述互穿交联方法，其特征在于，所述吸附剂选自聚苯乙烯二乙烯基苯微球、聚甲基丙烯酸酯微球、树脂基炭化树脂、沥青基炭化树脂、琼脂糖微球、纤维素微球或聚乙烯多孔片板中的一种。

3.根据权利要求1所述互穿交联方法，其特征在于，所述引发剂为无机过氧化合物。

4.根据权利要求3所述互穿交联方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。

5.根据权利要求1所述互穿交联方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇或乙醇。

6.根据权利要求1所述互穿交联方法，其特征在于，所述对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:(2～5)。

7.根据权利要求1至6任一项所述互穿交联方法，其特征在于，包括步骤：

1)获得吸附剂；

2)向吸附剂添加溶剂，分别加入对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂，搅拌反应；

3)完成反应后，分别用溶剂和水清洗，得到互穿网络聚合吸附剂。

8.根据权利要求7所述互穿交联方法，其特征在于，还包括步骤：

4)对所述互穿网络聚合吸附剂进行改性，改性材料选自硫酸多粘菌素B、聚赖氨酸或聚乙烯亚胺。

9.一种吸附材料，其特征在于，所述吸附材料由权利要求1至8任一项所述互穿交联方法制备而成。

10.权利要求9所述吸附材料在血液净化医疗器械中的应用，其特征在于，所述血液净化医疗器械包括透析器或血滤器。