專利名稱：以氨基酸為配基的聚偏氟乙烯親和膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以氨基酸為配基的聚偏氟乙烯親和膜的制備方法，特別涉 及通過對聚偏氟乙烯中空纖維膜的親水化改性和接枝氨基酸配基，制備應(yīng) 用于去除血漿中內(nèi)毒素的聚偏氟乙烯親和膜的方法。
背景技術(shù)：
當前，內(nèi)毒素血癥存在著患病率高、病死率高、治療費用高的三高現(xiàn) 象，已經(jīng)構(gòu)成對人類健康的嚴重威脅和經(jīng)濟發(fā)展的巨大負擔。內(nèi)毒素
(endotoxin)是革蘭陰性菌細胞壁外膜的結(jié)構(gòu)成分之一，其化學本質(zhì)為脂多 糖(lipopolysaccharide， LPS)。由于LPS所致細胞活化的胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導極為 復雜，LPS與炎癥反應(yīng)細胞相應(yīng)受體結(jié)合后啟動的瀑布效應(yīng)一旦發(fā)生，將難 以有效地控制。
近年來雖然大量廣i普、高效抗生素的應(yīng)用為臨床治療感染性疾病提供 了有力的措施，但并沒有從根本上改變膿毒癥患者高病死率的現(xiàn)狀。原因 在于，抗生素不能遏制由內(nèi)毒素與機體相互作用引起的全身失控性炎癥反 應(yīng)，反有可能在殺滅細菌的同時引起內(nèi)毒素釋放，從而加重炎癥反應(yīng)。同 時還存在著用藥量大、成本高、毒性大等方面的缺陷，影響了其在臨床的 進一步應(yīng)用。
國內(nèi)夕卜很多實驗表明，選用具有選擇性高、分離速度快、能耗低、易 放大等特點的親和技術(shù)來去除內(nèi)毒素不失為一種有效方法。RomiLamb等 在殼聚糖中加入硅石粒子制備殼聚糖微孔共混膜吸附清除配制的人免疫 球蛋白G (IgG)溶液中的內(nèi)毒素(Machado RL， et al.， Process Biochemistry, 41(11):2252-2257(2006))。 Sundberg等通過固定化金屬親和層析(層析) 技術(shù)去除蛋白質(zhì)中的內(nèi)毒素(U.S. Pat. 20050186218)。親和膜分離是將親 和色語與膜分離結(jié)合起來的一種分離技術(shù)，具有選擇性高、分離速度快、 產(chǎn)物活性高、易放大等特點，國內(nèi)外對此技術(shù)的應(yīng)用研究十分活躍，涉及 范圍很廣。以聚偏氟乙烯膜為載體的血液灌流用內(nèi)毒素吸附劑未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種以氨基酸為配基的聚偏氟乙烯親和膜的制備方法，
通過對聚偏氟乙烯(PVDF)膜親水化改性，接枝氨基酸配基，制備出性 能穩(wěn)定，生物相容好，內(nèi)毒素去除率高的PVDF親和膜?？捎糜谌嗔?， 也可用于血漿灌流。
一種以氨基酸為配基的聚偏氟乙烯親和膜的制備方法，其步驟為
1) 基膜的預(yù)處理
將PVDF中空纖維膜用質(zhì)量百分濃度為30%的乙醇潤洗后，用去離子 水浸泡，以洗去膜表面的雜質(zhì)；
2) 親水化改性
將KMn04和KOH的混合溶液在60-80°C下用恒流泵送入PVDF中空 纖維膜組件反應(yīng)30-卯min，然后用H2S04和NaHS03的混合溶液還原;
KMn04和KOH的混合溶液中KMn04的濃度為40-80 g/l， KOH的濃 度為3-5mol/l;H2S04和NaHS03的混合溶液中H2S04的濃度為50-100 g/l， NaHS03的濃度為50-100 g/1;
3) 羥乙基纖維素(HEC)處理
還原處理后的PVDF中空纖維膜用NaOH和HEC混合溶液在80-90 。C處理10-30min，以增加膜表面的親水性；然后于80-90。C煤干，干燥后 用0.5-2mol/l的Na2C03溶液在80-9(TC條件下沖洗，洗去膜表面未反應(yīng)的 HEC;
