CN117298877A - 一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法 - Google Patents

一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117298877A
CN117298877A CN202311135319.0A CN202311135319A CN117298877A CN 117298877 A CN117298877 A CN 117298877A CN 202311135319 A CN202311135319 A CN 202311135319A CN 117298877 A CN117298877 A CN 117298877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
bacterial cellulose
nanoparticles
hemodialysis
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311135319.0A
Other languages
English (en)
Inventor
洪枫
林露露
陈琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN202311135319.0A priority Critical patent/CN117298877A/zh
Publication of CN117298877A publication Critical patent/CN117298877A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/08—Polysaccharides
    • B01D71/10—Cellulose; Modified cellulose
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0088—Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/12—Specific ratios of components used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/46—Impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/24—Mechanical properties, e.g. strength

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法，将细菌纤维素膜利用负压浸渍法或电场驱动法结合其他物理化学方法进行原位填充或后填充，制备填充纳米粒的细菌纤维素复合膜，最后将复合膜反复振荡洗涤得到血液透析膜；或者将细菌纤维素膜依次进行浓碱处理和稀酸中和，最后将膜反复振荡洗涤得到血液透析膜。与再生细菌纤维素膜相比，本发明充分利用了纤维素膜的天然网络孔隙，并最大程度地保留了其原有机械性能，操作方法简单可重复，在血液净化领域具有很大的应用潜力。

Description

一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法
技术领域
本发明属于生物材料领域，特别涉及一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法。
背景技术
目前，血液透析仍然是急慢性肾功能衰竭患者的主要肾脏替代治疗方式。血液透析是模仿人体肾脏功能，将人体血液通过透析管路引出体外，再通过血液透析机去除多余的水分、离子和尿毒素，最后将血液引流回人体的一个过程，它能起到清除血液毒素和维持酸碱平衡等作用。目前临床使用的血液透析膜大多为有机高分子类血透膜如聚砜、聚醚砜和聚丙烯腈等，然而它们相较于天然肾脏，依旧存在中分子毒素清除不足、生物相容性有待进一步提高等问题。
细菌纤维素是细菌在发酵过程中生物合成产生的高分子化合物，它具有高度三维网络结构，生物可降解性，强亲水性，有利于溶质的清除与交换。然而细菌纤维素自身具有的三维网络状孔隙太大，不足以满足血液透析过程中截留必需蛋白质的要求，因此需要对其进一步改进以满足临床要求。目前为止，将细菌纤维素用于血液透析膜的发明研究寥寥无几，仅有采用相转化法制备的细菌纤维素再生纤维素膜。而这种方法直接破坏了细菌纤维素网络结构，对机械性能有很大的削弱，并且制备工艺复杂。
现有对细菌纤维素改性的技术多为浸渍法或者交联法。浸渍法的耗时长且负载率低，交联法使用的交联剂常常带来毒副作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法，该血液透析膜具有较高的水通量，优异的机械性能，良好的血液相容性和出色的透析性能等优点。
本发明提供了一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜，将细菌纤维素膜利用负压浸渍法或电场驱动法结合其他物理化学方法进行原位填充或后填充，制备填充纳米粒的细菌纤维素复合膜，最后将复合膜反复振荡洗涤得到血液透析膜；或者将细菌纤维素膜依次进行浓碱处理和稀酸中和，最后将膜反复振荡洗涤得到血液透析膜。
本发明还提供了一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备细菌纤维素膜；
(2)将细菌纤维素膜利用负压浸渍法或电场驱动法结合其他物理化学方法进行原位填充或后填充，制备填充纳米粒的细菌纤维素复合膜，最后将复合膜反复振荡洗涤得到血液透析膜；
或者将细菌纤维素膜依次进行浓碱处理和稀酸中和，最后将膜反复振荡洗涤得到血液透析膜。
