基于贻贝仿生化学的血液净化材料及其制备方法与流程

本发明属于生化分离和生物医用材料领域，特别涉及基于贻贝仿生化学的血液净化材料及其制备方法。

背景技术：

现有在血液净化医疗器械材料的制备工艺中，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。但是现有用来制备血液净化材料所用基材大多为炭化树脂、吸附树脂等多孔材料，而这些材料通常是交联结构，其本身可改性的基团很少，因此在用聚乙烯醇缩丁醛(pvb)直接对炭化树脂、吸附树脂等多孔材料进行包覆，所形成的包覆膜对于基材的吸附力较小，容易脱落。

技术实现要素：

本发明提供一种基于贻贝仿生化学的血液净化材料及其制备方法，所述血液净化材料上的包覆膜层能够强有力的吸附在材料基体上，且通过与材料基体形成互穿网络聚合物结构，使其不易脱落。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。

基于贻贝仿生化学的血液净化材料，所述血液净化材料从里到外依次为多孔吸附基材、吸附层及包覆膜，所述吸附层为硫酸多粘菌素b、聚赖氨酸盐酸盐、聚乙烯亚胺或聚多巴胺中的一种或多种，并以分子链的形式缠绕在多孔吸附基材上；所述包覆膜是聚乙烯醇缩丁醛-没食子酸膜或聚乙烯醇缩丁醛膜。

进一步地，所述多孔吸附基材包括活性炭、吸附树脂、炭化树脂、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、聚乙烯多孔片板。

进一步地，所述多孔吸附基材中孔径为2～50nm，且多孔吸附基材的比表面积＞500m²/g。

进一步地，所述聚乙烯醇缩丁醛-没食子酸膜是通过聚乙烯醇缩丁醛与没食子酸的混合溶液制备而成，其中聚乙烯醇缩丁醛与没食子酸等体积混合。

上述基于贻贝仿生化学的血液净化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫酸多粘菌素b溶液、聚赖氨酸盐酸盐溶液、聚乙烯亚胺溶液中的一种或多种溶液涂覆在多孔吸附基材上，形成吸附层；

(2)将已经附上吸附层的多孔吸附基材放入聚乙烯醇缩丁醛与没食子酸的混合溶液，聚乙烯醇缩丁醛-没食子酸的混合溶液的ph值为8～10，且聚乙烯醇缩丁醛的浓度为0.1～5％，并搅拌12～36h，最终制得基于贻贝仿生化学的血液净化材料。

上述基于贻贝仿生化学的血液净化材料的制备方法，包括以下步骤：

a.将聚多巴胺溶液涂覆在多孔吸附基材上，形成聚多巴胺吸附层；

b.将已经附上聚多巴胺吸附层的多孔吸附基材放入聚乙烯醇缩丁醛溶液中，其聚乙烯醇缩丁醛溶液的ph值为8～10，且聚乙烯醇缩丁醛的浓度为0.1～5％，并搅拌12～36h，最终制得基于贻贝仿生化学的血液净化材料。

进一步地，所述硫酸多粘菌素b溶液的质量分数为0.1～30％、所述聚赖氨酸盐酸盐溶液的质量分数为0.1～30％、所述聚乙烯亚胺溶液的质量分数为0.1～30％。

进一步地，所述聚多巴胺溶液的质量分数为0.1～30％。

进一步地，所述聚多巴胺溶液中的邻苯二酚基与胺基的摩尔分数比值为0.1～2。

进一步地，所述聚多巴胺溶液中的邻苯二酚基与亚胺基的摩尔分数比值为0.1～2。

本发明的有益效果为：海洋贻贝类生物通过足丝分泌的黏液具有超强防水黏附和万能黏附的性能，现在研究表明，其黏液的主要成分为贻贝黏附蛋白，通过对这些贻贝黏附蛋白水解后的氨基酸片段中有大量的3,4-二羟基-l-苯基丙氨酸(dopa)残基、赖氨酸残基以及羟基脯氨酸残基等结构，且至少有5中含有dopa的黏附蛋白存在与海洋贻贝类生物足丝分泌的蛋白中，其中在足丝黏附盘与基底界面处分布的足丝黏附蛋白-5(mefp-5)和足丝黏附蛋白-3(mefp-3)中dopa含量较高，其摩尔分数可达30％；对dopa进一步研究，发现dopa具有邻苯二酚基团(又称儿茶酚)，此基团具有众多的化学多功能性以及亲和多样性，在ph值升高条件下，此基团容易氧化成醌，这种醌结构的引入，使得dopa的黏附作用机理更为复杂，此基团与有机基材表面相互作用是通过不可逆的共价键实现的，因此能使得dopa能强力地黏附在有机基材上；

