选择性渗透的不对称膜的制作方法

文档序号:8286947阅读:597来源:国知局
选择性渗透的不对称膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适用于例如血液透析、血液透析滤过或血液滤过的膜。本发明还涉及 用于制备该膜的方法;以及包含该膜的装置。
【背景技术】
[0002] 用于血液透析、血液透析滤过或血液滤过的合成膜通常由与亲水性聚合物掺合的 疏水性聚合物构成,以改善膜与血液的相容性。通常,聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜被用作疏水 性聚合物,且聚乙烯吡咯烷酮被用作亲水性聚合物。
[0003] WO 2004/056459 Al公开了适用于血液透析的选择性渗透的不对称膜,其包含至 少一种疏水性聚合物,如聚醚砜,和至少一种亲水性聚合物,如聚乙烯吡咯烷酮。中空纤维 膜的外表面具有0. 5至3 μ m的孔,且孔在外表面中的数目为每平方毫米10, 000至150, 000 孔。在工作实施例中用于制备膜的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)的重均分子量为50kDa。
[0004] WO 2004/056460 Al公开了适用于血液透析的选择性渗透的不对称膜,其包含至 少一种疏水性聚合物,如聚醚砜,和至少一种亲水性聚合物,如聚乙烯吡咯烷酮。该膜允许 分子量高达45kDa的分子在全血的存在下经过。在工作实施例中用于制备膜的聚乙烯吡咯 烷酮(PVP K30)的重均分子量为50kDa。
[0005] EP 2 113 298 Al公开了适用于血液透析的选择性渗透的不对称膜,其包含 80-99wt %的聚醚砜和l-20wt %的聚乙烯吡咯烷酮,其中所述聚乙烯吡咯烷酮由分子量低 于IOOkDa的低分子量组分和分子量为IOOkDa以上的高分子量组分组成。用于制备膜的纺 丝溶液包含12至15wt %的聚醚砜和5至IOwt %的由低分子量PVP和高分子量PVP组分组 成的PVP。
[0006] EP 1 439 212 Al公开了包含聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和阳离子聚合物的中空纤 维膜。聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量优选为2, 000至2, 000, OOODa,更优选为10, 000至 1,500, OOODa。优选使用重均分子量为 1,100, 000、45, 000、29, 000、9, 000 或 29, 000 的市售 产品。膜中的聚乙稀卩比略烧酮含量优选为1至50wt %,更优选为1至IOwt %。
[0007] EP 1 913 964 A2公开了中空纤维膜型血液净化装置,其包含一束包含聚砜树脂 和聚乙烯吡咯烷酮的中空纤维膜,其中基于中空纤维膜的干重,中空纤维膜对自由基捕获 剂的粘附率为80-300 %,且其水含量为40 %至100 %,且已用辐射进行灭菌。中空纤维膜中 的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10, 〇〇〇至2, 000, 000Da,优选为50, 000至1,500, 000Da。膜 中的聚乙烯吡咯烷酮含量基于聚合物的总重量为3至20%,优选为3至10%。
[0008] EP 2 216 060 Al公开了用于处理血液的多孔性中空纤维膜,其具有25μπι至 40 μ m的膜厚度,且提供平均直径为100 μ m至200 μ m的原纤维,其中平均外径(To)与平均 内径(Ti)的比例(To/Ti)被调节为不超过2。该膜包含基于聚砜的聚合物和聚乙烯吡咯 烷酮,且具有梯度多孔结构,其中孔尺寸从内侧到外侧而增加。所用的聚乙烯吡咯烷酮的重 均分子量优选为约1,〇〇〇, 〇〇〇Da (PVP K80至K90等级)。调节PVP在形成膜的储液中的浓 度,使得PVP与聚砜的混合比为27wt%以下,优选为18至27wt%,更优选为20至27wt%。
[0009] 当具有较低分子量的聚乙烯吡咯烷酮(如PVP K30)被用于制备膜时,膜中初始存 在的大量的聚乙烯吡咯烷酮在洗涤过程中从膜中浸出。另一方面,仅使用具有高分子量的 聚乙烯吡咯烷酮(如PVP K80或K90)制备的膜倾向于显示对诸如尿素或维生素B12的溶 质从血液中的较低清除以及较高的蛋白损失。