所述步骤(1)中的细菌纤维素膜制备过程中以木醋杆菌为菌源发酵得到膜状材料，经高温碱液纯化和超纯水的反复洗涤而得。
优选的，所述发酵温度为25-35℃，发酵时间为3-7天。
优选的，所述碱液为浓度1-5％(w/v)的氢氧化钠溶液，温度为50-100℃。
所述步骤(2)中的其他物理化学方法包括离子凝胶法、冷冻相分离法、离子置换成凝胶法、自组装法、乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法和高压电喷法中的一种或几种。
所述步骤(2)中的纳米粒包括壳聚糖纳米粒、丝素蛋白纳米粒、海藻酸钙纳米粒、聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒、聚乳酸纳米粒和聚乙烯醇纳米粒中的一种或几种。
所述步骤(2)中的浓碱为浓度10-20％(w/v)的氢氧化钠溶液，浓碱处理时间为1-12h。
所述步骤(2)中的稀酸为浓度1-5％(w/v)的醋酸溶液，中和时间为12-36h。
所述步骤(2)中的振荡洗涤时间为30-90 min，转速为50-100 rpm。
①壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用负压浸渍法，使壳聚糖溶液进入细菌纤维素膜网络，然后利用离子凝胶法将膜浸泡在离子交联剂中原位形成壳聚糖纳米粒，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述壳聚糖溶液浓度为1-3％(w/v)。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
优选的，所述离子交联剂为硫酸钠，磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或多种。
优选的，所述离子交联剂浓度0.5-2％(w/v)。
优选的，所述原位形成时间为10-60 min。
②丝素蛋白纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用冷冻相分离法，采用乙醇溶液配制丝素蛋白溶液，利用负压浸渍法使丝素蛋白溶液进入细菌纤维素膜网络，然后放到-20℃环境下冷冻后解冻，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述乙醇溶液浓度为80-100％(w/v)。
优选的，所述丝素蛋白溶液浓度为1-10％(w/v)。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
优选的，所述冷冻时间为12-72 h。
优选的，所述解冻时间为6-12 h。
③壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用电场驱动法，将细菌纤维素膜放入电场驱动反应器的反应槽中，将壳聚糖的醋酸/醋酸盐缓冲液注入正极端空槽中，将醋酸/醋酸钠缓冲液注入负极端空槽中，设置一定的电压和时间，使壳聚糖溶液进入细菌纤维素膜网络，然后利用离子凝胶法将膜浸泡在离子交联剂中原位形成壳聚糖纳米粒，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述壳聚糖溶液浓度为0.5-10 mg/mL。
优选的，所述醋酸/醋酸钠缓冲液浓度为0.1-0.5M。
优选的，所述电压为10-90 V；时间为1-10 min。
优选的，所述离子交联剂为硫酸钠，磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或多种。
优选的，所述离子交联剂浓度0.5-2％(w/v)。
优选的，所述原位形成时间为10-60 min。④海藻酸钙纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用离子置换成凝胶法，以海藻酸钠溶液为水相，以含span80的石蜡为油相，以适当比例混合水相和油相，搅拌得到水包油乳液。再向制备好的乳液中匀速滴入氯化钙溶液，使其发生交联反应，反应后离心得到沉淀物，再经石油醚、异丙醇、无水乙醇洗涤过滤数次，真空干燥得到淡黄色粉末。利用负压浸渍法使海藻酸钙纳米粒进入细菌纤维素膜网络，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述海藻酸钠溶液浓度为1-5％(w/v)。
优选的，所述span80的浓度为1-5％(w/v)。
优选的，所述水相和油相的体积比为1-3。
优选的，所述搅拌转速为20-200 rpm。
优选的，所述氯化钙溶液浓度为1-10％(w/v)。
优选的，所述交联反应时间为1-5 h。
优选的，所述离心转速为1000-10000 r/min；离心时间为5-20 min。
优选的，所述真空干燥时间为1-24 h；真空干燥温度为40-100℃。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
⑤丝素蛋白纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用自组装法，用去离子水配制丝素蛋白溶液，将乙醇缓慢加入到丝素蛋白溶液中混匀，然后放到-20℃环境下冷冻后解冻，对其进行离心，将得到的纳米粒用去离子水反复清洗，冷冻干燥后获得丝素蛋白纳米粒。利用负压浸渍法使丝素蛋白纳米粒进入细菌纤维素膜网络，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述丝素蛋白溶液浓度为1-10％(w/v)。
优选的，所述乙醇与丝素蛋白体积比为0.25-1:1。
优选的，所述冷冻时间为12-72 h。
优选的，所述解冻时间为6-12 h。
