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CN112871139B - 一种全血灌流吸附剂、其制备方法及应用 - Google Patents

一种全血灌流吸附剂、其制备方法及应用 Download PDF

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CN112871139B CN202011585130.8A CN202011585130A CN112871139B CN 112871139 B CN112871139 B CN 112871139B CN 202011585130 A CN202011585130 A CN 202011585130A CN 112871139 B CN112871139 B CN 112871139B
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Abstract

本发明属于天然高分子生物医用材料领域，尤其涉及一种全血灌流吸附剂、其制备方法及应用，该吸附剂为天然高分子纳米纤维与无机功能填料、有机功能填料和/或有机包覆材料复合的大尺寸纳米纤维多孔网络微球，其中，所述无机功能填料和有机功能填料被包裹于天然高分子纳米纤维微球内，所述有机包覆材料包覆于天然高分子纳米纤维微球的表面。本发明的全血灌流吸附剂具有适合全血灌流的微球尺寸，具有良好的血液相容性，具有纳米纤维多孔网络结构，具有特异性吸附毒素的无机和有机功能材料，可针对特定毒素设计相应全血灌流吸附剂，吸附效率高，选择性强，易于推广应用。

Description

一种全血灌流吸附剂、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于天然高分子生物医用材料领域，尤其涉及一种全血灌流吸附剂、其制备方法及应用。
背景技术
血液灌流(Hemoperfusion，HP)是继血液透析之后发展起来的血液净化技术，在人工肝、人工肾、免疫吸附治疗(系统性红斑狼疮、自身免疫性糖尿病、乙型肝炎、癌症、炎症因子风暴等)方面获得了较快的发展。该方法是通过体外血液灌流器中具有特殊吸附功能的吸附剂和体外血液循环系统，直接清除血液中的毒素和致病因子(如胆红素、胆汁酸、肌酐、血氨、内毒素或者免疫性疾病等的特定致病因子)，快速有效净化血液，缓解病情，挽救生命，是极具发展潜力的血液净化技术，且血液净化在重症新冠患者治疗中也发挥了重要作用。该市场需求巨大，但现有市场产品单一，关键技术突破困难，安全性和有效性难以协调，治疗成本昂贵，高质量产品被国外垄断。市场尚无能同时有效清除多种致病毒素，或针对不同毒素可灵活调整个性化治疗方案，且对血液成分无影响的安全、高效、适用范围广的血液吸附材料来满临床治疗疾病的需求，因此自主研发天然高分子全血灌流吸附剂，通过全血灌流，高效安全吸附胆红素、血氨、肌酐、尿酸、炎症因子等毒素，并构建灵活多变个性化精准治疗方案，缓解病情，辅助治疗严重急、慢性疾病，对解决临床治疗难题，突破关键技术，开创新型优势产品，降低治疗成本，满足国际国内重大需求，造福人民生命健康具有重大的意义。
根据与血液接触的成分不同，血液灌流可分为血浆灌流和全血灌流，主要由吸附材料的血液相容性来决定。
常用的血液灌流吸附剂有活性炭和树脂材料：活性炭(Active carbon，AC)主要是以椰子壳为原料通过高温碳化活化而得。该材料成本低廉，具有很高的比表面积，丰富的孔隙结构，对小分子的吸附效率高，是一种广谱类吸附剂。但该材料血液相容性差，与血液中的有形成分如红细胞、白细胞、血小板等接触后，容易引起细胞结构破坏，同时容易破碎脱落并随体外血液循环系统进入体内循环造成血管微栓塞，导致生命危险，临床应用受到极大的限制。
