專利名稱：人工腎血液透析器新材料及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬人工臟器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種人工腎血液透析器新材料及制造方法。
自60年代以來，纖維素及其酯類的中空纖維膜已作為血液透析器常用的透析膜。1972年英國開發(fā)了聚醚砜膜，因其玻璃化溫度較高，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，是工程用的特種高分子材料。有關(guān)透析膜的報(bào)道尚有KIYOTAKA SAKA1在Journal of chemical engineering ofJAPAN,VOL 30 No.4.1997中報(bào)道日本Nikkso株式會社采用聚醚砜與多芳基化合物共混成膜，以及日本專利JP昭61-200805、JP召62-221402和中國專利CN1220183A等。但現(xiàn)有的透析膜在生物相容性或透過率等方面存在一定的局限性。
本發(fā)明的目的在于改善上述透析膜的性能，提高生物相容性及分離效率等。
本發(fā)明提供了一種人工腎血液透析器新材料，本發(fā)明的新材料是由下列成分組成的共混聚醚砜中空纖維膜(重量百分含量)聚醚砜(η=0.6-0.8)20-30共混高聚物0.1-5致孔劑0-15溶劑 60-80上述組份中共混高聚物為纖維素及其酯類、聚乙烯基的聚合物或共聚物，并且兩種高聚物的共混可在溶解時(shí)進(jìn)行，也可以分別制成溶液后再進(jìn)行溶液共混；致孔劑為聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮，并且它們可以單獨(dú)使用，也可以混合使用；溶劑為二甲基亞砜、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。
本發(fā)明的另一目的是提供了上述人工腎血液透析器新材料的制造方法，該方法是將共混聚醚砜制成紡絲原液，經(jīng)過濾、脫泡、紡絲、拉伸、水洗、卷繞、成束、?？赘稍镏频?。具體包括下列步驟1．原料(重量百分比)聚醚砜(η=0.6-0.8)20-30共混高聚物 0.11-5致孔劑 0-15溶劑 60-802．紡絲原液的制備按上述重量百分含量配料，含水高聚物在50℃-80℃條件下進(jìn)行烘干，將烘干的高聚物及其他各種組分放入容器內(nèi)，在50℃-90℃范圍內(nèi)經(jīng)加溫、恒溫、攪拌，溶解3-4小時(shí)，即得紡絲原液，然后再經(jīng)過濾，并在35℃-45℃恒溫下完成脫泡等凈化過程；3．干噴濕紡法制中空纖維紡絲原液在計(jì)量泵以5-20r/min轉(zhuǎn)速、紡絲壓力0.4-0.6Mpa的條件下，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出；經(jīng)20-800mm干紡程后，在溶劑含量為0％-30％、溫度為5℃-40℃、浴液循環(huán)量為10-80L/h的水溶液中疑固；初生絲再經(jīng)四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4-6道水洗、醇類溶液?？滋幚砗笠?0-60m/min的速度卷繞，即得本發(fā)明所提供的共混聚醚砜中空纖維膜。
上述方法中，紡制共混聚醚砜中空纖維時(shí)，需在噴絲頭內(nèi)腔壓入填充溶液，壓力為0.0005-0.03Mpa；填充溶液為0％-40％的溶劑水溶液或5％-40％的丙三醇水溶液1或10％-40％的乙醇一丙三醇水溶液。
上述方法為防止在干燥時(shí)微孔變形而影響超濾及透析性能，需進(jìn)行保孔處理，保孔劑為2-8個(gè)碳原子的醇水溶液或非水溶液，并且可用一種醇，也可用多種醇混合配制。
用本發(fā)明方法制成的人工腎血液透析器新材料，其透析膜面積為0.4-1.2m2，纖維內(nèi)經(jīng)200-250mm，壁厚40-60mm，純水超濾系數(shù)2-40ml/m2.h.mmHg，模擬血液試驗(yàn)肌酐透過率≥85％、尿素透過率≥85％、中分子相對質(zhì)量(5000-6000)物質(zhì)透過率≥40％、白蛋白截留率≥98％、最大工作壓力＞60mmHg。