因此本发明所述的技术方案中采用聚乙烯醇缩丁醛的没食子酸溶液作为包覆材料，而聚乙烯醇缩丁醛的没食子酸溶液中富含邻苯二酚基，硫酸多粘菌素b(pmb)、聚赖氨酸盐酸盐(pll)或聚乙烯亚胺(pei)富含胺基、亚胺基，因此聚乙烯醇缩丁醛的没食子酸和富含胺基、亚胺基的吸附层溶液能够模拟海洋贻贝类分泌的足丝的结构，使得聚乙烯醇缩丁醛具有优秀的黏性；并且本发明采用硫酸多粘菌素b溶液、聚赖氨酸盐酸盐溶液、聚乙烯亚胺溶液中的一种溶液涂覆在多孔吸附基材上，形成吸附层，所述吸附层能够缠结交联与多孔材料基体的多孔结构中，且通过与pvb进行交联，从而与多孔材料基体形成互穿聚合物网络结构，形成互穿网络聚合物，pvb涂层和多孔吸附基材之间并无化学键的作用，只是通过互穿网络结构限制其移动范围，使得pvb膜层不易脱落，从而提高所述材料的稳定性。

附图说明

图1为实施例1中制得血液净化材料与对比例中制得的血液净化材料的紫外吸收光谱图。

具体实施方式

实施例1

一种基于贻贝仿生化学的血液净化材料，所述血液净化材料从里到外依次为多孔吸附基材、吸附层及包覆膜，所述吸附层为聚赖氨酸盐酸盐吸附层，且聚赖氨酸盐酸盐以分子链的形式缠绕在所述多孔吸附基材上；所述包覆膜是聚乙烯醇缩丁醛-没食子酸膜；所述多孔吸附基材为炭化树脂。

上述血液净化材料的制备方法包括下述步骤：

(1)将聚赖氨酸盐酸盐溶液涂覆在炭化树脂上，形成聚赖氨酸盐酸盐吸附层，其中聚赖氨酸盐酸盐溶液的质量分数为20％，所述炭化树脂孔径为2～50nm，且多孔吸附基材的比表面积＞500m²/g；

(2)将已经附上聚赖氨酸盐酸盐吸附层的炭化树脂放入聚乙烯醇缩丁醛与没食子酸的混合溶液，其中聚乙烯缩丁醛与没食子酸等体积混合，且聚乙烯醇缩丁醛的浓度为0.6％，混合溶液的ph值为8.5，并搅拌24h后，将其取出后并用酒精、注射用水清洗干净就制得所述基于贻贝仿生化学的血液净化材料。

实施例2

一种基于贻贝仿生化学的血液净化材料，所述血液净化材料从里到外依次为多孔吸附基材、吸附层及包覆膜，所述吸附层为硫酸多粘菌素b吸附层，且硫酸多粘菌素b以分子链的形式缠绕在所述多孔吸附基材上；所述包覆膜为聚乙烯醇缩丁醛-没食子酸膜；所述多孔吸附基材为炭化树脂。

上述血液净化材料的制备过程包括下述步骤：

(1)将硫酸多粘菌素b(pmb)溶液涂覆在炭化树脂上，形成硫酸多粘菌素b吸附层，其中硫酸多粘菌素b溶液的质量分数为5％，所述炭化树脂孔径为2～50nm，且多孔吸附基材的比表面积＞500m²/g；

(2)将已经附上硫酸多粘菌素b吸附层的炭化树脂放入聚乙烯醇缩丁醛与没食子酸的混合溶液，其中聚乙烯缩丁醛与没食子酸等体积混合，且聚乙烯醇缩丁醛的浓度为1％，其混合溶液的ph值为8.0，并搅拌24h后，将其取出后并用酒精、注射用水清洗干净就制得所述基于贻贝仿生化学的血液净化材料。

实施例3

一种基于贻贝仿生化学的血液净化材料，所述血液净化材料从里到外依次为多孔吸附基材、吸附层及包覆膜，所述吸附层为聚乙烯亚胺，且聚乙烯亚胺以分子链的形式缠绕在所述多孔吸附基材上；所述包覆膜为聚乙烯醇酸丁醛-没食子酸膜，所述多孔吸附基材为聚苯乙烯二乙烯基吸附树脂。

上述血液净化材料的制备过程包括以下步骤：

(1)将聚乙烯亚胺溶液涂覆在聚苯乙烯二乙烯苯吸附树脂上，在聚苯乙烯二乙烯苯吸附树脂上形成聚乙烯亚胺吸附层，其中所用聚乙烯亚胺溶液的质量分数为10％，所述聚苯乙烯二乙烯苯吸附树脂的孔径为2～50nm，且聚苯乙烯二乙烯苯吸附树脂的比表面积＞500m²/g；