优选的，所述离心转速为1000-10000 r/min；离心时间为5-20 min。
优选的，所述冷冻干燥时间为24-72 h。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
⑥聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用乳化溶剂挥发法，将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于二氯甲烷中，作为油相；以聚乙烯醇水溶液作为水相；将油相加入到水相中，高速剪切条件下乳化，得到水包油乳液。室温下将乳液置于磁力搅拌器上旋转，加速二氯甲烷挥发。最后对乳液进行离心，将得到的纳米粒用去离子水反复清洗，冷冻干燥后获得聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒。利用负压浸渍法使聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒进入细菌纤维素膜网络，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
优选的，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于二氯甲烷后的含量为1-5％(w/v)。
优选的，所述聚乙烯醇水溶液浓度为0.5-3％(w/v)。
优选的，所述高速剪切转速为5000-10000 r/min。
优选的，所述乳化时间为1-10 min。
优选的，所述磁力搅拌转速为200-800 r/min；磁力搅拌时间为4-24 h。
优选的，所述离心转速为1000-10000 r/min；离心时间为5-20 min。
优选的，所述冷冻干燥时间为24-72 h。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
⑦聚乳酸纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用喷雾干燥法，将聚乳酸溶解于溶剂中配置成聚乳酸溶液，磁力搅拌至聚乳酸完全溶解。调节喷雾干燥机的进口温度，出口温度和液体流率制备聚乳酸纳米粒。利用负压浸渍法使聚乳酸纳米粒进入细菌纤维素膜网络，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述溶剂为丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷中的一种或几种。
优选的，所述聚乳酸溶液浓度为5-15％(w/v)。
优选的，所述进口温度为20-60℃；出口温度为20-40℃；液体流率为1-5 mL/min。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
⑧聚乙烯醇纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用高压电喷法，将聚乙烯醇溶解于水中配置成聚乙烯醇溶液，高温搅拌至聚乙烯醇完全溶解。调节高压电喷机的进液速率，电压值，接收距离，环境温度和环境湿度制备聚乙烯醇纳米粒。利用负压浸渍法使聚乙烯醇纳米粒进入细菌纤维素膜网络，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述聚乙烯醇的型号为0588，1750，1788，1799，2088和2488中的一种或几种。
优选的，所述聚乙烯醇溶液浓度为1-8％(w/v)。
优选的，所述磁力搅拌温度为60-90℃。
优选的，所述进液速率为0.5-2 mL/min；电压值为10-20 kV；接收距离为10-20cm；环境温度为25-40℃；环境湿度为40-60％RH。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
⑨海藻酸钙纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的制备方法具体如下：
利用高压电喷法，用去离子水配置海藻酸钠溶液，高温搅拌至海藻酸钠完全溶解。以不同浓度的氯化钙溶液为接收浴，调节高压电喷机的进液速率，电压值，接收距离，环境温度和环境湿度制备海藻酸钙纳米粒。利用负压浸渍法使海藻酸钙纳米粒进入细菌纤维素膜网络，最后将膜用去离子水反复振荡洗涤即得。
优选的，所述海藻酸钠溶液浓度为1-5％(w/v)。
优选的，所述溶解温度为40-90℃。
优选的，所述氯化钙溶液浓度为1-10％(w/v)。
优选的，所述进液速率为0.5-2 mL/min；电压值为10-20 kV；接收距离为1-5 cm；环境温度为25-40℃；环境湿度为40-60％RH。
优选的，所述负压浸渍压力为0.05-0.1 MPa；负压浸渍时间为2-10 min。
本发明的制备工艺简单可重复，制备得到的细菌纤维素血液透析膜未破坏纤维原有的三维结构，具有良好的机械性能。血液透析膜具有较高的水通量和优异的透析性能，能在清除中小分子的同时有效截留大分子蛋白质。血液透析膜的血液相容性好，溶血率符合国标要求。血液透析膜具有环境可降解性，是一种环保绿色的新型医用材料。
有益效果
(1)本发明制备的细菌纤维素血液透析膜具备机械性能良好，生物相容性好和透析性能优异等优点，可实现血液代谢废物的快速清除。
(2)本发明制备的细菌纤维素血液透析膜可生物降解，是一种绿色环保的新型血液透析膜。(3)本发明的原位填充法、后填充法和碱缩法能实现细菌纤维素纤维网络的有效调节，制备简易、可重复性强，得到的细菌纤维素血液透析膜有治疗肾功能不全和急性药物中毒的潜力。
附图说明
图1为细菌纤维素和壳聚糖纳米粒/细菌纤维素血液透析膜的形貌分析图：其中，(a)为外观，(b)为场发射扫描电镜图，(c)为纳米粒直径分布。
图2为细菌纤维素和壳聚糖纳米粒/细菌纤维素血液透析膜的红外光谱图。