本發(fā)明的人工腎血液透析器新材料與現(xiàn)有技術(shù)的不同點(diǎn)如下日本Nikkso株式會社采用聚醚砜與多芳基化合物共混成膜，與本發(fā)明采用的共混劑不同。日本專利JP昭61-200806以純聚醚砜制作中空纖維膜，沒有共混高聚物，其添加劑和成品性能、用途與本發(fā)明不同。日本專利JP昭61-200805不加共混高聚物，為一種微孔濾膜，其成品性能與用途與本發(fā)明不同。日本專利JP昭62-221402其共混物為聚砜，本發(fā)明為纖維素及其酯類，聚乙烯基的聚合物或共聚物等；其凝固液中含有NaBr等多種金屬鹽極性物質(zhì)，本發(fā)明為DMSO的水溶液；其為濕紡法，本發(fā)明為干噴濕紡法。中國專利CN1220183A聚合物為聚醚砜，本發(fā)明為共混聚醚砜；其溶劑為N-甲基吡咯烷酮、DMF、DMAC，本發(fā)明為DMSO；其致孔劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮，本發(fā)明為聚氧乙烯加上PVP+無機(jī)物；其未對初生纖維進(jìn)行拉伸和水洗，本發(fā)明采用多道(軸徑)雙向拉伸(可調(diào)節(jié)超濾系數(shù))和水洗；其對填充液和保孔劑未提及，本發(fā)明采用醇類水溶液或非水溶液。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明所提供的共混聚醚砜中空纖維膜不但解決了纖維素膜不能清除血液中中分子相對質(zhì)量有毒物質(zhì)的問題，而且還改善了聚丙烯腈膜的脆性問題，血液相溶性優(yōu)于聚砜膜，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，表面更加光滑，不易損傷血液中的有形物質(zhì)、不易淤血，清洗方便，透析器殘血少。所制成的血液透析器和其他血液凈化器，為降低患者治療費(fèi)用提供了很好的客觀條件。
2、本發(fā)明所提供的中空纖維膜化學(xué)穩(wěn)定性高，有優(yōu)良的生物相容性和抗凝血性，可用多種試劑T-射線或高溫蒸汽消毒。
3、本發(fā)明的制造技術(shù)可以容易地控制膜微孔尺寸，保證膜的超濾系數(shù)，而且可用不同配方制作不同超濾系數(shù)的多規(guī)格多品種的血液透析器，不但能制作低超濾系數(shù)透析器，還可制作高通量透析器，以清除β2-微球蛋白和其他中分子物質(zhì)。
4、本發(fā)明可用國產(chǎn)聚醚砜(經(jīng)純化處理)進(jìn)行共混，紡制中空纖維膜，價(jià)格低于進(jìn)口聚砜膜。
實(shí)例1、紡制透析膜
把22份聚醚砜、2份纖維素、1份聚乙烯吡咯烷酮，75份二甲基亞砜加入溶解機(jī)內(nèi)，在60℃下攪拌3小時(shí)制成紡絲原液，原液經(jīng)過濾脫泡后進(jìn)行紡絲成形。紡絲壓力0.4Mpa，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速6r/min，擠出速度2.5m/min，空氣浴長度250mm，浸浴長度800mm，凝固浴組成30％DMSO-H2O，各水洗拉伸輥速度分別為22m/min,27m/min，30m/min，卷繞速度29m/min。制得纖維經(jīng)浸泡、脫水、切斷、?？住⒏稍锖蠼M裝成血液透析器。純水透過率6mL/m2.h.mmHg，肌酐透過率86％，尿素透過率88％，中分子相對質(zhì)量透過率56％，蛋白質(zhì)截留率98.5％。
實(shí)例2、紡制血濾膜原液組成為聚醚砜18份，改性聚丙烯腈3份，聚乙二醇2份，二甲基亞砜75份。凝固浴組成為10％DMSO-H2O。其余工藝條件同實(shí)施例1。所得膜可組裝成血濾器，純水透過率為26mL/m2.h.mmHg，肌酐透過率88％，尿素透過率90％，中分子相對質(zhì)量透過率60％，蛋白質(zhì)截留率98.2％。
權(quán)利要求
