血液凈化高分子材料介紹

血液凈化高分子材料介紹一.

需求與研究背景根據(jù)國(guó)務(wù)院衛(wèi)生部全國(guó)透析病例統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，血液透析機(jī)數(shù)量由1999年的4967臺(tái)（1999年全國(guó)透析移植登記報(bào)告）增加到2012年的35769臺(tái)，血液透析在透患者由1999年37371人增加到243863人。在血液凈化器中幾乎全部是醫(yī)用高分子材料，只有在血液灌流中以活性炭為主。血液凈化材料的研究和臨床應(yīng)用在日本和歐洲已成為生物材料發(fā)展的熱點(diǎn)。我國(guó)在這一研究領(lǐng)域具有一定的實(shí)力，但臨床應(yīng)用不夠，應(yīng)予以加強(qiáng)。第2頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二.作用與意義血液凈化材料，利用濾膜、吸附劑等生物材料，將體內(nèi)內(nèi)源性或外源性毒物（致病物質(zhì)）專一性或高選擇性地去除，從而達(dá)到治病的目的。是治療尿毒癥、各種藥物中毒、免疫性疾病、高脂血癥等各種疑難病癥的有效手段。

第3頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天血液透析原理圖第4頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天血液透析病房第5頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天三.血液凈化高分子材料的一般要求1.良好的血液相容性與組織相容性2.無(wú)三致（致畸致癌致突變）反應(yīng)3.良好的通透性、吸附性、機(jī)械強(qiáng)度，還有適當(dāng)?shù)哪た状笮〉?頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、血液凈化高分子材料

4.1現(xiàn)在的血液凈化膜材料血液凈化膜材料目前已研究和開(kāi)發(fā)的制備血液凈化膜材料有數(shù)十種，由于臨床上對(duì)高分子膜的要求十分嚴(yán)格，所以實(shí)際應(yīng)用只有下面幾種：（1）再生纖維素膜（2）聚丙烯腈膜（3）聚烯烴膜（4）聚乙烯醇膜

第7頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天中空纖維膜的微觀結(jié)構(gòu)第8頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天聚砜膜-結(jié)構(gòu)第9頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天血液濾過(guò)器的結(jié)構(gòu)血液入口透析液入口透析液和濾出液出口橫斷面空心纖維膜血液出口空心纖維里面（血液）空心纖維外面（濾出液））第10頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.1.1纖維素類膜由于纖維素類膜性能良好，且原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，纖維素類膜在血液凈化用膜的發(fā)展史上一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，但長(zhǎng)期用纖維素類透析膜進(jìn)行血液透析易產(chǎn)生并發(fā)癥?，F(xiàn)已查明引起并發(fā)癥的主要原因是纖維素膜無(wú)法排除的尿毒性物質(zhì)在體內(nèi)的沉積。第11頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天制備再生纖維素膜有三種工藝過(guò)程①銅氨工藝，是將纖維素溶解于銅氨溶液中，最終用酸再生；②黏膠液工藝，是纖維素在堿性條件下與二硫化碳反應(yīng)生成可溶性的黃原酸酯，再用酸再生；③乙酸酯工藝，是通過(guò)乙?；苽錈崴苄岳w維衍生物，最后經(jīng)堿水解再生。第12頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4.1.2聚丙烯腈膜（PAN）

由于聚丙烯腈與單體丙烯腈的互不相容性，聚丙烯腈易于提純。這個(gè)特點(diǎn)有利于它用于體外血液凈化。聚丙烯腈是少數(shù)已臨床使用的合成高分子膜之一。同再生纖維素膜相比，聚丙烯腈膜對(duì)中等分子量物質(zhì)的去除能力強(qiáng)，超濾速率是前者的幾倍，同時(shí)有優(yōu)良的耐菌、耐有機(jī)溶劑等特性。雖然聚丙烯腈膜在血液凈化應(yīng)用上獲得了成功，但仍存在著諸如膜脆、機(jī)械強(qiáng)度差、不耐高溫消毒等缺陷，膜科學(xué)工作者正進(jìn)一步對(duì)之進(jìn)行改進(jìn)。例如，日本東麗公司采用重均分子量為20萬(wàn)的PAN制備中空纖維膜，機(jī)械強(qiáng)度有明顯的提高，可耐反沖洗，從而提高膜組件的使用壽命引[4]。

