CN1883747A

CN1883747A - 血液过滤材料及其制造方法

Info

Publication number: CN1883747A
Application number: CN 200610027243
Authority: CN
Inventors: 王洪; 靳向煜; 吴海波; 殷保璞; 金雍炜
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: CN100346861C

Abstract

本发明涉及一种血液过滤材料及其制造方法。该材料是由过滤基材与表面改性层所构成的，其中过滤基材是采用熔喷方法加工而成的高分子非织造材料，其面密度为10～1000g/cm²、平均孔径为0.1～100μm、厚度为0.01～50mm、纤维直径为0.01～50μm；表面改性层由重量比为90～10∶10～90的丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液组成；其制造方法是采用常规的涂层方法，将医用级聚氨酯水溶液与自制的丝素蛋白水溶液共混后涂层到过滤基材表面上、经烘干粘合固化而成。本发明的优点是原料价格低，制造方法简单，所得产品具有优良的血液相容性、润湿性、渗透性及较高的过滤效率等特性，可作为新的血液过滤材料。

Description

血液过滤材料及其制造方法

技术领域：

本发明涉及一种血液过滤材料及其制造方法，特别是指以丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液为涂层剂进行表面涂层改性的血液过滤材料及其制造工艺技术。

背景技术：

血液是维持人类生命活动所必须的基本物质之一。血液的成分包括血浆和血细胞，血细胞可分为红细胞(6～9.5μm)、白细胞(6～20μm)和血小板(2μm左右)。输血医疗中虽然考虑了血型的配合，但是由于输注了含白细胞的血液或血液成分，常常会发生多种输血反应，如非溶血性发热反应、成人呼吸窘迫症、血小板输注耐受等；另外，经输血传播的病毒，如乙肝病毒、丙肝病毒、爱滋病毒等亲细胞病毒也都存在于人类的白细胞上，因此输血之前去除血液中的白细胞是非常必要的。

目前用于去除血液中白细胞的方法主要有离心法、洗涤法、冰冻去甘油法、紫外线或放射线照射法和过滤法等，其中过滤法是最可行的，该方法主要涉及选择过滤材料的问题，现将人们在这方面的研究归纳如下：

(1)1926年由青霉素的发明者弗来明发明了第一代纤维填塞式过滤器(由170-240μm的尼龙筛网组成)，用来滤除血液中的凝块和异物。

(2)第二代的血液过滤材料产生于70年代，它结合了滤网过滤和深层过滤技术，通常是由40μm的滤网和多层聚酯纤维滤网组成，用以滤除血液中的微聚集体。

(3)第三代血液过滤材料由合成超细纤维非织造材料(通常是聚酯熔喷无纺布)组成，通过控制孔径大小，可以滤除血液中的微聚集体和单个的血细胞，其过滤效率提高了10多倍。但由于聚酯等非织造过滤材料是弱极性的高分子材料，而血液是含水量很高的极性溶液，血液在非织造过滤介质中的润湿性和渗透性较差，存在部分纤维没有被润湿的现象，因此只有部分过滤材料而不是全部过滤材料发挥过滤性能。同时，血液也无法在过滤介质中充分流动，影响了血液在过滤介质中的流速，从而影响了血细胞在过滤介质上的惯性沉降和重力沉降作用，对血细胞的去除不利。并且过滤时起动时间也很长，不利于临床操作。

(4)第四代血液过滤材料是将第三代血液过滤材料进行表面改性后再行使用的过滤材料，常用的改性方法有如下二种：

A)表面接枝法。即通过表面接枝提高过滤材料的亲水性的方法，以日本专利JP310,917和《产业用纺织品》2001年第12期的“白细胞过滤用非织造布紫外辐照的液相接枝改性研究”为代表。但由于接枝反应所用化学试剂会影响过滤材料的血液相容性，该方法未大规模用于生产中。