图3为细菌纤维素和壳聚糖纳米粒/细菌纤维素血液透析膜的机械性能图：其中，(a)为应力-应变曲线，(b)为杨氏模量，(c)为断裂伸长率，(d)为拉伸强度。
图4为细菌纤维素和壳聚糖纳米粒/细菌纤维素血液透析膜的溶血率。
图5为细菌纤维素和壳聚糖纳米粒/细菌纤维素血液透析膜的纯水通量和筛分系数：其中，(a)为纯水通量，(b)为尿素筛分系数，(c)为溶菌酶筛分系数，(d)为牛血清白蛋白截留率。
图6为细菌纤维素和壳聚糖纳米粒/细菌纤维素血液透析膜的透析性能：其中，(a)为尿素清除率，(b)为溶菌酶清除率，(c)为牛血清白蛋白截留率。
图7为本发明的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将0.5 g壳聚糖溶解于50 mL的1％(v/v)醋酸中，得到1％(w/v)壳聚糖溶液。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使壳聚糖溶液在0.1 MPa压力下进入细菌纤维素网络2 min。然后将膜浸泡在1％(w/v)硫酸钠溶液中沉淀20 min形成壳聚糖纳米粒。最后将膜用去离子水在70 rpm转速下振荡洗涤90 min即得壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例2
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将1.0 g壳聚糖溶解于50 mL的1％(v/v)醋酸中，得到2％(w/v)壳聚糖溶液。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使壳聚糖溶液在0.1 MPa压力下进入细菌纤维素膜网络2 min。然后将膜浸泡在1％(w/v)硫酸钠溶液中沉淀20 min形成壳聚糖纳米粒。最后将膜用去离子水在70 rpm转速下振荡洗涤90 min即得壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例3
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将1.5 g壳聚糖溶解于50 mL的1％(v/v)醋酸中，得到3％(w/v)壳聚糖溶液。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使壳聚糖溶液在0.1 MPa压力下进入细菌纤维素膜网络2 min。然后将膜浸泡在1％(w/v)硫酸钠溶液中沉淀20 min形成壳聚糖纳米粒。最后将膜用去离子水在70 rpm转速下振荡洗涤90 min即得壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
对比例1
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜。
实施例4
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在25℃静置培养3天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在50℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用80％(w/v)的乙醇溶液配制10％(w/v)的丝素蛋白溶液，再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使丝素蛋白溶液在0.08 MPa下进入细菌纤维素膜网络10 min。然后将膜放到-20℃冷冻12 h后解冻12 h。最后将膜用去离子水在50 rpm转速下振荡洗涤90 min即得丝素蛋白纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例5
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养3天后得到膜状材料，经4％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用100％(w/v)的乙醇溶液配制5％(w/v)的丝素蛋白溶液，再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使丝素蛋白溶液在0.1 MPa下进入细菌纤维素膜网络10 min。然后将膜放到-20℃冷冻72 h后解冻6 h。最后将膜用去离子水在50 rpm转速下振荡洗涤90min即得丝素蛋白纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例6
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在35℃静置培养5天后得到膜状材料，经2％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用0.1 M醋酸/醋酸钠缓冲液配制0.5 mg/mL的壳聚糖溶液，再将细菌纤维素膜放入电场驱动反应器的反应槽中，将壳聚糖溶液注入正极端空槽中，将醋酸/醋酸钠缓冲液注入负极端空槽中。设置电压为20 V，时间为10 min，使壳聚糖溶液进入细菌纤维素膜网络。电场驱动完成后将膜浸泡在1％(w/v)三聚磷酸钠溶液中沉淀20 min形成壳聚糖纳米粒。最后将膜用去离子水在60 rpm转速下振荡洗涤90 min即得壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例7