聚丙烯晴通過(guò)溶液聚合法制備，并通過(guò)沉淀法提純，并具有優(yōu)良的成膜性能和紡織性能。為改善溶質(zhì)和水的通透性，往往采取共聚、化學(xué)修飾、膜拉伸或非對(duì)稱等方法制膜[1]。第13頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4.1.3聚烯烴膜

聚丙烯(PP)及聚乙烯(PE)是近年開(kāi)發(fā)出的血液凈化用膜家族中的新秀。其制造過(guò)程不同于以往的干濕法制膜過(guò)程，而是先將PP或PE熔融紡絲，然后進(jìn)行熱處理，再經(jīng)拉伸致孔、熱定型即獲得微孔中空纖維膜，主要用于血漿分離過(guò)程[4]。

4.1.4聚乙烯醇膜

聚乙烯醇通常由聚醋酸乙烯醇解制得，產(chǎn)品因分子量及殘留的乙?；鶊F(tuán)的含量不同而不同。由于聚乙烯醇是水溶性聚合物，聚乙烯醇膜的制備有兩種方法：進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕宦?lián)和交聯(lián)前先共聚，共聚采用的單體有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、乙烯等[。

第14頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2血液凈化吸附材料

膜材料雖然得到廣泛應(yīng)用，但尚存在對(duì)大分子溶質(zhì)，脂溶性好或與蛋白質(zhì)結(jié)合的毒物透析和濾過(guò)清除率差等缺陷，為了彌補(bǔ)膜材料的不足，提高血液凈化過(guò)程中毒物的清除率，減少副作用，研制具有高選擇性的專一性吸附材料成為臨床迫切需要。當(dāng)前，最主要的是要不斷地研制出生物親和力強(qiáng)，血液相容性好，機(jī)械強(qiáng)度好，適用于大容量及高選擇性的高分子吸附材料、并能安全有效、方便地用于血液灌流，治療各種相關(guān)疾病。第15頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.1高分子材料包埋式活性炭1970年Chang等人又率先用白蛋白火棉膠包埋活性炭制成微膠囊用做HP，提高了血液相容性，易防止炭微粒的脫落，使活性炭吸附劑在HP的應(yīng)用進(jìn)入臨床實(shí)用階段。20世紀(jì)80年代初，錢氏等人又利用椰殼活性炭并外包聚丙烯酰胺加明膠的材料，在HP中應(yīng)用獲得成功，以后陸續(xù)開(kāi)發(fā)了許多新的包埋材料。目前使用的包埋材料有白蛋白火棉膠、聚丙烯酸水凝膠、聚甲基丙烯酸羥己酯、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇縮醛、醋酸纖維素、尼龍及明膠等；第16頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.2醫(yī)用合成樹(shù)脂吸附劑合成樹(shù)脂是另一類有實(shí)際使用價(jià)值的醫(yī)用吸附劑，這類吸附劑是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，可根據(jù)需要進(jìn)行人工合成，使其具備特定的吸附性能。樹(shù)脂類吸附劑可分為離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂兩大類。近幾年，國(guó)外較多采用固定多粘菌素B、聚丙烯酰胺、二乙烯三胺基纖維素載體吸附內(nèi)源性毒物，其中少數(shù)用于臨床實(shí)驗(yàn)。2002年，徐建寬等人制備出一種新型的低密度脂蛋白吸附劑，初步研究證實(shí)，該類吸附劑具有較大的吸附量和較好的選擇性。第17頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.3免疫吸附劑免疫吸附劑的研究主要集中在特異性吸附功能基的選擇和載體骨架的合成上。[3]1988年，南開(kāi)大學(xué)俞耀庭等人用小牛胸腺與火棉膠混合并吸附在大孔炭化樹(shù)脂上，對(duì)數(shù)十例紅斑狼瘡患者進(jìn)行血液灌流，取得了良好效果。1999年，賈凌云等人制的新型免疫吸附材料用于血液灌流，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了體外血液循環(huán)過(guò)程安全可靠。1999年，郭賢權(quán)等人制得大孔共聚物，經(jīng)皂化、活化后，偶聯(lián)乙型肝炎抗體制得免疫吸附劑，其對(duì)人血清中的乙型肝炎表面抗原具有良好的吸附性能，且穩(wěn)定性好，可望用于血液灌流輔助治療乙型肝炎病患者[6]。第18頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天五.問(wèn)題與挑戰(zhàn)