吸附树脂是一类具有多孔网络结构的高分子聚合物，包括合成高分子吸附材料和天然高分子吸附材料。由于吸附树脂的种类繁多，结构多样，可根据实际需要选择和设计吸附剂的材料和结构，且其生物安全性和血液安全性高，具有更深远的应用前景。吸附树脂有中性和阴/阳离子交换树脂，分别可通过多孔结构、疏水亲水相互作用以及离子相互作用，有效清除各类毒素物质，如胆红素、胆汁酸、肌酐、血氨、游离脂肪酸、内毒素和致病因子等，改善患者的症状。但阴离子交换树脂由于具有强碱性基团，对血液中各种成分、血细胞、电解质平衡和凝血系统等都有影响，容易引起较多的副反应，使用时需要对血液进行分离，只对血液中的血浆部分进行灌流吸附，而不接触血液中的细胞成分，但仍会对血浆中的蛋白、凝血因子等成分有一定影响，不仅增加治疗成本，而且安全性低，副作用多。中性树脂对血液中成分的影响比较小，可用于全血灌流，其大孔结构有利于大尺寸毒素物质的扩散和吸附，因此，大孔中性树脂可用于全血灌流来清除胆红素等中分子毒素，可降低整体治疗费用，减少操作风险，但其清除胆红素等毒素的效果不明显，特异性吸附能力极低，实际应用价值小，且该类材料的原料有毒易污染环境，制备过程也极易产生污染物和废弃物，且使用后无法降解，易造成严重的环境污染和破坏，给生态环境和经济造成沉重的负担，现阶段急需环境友好型高效产品来替代。
血液灌流作为疾病治疗的辅助手段，其疗效已经得到业界的肯定，并逐渐获得市场的青睐，但国内外有效的血液灌流吸附器产品仍然以阴离子交换树脂为主，只能进行血浆灌流，仍存在一些副反应，安全性和效果都难以满足广大患者的需要，且价格昂贵，给患者增加较大的经济负担。目前尚没有一种吸附效果优异，选择性清除能力强，可清除毒素范围广，且生物相容性和血液相容性好，价格低廉，绿色环保，可再生利用，可降解的，可用于全血灌流的吸附剂材料，临床急需这类高效友好型全血灌流吸附剂材料来减轻广大患者的痛苦，降低整体治疗费用，增加治疗的疗效和安全性。因此，自主开发新型安全高效绿色环保多功能全血灌流吸附剂，并构建灵活多变个性化精准治疗方案，具有重要的临床应用意义和广阔的应用前景。
天然高分子材料来源于生物体，来源丰富，价格低廉，是重要的可再生资源，由于其得天独厚的生物相容性和生物可降解性，非常适用于血液灌流吸附材料，而且，全球每年都有上百万吨的虾蟹壳及农作物废弃物，给全球的经济和生态造成严重的负担，从中提取甲壳素和纤维素等重要可再生自然资源，可带来巨大的经济效益。天然高分子材料可根据所治疗病症的不同，以及所需清除的毒素不同，通过改性和修饰来设计不同结构的特异性天然高分子血液灌流吸附剂来高效清除各种特定毒素，或者协同作用，同时清除多种毒素，适应不同症状，以达到快速缓解病情的目的。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种全血灌流吸附剂，具有良好生物相容性和血液相容性，且对人体肝细胞无毒，吸附效果好，对血液中的凝血系统和电解质体系无影响，可用于全血灌流吸附毒素，治疗疾病。
本发明的目的之二在于提供一种全血灌流吸附剂的制备方法，制备工艺简便，易于调节。
本发明的目的之三在于提供一种全血灌流吸附剂的应用。
本发明实现目的之一所采用的方案是：一种全血灌流吸附剂，该吸附剂为天然高分子纳米纤维与无机功能填料、有机功能填料和/或有机包覆材料复合的大尺寸纳米纤维多孔网络微球，其中，所述无机功能填料和有机功能填料被包裹于天然高分子纳米纤维微球内，所述有机包覆材料包覆于天然高分子纳米纤维微球的表面；所述纳米纤维多孔网络微球的粒径为0.2～5mm，纳米纤维的直径为5～50nm，孔径分布为2～40nm，最可几孔隙分布为5～15nm，比表面积为20～500m2/g。
优选地，所述无机功能填料为碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米纤维微球、多孔碳微球、甲壳素/碳纳米管纳米纤维微球、沸石、羟基磷灰石、二氧化硅、碳酸钙、氧化铁、氧化锌、氧化铜中的至少一种；无机功能填料的尺寸为0.01～50μm，质量百分数为0～50％；所述有机功能填料为氨基酸、多巴胺、多氨基材料、透明质酸、多肽、蛋白质中的至少一种；所述有机包覆材料为氨基酸、多巴胺、多氨基材料、透明质酸、多肽、蛋白质中的至少一种。
优选地，所述天然高分子为甲壳素、纤维素、壳聚糖中的至少一种，其分子量为10000～500000。
本发明实现目的之二所采用的方案是：一种所述的全血灌流吸附剂的制备方法，
A、当制备天然高分子纳米纤维与无机功能填料或有机功能填料复合的大尺寸纳米纤维多孔网络微球时，包括以下步骤：A1、将无机功能填料粉碎成尺寸为0.01～50μm的微粒；