NaOH和HEC混合溶液中NaOH的濃度為l-3mol/l, HEC的濃度為 10-30 g/1;
4) 第一次活化
經(jīng)步驟3 )處理的PVDF中空纖維膜用環(huán)氧氯丙烷(ECH)與NaOH 的混合溶液在50-70。C條件下活化，活化后用去離子水沖洗；
所述的環(huán)氧氯丙烷與NaOH的混合溶液為按照環(huán)氧氯丙烷濃度為 lmol/1的NaOH溶液的體積比為1: 3~6配制的混合溶液；
5) 鍵合己二胺間隔臂
第一次活化后的PVDF中空纖維膜于50-70。C下與40-80 g/1的己二胺 (HDA)反應(yīng)2-3h,反應(yīng)后用去離子水沖洗；6) 第二次活化
經(jīng)步驟5 )接上間隔臂的PVDF中空纖維膜用環(huán)氧氯丙烷(ECH)與 NaOH的混合溶液在50-70。C條件下再次活化；
所述的環(huán)氧氯丙烷與NaOH的混合溶液為按照環(huán)氧氯丙烷濃度為 lmol/1的NaOH溶液的體積比為1: 3 6配制的混合溶液；
7) 鍵合氨基酸配基
第二次活化后的PVDF中空纖維膜與2-8g/l的氨基酸溶液(0.2mol/l pH為7.2的磷酸鹽緩沖液為溶劑)在40-50。C條件下反應(yīng)20-24h，得到接 枝氨基酸配基的聚偏氟乙烯親和膜。
所述的制備方法中，氨基酸為絲氨酸、天冬酰胺、精氨酸、組氨酸、 聚賴氨酸或谷氨酰胺中的一種。內(nèi)毒素分子由于具有磷酸基團而帶負電 荷，因此可以用帶正電荷的吸附劑來去除。氨基酸的氣基和羧基可以分別 結(jié)合內(nèi)毒素分子上的陰離子和疏水基團。
本發(fā)明方法制備的聚偏氟乙烯親和膜的氨基酸的接枝量為 150 250mg/g膜。
將用以上方法制備的聚偏氟乙烯親和膜應(yīng)用于去除血漿中內(nèi)毒素，使 用該親和膜的膜組件進行血液灌流，包括下述步驟室溫下，內(nèi)毒素血癥 患者的血液泵入膜組件中，流速0.5-2.0 mL/min，流出液不循環(huán)。
本發(fā)明所述的聚偏氟乙烯親和膜動態(tài)吸附內(nèi)毒素血癥患者的血漿，對 內(nèi)毒素的清除率可達61.9%,吸附效率較高。可用于臨床全血灌流清除血 液中的內(nèi)毒素，治療內(nèi)毒素血癥等疾病。
本發(fā)明的優(yōu)點是
1) 使用聚偏氟乙烯為載體，材料的物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，且具有較好 的血液相容性。
2) 以聚偏氟乙烯中空纖維膜填充至膜組件中，使得膜的改性與接枝 配基以及血液灌流的過程簡易方便，且由于膜的比表面積大，可以大大的 提高配基的接枝率。且由于膜組件自身的優(yōu)點，工藝易于放大，同時可以 串聯(lián)，滿足臨床應(yīng)用需求。
3) 以氨基酸為配基，同時含有胺基和羧基兩個官能團，提高了吸附 材料對內(nèi)毒素的特異性吸附。圖l氨基酸親和膜去除血漿中內(nèi)毒素的實驗流程其中l(wèi)-血液；2-泵；3-流量計；4-親和膜組件；5-恒溫水??；6-收集液；
圖2實施例1絲氨酸親和膜吸附內(nèi)毒素穿透曲線。
具體實施例方式
膜組件中含PVDF中空纖維膜16根，膜的質(zhì)量為0.42g,有效長度 16.70cm,有效面積19.93cm2。
試驗所接觸到的玻璃儀器于400QC干烤4小時，塑料器皿在30% H202中浸泡4小時除熱源。親和膜組件用含20%乙醇的O.lmol/LNaOH， 1.5mol/LNaCl,無熱原7jc依次沖洗2小時除熱源。
實施例1
1) 將PVDF中空纖維膜用30。/。乙醇潤洗30min后，用去離子水浸泡 lh,以洗去膜表面的雜質(zhì)。
2) 將40g/l的KMn04和3mo1/1的KOH混合液在80。C下用恒流泵送 入PVDF中空纖維膜組件反應(yīng)30min,然后用60g/l的112804和60g/l的 NaHS03混合液還原。
