一种静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法

本发明属于血液分离传感检测，涉及一种静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法。

背景技术：

1、乳酸是厌氧条件下糖酵解的最终产物，通常是丙酮酸发生还原反应后生成，是细胞、组织和生物液体中缺氧的标志。重症肺炎、冠心病、脑梗死、脑出血、呼吸循环衰竭、多脏器功能不全、大手术都会导致乳酸酸中毒、高乳酸血症发生率的不断升高。乳酸水平可用于反映患者组织氧供需平衡的重要指标，对机体乳酸水平进行检测以评估患者病情的严重程度，可预测休克、昏厥、死亡的可能性，也可作为评价治疗和治疗效果的指标。特别是在临床手术中，血乳酸浓度的变化可以直接反应患者在手术过程中脏器功能的表现，因此实现对于乳酸指标的快速、原位、即时检测，有利于对患者病情及时做出判断，具有极高的临床意义。

2、由于乳酸存在于血清中，因此目前医院主要通过血气分析仪对机体中乳酸含量进行测定，需经过血液抗凝采集、血清离心提取、免疫荧光测试等步骤。然而，血清分离与生理物质分析在原理上与设备上彼此独立。医疗行业中血清的分离主要借助于差速密度梯度离心法，该方法虽然可以大量分离血清，离心分离法精度不高，设备便携性差，且在高转速下，血细胞尤其是红细胞容易破裂，极易发生溶血或凝血，血细胞中物质流出将直接影响分析结果的准确性和可靠性。而对于乳酸的检测，目前常用的方法为分光光度法，比色法，荧光法，液相色谱法，质子核磁共振波谱学法以及电化学传感法等，但是需借助于大型昂贵设备以及专业人员操作，成本高，特异性差，耗时长，无法在临床上实现生理物质的即时快速诊断。两者所采用的方法与所使用仪器彼此独立，较难实现有效结合。因此，开发出兼具分离性能与传感性能的膜材料，实现血液的同步分离与检测，对于简化血乳酸检测步骤，缩短检测时间、提高诊断效率具有重要的临床指导意义。

技术实现思路

1、本发明针对传统乳酸检测中存在的问题提出一种新型的静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法。

2、为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

3、静电纺丝技术大规模制备血液分离传感膜的方法，其制备步骤如下。

4、（1）前驱体有机-无机复合纺丝合成液a，b的配制。

5、纺丝合成液a为一种阴离子水溶液k4fe(cn)6与有机物聚乙烯醇（pva）混合后的混合溶液，纺丝合成液b为阳离子水溶液fecl3与有机物聚乙烯醇（pva）混合后的混合溶液，两种合成液所用离子浓度相同。

6、（2）有机-无机复合纳米纤维膜的合成。

7、有机-无机复合纺丝合成液a，b采用真空抽滤脱泡处理，制备好的两种前驱体溶液分别装入注射器内，在一定的纺丝电压、接受距离、纺丝液流速等参数的条件下进行同轴静电纺丝。一段时间后取出复合纳米纤维膜，真空干燥除去膜内残余的挥发溶剂。

8、（3）制备的pva@pb的复合纳米纤维膜在真空干燥器里利用戊二醛蒸汽交联一定的时间，提高膜在水中的稳定性。

9、（4）配制一定浓度的乳酸氧化酶溶液，在溶液中加入一定量的戊二醛，混合均匀。取出一定量的酶溶液均匀涂于步骤（3）制得的复合纳米纤维膜的一侧作为传感层上，置于冰箱内，在低温下干燥后即得低成本的血液分离传感膜。

10、作为优选，所述步骤（1）中，所述阴离子供体为k4fe(cn)6，所述阳离子供体为fecl3，浓度范围均为10-50mm·l-1，纺丝合成液a、b溶液的质量浓度均为10-16wt%，纺丝合成液a、b中离子浓度相同。

11、作为优选，所述步骤（2）中，静电纺丝参数为：纺丝液a的流速为1-2ml h-1，纺丝液b的流速为0.8-1.5 ml h-1，室温20-25℃，湿度40-50%，负电压-（1-3）kv，正电压16-23 kv，接收距离18-22cm，真空干燥的真空度为0.05-0.15mpa，干燥温度55-65℃，干燥时间为10-14h。