A2、将一定量的天然高分子粉末分散在碱、尿素和去离子水的混合溶剂中，经过多次冷冻-解冻循环后，脱泡并去除未溶解的杂质，得到均匀的天然高分子溶液，并保存在0～5℃条件下备用；
A3、将一定量步骤A1中的无机功能填料或有机功能填料加入到步骤A2配置的溶液中，在0～5℃条件下搅拌，离心脱泡后保存在0～5℃备用；或将步骤A1中的无机功能填料或有机功能填料加入到步骤A2中的碱、尿素和去离子水的混合溶剂中，再加入天然高分子粉末，进行多次冷冻-解冻循环后，脱泡并去除未溶解的杂质，保存在0～5℃备用；
A4、将步骤A3得到的溶液在低于5℃条件下以0.02～2mL/min的速度注入凝固浴中，注入孔径为0.06～2mm，在0～100℃下继续反应0.5～8h；或将A3中得到的溶液加入到有机相和分散剂的混合溶液中，在0～5℃条件下搅拌至形成均匀的小球；将体系升温至30～90℃反应或加入交联剂进行固化反应，将凝固分散液滴加到反应体系中继续反应，反应结束后冷却至室温静置分层，取下层；
A5、将步骤A4得到的样品经过滤后倒入凝固浴中静置，洗涤，获得天然高分子纳米纤维与无机功能填料或有机功能填料复合的大尺寸纳米纤维微球备用；
B、当制备天然高分子纳米纤维与无机功能填料或有机功能填料和/或有机包覆材料复合的大尺寸纳米纤维多孔网络微球时，包括以下步骤：
B1、将一定量的天然高分子粉末分散在碱、尿素和去离子水的混合溶剂中，经过多次冷冻-解冻循环后，脱泡并去除未溶解的杂质，得到均匀的天然高分子溶液，并保存在0～5℃条件下备用；
B2、将步骤B1得到的溶液在低于5℃条件下以0.02～2mL/min的速度注入凝固浴中，注入孔径为0.06～2mm，在一定固化条件下，继续反应0.5～8h；将得到的产物经过滤后倒入凝固浴中静置，洗涤，获得大尺寸天然高分子纳米纤维微球备用；或将步骤B1得到的溶液加入到有机相和分散剂的混合溶液中，在0～5℃条件下搅拌至形成均匀的小球；将体系升温至30～90℃反应或加入交联剂进行固化反应，将凝固分散液滴加到反应体系中继续反应，反应结束后冷却至室温静置分层，取下层，获得大尺寸天然高分子纳米纤维微球备用；
B3、将一定量步骤A5得到的大尺寸纳米纤维微球或者步骤B2得到的天然高分子纳米纤维微球加入到交联剂中，在一定温度条件下反应2～10h，洗涤，获得交联的大尺寸纳米纤维微球；
B4、将一定量步骤B3得到的交联的大尺寸纳米纤维微球加入到有机包覆材料试剂中，一定条件下反应2～10h，洗涤，获得表面负载有机包覆材料的大尺寸纳米纤维多孔网络微球。
步骤A4和B2中的交联剂为环氧类交联剂、醛基类交联剂、京尼平、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)中的任意一种，交联剂的用量为原料的质量百分数0.1％～10％。
优选地，所述A2、A3和B1中，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种，碱和尿素的加入量分别是溶剂总质量的2％～30％和1％～10％。
优选地，所述步骤A2中，溶液中天然高分子的质量百分比为3％-20％；所述步骤B1中，溶液中天然高分子的质量百分比为3％-20％。
优选地，所述步骤A4和B2中，采用注射泵、蠕动泵、微量泵、多程序控制注射灌注泵中的任意一种将溶液注入凝固浴中；所述步骤A4和B2中，分散剂为吐温、油酸、或者司班，其加入体积是有机相体积的0.5％～20％，有机相为液体石蜡或者异辛烷，其体积与复合溶液体积的比例是0.2～3:1；所述步骤A4、A5和B2中，凝固浴为水、20wt％～100wt％乙醇、酮溶液、酯溶液、1wt％～30wt％Na2SO4的水溶液、1wt％～30wt％(NH4)2SO4的水溶液、1wt％～30wt％NaCl的水溶液、1wt％～30wt％NH4Cl的水溶液、有机酸、无机酸中的至少一种。
优选地，所述步骤A3中，无机功能填料或有机功能填料与天然高分子粉末的质量比为0.01:1～2:1；所述步骤B4中，大尺寸纳米纤维微球和有机包覆材料的质量比为0.01:1～2:1。
优选地，所述步骤B3中，交联剂为环氧类交联剂、醛基类交联剂、京尼平、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)中的任意一种，交联剂的用量为大尺寸纳米纤维微球或天然高分子纳米纤维微球的质量百分数0.1％～10％。