3) 還原處理后的膜用lmo1/1 NaOH和10g/l的HEC混合液在9(TC處理 15min,以增加膜表面的親水性。置于9(TC恒溫熱風干燥箱內(nèi)烘干，干燥 后用0.5mol/l的Na2C03溶液在9(TC條件下沖洗10min,洗去PVDF膜表 面未反應(yīng)的HEC。
4) 親水化改性的膜用環(huán)氧氯丙烷(ECH) : lmol/lNaOH體積比為1: 4的混合液在60'C條件下活化，并用去離子水沖洗lh。
5) 然后于50。C下與50g/l的己二胺(HDA)作用2h，并用去離子水 沖洗lh。
6) 接上間隔臂的PVDF膜用環(huán)氧氯丙烷(ECH) : lmoI/lNaOH體積 比為1: 4的混合液在60。C條件下再次活化。
7) 與3g/1的絲氨酸溶液(0.2mol/l pH為7.2的磷酸鹽緩沖液為溶劑) 在45。C條件下反應(yīng)24h,得到接枝絲氨酸配基的聚偏氟乙烯親和膜。
按照

圖1所示的方法，人血漿1由泵2經(jīng)流量計3打入親和膜組件4中，流速1.0 mL /分鐘，親和膜組件4外設(shè)有恒溫水浴5。每3分鐘取收 集液6測內(nèi)毒素的含量，繪制穿透曲線，見圖2,流出液不循環(huán)。通過測 定內(nèi)毒素的起始濃度和穿透曲線，可以得到內(nèi)毒素去除效率，如表1所示。 _表1實施例1所制備親和膜的性能_
配基 接枝量(mg氨基粉g膜) 內(nèi)毒素去除率(％)
絲氨酸 176 61.9
實施例2
1) 將PVDF中空纖維膜用300/o乙醇潤洗40min后，用去離子水浸泡 lh，以洗去膜表面的雜質(zhì)。
2) 將50g/l的KMn04和3mo1/1的KOH混合液在60°C下用恒流泵送入 PVDF中空纖維膜組件反應(yīng)30min，然后用60g/l的H2S04和60g/l NaHS03
混合液還原。
3) 還原處理后的膜用1.5mol/l NaOH和15g/l的HEC混合液在80。C處 理10min,以增加膜表面的親水性。置于80'C恒溫熱風干燥箱內(nèi)烘干，干 燥后用0.5mol/l的Na2C03溶液在80。C條件下沖洗10min,洗去PVDF膜 表面未反應(yīng)的HEC。
4) 親水化改性的膜用環(huán)氧氯丙烷(ECH) : lmol/lNaOH體積比為1: 3的混合液在5(TC條件下活化，并用去離子水沖洗lh。
5) 然后于60。C下與40g/l的己二胺(HDA)作用2h，并用去離子水 沖洗lh。
6) 接上間隔臂的PVDF膜用環(huán)氧氯丙烷(ECH): lmo1/1 NaOH體積比 為1: 3的混合液在5(TC條件下再次活化。
7) 與2g/1的絲氨酸溶液(0.2mol/l pH為7.2的磷酸鹽緩沖液為溶劑) 在40。C條件下反應(yīng)20h,得到接枝絲氨酸配基的聚偏氟乙烯親和膜。
對血漿中內(nèi)毒素的去除實驗步驟同實施例1，配基接枝密度和內(nèi)毒素 去除效率見表2。表2實施例2所制備親和膜的性能
配基接枝量(mg氨基酸/g膜)內(nèi)毒素去除率(％)
絲氨酸15255.8
實施例3
步驟1-6同實施例1
7)與3g/1的天冬酰胺溶液(0.2mol/l pH為7.2的磷酸鹽緩沖液為溶 劑)在45t:條件下反應(yīng)24h,得到接枝天冬酰胺配基的聚偏氟乙烯親和膜。
天冬酰胺配基的聚偏氟乙烯親和膜對血漿中內(nèi)毒素的去除實驗步驟 同實施例l,配基接枝密度和內(nèi)毒素去除效率見表3。
表3實施例3所制備親和膜的性能
配基接枝量(mg氨基^/g膜)內(nèi)毒素去除率(％)
天冬酰胺16245,3
實施例4
步驟1-6同實施例1
7)與3g/1的精氨酸溶液(0.2mol/l pH為7.2的磷酸鹽緩沖液為溶劑) 在45。C條件下反應(yīng)24h，得到接枝精氨酸配基的聚偏氟乙烯親和膜。
精氨酸配基的聚偏氟乙烯親和膜對血漿中內(nèi)毒素的去除實驗步驟同 實施例l,配基接枝密度和內(nèi)毒素去除效率見表4。
表4實施例4所制備親和膜的性能
配基接枝量(mg氨基趣!/g膜) 內(nèi)毒素去除率(°/。)
精氨酸23252.權(quán)利要求
