專利名稱：一種低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于膜表面工程和生物分離工程領域，特別涉及到一種用于實現血液透析過程中低密度脂蛋白同步高效吸附凈化的改性分離膜材料的制備方法。
背景技術：
據國際腎臟病學會(ISN)和國際腎臟基金聯盟(IFKF)聯合發布公告，目前世界上超過5億人患有不同類型的腎臟疾病；其中終末期腎臟病患者死于心腦血管疾病并發癥的人數每年高達數百萬。心血管疾病是腎功能衰竭的常見并發癥，高達50%的尿毒癥患者死于此并發癥。事實上，尿毒癥與心腦血管疾病互相影響，互為幫兇，只要對其中一種治療和控制不利，都可造成惡性循環。因此，在治療尿毒癥過程中，對心血管疾病的控制也格外重要。發生心腦血管疾病的主要原因之一是動脈粥樣硬化，流行病學研究和臨床實踐已證明， 血液中低密度脂蛋白濃度病態過高時，會加速膽固醇在血管壁上沉積繼而導致動脈粥樣硬化。降低血液中低密度脂蛋白含量能明顯改善血液流變性，是預防與治療心腦血管疾病的有效途徑。因此，近年來發展了多種血液凈化技術以降低血液中低密度脂蛋白含量水平，其中體外循環法應用廣泛，對于藥物治療及膳食控制無效的遺傳性高膽固醇血癥患者尤為適用。例如，CN200720071230. 2、CN2005201180934、CN200620045686. 7、CN200420021636. 6、 CN200320126896. 5、CN02218667. 0、CN01253799. 3中公開了分離膜多重過濾的分離技術； CN200520072053. 0中公開了血液灌流吸附分離技術；除此之外，臨床使用的治療方案還包括血漿置換、和體外肝素誘導沉淀等技術。低密度脂蛋白親和吸附血液凈化技術的核心是低密度脂蛋白吸附材料，已有大量產品問世，例如，CN200710061324. 6公開了以殼聚糖、纖維素或聚乙烯醇微球為載體，固定磷酸鹽配基制得低密度脂蛋白吸附材料；CN200610095179.9公開了以肝素及其衍生物或類肝素固定于高分子載體表面的吸附材料，CN200610200095. 7公開了以牛磺酸及吲哚乙酸兩種吸附功能基的吸附材料，CN200610039132. 0公開了以活化硫酸右旋糖苷鈉鹽、聚丙烯酸、聚(丙烯酸-co-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)或氯磺酸帶有負電荷的吸附劑； CN200480000567. 3公開了以色氨酸衍生物和聚陰離子化合物的吸附劑。這些吸附材料主要為帶負電荷的高分子材料，并且均具有生物相容性好，選擇性高，價格低廉等特點。其中肝素作為聚陰離子酸性粘多糖，其分子鏈上的豐富羥基、羧基、磺酸基等負電性基團能與低密度脂蛋白發生特異性結合作用；此外，肝素還具有生物相容性好、抗凝血等特點，符合配體要求。目前，臨床上采用肝素誘導的體外低密度脂蛋白沉淀治療方法中，由于肝素是游離的，在治療循環過程中，不可避免因肝素過量使用而部分殘留隨血液進入人體內，可能會引起出血、不凝血等副作用。另外，對于患有心腦血管疾病的尿毒癥患者所采取的血液透析和血液凈化聯合治療方法，仍存在諸如治療過程繁瑣冗長、操作復雜、價格昂貴以及患者蛋白質流失嚴重等一系列現實問題
發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，制備一種可實現血液透析過程中低密度脂蛋白同步高效吸附凈化的改性分離膜材料。為了解決技術問題，本發明以血液透析膜為載體，采用表面等離子體法對聚砜非對稱膜進行表面處理后，通過共價鍵直接將具有優異生物相容性的肝素構筑于膜表面，該法極大地簡化了低密度脂蛋白吸附材料的制備過程，所制備血液透析蛋白親和膜對非目標蛋白具有高阻抗性、對低密度脂蛋白具有高選擇性的智能仿生表面，并且能夠實現在透析過程中利用膜表面選擇性吸附實現低密度脂蛋白高效分離凈化。本發明中低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法，包括以下步驟(1)將血液透析膜材料用溶劑進行預清洗，除去吸附在膜表面的雜質后，自然晾干；所述溶劑為丙酮、乙醇中的一種或任意比例的混合物；(2)將經過預清洗處理的血液透析膜材料置于等離子體處理機腔內，先通入惰性氣體1 5分鐘，然后通入活化氣體至氣氛組成恒定，再開啟電源進行等離子體處理30 300秒；所述的活化氣體為氨氣、二氧化碳中的一種或任意比例的混合物；(3)將經過等離子體處理的血液透析膜材料浸入肝素溶液中，加入偶聯劑在25 30°C下振蕩反應12 Mh ；反應結束后取出，用pH 7. 0的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗并濾干，即得低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料；所述肝素溶液為肝素溶于pH = 4. 0 5. 0的檸檬酸緩沖溶液，其中肝素溶液濃度為0. 1 1克/升；所述偶聯劑為1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺組成的偶聯體系，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素 1 5倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為1 5 1。本發明步驟(1)中所述溶劑為丙酮、乙醇中的一種或任意比例的混合物。本發明步驟(1)中，所述的血液透析膜材料為聚砜中空纖維超濾膜、聚醚砜中空纖維超濾膜或聚丙烯腈中空纖維超濾膜其中的任意一種。本發明步驟O)中，所述的惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或任意比例的混合物。本發明步驟O)中，進行等離子體處理時，將預清洗的血液透析膜材料置于常壓介質等子體處理機腔內的上下極板之間，先向常壓介質等子體處理機腔內通入惰性氣體 1 5分鐘，再通入活化氣體至常壓介質等子體處理機腔內氣氛組成恒定，開啟等離子體處理機電源，調整電壓10 30V，待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理；處理30 300秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從常壓介質等子體處理機反應腔內取出。本發明此處的常壓是指Iatm/大氣壓(76cmHg)，低溫是指室溫。本發明的有益效果是(1)通過特常壓低溫等離子活化改性處理方法引入活性反應基團，反應僅涉及材料表面，不影響材料的本體性能，同時又具有高效、低成本、低能耗、環保等特點；(2)將具有優異生物相容性和良好抗凝血功能的肝素固定于血液透析膜表面，可以極大的改善高分子分離膜材料表面的親水性和血液相容性，可以有效減小透析過程中的因膜污染引起堵塞效應，從而提高透析效率；同時還可以顯著減少血液蛋白因在膜表面非特異性吸附而造成的流失；
(3)所制得得血液透析膜能在血液透析的過程中實現低密度脂蛋白的高效選擇性分離，為具有血液中低密度脂蛋白凈化功能與血液透析功能的多功能膜材料；(4)所選用的膜基材具有優良的抗氧化性、熱穩定性和機械性能，是優異的血液透析膜基材。