本发明实现目的之三所采用的方案是：一种所述的全血灌流吸附剂或权利要求5-9中任一项所述的制备方法制备的全血灌流吸附剂的应用，其特征在于：可应用于全血灌流、血浆灌流、吸附毒素、水污染处理、气体净化领域。
具体的，所述全血灌流吸附剂中主要成分甲壳素与碳纳米管，表面包覆赖氨酸，其吸附胆红素的效果较好。所述全血灌流吸附剂中主要成分甲壳素与赖氨酸，其吸附胆红素的效果较好。所述全血灌流吸附剂中主要成分甲壳素与沸石，其吸附血氨的效果较好。所述全血灌流吸附剂中主要成分甲壳素与羟基磷灰石，其吸附炎症因子的效果较好。所述全血灌流吸附剂中主要成分甲壳素与碳纳米纤维微球，其吸附肌酐的效果较好。
本发明的全血灌流吸附剂具有大尺寸微球结构，多尺度多层次的纳米纤维网状结构，以及丰富的适合毒素自由扩散的孔道，而且富含具有特异性吸附毒素能力的功能无机/有机填料或有机包覆材料，对胆红素、血氨、肌酐、尿酸、炎症因子等毒素具有良好的吸附效果。该微球的基本载体为天然高分子材料，因此具有良好的生物相容性和血液相容性，对白蛋白及血小板的吸附量小，无溶血现象，与红细胞的相容性好，且对人体肝细胞无毒，对血液中的凝血系统和电解质体系无影响，可用于全血灌流吸附特定毒素或多种毒素，治疗疾病。
本发明的制备方法是采用低温绿色物理溶解的方法，使天然高分子溶解于碱/尿素水溶液中，并与无机/有机功能填料结合，使其均匀分散在溶液中，并在程序控制和热诱导或盐析的条件下，自组装形成天然高分子纳米纤维包裹无机/有机功能填料的大尺寸纳米纤维多孔网络微球，也可以在天然高分子纳米纤维微球表面或者大尺寸纳米纤维多孔网络微球表面进一步包覆良好生物活性的有机包覆材料，使其保持了天然高分子良好生物相容性和血液相容性以及无机/有机功能材料较强的选择性毒素吸附能力。该过程中避免了对天然高分子和无机/有机功能材料的结构的破坏，具有优越的综合性能和简易可操作性。
本发明的优点在于：本发明的全血灌流吸附剂具有适合全血灌流的微球尺寸，具有纳米纤维多孔网络结构，具有特异性吸附毒素的无机和有机功能材料，可针对特定毒素设计相应全血灌流吸附剂，吸附效率高，选择性强，易于推广应用；并可根据病症所需清除的毒素物质，设计个性化协同全血灌流吸附剂，精准清除多种致病毒素，有效缓解病情；该吸附剂生物相容性和血液相容好，无凝血及电解质紊乱风险，对血液成分无不良影响，不仅可用于血浆灌流，也可用于全血灌流。
本发明的制备方法所采用的原材料价廉易得，为资源丰富的可再生资源，无毒无污染可降解；制备工艺简单可控，成本低，微球的尺寸及孔径可调节，可大规模生产，制备过程中和制备后无污染物产生和排放，绿色环保；是一种良好的医用血液净化全血灌流吸附材料，具有重要的临床意义和广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例1制备的程控法制备大尺寸纳米纤维微球全血灌流吸附剂示意图；
图2是实施例1制备的全血灌流吸附剂的照片；
图3是实施例1制备的全血灌流吸附剂良好的机械性能；
图4是实施例1制备的全血灌流吸附剂的SEM图；
图5是实施例1制备的全血灌流吸附剂的SEM图；
图6是实施例12和13中全血灌流动物实验的示意图；
图7是实施例13中全血灌流动物实验的实物图；
图8为实施例13中动物全血灌流的过程中血气监测数据；
图9是实施例14中全血灌流吸附剂的溶血实验实物图。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。酸化的碳纳米管和甲壳素/碳纳米管复合溶液的制备方法为现有技术，按照ZL201610907056.4公开的方法使用。将一定量的甲壳素/碳纳米管复合溶液装入程控设备中，注入方法示意图如图1所示；使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步方式为灌注，速度为0.2mL/min；第二步方式为抽取，速度为0.02mL/min，注射针管口径0.2mm，保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入28％氯化钠凝固浴凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得大尺寸纳米纤维微球，将其加入到1％京尼平溶液中，40℃反应4小时，用去离子水反复清洗，获得交联的大尺寸纳米纤维微球，将其置于3％赖氨酸溶液中反应10小时，用去离子水反复清洗，获得表面负载赖氨酸的全血灌流吸附剂1，其实物图如图2所示，该全血灌流吸附剂具有较好的机械性能，取30g砝码于微球表面，微球仍能保持其完整形态和结构，如图3所示；将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。