專利名稱：一種血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物醫用材料領域，更具體的講，尤其涉及一種血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑及其制備方法。
背景技術：
血液灌流作為血液凈化中的一種方法，用在如尿毒癥，慢性肝病等多種病種中。血液灌流的一個核心材料就是多孔吸附劑。血液直接觸類灌流用吸附劑載體需要具備一定的血液相容性，同時具備一定的孔道結構。在材料表面的官能團、電荷等因素以及孔道結構共同作用下可以對血液中的目標物質進行選擇性的吸附，同時又保證了不對血液的有形成分進行破壞。纖維素作為生物相容性好的醫用材料用作血液灌流用吸附劑包膜材料或者透析器半透膜都有很長的應用歷史。纖維素的每個葡萄糖基環上含有3個具備反應活性的羥 基，可以發生氧化、酯化、醚化、接枝共聚等反應，可以與不同配體進行修飾得到針對不同病種的灌流吸附劑。如CN1408442A專利中公布了一種用L-色氨酸為配體的接枝纖維素微球用于吸附血液中乙酰膽堿方法，CN101224415A專利中公布了一中以磷酸鹽為配體，纖維素等多孔吸附材料為載體吸附血液中低密度脂蛋白的方法，EP0247592A2專利中公布了一種在纖維素吸附劑上接枝直鏈烷烴吸附血液中β 2微球蛋白和免疫球蛋白的方法。國內外已經有不少關于多孔纖維素球吸附劑的制備報道，但是很少提及制備合適孔道結構，并且適合用于血液灌流用吸附劑的制備方法。雖然纖維素具備較好的血液相容性，但是如果孔道結構不合理，比如含有過多的大孔時，在進行全血灌流時同樣會吸附大量的大分子蛋白和血液有形成分造成對患者的損害，同時，過小的孔結將影響吸附劑對目標物質的吸附效果。在早期制備纖維素吸附材料時，多采用傳統的二硫化碳方法制備纖維素粘膠溶液，這本身造成許多污染并增加了后續對纖維素微球清洗的工作量，這對纖維素微球的應用增加了成本，不適合大規模的應用于血液凈化產品的生產。同時對于全血灌流時，對吸附劑的粒徑有一定的要求，在保證對血細胞安全的情況下，盡量小的粒徑可以增加吸附性能，粒徑的均一性越好對血液的流動影響就越小。因此市面上不少粉末狀和較小粒徑的纖維素微球是不能直接用于全血的血液灌流。

發明內容
本發明針對上述技術的不足，提供了一種血液灌流用的多孔纖維素微球吸附劑，同時結合了新的制備工藝，提供了一種工藝簡單，環保無污染的可用于血液灌流用的多孔纖維素微球的制備方法。本發明的技術解決方案為一種血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，制備步驟為a、將致孔劑、氫氧化鈉、氫氧化鋰、尿素和硫脲加入蒸餾水中配制成水溶液，并將該水溶液降溫到零下15°C至零下8°C后，加入纖維素并攪拌配得纖維素溶液，并保持溶液的溫度在零下8°C以下；b、將分散劑在室溫下均勻分散到油相中備用；C、將步驟b中得到的混合物降低溫度到步驟a所配置溶液的溫度后倒入步驟a的溶液中攪拌，攪拌速度為10(Γ1000轉/分鐘，在攪拌30分鐘后使其恢復至室溫；d、將步驟c制得的溶液的溫度緩慢升溫到60°C，并反應廣3個小時；e、將稀鹽酸溶液加入到反應完全的步驟d所得的溶液中，然后靜置分層，回收油相得到纖維素微球，并將纖維素微球用蒸餾水洗滌至中性；f、將步驟e所得的纖維素微球用氫氧化鈉和二甲亞砜加入蒸餾水配得的水溶液在低速攪拌下浸泡I小時后，加入一定量的交聯劑在室溫下反應f 3小時后，升溫至80°C反 應廣2小時，然后冷卻過濾，回收堿液，用稀鹽酸中和浸泡纖維素微球后，用蒸餾水洗至中性得到球形多孔纖維素微球；上述纖維素為棉花，其加入量是步驟a蒸餾水質量的4飛被％ ；上述致孔劑是聚乙二醇,其加入量是步驟a蒸懼水質量的(Tl5wt% ；上述氫氧化鈉、氫氧化鋰、尿素和硫脲的加入量分別是步驟a蒸餾水質量的2 8wt%、l 3wt%、6 9wt%和 5 8wt% ；上述的分散劑為吐溫或油酸其加入體積是有機相體積的f 8% ；上述油相是液體石蠟或者二甲基硅油，其體積與纖維素溶液體積比例是3 8 :1 ;上述二甲亞砜與步驟f蒸餾水的體積比是I :7 9 ;所用氫氧化鈉是步驟f蒸餾水的質量的5 10wt% ；上述交聯劑為環氧氯丙烷，其加入量為反應微球體積的5 15%。有益效果所制備的多孔纖維素微球在經過交聯后，得到了永久性的孔結構，可耐疒15bar的操作壓力，不易溶脹，不易變形，在經過高溫蒸汽滅菌后仍可以保證其外貌形狀和孔結構，并且在吸附柱中液體流速和壓力差幾乎呈線性關系。微球對分子量較大的蛋白如白蛋白的吸附量很小，而對小分子蛋白有較快的吸附能力。