B)涂层法。即采用在过滤材料表面涂层多糖型改性剂的方法，以美国专利US 4,936,998、US 5,895,575和欧洲专利EP 0,559,086为代表。但多糖型涂层改性剂会使血液产生异体反应，血小板被激活，导致血液质量下降。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高品质的血液过滤材料，以解决现有技术存在的上述问题。本发明的血液过滤材料除具有普通产品应有的特性外，它还具有更好的亲水性与血液相容性，具有更高的血液过滤效率等优良特性，因此可以作为新的血液过滤材料应用于血液过滤领域。

本发明的另一个目的是提供上述血液过滤材料的制造方法。

本发明所提供的血液过滤材料是由过滤基材与表面改性层所构成的，具体组成如下：

(1)所述过滤基材是由高分子纤维材料所制成的非织造材料，即高分子纤维无纺织布，其中，高分子纤维材料为聚烯烃、聚酯、聚乳酸纤维中的任意一种，通过熔喷方法加工而成的非织造材料。所述过滤基材面密度为10～1000g/cm²，基材的平均孔径为0.1～100μm，基材厚度为0.01～50mm，基材中的纤维直径为0.01～50μm。

(2)所述表面改性层是由丝素蛋白水溶液和水分散型聚氨酯的共混水溶液在上述过滤基材表面涂层固化而成的，其中水分散型聚氨酯为医用等级的含固量为20％～40％的聚氨酯水溶液；丝素蛋白水溶液为脱胶蚕茧经溶解和透析后所制成的重量百分比浓度为1％～10％的丝素蛋白水溶液。构成表面改性层的丝素蛋白与聚氨酯两组份的重量比为90～10∶10～90。

上述的血液过滤材料中，所述过滤基材的高分子纤维非织造材料，即高分子纤维无纺布，它是采用熔喷非织造工艺所制成的，该熔喷工艺能赋予产品超细的纤维结构(3μm是具有代表性的孔径)、增大纤维的表面积和孔隙率(约为75～80％)、孔隙分布均匀、孔径小，具有过滤效率高、容尘量大、过滤阻力小、化学性稳定等特点，是一种能满足基本过滤条件的适合血液过滤的基材；所述表面改性层是由丝素蛋白水溶液和水分散型聚氨酯的共混水溶液在上述过滤基材表面涂层固化而成的，其中水分散型聚氨酯为医用等级的含固量为20％～40％的聚氨酯水溶液，它是一种与血液具有良好相容性的高分子材料，它不仅能有助于提高表面改性层与过滤基材之间的粘合强度，而且还能使本发明的血液过滤材料具有良好的耐水性；自制的丝素蛋白是从蚕茧内提取的高极性的天然高分子材料，它不但具有优良的血液相容性、亲水性、无毒等特征，而且能使本发明的血液过滤材料的血液过滤效率有较大的提高。

本发明的血液过滤材料的制造方法是由丝素蛋白的提取、丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液的配置、血液过滤材料的制备依次进行的三个步骤组成的，具体步骤如下：

(1)丝素蛋白的提取

采用常规的脱胶方法，将蚕茧表面的丝胶脱去后，所得白色的蚕丝蛋白溶解于饱和的无机盐水溶液中，形成蚕丝蛋白/无机盐/水溶液，再用中空纤维膜或透析袋进行透析，除去溶液内含的无机盐，制得重量百分比浓度为1％～10％的丝素蛋白水溶液。所述的无机盐为溴化锂、硫氰酸锂、氯化钙或硝酸钙中的任意一种，其中最优选为溴化锂；工艺参数：丝素蛋白与无机盐的重量比为10～20∶90～80，溶解温度为5～30℃，溶解时间为5～32小时。

(2)丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液的配置

取(1)所制得的丝素蛋白水溶液与含固量为20％～40％的医用级聚氨酯水溶液，按上述比例共混搅拌均匀，制得丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液。工艺参数：搅拌温度为5～30℃，搅拌时间为5～10分钟。