通过扫描电子显微镜观察，所制备的全血灌流吸附剂的平均粒径约为2mm，如图4所示；微球呈现甲壳素纳米纤维与碳纳米管交织的甲壳素/碳纳米管纳米纤维多孔纤维网络结构，如图5所示；将微球进行包埋和超薄切片后进行透射电子显微镜观察，所制备的全血灌流吸附剂中的碳纳米管分散于纳米纤维网状结构中，并与甲壳素纳米纤维结合，被其包裹于微球中。
实施例2全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。酸化的碳纳米管和甲壳素/碳纳米管复合溶液的制备方法为现有技术，按照ZL201610907056.4公开的方法使用。将一定量的甲壳素/碳纳米管复合溶液装入程控设备中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.5mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％氯化钠/植酸混合液的凝固浴中，在室温下待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂。加入到0.25％戊二醛溶液中，40℃反应2小时，用去离子水反复清洗，获得交联的全血灌流吸附剂。将洗涤干净的交联全血灌流吸附剂置于3％赖氨酸溶液中反应10小时，用去离子水反复清洗，获得大尺寸表面负载赖氨酸的全血灌流吸附剂2，将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例3全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。将一定量的沸石经过研磨处理后加入甲壳素溶液中，配成比例为1:1的甲壳素/沸石复合溶液，将其装入程控设备中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.5mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在30℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂3。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例4全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。将一定量的碳纳米纤维微球加入甲壳素溶液中，配成比例为1:1的甲壳素/碳纳米纤维微球复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在70℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂4。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例5全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。将一定量的赖氨酸加入到甲壳素溶液中，配成比例为1:1的甲壳素/赖氨酸复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂5。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例6全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。将一定量的白蛋白加入甲壳素溶液中，配成比例为1:1的甲壳素/白蛋白复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂6。