1、一種以氨基酸為配基的聚偏氟乙烯親和膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)基膜的預(yù)處理將聚偏氟乙烯中空纖維膜用質(zhì)量百分濃度為30％的乙醇潤洗后，用去離子水浸泡；2)親水化改性將KMnO4和KOH的混合溶液在60-80℃下送入聚偏氟乙烯中空纖維膜組成的膜組件，反應(yīng)30-90min，然后用H2SO4和NaHSO3的混合溶液還原；3)羥乙基纖維素處理還原處理后的聚偏氟乙烯中空纖維膜用NaOH和羥乙基纖維素混合溶液在80-90℃處理10-30min；然后于80-90℃烘干，干燥后用0.5-2mol/l的Na2CO3溶液在80-90℃條件下沖洗；4)第一次活化經(jīng)步驟3)處理的聚偏氟乙烯中空纖維膜用環(huán)氧氯丙烷與NaOH的混合溶液在50-70℃條件下活化，活化后用去離子水沖洗；5)鍵合己二胺間隔臂第一次活化后的聚偏氟乙烯中空纖維膜于50-70℃下與40-80g/l的己二胺反應(yīng)2-3h，反應(yīng)后用去離子水沖洗；6)第二次活化經(jīng)步驟5)鍵合己二胺間隔臂的聚偏氟乙烯中空纖維膜用環(huán)氧氯丙烷與NaOH的混合溶液在50-70℃條件下再次活化，活化后用去離子水沖洗；7)鍵合氨基酸配基第二次活化后的聚偏氟乙烯中空纖維膜與2-8g/l的氨基酸溶液在40-50℃條件下反應(yīng)20-24h，得到接枝氨基酸配基的聚偏氟乙烯親和膜，所述的氨基酸溶液以磷酸鹽緩沖液為溶劑。
2、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于氨基酸的接枝量為 150 250mg/g膜。
3、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的KMn04和KOH的混合溶液中KMn04的濃度為40-80g/l, KOH的濃度為3-5mol/l。
4、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的H2SCXt和 NaHS03的混合溶液中H2S04的濃度為50-100g/l， NaHS03的濃度為 50-100g/l。
5、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的NaOH和羥 乙基纖維素混合溶液中NaOH的濃度為l-3mol/l,羥乙基纖維素的濃度為 10-30g/l。
6、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的環(huán)氧氯丙烷 與NaOH的混合溶液為按照環(huán)氧氯丙烷濃度為lmol/1的NaOH溶液的體 積比為1: 3 6配制的混合溶液。
7、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的氨基酸為絲 氨酸、天冬酰胺、精氨酸、組氨酸、聚賴氨酸或谷氨酰胺。
8、 如權(quán)利要求1-7任一所述的制備方法制備的聚偏氟乙烯親和膜在 去除血漿中內(nèi)毒素中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以氨基酸為配基的聚偏氟乙烯親和膜的制備方法，對聚偏氟乙烯中空纖維膜親水化改性后，接枝氨基酸配基，制成親和膜，氨基酸的接枝量為150～250mg/g膜。本發(fā)明同時公開了該親和膜在去除血漿中內(nèi)毒素中的應(yīng)用，以動態(tài)吸附的方式去除血漿中內(nèi)毒素。本發(fā)明方法制備的聚偏氟乙烯親和膜性能穩(wěn)定，生物相容好，內(nèi)毒素去除率高，可用于全血灌流，也可用于血漿灌流。
文檔編號A61M1/34GK101596422SQ20091010056
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者茜 葉, 林 張, 堃 徐, 徐秋萍, 陳歡林, 曼 黃 申請人:浙江大學