(3)血液过滤材料的制备

采用常规的涂层方法，带浆辊涂层法，刮刀涂层法，转移涂层法或点涂层法中的任意一种，将(2)所制得的丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液涂在所述的过滤基材表面，经烘箱烘干后，使其固化粘合在过滤基材表面上，制得含丝素蛋白/聚氨酯涂层改性的血液过滤材料。工艺参数：涂层温度为5～30℃，烘干温度为100～110℃，烘干时间为10～60分钟。

本发明的优点是基材选择范围广，可选择聚烯烃、聚酯和聚乳酸三种中的任意一种无纺布，特别是聚烯烃和聚酯二种材料的价格更为低廉，他们均能通过熔喷方法制成能满足基本过滤条件的适合血液过滤基材；本发明首次选择了丝素蛋白和聚氨酯所组成的共混物构成了表面改性层，由于聚氨酯是一种可以用于医用的高分子材料，而丝素蛋白本身就是天然蚕丝的提取物，不容易使血液产生异体反应，二者的混合水溶液作为涂层剂涂于过滤基材而制成的血液过滤材料中也不会含有影响血液相容性的化学试剂，因此具有优良的血液相容性，聚氨酯和丝素蛋白同时又是极性高分子材料，具有较好的血液润湿性和渗透性，血液可以在其中充分流动，过滤时起动时间缩短，因此具有较高的血液过滤效率；由上述二者所构成的血液过滤材料是一种平均孔径变小、表面润湿性增加、耐水性较好的、具有较高过滤效率和血液相容性等优良特性的血液过滤材料。

具体实施方式：

实施例1：

采用碱法将蚕茧表面的丝胶脱去后，将其中所得的29.6克的白色蚕丝蛋白在20℃下放入266.4克的47％(重量百分比)的溴化锂水溶液中，22小时后蚕丝蛋白溶解，形成丝素蛋白含量为10％的蚕丝蛋白/溴化锂水溶液，加水稀释3倍后，过滤，经透析袋，除去溴化锂。得到丝素蛋白含量为2％(重量百分比)的丝素蛋白水溶液1480克。

取上述450克2％(重量百分比)的丝素蛋白水溶液与4克含固量为25％(重量百分比)的医用级聚氨酯水溶液在20℃温度下搅拌5分钟，得到涂层所用的丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液454克。

在20℃温度下，取上述丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液倒于离型纸上，用双手由上往下轻推钢辊，使涂层剂均匀地涂于离型纸上，再将面密度为500g/cm²、平均孔径为10μm、厚度为20mm、纤维平均直径为20μm的聚丙烯熔喷非织造材料覆盖于离型纸上，用钢辊将其压平，然后放入100℃的烘箱中烘15分钟，取出，剥掉离型纸后即得含丝素蛋白/聚氨酯涂层改性的血液过滤材料。

实施例2：

采用皂煮法将蚕茧表面的丝胶脱去后，将其中所得的10克的白色蚕丝蛋白在25℃下放入200克的47％(重量百分比)的溴化锂水溶液中，15小时后蚕丝蛋白溶解，形成丝素蛋白含量为5％(重量百分比)的蚕丝蛋白/溴化锂水溶液，加水稀释2倍后，过滤，经透析袋，除去溴化锂。得到丝素蛋白含量为1.6％(重量百分比)的丝素蛋白水溶液625克。

取上述625克1.6％(重量百分比)的丝素蛋白水溶液与300克含固量为30％(重量百分比)的医用级聚氨酯水溶液在25℃温度下搅拌8分钟，得到涂层所用的丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液925克。

在25℃温度下，取上述丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液倒于离型纸上，用刮涂刀刮涂均匀，再将面密度为800g/cm²、平均孔径为9μm、厚度为35mm、纤维平均直径为16μm的聚酯(PBT)熔喷非织造材料覆盖于离型纸上，然后放入105℃的烘箱中烘12分钟，取出，剥离掉离型纸后即得含丝素蛋白/聚氨酯涂层改性的血液过滤材料。

