陶瓷全血中空纤维膜过滤介质及其用于自全血分离血浆/血清的用图
【专利说明】陶瓷全血中空纤维膜过滤介质及其用于自全血分离血浆/ 血清的用途 发明领域
[0001] 本发明设及包含陶瓷材料的全血中空纤维膜过滤介质，其孔径确保全血的液体部 分、优选血浆或血清及其分子成分的渗透性，但截留血细胞；并且设及所述全血中空纤维膜 过滤介质用于自全血分离血浆或血清的用途。
[000引发明背景 在医学技术中，不同类型的血液和血浆/血清分离和处理过程是已知的并且是现有技 术水平。自血液的液体部分中分离血细胞的最常用方法是离屯、。
[0003] 在输血医学中，过滤器用于自输血的血液中去除白细胞并去除血凝块和颗粒。此 夕F，例如在手术期间应用动脉过滤器，W去除血凝块、颗粒和气泡。血浆置换过滤器用于清 洁来自患者的血浆或用人工血浆或来自供体的血浆替代来自患者的血浆，所述来自患者的 血浆被细菌、病毒或其它成分破坏，运对生命是危险的。
[0004] 此外，微型装置已知用于全血分析，运基于测试条或忍片实验室（1油-on-a-chip) 技术。当使用运些装置时，仅需几微升的血液用于血液或血浆/血清分析。自全血分离血 浆/血清通常通过流体机械作用来进行，例如不同表面的湿润行为或应用微通道。尽管该 方法对于快速获得血液分析结果而言非常具有吸引力，但运些分析的结果仅限于少数的测 试特异性的组分。运些应用不能用实验室和医院中的现有复杂系统替代基于血浆/血清的 血液分析，所述复杂系统包含对多种血液成分的分析并且能够给出患者健康状况的总体描 绘。此外，也对于微型装置，自血液的液体部分分离血细胞的任务仍然没有令人满意地解 决。
[0005] 在许多国家，自患者抽取足够量的血液W便能够胆存所得血浆/血清样品达一段 时间，用于在过一段时间后用所谓的保留样品来检查分析结果，运是必须的。然而，迄今为 止，获取足够的无细胞血浆/血清的任务仅能通过离屯、来完成。
[0006] 离屯、程序（其通常用于自全血分离血浆/血清）不仅麻烦，需要大量手工和机械 操作，而且也耗时，运在急诊医学中特别不利。
[0007] 血浆/血清分析器（其对于血浆/血清样品具有大的容量）不能W满载容量操作， 如果离屯、过程用于上游时，其分批起作用并且代表了血液样品处理的瓶颈。用连续过滤方 法替代离屯、方法产生血浆/血清可能能够克服该瓶颈问题。运样的连续系统将允许灵活的 样品分析：可更高优先级处理来自急诊患者的紧急样品，而无需打断运行离屯、过程。
[0008] 对于全血分离而言，简单过滤方法的进一步优势在于，在全血样品采集后可W直 接将全血分离成血浆/血清和血细胞。运对于后续血液分析的质量而言特别有利，因为随 样品胆存时间的增加，红细胞稳定性下降。当血液样品抽取后如不立即进行血浆/血清分 离，而是延迟一段时间时，运可能影响血浆/血清组成。在农村地区或在发展中国家，当没 有离屯、机可用于血浆/血清分离和当血液样品不得不长时间和/或距离运输时，有时甚至 在炎热和/或潮湿环境中，运一方面就很重要。
[0009] 对于医疗点（Point-of-Care)测试装置，随后将全血分离为血浆/血清可W是有 利的，所述装置用于在患者上或附近提供快速血液分析，w得到临床实验室外的快速血液 分析结果，从而对于患者护理做出即时判断。通常由非实验室人员进行医疗点测试。快速 的前述血浆过滤过程促进快速血液分析和使得对于医疗点装置而言的新的操作条件成为 可能，因为其大部分都用全血或前述微型装置进行工作，运导致非常小的血浆/血清体积 的收率。全血分离过程也可被整合到医疗点装置中。
[0010] 因此，已经开发了全血过滤方法作为自全血中得到血浆/血清的替代方法。然而 本领域已知的运些血浆/血清过滤方法对于例如血细胞浓度、血浆/血清收率、分子吸附容 量、溶血程度、和血细胞（红细胞、血小板和白细胞）渗漏而言仍然有问题。溶血是重要问 题之一，因为红细胞，如果破裂的话，将改变进一步测试所需的某些血浆/血清分析物的浓 度，在一些情况下，使得使用光学测量技术的分析因释放的血红蛋白的红色而成为不可能。 此外，血细胞的渗漏有问题，因为细胞或甚至其它颗粒可W破坏血浆/血清分析器，因为灵 敏的毛细管和管道可能被堵塞。仅（基本上）无细胞和无溶血的血浆/血清可W用于可靠 的血液分析。
[0011] 允许自全血分离血浆而无需离屯、的中空纤维膜装置已经用于血浆交换治疗 (PET)/血浆置换（apheresis)。在PET中，将分离的血浆去除掉并将分离的血细胞W及置 换液体返回患者。该中空纤维膜技术提供了离屯、和常规过滤技术的替代方案，用于生物分 离。
[0012]US5, 674, 394公开了自全血分离血浆的小体积一次性过滤技术。用于制备所述血 浆的系统包括单次使用的过滤单元，其具有彼此W流体相连的两个入口、一个出口和一个 过滤膜，所述过滤膜对于血浆可选择性渗透并将出口与入口分开。将手动操作的单次使用 的累连接到入口。流动路径沿着累之间的膜而限定，藉此全血可W在两个累之间被重复交 换，穿过膜，使血浆通过膜而流动并流出出口。