圖I多孔微球對溶菌酶和牛血清白蛋白混合溶液的吸附率對比圖；圖2多孔微球的孔容和孔徑分布圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例和說明附圖進一步說明本發明的技術方案。實施例I(I)將80g氫氧化鈉、IOg氫氧化鋰、80g尿素、50g硫脲、120g聚乙二醇400和1000
毫升蒸餾水中加入到帶攪拌的三口瓶中，室溫下攪拌溶解后降低溫度到-10°C，將50g干燥后的棉花加到此溶液中，輕微攪拌浸泡30分鐘后，加大攪拌速度直至纖維素完全溶解呈澄清透明溶液，然后抽真空脫氣泡后備用。(2)將100毫升吐溫80加入到4000毫升液體石蠟中攪拌均勻后降低溫度到零下10°c后將此油相緩慢的加入制備好的纖維素溶液，同時保證攪拌速度在800轉/分鐘，并緩慢恢復至室溫。反應30分鐘后逐漸加熱至60°C固化反應I. 5小時，再加入稀鹽酸后靜置分層，回收上層油相。將纖維素微球用蒸餾水多次洗滌至中性。(3)取300毫升纖維素微球，室溫下浸泡到含有30g氫氧化鈉，45毫升二甲亞砜和400毫升蒸餾水的混合溶液中。輕微攪拌浸泡I小時后，在200轉/分鐘的攪拌條件下加入35毫升環氧氯丙烷到含有微球的溶液中，室溫下反應I. 5小時后，緩慢升溫至80°C反應I小時，冷卻過濾，將纖維素微球用稀鹽酸浸泡活化后用蒸餾水洗滌至中性，可以得到交聯的多孔纖維素球。上述制得的纖維素微球平均粒徑為O. 46mm,比表面積為830m2/g。實施例2
(I)將60g氫氧化鈉、20g氫氧化鋰、60g尿素、60g硫脲、IOOg聚乙二醇400和1000
毫升蒸餾水中加入到帶攪拌的三口瓶中，室溫下攪拌溶解后降低溫度到_8°C，將50g干燥后的棉花加到此溶液中，輕微攪拌浸泡30分鐘后，加大攪拌速度直至纖維素完全溶解呈澄清透明溶液，然后抽真空脫氣泡后備用。(2)將90毫升油酸加入到5000毫升液體石蠟中攪拌均勻后降低溫度到零下8°C后將此油相緩慢的加入制備好的纖維素溶液，同時保證攪拌速度在800轉/分鐘，并緩慢恢復至室溫。反應30分鐘后逐漸加熱至60°C固化反應I. 5小時，再加入稀鹽酸后靜置分層，回收上層油相。將纖維素微球用蒸餾水多次洗滌至中性。(3)取300毫升纖維素微球，室溫下浸泡到含有30g氫氧化鈉，50毫升二甲亞砜和400毫升蒸餾水的混合溶液中。輕微攪拌浸泡I小時后，在200轉/分鐘的攪拌條件下加入35毫升環氧氯丙烷到含有微球的溶液中，室溫下反應I. 5小時后，緩慢升溫至80°C反應I小時，冷卻過濾，將纖維素微球用稀鹽酸浸泡活化后用蒸餾水洗滌至中性，可以得到交聯的多孔纖維素球。上述制得的纖維素微球平均粒徑為O. 52mm,比表面積為740m2/g。實施例3(I)將80g氫氧化鈉、30g氫氧化鋰、70g尿素、50g硫脲、130g聚乙二醇800和1000
毫升蒸餾水中加入到帶攪拌的三口瓶中，室溫下攪拌溶解后降低溫度到-10°C，將60g干燥后的棉花加到此溶液中，輕微攪拌浸泡30分鐘后，加大攪拌速度直至纖維素完全溶解呈澄清透明溶液，然后抽真空脫氣泡后備用。(2)將150毫升吐溫80加入到5000毫升液體石蠟中攪拌均勻后降低溫度到零下10°C后將此油相緩慢的加入制備好的纖維素溶液，同時保證攪拌速度在600轉/分鐘，并緩慢恢復至室溫。反應30分鐘后逐漸加熱至60°C固化反應I. 5小時，再加入稀鹽酸后靜置分層，回收上層油相。將纖維素微球用蒸餾水多次洗滌至中性。(3)取300毫升纖維素微球，室溫下浸泡到含有40g氫氧化鈉，55毫升二甲亞砜和400毫升蒸餾水的混合溶液中。輕微攪拌浸泡I小時后，在200轉/分鐘的攪拌條件下加入45毫升環氧氯丙烷到含有微球的溶液中，室溫下反應I. 5小時后，緩慢升溫至80°C反應I小時，冷卻過濾，將纖維素微球用稀鹽酸浸泡活化后用蒸餾水洗滌至中性，可以得到交聯的多孔纖維素球。上述制得的纖維素微球平均粒徑為O. 65mm,比表面積為480m2/g。