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例7全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。将一定量的多巴胺加入甲壳素溶液中，配成比例为1:1的甲壳素/多巴胺复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂7。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例8全血灌流吸附剂的制备
甲壳素/碱/尿素水溶液的制备方法为现有技术，按照ZL200310111566.3公开的方法使用。将一定量的精氨酸加入甲壳素溶液中，配成比例为1:1的甲壳素/精氨酸复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂8。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例9全血灌流吸附剂的制备
将一定量的精氨酸加入壳聚糖/碱/尿素水溶液中，配成比例为1:1的壳聚糖/精氨酸复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂9。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例10全血灌流吸附剂的制备
将一定量的赖氨酸加入纤维素/碱/尿素水溶液中，配成比例为1:1的纤维素/赖氨酸复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％Na2SO4凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，获得全血灌流吸附剂10。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例11全血灌流吸附剂的制备
将一定量的精氨酸加入壳聚糖/碱/尿素水溶液中，配成比例为1:1的壳聚糖/精氨酸复合溶液，装入注射器中，使用程序控制注射泵，程序设置为两步法，第一步为灌注方式，速度为0.2mL/min；第二步为抽取方式，速度为0.02mL/min。保持样品附近温度低于10℃。将溶液滴入20％～30％氯化钠凝固浴中，温度控制在60℃，待形成大尺寸纳米纤维微球，用20目筛网过筛，将微球装入无水乙醇中静置12h，后用50％乙醇溶液和去离子水反复清洗，将该微球加入到1％环氧氯丙烷中交联，洗净后，再加入到3％赖氨酸溶液中浸泡6h，获得全血灌流吸附剂11。将制备的全血灌流吸附剂用梯度浓度的叔丁醇反复置换微球中水分，并用液氮淬冷后冷冻干燥保存。
实施例12全血灌流实验
将实施例1中的全血灌流吸附剂装入全血灌流器中，对正常兔子进行全血灌流实验。采用股动静脉引流血液灌流术，控制灌流温度为37℃，灌流流量为5ml/min。检验该微球的血液相容性：包括溶血试验、血常规以及凝血象(检测凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血活酶时间(APTT)、凝血酶时间(TT)、纤维蛋白原(FIB)、血小板计数(PLT))等试验。观察肝脏及其病理分析，检验全血灌流对肝脏的影响。如图6所示，为本实施例动物全血灌流的示意图。
实施例13动物灌流实验
将正常动物和肝衰竭动物模型的动物分成空白组，空白手术组对照组和实验组。行股动脉、股静脉插管，并行全血灌流实验。将实施例1中制备的全血灌流吸附剂装入全血灌流器中，控制灌流温度为37℃，灌流流量为5ml/min。动物的全血灌流体系如图6～7所示。进行黄疸动物的全血灌流实验。检验全血灌流前后以及过程中黄疸动物的各种生理指标变化，以评估该材料全血灌流的疗效和安全性。观察指标：一、肝脏功能：1、合成功能：营养与代谢(总蛋白、白蛋白、免疫球蛋白、总胆固醇和胆碱酯酶)；2、凝血功能：(PT、PTA、APTT、INR)；3、代谢功能：尿素；4、解毒功能：(P450、GST、胆红素)。二、肝性脑病：1、肝素；2、脑电图；3、诱发电位；4、影像学。