具體實施例方式以下實施實例對本發明做更詳細的描述，但所述實例不構成對本發明的限制。實施例1聚砜膜用丙酮浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去丙酮。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氬氣并維持1分鐘，再通入氨氣并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓30伏，待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理30秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 4. 0、肝素濃度為0. 1克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素1倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為1 1 ；在25°C下振蕩反應12小時。反應結束后，取出用pH = 7.0 的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 17微克/平方厘米、膜表面水接觸角為66°C的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。實施例2聚砜膜用乙醇浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去乙醇。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氬氣并維持3分鐘，再通入氨氣并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓20伏，待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理60秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 4. 5、肝素濃度為0. 5克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素2倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為2 1 ；在25°C下振蕩反應16小時。反應結束后，取出用pH = 7.0 的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 45微克/平方厘米、膜表面水接觸角為的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。實施例3聚砜膜用乙醇浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去乙醇。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氦氣并維持5分鐘，再通入二氧化碳并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓20伏， 待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理120秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 5. 0、肝素濃度為0. 6克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1- (3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1- (3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素4倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為4 1 ；在25°C下振蕩反應12小時。反應結束后，取出用pH = 7. 0的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 66微克 /平方厘米、膜表面水接觸角為47°C的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。實施例4聚醚砜膜用丙酮浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去丙酮。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氦氣并維持1分鐘，再通入氨氣并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓10伏，待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理90秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 4. 0、肝素濃度為04克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素3倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為3 1 ；在25°C下振蕩反應12小時。反應結束后，取出用pH = 7.0 的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 38微克/平方厘米、膜表面水接觸角為56°C的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。實施例5聚醚砜膜用乙醇浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去乙醇。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氮氣并維持3分鐘，再通入氨氣并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓20伏，待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理120秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 5. 0、肝素濃度為0. 8克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素4倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為4 1 ；在25°C下振蕩反應12小時。反應結束后，取出用pH = 7.0 的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 49微克/平方厘米、膜表面水接觸角為52°的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。實施例6聚醚砜膜用乙醇浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去乙醇。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氬氣并維持5分鐘， 再通入二氧化碳并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓20 伏，待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理180秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 4. 0、肝素濃度為1. 0克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素5倍摩爾當量，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和 N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為5 1 ；在25°C下振蕩反應12小時。反應結束后，取出用pH =7. 0的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 77微克/平方厘米、膜表面水接觸角為43°的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料實施例7聚丙烯腈膜用丙酮浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去丙酮。