【发明内容】

[0010] 本发明的一个目的是提供适用于例如血液透析、血液透析滤过和血液滤过的选择 性渗透的不对称膜。
[0011] 根据本发明的一个方面,提供具有性能改善的选择性渗透的不对称膜。在一个 具体的实施方式中,膜包含聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES);以及重均分子量大于 1,500kDa且小于2, OOOkDa的聚乙烯吡咯烷酮。
[0012] 根据另一方面,本发明涉及制备本发明的选择性渗透的不对称膜的方法;以及包 含该膜的装置。
【具体实施方式】
[0013] 本发明的选择性渗透的不对称膜基于至少一种聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜 (PAES);和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量大于l,500kDa且小于 2, OOOkDa0
[0014] 已发现,这种特定的高分子量PVP组分允许制备如下膜:其显示的对尿素和维 生素B12的清除率以及蛋白损失值与使用低分子量PVP(如PVP K30)和常用的高分子量 PVP(PVP K80至K90等级)的混合物制备的那些膜类似。如前文所述,用PVP K80至K90 等级且不用低分子量PVP制备的膜通常导致较低的清除率和较高的蛋白损失。令人惊讶的 是,本发明使用分子量甚至比常用的PVP等级更高的PVP组分,并没有观察到该结果。
[0015] 本发明的膜可以使用较少量的PVP来制备,这样会有更少的PVP在洗涤步骤期间 从膜中浸出。由于形成膜的溶液中存在的PVP几乎完全保留在膜中,所以在制备过程中产 生更少的废料,且从工艺废水中回收溶剂所需的能量更少。
[0016] 选择性渗透的不对称膜中所包含的PVP的重均分子量Mw大于1,500kDa且小于 2, OOOkDa,优选为1,700kDa至1,900kDa。在一个实施方式中,PVP的数均分子量Mn为340 至390kDa,优选为360至390kDa。在一个实施方式中,聚乙烯吡咯烷酮的多分散性指数Mw/ Mn为4. 5至5. 4,优选为4. 6至5. 0。
[0017] 适当的聚醚砜的实例是通式为-[0_?11-502-?11-]11-,重均分子量为约60,000至 65, OOODa、优选为63, 000至65, OOODa,且Mw/Mn为约1. 5至1. 8的聚合物。
[0018] 在一个实施方式中,本发明的膜包含70 - 99wt %的聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚 砜(PAES);和I - 30wt%的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
[0019] 在一个实施方式中,本发明的膜是平板膜。在另一个实施方式中,本发明的膜是中 空纤维膜。在一个具体的实施方式中,中空纤维膜具有四层结构。
[0020] 四层结构的内层,即血液接触层和中空纤维膜的内表面,是孔尺寸为纳米尺度范 围的分离层。在一个实施方式中,该层的厚度小于1 μπι。为了达到高选择性,层内的孔通道 很短,即低于〇. 1 μ m,且孔通道直径在大小方面显示很低的变化。
[0021] 中空纤维膜的第二层作为第一层的支撑,其具有海绵结构。在本发明的一个实施 方式中,该层的厚度为约1至15 μ m。
[0022] 第三层具有手指结构。其一方面提供机械稳定性;另一方面由于高空隙体积,当空 隙被水填充时,其对于分子经由膜的传输具有非常低的抗性。在本发明的一个实施方式中, 第三层的厚度为10至60 μm。
[0023] 在本发明的该实施方式中,第四层是最外层,其特征在于具有带有开孔的规定的 表面结构。在一个实施方式中,孔开口的数均尺寸为0. 5至3 μπι,此外,外表面上的孔的数 目为每平方毫米10, 〇〇〇至150, 000个孔,例如每平方毫米18, 000至100, 000个孔,或甚至 每平方毫米20, 000至100, 000个孔。在一个实施方式中,该第四层的厚度为约1至10 μ m。
[0024] 本发明的膜可以通过溶剂相转化法(solvent phase inversion process)来制 备。用于制备平板膜的适当方法包括以下步骤:
[0025] a)将至少一种聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES)和重均分子量Mw大于 1,500kDa且小于2, OOOkDa的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在至少一种溶剂中以形成均匀的 饶铸溶液(casting solution);
[0026] b)将均匀的浇铸溶液调节至成型温度;
[0027] c)将均匀的浇铸溶液倾倒在载体上以形成膜;
[0028] d)将位于载体上的膜引入到凝结介质中并引发膜的凝结用以形成膜结构;
[0029] e)通过抽出装置将膜结构从凝结介质内的载
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