1．一種人工腎血液透析器新材料，其特征在于該材料是由下列組份制成的共混聚醚砜中空纖維膜。(重量百分含量)聚醚砜20-30、共混高聚物0.1-5、致孔劑0-15、溶劑60-80。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工腎血液透析器新材料，其特征在于其中所述的共混高聚物為纖維素及其酯、聚乙烯基的聚合物或共聚物，并且兩種高聚物的共混可在溶解時(shí)進(jìn)行，也可分別制成溶液后再進(jìn)行溶液共混。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工腎血液透析器新材料，其特征在于其中所述的致孔劑為聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮，它們可以單獨(dú)使用，也可混合使用。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工腎血液透析器新材料，其特征在于其中所述的溶劑為二甲基亞砜、二甲基酰胺或二甲基乙酰胺。
5．一種如權(quán)利要求1所述的人工腎血液透析器新材料的制造方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)原料(重量百分比)聚醚砜(η=0.6-0.8)20-30共混高聚物0.1-5致孔劑0-15溶劑 60-80(2)紡絲原液的制備按上述重量百分含量配料，含水高聚物在50℃-80℃條件下進(jìn)行烘干，將烘干的高聚物及其他各種組分放入容器內(nèi)，在50℃-90℃范圍內(nèi)經(jīng)加溫、恒溫、攪拌，溶解3-4小時(shí)，即得紡絲原液，然后再經(jīng)過濾，并在35℃-40℃恒溫下完成脫泡等凈化過程；(3)干噴濕紡法紡制中空纖維紡絲原液在計(jì)量泵以5-20r/min轉(zhuǎn)速、紡絲壓力0.4-0.6Mpa的條件下，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出；經(jīng)20-800mm干紡程后，在溶劑含量為0％-30％、溫度為5℃-40℃、溶液循環(huán)量為10-80L/h的水溶液中凝固，初生絲再經(jīng)四道以上雙向(軸向和經(jīng)向)拉伸和適度回縮、4-6道水洗、醇類溶液?？滋幚砗?，以10-60m/min的速度卷繞，即得本發(fā)明的共混聚醚砜中空纖維膜。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的人工腎血液透析器新材料的制造方法，其特征在于其中所述?？滋幚碛玫谋？讋榇碱惖乃芤夯蚍撬芤海瑸?-8個(gè)碳原子的一元醇、二元醇或三元醇，它們可以用一種醇，也可用多種醇混合配制。
7．根據(jù)權(quán)利要求1制得的共混聚醚砜中空纖維膜可作為透析膜。
8．根據(jù)權(quán)利要求5所述的人工腎血液透析器新材料的制造方法，制得的共混聚醚砜中空纖維透析膜組裝成的人工腎血液透析器，其中的膜面積為0.4-1.2m2，纖維內(nèi)徑200-250μm，壁厚60-70μm，純水超濾系數(shù)2-40mL/m2·h·mmHg，模擬血液試驗(yàn)肌酐透過率≥85％、尿素透過率≥85％、中分子相對質(zhì)量(5000-6000)、物質(zhì)透過率≥40％、白蛋白截留率≥98％、最大工作壓力760mmHg。
全文摘要
本發(fā)明涉及人工臟器技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種人工腎血液透析器新材料即共混聚醚砜中空纖維膜。本發(fā)明的新材料生物相容性好，物化穩(wěn)定性高，適應(yīng)范圍廣、選擇性分離率高。本發(fā)明提供了制造方法，該方法設(shè)備簡單，工藝簡便宜于規(guī)模型生產(chǎn)。
文檔編號B01D71/68GK1317345SQ01112899
公開日2001年10月17日 申請日期2001年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月17日
發(fā)明者陳雪英, 王慶瑞, 何春菊, 羅永平, 王曉波 申請人:東華大學(xué)