三、肾功能：1、尿常规：(蛋白阴性或微量，尿沉渣正常或可有少量红细胞、白细胞，透明)；2、尿液检查：尿比重，尿渗透压，尿/血渗透压，尿钠测定。3、血液生化检查。疗效判定指标：实验室生化指标(TBIL、DBIL、ALT、AST、GGT、AMM、TBA、UREA、CR等)。安全性判定指标：1、生化指标的变化(血常规、电解质、肾功能、5-NT和AFU、血气)。2、生命体征和症状：生命体征监测仪监测体征变化(血液颜色、血压、心率、呼吸频率、体温)。3、观察动物生活状态和存活率。4、留取组织标本，检验全血灌流对肝脏和肾脏的影响。通过动物黄疸血浆的体外静态吸附和动态吸附，检测该微球对血浆中的总胆红素(TBIL)、直接胆红素(DBIL)、间接胆红素(IBIL)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、乳酸脱氢酶(LDH)、总蛋白(TP)等指标的影响，建立吸附剂材料的构效关系。检验该微球的血液相容性：包括溶血试验、血常规以及凝血象(检测凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血活酶时间(APTT)、凝血酶时间(TT)、纤维蛋白原(FIB)、血小板计数(PLT))等试验。如图8所示，为本实施例动物全血灌流的过程中血气监测，从图中可以看出全血灌流过程中，血气平稳，说明大尺寸全血灌流吸附剂的血液相容性好。
实施例14溶血实验
取新鲜抗凝兔血10mL，1000r/min离心10min除上清液。沉淀的红细胞用PBS洗涤3次，至上清液不显红色为止，将所得红细胞用PBS配成2％的混悬液(红细胞2mL，加与清洗细胞所用同批次的PBS至100mL)。分别将0.9mL用PBS配置的5mg/mL实施例1中制备的吸附剂置于离心管中，每组5个离心管，以同批号的PBS(阴性对照)0.9mL和Triton X＝100(2％W/V)0.9mL(阳性对照)作为对照组，每管加稀释的兔血的混悬液0.1mL，轻轻摇匀，37℃水浴孵育2h，1000r/min离心5min，吸上清液于96孔板中，用酶标仪在波长545nm处检测吸光度A值，取平均值计算溶血率。溶血率％＝(实验A-阴性对照B)/(阳性对照C-阴性对照B)*100％。血液相容性好的材料具有较低的溶血率，溶血率的大小表征了材料对红细胞造成破坏引起溶血的程度，以溶血率指标评价各种材料的血液相容性，若溶血率小于5％，则该材料符合医用生物材料溶血率要求，若溶血率大于5％，则预示该材料有溶血作用。各种吸附材料的溶血率如图9所示。数据结果显示全血灌流吸附材料的溶血率小于5％，具有较好的血液相容性。溶血实验后，用PBS洗涤离心管中的样品和红细胞，并用0.25％戊二醛固定，经过梯度乙醇脱水后，冷冻干燥，用扫描电镜观察材料与红细胞接触后，红细胞的形貌。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种全血灌流吸附剂的制备方法，其特征在于：该吸附剂为天然高分子纳米纤维与无机功能填料、有机功能填料和/或有机包覆材料复合的大尺寸纳米纤维多孔网络微球，其中，所述无机功能填料和有机功能填料被包裹于天然高分子纳米纤维微球内，所述有机包覆材料包覆于天然高分子纳米纤维微球的表面；所述纳米纤维多孔网络微球的粒径为2～5mm，纳米纤维的直径为5～50nm，孔径分布为2～40nm，最可几孔隙分布为5～15nm，比表面积为20～500m2/g；
所述制备方法包括以下步骤：
A、当制备天然高分子纳米纤维与无机功能填料或有机功能填料复合的大尺寸纳米纤维多孔网络微球时，包括以下步骤：
A1、将无机功能填料粉碎成尺寸为0.01～50μm的微粒；
A2、将一定量的天然高分子粉末分散在碱、尿素和去离子水的混合溶剂中，经过多次冷冻-解冻循环后，脱泡并去除未溶解的杂质，得到均匀的天然高分子溶液，并保存在0～5℃条件下备用；
A3、将一定量有机功能填料或步骤A1中的无机功能填料加入到步骤A2配置的溶液中，在0～5℃条件下搅拌，离心脱泡后保存在0～5℃备用；或将有机功能填料或步骤A1中的无机功能填料加入到步骤A2中的碱、尿素和去离子水的混合溶剂中，再加入天然高分子粉末，进行多次冷冻-解冻循环后，脱泡并去除未溶解的杂质，保存在0～5℃备用；