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养7天后得到膜状材料，经3％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用0.4 M醋酸/醋酸钠缓冲液配制5 mg/mL的壳聚糖溶液，再将细菌纤维素膜放入电场驱动反应器的反应槽中，将壳聚糖溶液注入正极端空槽中，将醋酸/醋酸钠缓冲液注入负极端空槽中。设置电压为90 V，时间为1 min，使壳聚糖溶液进入细菌纤维素膜网络。电场驱动完成后将膜浸泡在1.5％(w/v)三聚磷酸钠溶液中沉淀15 min形成壳聚糖纳米粒。最后将膜用去离子水在50 rpm转速下振荡洗涤60 min即得壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例8
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养7天后得到膜状材料，经3％(w/v)NaOH水溶液在60℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先以1％(w/v)海藻酸钠溶液为水相，以含1％(w/v)span80的石蜡为油相，以1:1比例混合水相和油相，以20 rpm转速搅拌得到水包油乳液。再向制备好的乳液中匀速滴入1％(w/v)氯化钙溶液，使其发生交联反应，反应1 h后以1000 r/min速度离心20 min得到沉淀物，再经石油醚、异丙醇、无水乙醇洗涤过滤数次，在40℃真空干燥24 h得到海藻酸钙纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使海藻酸钙纳米粒在0.05 MPa下进入细菌纤维素网络2 min。最后将膜用去离子水在100 rpm转速下振荡洗涤60 min即得海藻酸钙纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例9
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在35℃静置培养3天后得到膜状材料，经5％(w/v)NaOH水溶液在90℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先以5％(w/v)海藻酸钠溶液为水相，以含5％(w/v)span80的石蜡为油相，以3:1比例混合水相和油相，以200 rpm转速搅拌得到水包油乳液。再向制备好的乳液中匀速滴入10％(w/v)氯化钙溶液，使其发生交联反应，反应5 h后以10000 r/min速度离心5 min得到沉淀物，再经石油醚、异丙醇、无水乙醇洗涤过滤数次，在100℃真空干燥1 h得到海藻酸钙纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使海藻酸钙纳米粒在0.1 MPa下进入细菌纤维素膜网络5 min。最后将膜用去离子水在50 rpm转速下振荡洗涤90 min即得海藻酸钙纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例10
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养3天后得到膜状材料，经2％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用去离子水配制5％(w/v)丝素蛋白溶液，以乙醇：丝素蛋白＝0.25(v/v)的比例将乙醇缓慢加入到丝素蛋白溶液中混匀，然后放到-20℃环境下冷冻24 h后解冻6h，以10000r/min速度离心5 min得到沉淀物，将得到的纳米粒用去离子水反复清洗，冷冻干燥后获得丝素蛋白纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使丝素蛋白纳米粒在0.1 MPa下进入细菌纤维素膜网络5 min。最后将膜用去离子水在100 rpm转速下振荡洗涤30 min即得丝素蛋白纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例11
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在25℃静置培养3天后得到膜状材料，经5％(w/v)NaOH水溶液在100℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用去离子水配制2％(w/v)丝素蛋白溶液，以乙醇：丝素蛋白＝1(v/v)的比例将乙醇缓慢加入到丝素蛋白溶液中混匀，然后放到-20℃环境下冷冻72 h后解冻12 h，以10000r/min速度离心5 min得到沉淀物，将得到的纳米粒用去离子水反复清洗，冷冻干燥后获得丝素蛋白纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使丝素蛋白纳米粒在0.05MPa下进入细菌纤维素网络5 min。最后将膜用去离子水在60 rpm转速下振荡洗涤30 min即得丝素蛋白纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例12
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在25℃静置培养3天后得到膜状材料，经5％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于二氯甲烷中配制成5％(w/v)的油相，以0.5％(w/v)的聚乙烯醇水溶液作为水相。将油相加入到水相中，在10000 r/min高速剪切条件下乳化5 min，得到水包油乳液。室温下将乳液置于磁力搅拌器以200 r/min旋转24 h，加速二氯甲烷挥发。最后对乳液以5000 r/min离心10 min，得到的纳米粒用去离子水反复清洗，冷冻干燥72 h后获得聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒在0.05 MPa下进入细菌纤维素网络8min。最后将膜用去离子水在80 rpm转速下振荡洗涤60 min即得聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例13