实施例3：

采用碱法将蚕茧表面的丝胶脱去后，将其中所得的20克的白色蚕丝蛋白在30℃下放入250克的50％(重量百分比)的溴化锂水溶液中，15小时后蚕丝蛋白溶解，形成丝素蛋白含量为8％(重量百分比)的蚕丝蛋白/溴化锂水溶液，加水稀释2.5倍后，过滤，经透析袋，除去溴化锂。得到丝素蛋白含量为1.4％(重量百分比)的丝素蛋白水溶液1430克。

取上述50克1.4％(重量百分比)的丝素蛋白水溶液与14克含固量为20％(重量百分比)的医用级聚氨酯水溶液在30℃温度下搅拌8分钟，得到涂层所用的丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液64克。

在30℃温度下，取上述丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液倒于离型纸上，用刮涂刀刮涂均匀，再将面密度为700g/cm²、平均孔径为12μm、厚度为30mm、纤维平均直径为12μm的聚乳酸熔喷非织造材料覆盖于离型纸上，然后放入110℃的烘箱中烘10分钟，取出，剥离掉离型纸后即得含丝素蛋白/聚氨酯涂层改性的血液过滤材料。

Claims

1.一种血液过滤材料，其特征在于：

由过滤基材与表面改性层所构成的，所述过滤基材是用熔喷方法加工而成的高分子纤维非织造材料，其基材面密度为10～1000g/cm²，基材的平均孔径为0.1～100μm，基材厚度为0.01～50mm，基材中的纤维直径为0.01～50μm；所述表面改性层是由丝素蛋白水溶液和水分散型聚氨酯的共混水溶液在上述过滤基材表面涂层固化而成的，其中水分散型聚氨酯为医用等级的含固量为20％～40％的聚氨酯水溶液，丝素蛋白水溶液为脱胶蚕茧经溶解和透析后所制成的重量百分比浓度为1％～10％的丝素蛋白水溶液。

2.如权利要求1所述的血液过滤材料，其特征在于构成过滤基材的高分子纤维为聚烯烃、聚酯或聚乳酸纤维中的任意一种。

3.如权利要求1所述的血液过滤材料，其特征在于构成表面改性层的丝素蛋白与聚氨酯两组份的重量比为90～10∶10～90。

4.权利要求1所述的血液过滤材料的制造方法，其特征在于该方法是由丝素蛋白的提取、丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液的配置、血液过滤材料的制备依次进行的三个步骤组成，具体步骤如下：

(1)丝素蛋白的提取

采用常规的脱胶方法，将蚕茧表面的丝胶脱去后，所得白色的蚕丝蛋白溶解于饱和的无机盐水溶液中，形成蚕丝蛋白/无机盐/水溶液，再用中空纤维膜或透析袋进行透析，除去溶液内含的无机盐，制得重量百分比为1％～10％的丝素蛋白水溶液，工艺参数：丝素蛋白与无机盐的重量比为10～20∶90～80，溶解温度为5～30℃，溶解时间为5～32小时；

(2)丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液的配置

取(1)所制得的丝素蛋白水溶液与含固量为20％～40％的医用级聚氨酯水溶液，按上述比例共混搅拌均匀，制得丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液，工艺参数：搅拌温度为5～30℃，搅拌时间为5～10分钟；

(3)血液过滤材料的制备

采用常规的涂层方法，带浆辊涂层法，刮刀涂层法，转移涂层法或点涂层法中的任意一种，将(2)所制得的丝素蛋白/聚氨酯共混水溶液涂在所述的过滤基材表面，经烘箱烘干后，使其固化粘合在过滤基材表面上，制得含丝素蛋白/聚氨酯涂层改性的血液过滤材料，工艺参数：涂层温度为5～30℃，烘干温度为100～110℃，烘干时间为10～60分钟。

5.如权利要求4所述的血液过滤材料的制造方法，其特征在于所述的溶解丝素蛋白的无机盐组份为溴化锂、硫氰酸锂、氯化钙或硝酸钙中的任意一种。

6.如权利要求5所述的血液过滤材料的制造方法，其特征在于所述的溶解丝素蛋白的无机盐组份是溴化锂。