12、作为优选，所述步骤（3）中，戊二醛蒸汽交联时间为3-5h，交联温度为25-30℃，戊二醛蒸汽流量为6-10 ml/h。

13、作为优选，所述步骤（4）中，乳酸氧化酶的溶液浓度为500-1000u/ml，其中戊二醛在乳酸氧化酶溶液中所占质量百分浓度为0.1-1％，涂覆于复合纳米纤维膜上的酶溶液范围为20-30 µl/cm-2，分离传感膜是在50-60 ℃下干燥，干燥温度为4 ℃，干燥时间为12-16h。

14、本发明通过同轴静电纺丝法构筑有机无机复合纳米纤维膜，用于构建具有不同性能的分离膜层与传感层实现血液的分离检测一体化，在实现血清的有效无损分离的同时，又可对血乳酸实现连续长时间的动态检测，极大提高了乳酸检测在临床诊疗中的检测精准度和效率。

15、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

16、1.本发明设计制备一种融合了血液分离技术与生物传感机制的分离传感膜，同步实现血液中血清分离与血乳酸长期动态即时原位检测双功能。打破传统医疗中乳酸检测方法仅能提供离线数据的瓶颈，极大地缩短检测时间、大大提高了分析结果的准确度，降低术中风险，为临床手术中病患状况的实时监控提供了一种新的途径，在设计上具有独到之处。

17、2.设计构建了一种分离与电催化同步的膜通道，同时实现了血清的传递及电子传输与信号传输通路。在膜通道的传递机理、物质及信号采集方式上建立了新的模式，将电化学中电子传递所必须的传输路径及电导介质巧妙的嫁接至血清的分离过程中。为膜技术与传感领域的融合提供了全新的设计思路。

18、3.本发明利用同轴静电纺丝法构筑有机无机复合纳米纤维膜实现血液分离检测一体化。克服了目前临床上乳酸检测方法操作繁琐，成本高，耗时长，无法在临床上实现即时快速诊断的难题。而且所制备的复合纳米纤维膜既具有高活性位点，又具有独特的三维网络纳米结构等优势，能够实现乳酸的高灵敏检测，具有较低的检测极限，极大提高了乳酸检测在临床诊疗中的检测精准度和效率。

技术特征：

1.一种静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法，其特征在于，步骤（1）中k4fe(cn)6溶液与fecl3溶液浓度范围均为10-50 mm·l-1，纺丝合成液a与纺丝合成液b的质量浓度均为10-16wt%。

3.根据权利要求1所述静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法，其特征在于，步骤（2）中静电纺丝参数为：纺丝液a的流速为1-2ml/h，纺丝液b的流速为0.8-1.5 ml/h ，室温20-25℃，湿度40-50%，负电压-（1-3）kv，正电压16-23kv，接收距离18-22cm，真空干燥的真空度为0.05-0.15mpa，干燥温度55-65℃，干燥时间为10-14h。

4.根据权利要求1所述静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法，其特征在于，步骤（3）中戊二醛蒸汽交联时间为3-5h，交联温度为25-30℃，戊二醛蒸汽流量为6-10ml/h。

5.根据权利要求1所述静电纺丝技术制备血液分离传感膜的方法，其特征在于，步骤（4）中乳酸氧化酶的溶液浓度为500-1000u/ml，戊二醛在混合液中的质量浓度为0.1-1％，涂覆量20-30µl/cm-2，干燥温度为4℃，干燥时间为12-16h。

技术总结
本发明提供了一种血液分离传感膜的新型制备方法。首先配制静电纺丝需要的A，B纺丝液，进而借助同轴静电纺丝技术制得血液分离传感膜。基于静电纺丝技术制备的纳米纤维膜，由于其稳定的物理化学性质、较均一的孔径分布、高通量、无毒且生物相容性较好，被广泛的应用于分离领域。本发明利用静电纺丝技术，通过控制纺丝液浓度、静电纺丝的参数等条件对膜结构进行调节，即保证血液杂质及血细胞的完全去除，又实现了高的血液处理量。该制备方法流程简单、成本较低，分离效果好，具有大规模工艺化生产的前景。

技术研发人员：储震宇,苑雪丽,金万勤,刘涛
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15