1.毒物的去除效率問(wèn)題2.血液相容性問(wèn)題等3.毒物的高度選擇濾過(guò)性不強(qiáng)4.透析和濾過(guò)的時(shí)間較長(zhǎng)

血液凈化高分子材料要長(zhǎng)時(shí)間與體內(nèi)的血液接觸。因此，應(yīng)用高分子對(duì)血液的相容性是所有性能中最重要的。第19頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

六.提高材料血液相容性的措施①高分子材料表面親/疏水性的改善強(qiáng)疏水：對(duì)血液成分吸附能力小，因此血液相容性好，如：聚四氟乙烯強(qiáng)親水：吸水后與血液表面性能接近，減小對(duì)蛋白質(zhì)的吸附，如：聚氧化乙烯（非常重要的抗凝血材料）通過(guò)接枝改性調(diào)節(jié)高分子材料表面分子結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)與疏水基團(tuán)的比例，使其達(dá)到一個(gè)最佳值，也是改善材料血液相容性的有效方法。第20頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天②制備具有微相分離結(jié)構(gòu)的材料原因被認(rèn)為是親水和疏水的蛋白質(zhì)被吸附于不同的微相區(qū)間，不會(huì)激活血小板表面的糖蛋白，血小板的特異識(shí)別功能表現(xiàn)不出來(lái)。它們基本上是嵌段共聚物和接枝共聚物。其中研究得較多的是聚氨酯嵌段共聚物，即由軟段和硬段組成的多嵌段共聚物，其中軟段一般為聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形成連續(xù)相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯基，形成分散相。第21頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天③高分子材料的肝素化

肝素是一種硫酸多糖類物質(zhì)（見(jiàn)下式），含有—SO3-，—COO-及—NHSO3-等功能基團(tuán)。是最早被認(rèn)識(shí)的天然抗凝血產(chǎn)物之一第22頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天④使材料表面帶上負(fù)電荷的基團(tuán)

例如：將芝加哥酸（1-氨基-8-萘酚-2,4-二磺酸萘）（見(jiàn)下式）引入聚合物表面后，可減少血小板在聚合物表面上的粘附量，抗疑血性提高。

第23頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑤材料表面?zhèn)蝺?nèi)膜化

人們發(fā)現(xiàn)，大部分高分子材料的表面容易沉漬血纖蛋白而凝血。如果有意將某些高分子的表面制成纖維林立狀態(tài)，當(dāng)血液流過(guò)這種粗糙的表面時(shí)，迅速形成穩(wěn)定的凝固血栓膜，但不擴(kuò)展成血栓，然后誘導(dǎo)出血管內(nèi)皮細(xì)胞。這樣就相當(dāng)于在材料表面上覆蓋了一層光滑的生物層—偽內(nèi)膜。這種偽內(nèi)膜與人體心臟和血管一樣，具有光滑的表面，從而達(dá)到永久性的抗血栓。第24頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25