實施例4(I)將80g氫氧化鈉、20g氫氧化鋰、60g尿素、80g硫脲、140g聚乙二醇400和1000
毫升蒸餾水中加入到帶攪拌的三口瓶中，室溫下攪拌溶解后降低溫度到_8°C，將60g干燥后的棉花加到此溶液中，輕微攪拌浸泡30分鐘后，加大攪拌速度直至纖維素完全溶解呈澄清透明溶液，然后抽真空脫氣泡后備用。(2)將180毫升吐溫80加入到6000毫升液體石蠟中攪拌均勻后降低溫度到零下8°C后將此油相緩慢的加入制備好的纖維素溶液，同時保證攪拌速度在800轉/分鐘，并緩慢恢復至室溫。反應30分鐘后逐漸加熱至60°C固化反應I. 5小時，再加入稀鹽酸后靜置分層，回收上層油相。將纖維素微球用蒸餾水多次洗滌至中性。 (3)取300毫升纖維素微球，室溫下浸泡到含有40g氫氧化鈉，55毫升二甲亞砜和400毫升蒸餾水的混合溶液中。輕微攪拌浸泡I小時后，在200轉/分鐘的攪拌條件下加入40毫升環氧氯丙烷到含有微球的溶液中，室溫下反應I. 5小時后，緩慢升溫至80°C反應I小時，冷卻過濾，將纖維素微球用稀鹽酸浸泡活化后用蒸餾水洗滌至中性，可以得到交聯的多孔纖維素球。上述制得的纖維素微球平均粒徑為O. 48mm,比表面積為890m2/g。實施例5(I)將80g氫氧化鈉、20g氫氧化鋰、60g尿素、80g硫脲、150g聚乙二醇400和1000
毫升蒸餾水中加入到帶攪拌的三口瓶中，室溫下攪拌溶解后降低溫度到_8°C，將60g干燥后的棉花加到此溶液中，輕微攪拌浸泡30分鐘后，加大攪拌速度直至纖維素完全溶解呈澄清透明溶液，然后抽真空脫氣泡后備用。(2)將200毫升吐溫80加入到6000毫升液體石蠟中攪拌均勻后降低溫度到零下8°C后將此油相緩慢的加入制備好的纖維素溶液，同時保證攪拌速度在600轉/分鐘，并緩慢恢復至室溫。反應30分鐘后逐漸加熱至60°C固化反應I. 5小時，再加入稀鹽酸后靜置分層，回收上層油相。將纖維素微球用蒸餾水多次洗滌至中性。(3)取300毫升纖維素微球，室溫下浸泡到含有40g氫氧化鈉，55毫升二甲亞砜和400毫升蒸餾水的混合溶液中。輕微攪拌浸泡I小時后，在200轉/分鐘的攪拌條件下加入45毫升環氧氯丙烷到含有微球的溶液中，室溫下反應I. 5小時后，緩慢升溫至80°C反應I小時，冷卻過濾，將纖維素微球用稀鹽酸浸泡活化后用蒸餾水洗滌至中性，可以得到交聯的多孔纖維素球。上述制得的纖維素微球平均粒徑為O. 4mm,比表面積為910m2/g。配置4升含有O. 9%氯化鈉pH為7. 4的緩沖溶液，將溶菌酶(分子量14kDa)和牛血清白蛋白(分子量66kDa)溶于此緩沖溶液中，保持溶菌酶的初始濃度為50mg/L，牛血清白蛋白的初始濃度為40g/L。這個濃度條件為模擬臨床病人血漿中蛋白濃度。取所制得的纖維素微球300毫升裝入到罐體中，接通灌流的管路，將所配置的蛋白溶液通過此罐體，灌流泵流速控制在200毫升/分鐘，灌流的時間為4小時。用液相色譜檢測吸附前和吸附后溶液中溶菌酶的濃度，利用雙縮脲法檢測吸附前和吸附后溶液中牛血清白蛋白的濃度，計算纖維素微球對蛋白的吸附率，其結果見圖I。圖2是依據多孔纖維素微球對氮氣吸附的等溫曲線得到的孔體積與孔徑的分布圖，這個圖顯示了孔體積在不同空間范圍內的分布。從吸附實驗和孔體積分布的結果可以看出具備合適孔結構的吸附劑可以有效地減小對大分子蛋白的吸附，而對小分子蛋白仍有 很好的吸附效果。
權利要求
1.ー種血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑，其特征在于多孔纖維素微球的粒徑在0.I 2mm，纖維素微球內部孔直徑分布在5nnT40nm，比表面積為40(Tl000m2/g，可耐操作壓力 7 15bar。