(2)将已经附上聚乙烯亚胺吸附层的聚苯乙烯二乙烯苯吸附树脂放入聚乙烯醇缩丁醛与没食子酸的混合溶液，其中聚乙烯缩丁醛与没食子酸等体积混合，且聚乙烯醇缩丁醛的浓度为1.5％，其混合溶液的ph值为9.0，并搅拌24h后，则在聚苯乙烯二乙烯苯吸附树脂的表面包覆上了聚乙烯醇缩丁醛-没食子酸膜，将其取出后并用酒精、注射用水清洗干净就制得所述基于贻贝仿生化学的血液净化材料。

实施例4

一种基于贻贝仿生化学的血液净化材料，所述血液净化材料从里到外依次为多孔吸附基材、吸附层及包覆膜，所述吸附层通为聚多巴胺，且聚多巴胺以分子链的形式缠绕在所述多孔吸附基材上；所述包覆膜为聚乙烯醇酸丁醛膜，所述多孔吸附基材为炭化树脂。

上述血液净化材料的制备过程包括以下步骤：

(1)将聚多巴胺溶液涂覆在炭化树脂上，在炭化树脂上形成聚多巴胺吸附层，其中所用聚多巴胺溶液的质量分数为25％，所述炭化树脂的孔径为2～50nm，且炭化树脂的比表面积＞500m²/g；

(2)将已经附上聚多巴胺吸附层的炭化树脂放入聚乙烯醇缩丁醛溶液，且聚乙烯醇缩丁醛的浓度为0.4％，调节混合溶液的ph值到10.0，并搅拌24h后，则在炭化树脂的表面包覆上了聚乙烯醇缩丁醛膜，将其取出并用酒精、注射用水清洗干净就制得所述基于贻贝仿生化学的血液净化材料。

对比例

将炭化树脂放入聚乙烯醇缩丁醛溶液中，其所用聚乙烯醇缩丁醛溶液的质量分数为0.6％进行物理包膜，然后用注射用水清洗干净。

将实施例1与对比例制得的血液净化材料进行血浆吸附实验，分别取实施例1与对比例制得的血液净化材料1ml，然后分别将其加入病患血浆中，所用病患血浆为10ml，病患血浆温度为37℃，然后保持37℃震荡吸附2小时，其中震荡速率60±10rpm，然后检测病患血浆中的毒素浓度，分别计算实施例1与对比例中制得血液净化材料的清除率，详见表1。

表1实施例1与对比例中制得血液净化材料的清除率

通过表1数据，实施例1制得的血液净化材料与对比例中制得的血液净化材料进行比较，实施例1中制得的血液净化材料对总胆红素、内毒素等毒素清除性能得到大幅提升，其清除率可达到50％以上。

将实施例1制得的血液净化材料与对比例中制得的血液净化材料分填装到条件相同的吸附柱容器中，并向其注入蒸馏水，然后进行高温高压灭菌试验。高温高压灭菌试验完成后，检测吸附容器中的溶液，得到其紫外吸收光谱图，参见图1。从图1中可以看出对比例中的溶液的吸光度大于实施例1中的溶液吸光度，这说明对比例制得的血液净化材料经过高温高压灭菌处理，其上的包覆膜脱落较多，从而导致吸光度大；而实施例1制得的血液净化材料经过高温高压灭菌处理后，其包覆膜基本脱落较少，从而使得溶液的吸光度较低且平缓；因此可以说明通过本发明制得的血液净化材料比传统方法制备的结合强度高，不易脱落。

对实施例1～4所制得的血液净化材料进行溶血率测定，其溶血率是根据《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》及《gb/t14233.2-2005医用输液、输血、注射器具检验方法第2部分：生物学试验方法》进行测定，测定实施例1～4的溶血率分别为3.7％、3.6％、3.8％、3.7％，均符合国家标准要求的小于5％。

对实施例1～4制得的血液进行血液相容性试验，分别取实施例1～4制得的血液净化材料1ml，将其用生理盐水浸泡10h后封装于容器内灭菌，再用注射器注入10ml兔子全血，其注入的兔子全血是经过肝素钠抗凝处理后的，然后以50ml/min的流速流动2h。通过血细胞分析仪测定流动前后血液各组分的变化。

结果表明，实施例1～4制得的血液净化材料流动前后血液中各主要组分的变化不大，下降的百分数基本在11％左右，由此表明本发明制备得到的贻贝仿生化学血液净化材料具有良好的血液相容性。