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氬氣并維持3分鐘， 再通入氨氣并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓30伏， 待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理180秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 5. 0、肝素濃度為0. 8克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素5倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為5 1 ；在25°C下振蕩反應16小時。反應結束后，取出用pH = 7. 0的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 84微克 /平方厘米、膜表面水接觸角為37°C的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。實施例8聚丙烯腈膜用乙醇浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去乙醇。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氮氣并維持5分鐘， 再通入氨氣并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓30伏， 待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理300秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 5. 0、肝素濃度為1. 0克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素5倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為5 1 ；在25°C下振蕩反應12小時。反應結束后，取出用pH = 7. 0的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 93微克 /平方厘米、膜表面水接觸角為32°C的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。實施例9聚丙烯腈膜用丙酮浸泡清洗，以除去吸附在膜表面的雜質，真空干燥除去丙酮。將預處理后的膜樣品置于等離子體處理機腔內的上下極板之間，先通入氦氣并維持5分鐘， 再通入二氧化碳并維持機腔內氣氛組成恒定，其后開啟等離子體處理機電源，調整電壓30 伏，待電流穩定后進行常壓低溫等離子體處理120秒后，關閉電源與氣體閥門，將膜樣品從反應腔內取出。用丙酮清洗三次，真空干燥，然后置于干燥器中備用。將經過等離子體處理的膜樣品浸入PH = 5. 0、肝素濃度為0. 8克/升的檸檬酸緩沖溶液中，并加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺偶聯；其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素4倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和 N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為4 1 ；在25°C下振蕩反應16小時。反應結束后，取出用pH =7. 0的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗，濾干，即得肝素固定化密度為0. 72微克/平方厘米、膜表面水接觸角為41°的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。表1不同改性膜材料表面性能數據
權利要求
1.一種低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將血液透析膜材料用溶劑進行預清洗，除去吸附在膜表面的雜質后，自然晾干；(2)將經過預清洗處理的血液透析膜材料置于等離子體處理機腔內，先通入惰性氣體 1 5分鐘，然后通入活化氣體至氣氛組成恒定，再開啟電源進行等離子體處理30 300 秒；所述的活化氣體為氨氣、二氧化碳中的一種或任意比例的混合物；(3)將經過等離子體處理的血液透析膜材料浸入肝素溶液中，加入偶聯劑在25 30°C 下振蕩反應12 24h ；反應結束后取出，用pH 7. 0的PBS緩沖溶液振蕩清洗三遍，清水反復清洗并濾干，即得低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料；所述肝素溶液為肝素溶于pH = 4. 0 5. 0的檸檬酸緩沖溶液，其中肝素溶液濃度為 0. 1 1克/升；所述偶聯劑為1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺組成的偶聯體系，其中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽的用量為肝素1 5倍摩爾當量，1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽和N-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為 1 5 1。
2.根據權利要求1所述的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述溶劑為丙酮、乙醇中的一種或任意比例的混合物。
3.根據權利要求1所述的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的血液透析膜材料為聚砜中空纖維超濾膜、聚醚砜中空纖維超濾膜或聚丙烯腈中空纖維超濾膜其中的任意一種。
4.根據權利要求1所述的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法，其特征在于，步驟O)中所述的惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或任意比例的混合物。
5.根據權利要求1所述的低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法，其特征在于，步驟O)中進行等離子體處理時，控制電壓為10 30V，待電流穩定后進行等離子體處理。 全文摘要
本發明屬于膜表面工程和生物分離工程領域，旨在提供一種低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料的制備方法。該方法包括血液透析膜材料預清洗處理；置于等離子體處理機腔內，先通入惰性氣體再通入活化氣體至氣氛組成恒定，進行等離子體處理；浸入肝素溶液中，加入偶聯劑振蕩反應，用PBS緩沖溶液振蕩清洗、清水反復清洗并濾干，即得低密度脂蛋白親和吸附血液透析膜材料。本發明通過特常壓低溫等離子活化改性處理方法引入活性反應基團，反應僅涉及材料表面，不影響材料的本體性能，同時又具有高效、低成本、低能耗、環保等特點；可以極大的改善高分子分離膜材料表面的親水性和血液相容性，可以有效減小透析過程中的因膜污染引起堵塞效應。
文檔編號B01D69/02GK102258946SQ20111010650
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者徐志康, 李晶, 黃小軍 申請人:浙江大學