A4、将步骤A3得到的溶液在低于5℃条件下以0.02～2mL/min的速度注入凝固浴中，注入孔径为0.06～2mm，在0～100℃下继续反应0.5～8h；A5、将步骤A4得到的样品经过滤后倒入凝固浴中静置，洗涤，获得天然高分子纳米纤维与无机功能填料或有机功能填料复合的大尺寸纳米纤维微球备用；
B、当制备天然高分子纳米纤维与无机功能填料或有机功能填料和/或有机包覆材料复合的大尺寸纳米纤维多孔网络微球时，包括以下步骤：
B1、将一定量的天然高分子粉末分散在碱、尿素和去离子水的混合溶剂中，经过多次冷冻-解冻循环后，脱泡并去除未溶解的杂质，得到均匀的天然高分子溶液，并保存在0～5℃条件下备用；
B2、将步骤B1得到的溶液在低于5℃条件下以0.02～2mL/min的速度注入凝固浴中，注入孔径为0.06～2mm，在一定固化条件下，继续反应0.5～8h；将得到的产物经过滤后倒入凝固浴中静置，洗涤，获得大尺寸天然高分子纳米纤维微球备用；B3、将一定量步骤A5得到的大尺寸纳米纤维微球或者步骤B2得到的天然高分子纳米纤维微球加入到交联剂中，在一定温度条件下反应2～10h，洗涤，获得交联的大尺寸纳米纤维微球；
B4、将一定量步骤B3得到的交联的大尺寸纳米纤维微球加入到有机包覆材料试剂中，一定条件下反应2～10h，洗涤，获得表面负载有机包覆材料的大尺寸纳米纤维多孔网络微球；
所述步骤A4和B2中，采用注射泵、蠕动泵、微量泵、多程序控制注射灌注泵中的任意一种将溶液注入凝固浴中；所述步骤A4、A5和B2中，凝固浴为水、20wt％～100wt％乙醇、酮溶液、酯溶液、1wt％～30wt％Na2SO4的水溶液、1wt％～30wt％(NH4)2SO4的水溶液、1wt％～30wt％NaCl的水溶液、1wt％～30wt％NH4Cl的水溶液、有机酸、无机酸中的至少一种；
所述无机功能填料为碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米纤维微球、多孔碳微球、沸石、羟基磷灰石、二氧化硅、碳酸钙、氧化铁、氧化锌、氧化铜中的至少一种；无机功能填料的尺寸为0.01～50μm，质量百分数为0～50％；所述有机功能填料为氨基酸、多巴胺、多氨基材料、透明质酸、多肽、蛋白质中的至少一种；所述有机包覆材料为氨基酸、多巴胺、多氨基材料、透明质酸、多肽、蛋白质中的至少一种；
所述天然高分子为甲壳素、纤维素、壳聚糖中的至少一种，其分子量为10000～500000。
2.根据权利要求1所述的全血灌流吸附剂的制备方法，其特征在于：所述A2、A3和B1中，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种，碱和尿素的加入量分别是溶剂总质量的2％～30％和1％～10％。
3.根据权利要求1所述的全血灌流吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤A2中，溶液中天然高分子的质量百分比为3％-20％；所述步骤B1中，溶液中天然高分子的质量百分比为3％-20％。
4.根据权利要求1所述的全血灌流吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，无机功能填料或有机功能填料与天然高分子粉末的质量比为0.01:1～2:1；所述步骤B4中，大尺寸纳米纤维微球和有机包覆材料的质量比为0.01:1～2:1。
5.根据权利要求1所述的全血灌流吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤B3中，交联剂为环氧类交联剂、醛基类交联剂、京尼平、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚/N-羟基琥珀酰亚胺EDC/NHS中的任意一种，交联剂的用量为大尺寸纳米纤维微球或天然高分子纳米纤维微球的质量百分数0.1％～10％。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的制备方法制备的全血灌流吸附剂的应用，其特征在于：将所述全血灌流吸附剂应用于水污染处理、气体净化领域。
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