[0013]US5, 919, 356公开了用于流体、优选体液例如血液的取样的装置，所述装置具有用 于分离流体的成分的过滤设备，引导待取样的流体从来源通过装置而流动的管道，和可检 测流体中的成分的存在的传感设备。
[0014]US2003/0206828公开了具有自我填充能力的便携式手持血液采样装置，其包括血 液分离滤器。该滤器具有多个孔，其尺寸允许所选的血液成分例如血浆通过装置。该滤器 是中空纤维滤器，其在管中延伸并沿着管的长度延伸，该滤器在接近入口端的其第一端被 密封并在其第二端与出口流体连通。
[0015] 需要自全血分离血浆/血清的过滤介质，其允许自全血中有效分离血浆/血清并 且其适用于快速、安全和稳健方式W得到合适量的无细胞血浆/血清，而不导致溶血。用运 类过滤方法，可W避免自患者抽取血液后的血液质量的下降或因在离屯、过程中的时间延迟 或因运输所致的不恰当的分析结果，因为在紧急情况下或在血液样品采集点，血细胞分离 可W立即进行，无需离屯、。
[0016] 因此本发明的一个目标是提供用于自全血分离血浆/血清的全血中空纤维膜过 滤介质，其相对于现有技术是有利的，尤其是对于血细胞（红细胞、血小板和白细胞）溶血 和渗漏的问题而言。
[0017] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清，例如通过错流过滤，其中足够量的无细胞血浆/血清的分离是可能的，而无或 基本上无溶血。
[0018] 另外，本发明的一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品 分离血浆/血清，其中选择所述过滤介质的材料和表面性质，其方式使得因全血样品与中 空纤维膜过滤介质之间接触所致的溶血得W减少或得W避免。运意味着负面效应例如抑 改变、渗透性改变或多孔膜结构所致的毛细管效应得W减少。
[0019] 本发明的再一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清，其中血浆/血清的分离是可能的，优选地W手动方式或W容易的自动化方式， 而不使用离屯、设备。
[0020] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清，其中所述分离耗时少于用常规方法例如离屯、方法的分离。
[0021] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清。应当注意，在运一点上，通常不需要回收血细胞，使得含有血细胞的全血中空 纤维膜过滤介质可用作一次性医疗用品。
[0022] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清，并且其适于多种用途。
[0023] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于在急诊情况下自 紧急全血样品中分离血浆/血清。理想地，细胞分离可W在抽血现场已经发生。随后所得 血浆/血清样品可被立即处理并可W直接递送到血浆/血清分析器，例如医疗点测试装置。 术语急诊情况不仅包括对事故的患者诊断，而且包括所有血液处理过程（当其自医务室或 医院手术期间的患者控制提供时）。在运一点上，克服离屯、的瓶颈问题和/或避免因未分离 全血样品的长处理或运输所致的血液分析的歪曲（falsification)，也是一个目标。
[0024] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清，而无过滤介质的堵塞。
[0025] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清，其中所述全血中空纤维膜过滤介质不导致例如因摩擦力或其它机械应力所致 的红细胞的破裂。
[0026] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其可用于自全血样品分离 血浆/血清，并降低了红细胞渗漏到滤液中的风险。
[0027] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其适于提供含有血细胞的 浓缩物，用所述浓缩物可W进行进一步测试，如果需要的话。
[0028] 本发明的另一个目标是提供全血中空纤维膜过滤介质，其产生无细胞或基本上无 细胞的血浆/血清作为滤液，其中所分析的分子成分的相对量在过滤时基本上保持不变。 理想地，全血中空纤维膜过滤介质是惰性的和血液相容性的，不释放可提取物或颗粒，也不 导致特定的血浆/血清成分吸附在其固体表面，也不导致特定的血浆/血清成分与其固体 表面交叉反应。