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经2％(w/v)NaOH水溶液在90℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于二氯甲烷中配制成1％(w/v)的油相，以0.5％(w/v)的聚乙烯醇水溶液作为水相。将油相加入到水相中，在8000 r/min高速剪切条件下乳化1 min，得到水包油乳液。室温下将乳液置于磁力搅拌器以400 r/min旋转12 h，加速二氯甲烷挥发。最后对乳液以8000 r/min离心5 min，得到的纳米粒用去离子水反复清洗，冷冻干燥48 h后获得聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒在0.1 MPa下进入细菌纤维素网络5min。最后将膜用去离子水在60 rpm转速下振荡洗涤30 min即得聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例14
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将聚乳酸溶解于丙酮中配置成5％(w/v)的聚乳酸溶液，磁力搅拌至聚乳酸完全溶解。调节喷雾干燥机的进口温度为20℃，出口温度为20℃，液体流率为1 mL/min，制备聚乳酸纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使聚乳酸纳米粒在0.1 MPa下进入细菌纤维素网络5 min。最后将膜用去离子水在100 rpm转速下振荡洗涤30 min即得聚乳酸纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例15
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在35℃静置培养5天后得到膜状材料，经5％(w/v)NaOH水溶液在100℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将聚乳酸溶解于乙酸乙酯中配置成10％(w/v)的聚乳酸溶液，磁力搅拌至聚乳酸完全溶解。调节喷雾干燥机的进口温度为60℃，出口温度为40℃，液体流率为5 mL/min，制备聚乳酸纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使聚乳酸纳米粒在0.1MPa下进入细菌纤维素网络2 min.最后将膜用去离子水在100 rpm转速下振荡洗涤60 min即得聚乳酸纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例16
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在25℃静置培养7天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在60℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将聚乙烯醇0588溶解于水中配置成8％(w/v)的聚乙烯醇溶液，在90℃磁力搅拌至聚乙烯醇完全溶解。调节高压电喷机的进液速率为0.5 mL/min，电压值为10 kV，接收距离为15 cm，环境温度为35℃，环境湿度为50％RH制备聚乙烯醇纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使聚乙烯醇纳米粒在0.1 MPa下进入细菌纤维素网络5 min。最后将膜用去离子水在100 rpm转速下振荡洗涤60 min即得聚乙烯醇纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例17
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经2％(w/v)NaOH水溶液在90℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将聚乙烯醇1750溶解于水中配置成5％(w/v)的聚乙烯醇溶液，在60℃磁力搅拌至聚乙烯醇完全溶解。调节高压电喷机的进液速率为1 mL/min，电压值为20 kV，接收距离为20 cm，环境温度为40℃，环境湿度为55％RH制备聚乙烯醇纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使聚乙烯醇纳米粒在0.06 MPa下进入细菌纤维素网络2 min。最后将膜用去离子水在500 rpm转速下振荡洗涤90 min即得聚乙烯醇纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例18
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养5天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在70℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用去离子水配置5％(w/v)海藻酸钠溶液，在90℃搅拌至海藻酸钠完全溶解。以10％(w/v)氯化钙溶液为接受浴，调节高压电喷机的进液速率为2 mL/min，电压值为20 kV，接收距离为2 cm，环境温度为40℃，环境湿度为50％RH制备海藻酸钙纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使海藻酸钙纳米粒在0.05 MPa下进入细菌纤维素网络2min。最后将膜用去离子水在100 rpm转速下振荡洗涤60 min即得海藻酸钙纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例19