2.—種權利要求I所述的血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于利用反相懸浮體系得到多孔球形微球，再經過交聯得到可耐7 15bar的操作壓カ的多孔纖維素微球。
3.根據權利要求2所述的血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于具體步驟為 a、將致孔劑、氫氧化鈉、氫氧化鋰、尿素和硫脲加入蒸餾水中配制成水溶液，并將該水溶液降溫到零下15°C至零下8°C后，加入纖維素并攪拌配得纖維素溶液，并保持溶液的溫度在零下8°C以下； b、將分散劑在室溫下均勻分散到油相中備用； C、將步驟b中得到的混合物降低溫度到步驟a所配置溶液的溫度后倒入步驟a的溶液中攪拌，攪拌速度為10(T1000轉/分鐘，在攪拌30分鐘后使其恢復至室溫； d、將步驟c制得的溶液的溫度緩慢升溫到60°C，并反應f3個小時； e、將稀鹽酸溶液加入到反應完全的步驟d所得的溶液中，然后靜置分層，回收油相得到纖維素微球，并將纖維素微球用蒸餾水洗滌至中性； f、將步驟e所得的纖維素微球用氫氧化鈉和ニ甲亞砜加入蒸餾水配得的水溶液在低速攪拌下浸泡I小時后，加入一定量的交聯劑在室溫下反應廣3小時后，升溫至80°C反應r2小時，然后冷卻過濾，回收堿液，用稀鹽酸中和浸泡纖維素微球后，用蒸餾水洗至中性得到球形多孔纖維素微球。
4.根據權利要求2或3所述血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于所述的纖維素為棉花，其加入量是步驟a蒸餾水質量的4 6wt%。
5.根據權利要求4所述血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于所述的致孔劑是聚こニ醇其加入量是步驟a蒸餾水質量的(Tl5wt%，其平均分子量可以為300、600、800 或 1000。
6.根據權利要求2或3或5所述血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在干所述的氫氧化鈉、氫氧化鋰、尿素和硫脲的加入量分別是步驟a蒸餾水質量的2 8wt%、I 3wt%、6 9wt% 和 5 8wt%。
7.根據權利要求6所述血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于所述的分散劑為吐溫或油酸其加入體積是有機相體積的廣8%。
8.根據權利要求2、3、5或7所述血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于所述的油相是液體石蠟或者ニ甲基硅油，其體積與纖維素溶液體積比例是:T8 :1。
9.根據權利要求8所述血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于所述的ニ甲亞砜與步驟f蒸餾水的體積比是I :7、；所用氫氧化鈉是步驟f蒸餾水的質量的 5 10wt%。
10.根據權利要求2或3或5或7或9所述血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑的制備方法，其特征在于所述的交聯劑為環氧氯丙烷，其加入量為反應微球體積的5 15%。
全文摘要
本發明是一種血液灌流用多孔纖維素微球吸附劑及其制備方法，所制備的多孔纖維素微球的粒徑在0.1~2mm，纖維素微球內部孔尺寸主要分布在5nm~40nm，比表面積為400~1000m2/g，可耐操作壓力7~15bar，其制備的特征在于利用反相懸浮體系得到多孔球形微球，再經過交聯得到具備可耐操作壓力7~15bar的多孔纖維素微球，可用作生物醫用材料的載體使用或者用作血液灌流用吸附劑材料。
文檔編號A61M1/36GK102794161SQ20121033421
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者
田 浩, 羅章凱, 王翔, 楊力, 張文 申請人:重慶希爾康血液凈化器材研發有限公司