[002引发明概述 本发明的上述目标通过包含陶瓷材料的全血中空纤维膜过滤介质来完成，所述介质的 孔径确保血浆或血清的渗透性，但截留血细胞，即所有Ξ类血细胞（红细胞、血小板和白细 胞）。为了允许后续血浆/血清分析，所述孔径确保所有的分子血浆/血清成分的渗透性。 血浆/血清成分可w分为不同组别，包括电解质、脂质代谢物、标记物（例如感染或肿瘤的 标记物）、酶、底物、蛋白质和甚至药物和维生素。
[0030] 孔结构可W由例如W下来限定：孔的中位和平均直径、孔径分布和材料的孔隙度。 优选地，选择全血中空纤维膜过滤介质的有关孔的中位直径、孔径分布和孔隙度的性质，其 方式使得过滤介质适于避免溶血和血细胞渗漏。此外，优选地选择全血中空纤维膜过滤介 质的表面粗糖度，其方式使得血细胞不会因摩擦力而破裂。此外，可W优选地是全血中空纤 维膜过滤介质被改性而使其例如被预先润湿或涂覆，W便得到某些可湿性、亲水性/疏水 性、亲脂性/疏脂性、或过滤介质的某些表面电荷，运对于避免溶血和血细胞渗漏而言可W 是有利的。
[0031] 本发明的目标也可通过使用本发明的全血中空纤维膜过滤介质用于自全血样品 分离血浆/血清而完成。优选地，本发明的全血中空纤维膜过滤介质用于通过错流过滤而 自全血样品分离血浆/血清，W避免堵塞过滤介质。
[0032] 附图简述 图1:包含不同量的血红蛋白的参考溶液，用于测定血浆样品中的溶血程度（参见/ieZhao, Quancheng Kan, Jianguo Wen, Yidong Li, Yunqiao Sheng, Li Yang, Jason Wu 和Shengjun Zhang: Hemolysis of Blood Samples has no Significant Impact on the Results of Pharmacokinetic Data(血液样品的溶血对药代动力学数据结果没有显著景多 响）.Bioequivalence & Bioavailability，2012)。
[0033] 图2:用于实施例1、3、4、6和8的错流过滤模块，在过滤壳体内包括单个全血中空 纤维膜过滤介质。
[0034] 发明详述 本文使用的术语"全血"是指由血浆（通常不会凝结）和细胞成分组成的血液。血浆占 约50至约60%体积，细胞成分，即红细胞（红血细胞、或RBC)、白细胞（白血细胞或WBC)、 和血小板（血小板），占约40至约50%体积。本文使用的术语"全血"可W指动物的全血， 但优选指人类受试者的全血。
[0035] 红细胞（其占所有血细胞总数的约90至约99%)具有双凹盘状形式，在未变形状 态下，直径约7化，厚度约2化。在骨髓中成熟期间，红细胞失去其细胞核。它们含有血浆 膜蛋白血影蛋白和其它蛋白，W提供柔初性，如有必要可改变形状。它们独特的和柔初的形 状使其能够通过非常狭窄的毛细管并提供最大的表面积W传递氧气和二氧化碳。运种柔初 性使得通过过滤自全血样品中分离红细胞特别困难，因为它们可W延长自身和将其直径缩 短至约1. 5化。正常的全血每微升具有约4. 5至5. 5百万个红细胞。在循环的血流中，红 细胞的生命周期为约120天。红细胞的一种核屯、成分是血红蛋白，其结合氧气W运输到组 织，然后释放氧气并结合待递送到肺作为废产物的二氧化碳。血红蛋白负责红细胞的红色 并因此负责总体血液的红色。红细胞是促使血液粘度的主要因素。
[0036] 白细胞占所有血细胞总数的小于约1%并且可W分化为不同的白细胞分组（淋己 细胞、粒细胞和单核细胞）。它们可经由血细胞渗出而离开毛细管。此外，它们可W通过变 形虫样运动和正趋化性而穿过组织空间移动。它们的直径为约6至约20化。白细胞参与 机体防御机制，例如针对细菌或病毒侵袭。
[0037] 血小板是最小的血细胞，长度约2至约4帕，厚度约0. 9至约1. 3化。它们是膜 结合的细胞碎片，含有对凝血而言重要的酶和其它物质。具体地讲，它们形成临时的血小板 塞，有助于密封血管中的裂口。
[003引术语"血浆"或"血浆"是指血液和淋己液的液体部分，其占血液体积的约一半（例 如，约50至约60体积-9?))。血浆缺乏细胞，并且与血清不同，血浆不凝结。因此它含有所有 凝血因子，尤其是纤维蛋白原。它是澄清的浅黄色液体，包含约90至约95体积-%水。
[0039] 术语"血清"或"血清"是指当血液允许完全凝结时自血液中分离的澄清液体，并 因此是在凝血期间已经特别将纤维蛋白原从血浆中移出的血浆。与血浆相同，血清也是浅 黄色。
[0040] 分子的血浆/血清成分可W分为不同组别，包括电解质、脂质代谢物、标记物（例 如感染或肿瘤的标记物）、酶、底物、蛋白质和甚至药物和维生素。
[0041] 本文使用的