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在25℃静置培养3天后得到膜状材料，经5％(w/v)NaOH水溶液在90℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先用去离子水配置1％(w/v)海藻酸钠溶液，在40℃搅拌至海藻酸钠完全溶解。以5％(w/v)氯化钙溶液为接受浴，调节高压电喷机的进液速率为0.5 mL/min，电压值为15 kV，接收距离为5 cm，环境温度为25℃，环境湿度为60％RH制备海藻酸钙纳米粒。再把细菌纤维素膜放在抽滤漏斗滤芯上，使海藻酸钙纳米粒在0.05 MPa下进入细菌纤维素网络5min。最后将膜用去离子水在100 rpm转速下振荡洗涤60 min即得海藻酸钙纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜。
实施例20
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在35℃静置培养5天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将细菌纤维素膜浸泡在10％(w/v)NaOH水溶液中碱缩1h，再将膜用1％(w/v)醋酸溶液中和浸泡24h，最后将膜用去离子水在80rpm转速下振荡洗涤60min即得细菌纤维素血液透析膜。
实施例21
(1)将木醋杆菌接种至液体培养基，在30℃静置培养3天后得到膜状材料，经1％(w/v)NaOH水溶液在80℃下纯化一周，最后用超纯水反复洗涤至中性后得到细菌纤维素膜；
(2)首先将细菌纤维素膜浸泡在15％(w/v)NaOH水溶液中碱缩6h，再将膜用2％(w/v)醋酸溶液中和浸泡12h，最后将膜用去离子水在50rpm转速下振荡洗涤60min即得细菌纤维素血液透析膜。
实施例1-4，6，8，10，12，14，16，18，20及对比例1中的筛分系数(尿素、溶菌酶和牛血清白蛋白)如表1所示。
表1
实施例1-4，6，8，10，12，14，16，18，20及对比例1中的清除率(尿素和溶菌酶)和截留率(牛血清白蛋白)如表2所示。
表2
分别对实施例1-3制得的壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜和对比例1制得的细菌纤维素血液透析膜进行形貌观测，红外光谱分析，机械强度、溶血率、水通量和透析性能测试。由图1可以看出，在1-3％(w/v)的壳聚糖浓度范围内，随着壳聚糖浓度升高，膜的颜色逐渐变深，壳聚糖纳米粒的直径增大，由496±103 nm增加至636±179 nm。细菌纤维素膜在经过壳聚糖纳米粒填充后，纤维网络孔隙减小。由图2可以看出，所制备的壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜在3338 cm-1和1626 cm-1分别出现了-OH的伸缩振动峰和-NH的弯曲振动峰，这表明复合膜的成功制备。由图3可以看出，所制备的壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜机械性能优异，杨氏模量为5.79 MPa，断裂伸长率为7.51％，拉伸强度为0.34 MPa。由图4可以看出，所制备的壳聚糖纳米粒填充的细菌纤维素血液透析膜的血液相容性优异，溶血率小于0.3％，符合国标要求。由图5可以看出，3％CSNP/BNC的纯水通量为290±76 mL/m2/h，对尿素、溶菌酶和白蛋白的筛分系数分别为0.68±0.07，0.50±0.03和0.05±0.03，具有良好的筛分性能。由图6可以看出，3％CSNP/BNC对尿素和溶菌酶的清除率分别为16.37％/cm2和23.54％/cm2，对白蛋白的截留率为98.04％/cm2，能在清除中小分子的同时有效截留有益蛋白质。
由以上结果可以看出，本发明能对细菌纤维素膜的纤维网络孔隙率进行有效调控，所制备的细菌纤维素血液透析膜具有机械强度高，血液相容性好和透析性能优异等特点，这一发明有助于扩大细菌纤维素在血液净化领域的发展和应用。

Claims (10)

1.一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜，其特征在于：将细菌纤维素膜利用负压浸渍法或电场驱动法结合其他物理化学方法进行原位填充或后填充，制备填充纳米粒的细菌纤维素复合膜，最后将复合膜反复振荡洗涤得到血液透析膜；或者将细菌纤维素膜依次进行浓碱处理和稀酸中和，最后将膜反复振荡洗涤得到血液透析膜。
2.一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备细菌纤维素膜；
(2)将细菌纤维素膜利用负压浸渍法或电场驱动法结合其他物理化学方法进行原位填充或后填充，制备填充纳米粒的细菌纤维素复合膜，最后将复合膜反复振荡洗涤得到血液透析膜；
或者将细菌纤维素膜依次进行浓碱处理和稀酸中和，最后将膜反复振荡洗涤得到血液透析膜。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的细菌纤维素膜制备过程中以木醋杆菌为菌源发酵得到膜状材料，经高温碱液纯化和超纯水的反复洗涤而得。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述发酵温度为25-35℃，发酵时间为3-7天。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述碱液为浓度1-5％(w/v)的氢氧化钠溶液，温度为50-100℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的其他物理化学方法包括离子凝胶法、冷冻相分离法、离子置换成凝胶法、自组装法、乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法和高压电喷法中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的纳米粒包括壳聚糖纳米粒、丝素蛋白纳米粒、海藻酸钙纳米粒、聚乳酸-羟基乙酸/聚乙烯醇纳米粒、聚乳酸纳米粒和聚乙烯醇纳米粒中的一种或几种。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的浓碱为浓度10-20％(w/v)的氢氧化钠溶液，浓碱处理时间为1-12h。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的稀酸为浓度1-5％(w/v)的醋酸溶液，中和时间为12-36h。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的振荡洗涤时间为30-90min，转速为50-100rpm。
CN202311135319.0A 2023-09-05 2023-09-05 一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法 Pending CN117298877A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311135319.0A CN117298877A (zh) 2023-09-05 2023-09-05 一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311135319.0A CN117298877A (zh) 2023-09-05 2023-09-05 一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117298877A true CN117298877A (zh) 2023-12-29

Family

ID=89280234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311135319.0A Pending CN117298877A (zh) 2023-09-05 2023-09-05 一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117298877A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102178640B (zh) 将疏水性药物均匀负载于亲水性聚合物电纺纳米纤维的方法
CN101703893A (zh) 空心纤维超滤复合膜及其制备方法和应用
CN101837149A (zh) 一种抗凝血抗菌生物医用材料及其制备方法
CN114106493B (zh) 一种肝素化pvc材料、其制备方法及作为医疗器械的应用
CN109806771A (zh) 一种纳米纤维基复合血液透析膜及其制备方法
SG190002A1 (en) Tubular fiber membrane with nanoporous skin
WO2009035413A1 (en) A chitosan solution and method of preparing the same
CN113956413A (zh) 一种纳米复合水凝胶的制备方法及其在促糖尿病伤口愈合中的应用
CN115161793B (zh) 一种胶原蛋白水凝胶纤维材料及其制备方法和应用
CN111501121A (zh) 一种湿法纺丝制备胶原纤维的方法
CN115487358A (zh) 一种用于软骨组织修复的凝胶复合支架及制备方法
CN107519540A (zh) 一种高强柔性透光可植入的蚕丝蛋白/细菌纤维素/石墨烯复合导电膜
WO2017028625A1 (zh) 一种胸膜/脑膜补片及其制备方法
CN117298877A (zh) 一种基于细菌纤维素膜的血液透析膜及其制备方法
CN113527605A (zh) 一种组织粘附导电多孔水凝胶及其制备方法
CN109316986B (zh) 一种丙烯酸和磺化二羟丙基壳聚糖改性聚砜膜及其制备方法
CN112773941B (zh) 一种壳聚糖微球-细菌纤维素复合材料及其制备和应用
CN1239207C (zh) 一种人工生物套管及其制造方法
CN117599247B (zh) 丝素蛋白微载体皮肤填充制剂及其制备方法和应用
CN114213517A (zh) 利用切向流超滤技术制备可控高浓度丝素蛋白溶液的方法
CN113262341B (zh) 体外膜肺氧合器用中空纤维膜及其制备方法
CN113350589A (zh) 一种血液透析器的抗污改性方法及其应用
CN117624675B (zh) 再生丝素蛋白膜及其制备方法和应用
CN113855845B (zh) 表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布及其制备方法
CN115844753B (zh) 一种海洋源全生物质面膜基材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination