一种带有包埋材料的血液净化吸附剂及制备方法与流程

本申请属于生物医用材料领域，具体涉及到一类由生物相容性极高的两性离子水凝胶包埋吸附剂制备而成的吸附材料。本申请还涉及该吸附材料的制备方法和应用，特别是对于血液净化吸附的应用。

背景技术：

血液净化技术是一种适用于多种疑难病症的有效治疗技术，例如急性药物或毒物中毒、终末期肾脏疾病和急慢性肝功能衰竭等。这是因为当这类疾病发生时，血液中有害物质过量累积，而病人又无法通过自身保护系统(肝脏解毒系统、人体自身免疫系统、排泄系统等)进行解毒、去除或中和，所以造成血液中毒。因此，治疗这类疾病需要人为高效清除血液中的有害物质，以达到快速调节机体内环境的稳定性、缓解病情的目的。由于血液净化技术突出的疗效，目前已成为终末期肝肾脏疾病、危重症以及中毒患者的主要救治方法。

临床常用的血液净化方法包括血液透析、血液滤过、血液灌流、血浆置换等，而对于急性药物/毒物中毒、急慢性肝衰竭、自身免疫疾病等危重症的治疗，临床上往往采用血液灌流的净化方法。血液灌流是将在血液中积累的有害物质吸附到具有大比表面积及合适孔结构的吸附材料上，从而快速清除血液中的毒素，尤其是血液中的分子量较大的或是能与蛋白质结合的毒素，以达到净化血液、解救危重病人生命的目的。

血液灌流技术最核心的问题是吸附材料的选择。目前最常用的吸附剂是活性炭和树脂。但是现有吸附剂的生物相容性和机械强度较差，在临床应用的过程中易出现表面蛋白粘附、凝血、溶血、补体激活引起的炎症反应、吸附剂微粒泄漏引起的血管栓塞等严重的副作用。随着医疗技术的发展和对血液净化吸附材料的深入研究，一些具有更好生物相容性的血液净化吸附材料相继出现。例如将聚合物作为吸附剂包埋材料用来改善生物相容性、减少微粒泄漏。此类聚合物包括改性聚乙烯醇、纤维素、壳聚糖、火棉胶、甲基丙烯酸羟乙酯等。但以这些聚合物作为吸附剂的包埋材料仍存在一些问题：1)由于血液中含有大量蛋白质、血细胞、小分子等，成分复杂，现有的包埋材料仍不能完全消除血液灌流过程中出现的副作用，在与血液直接接触时依然会产生凝血、溶血、补体激活等复杂的反应。例如，活性炭加入火棉胶包埋材料(硝化纤维素)，在与血液直接接触时，引起补体激活，导致炎症反应；树脂加入壳聚糖包埋材料，在与血液接触时，会引起血小板黏附，出现凝血现象，需要进一步接枝聚乙二醇和肝素；2)包埋材料在提高吸附剂生物相容性的同时，影响被吸附物质的扩散，显著降低吸附剂原有的吸附性能，限制了血液灌流的应用范围，例如，活性炭加入纤维素包埋材料，对亚甲基蓝(亲水小分子)进行吸附实验，吸附速率和吸附容量较未包埋活性炭明显降低；树脂加入聚甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料，对胆红素(能与蛋白质结合的脂溶性中分子)进行吸附实验，吸附速率较未包埋树脂明显降低。

目前尚没有吸附材料能完全满足临床需求的吸附剂标准：1)优良的生物相容性(尤其是血液相容性)，即吸附材料与血液接触不会引起患者产生凝血、溶血等副反应；2)优良的吸附性能，将活性炭或树脂等吸附剂加入生物相容性包埋材料的同时不会严重影响其吸附性能(包括吸附速率和吸附容量)；3)稳定的化学性质与适宜的机械强度，与血液直接接触时，吸附材料不发生任何化学变化，不易发生破碎。

技术实现要素：

本发明旨在针对现有血液净化技术中血液净化吸附剂生物相容性差、吸附效率低等不足，提供一种带有包埋材料的血液净化吸附剂及制备方法，其特征在于采用具有良好生物相容性的两性离子材料作为活性炭或树脂的包埋材料制备得到的血液净化吸附剂，应用于血液净化技术中。本发明所述包埋材料具有优异的抗蛋白吸附性、良好的生物相容性，同时在血液吸附应用中，毒素扩散效率极高。如图1所示，在对人体血液进行净化时，纯活性炭或树脂易受血液中蛋白粘附，严重影响其吸附性能。但是带有两性离子包埋材料的吸附剂具有优异的抗蛋白吸附性能且包埋材料具有较大的孔径，使得毒素分子很容易扩散进入与吸附剂结合。另外本方法提供的血液净化吸附剂易储存，制备方法简单易行。

本发明的技术方案如下：

一种带有包埋材料的血液净化吸附剂；提供一种活性炭、树脂等吸附剂的包埋材料，以用作血液净化吸附剂，包埋材料为具有良好生物相容性的两性离子聚合物。

制备包埋材料的组分及质量百分含量如下：

其中，所述两性离子单体包含羧基甜菜碱类、磺基甜菜碱类和磷酸胆碱类中的一种或多种两性离子分子；所述交联剂包含烯基类、丙烯酸酯类和缩水甘油醚类中的一种或多种组合物；所述引发剂包含光引发剂、氧化还原引发剂和过氧化物引发剂中的一种或多种组合物。

所述溶剂为蒸馏水、磷酸缓冲溶液、氯化钠溶液中的一种。

所述的包埋材料中所述的羧基甜菜碱类两性离子单体包括如下结构：

羧基甜菜碱丙烯酰胺(cbaa)

羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺(cbmaa)

羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)

羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)

所述的磺基甜菜碱类两性离子单体包括：

磺基甜菜碱丙烯酰胺(sbaa)

磺基甜菜碱甲基丙烯酰胺(sbmaa)

磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(sbma)

所述的磷酸胆碱类两性离子单体包括：

2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(mpc)

所述的烯基类交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、n,n'-二甲基丙烯酰胺胱氨酸、n-羟甲基丙烯酰胺、双丙烯酸羟乙酯或双丙烯酸羟丙酯；丙烯酸酯类交联剂为三乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇双丙烯酸酯、聚乙二醇双丙烯酸酯、一缩二乙醇双丙烯酸酯或丙三醇二丙烯酸酯；缩水甘油醚类交联剂为聚乙二醇二缩水甘油醚。

所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯甲酮、苯甲酰甲酸甲酯、2-异丙基硫杂蒽酮或苯偶姻异丙醚；过氧化物引发剂为偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；氧化还原引发剂中氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过氧化氢，还原剂为四甲基乙二胺、亚铁盐或亚硫酸钠。

本发明提供生物相容性两性离子水凝胶作为包埋材料的血液净化吸附剂的制备方法。

所述血液净化吸附剂的制备方法：步骤如下：

1)将两性离子单体、交联剂、引发剂和溶剂混合；加入活性炭或树脂形成混合溶液，加入活性炭或树脂的质量为两性离子单体质量的6％～50％；

2)将含有活性炭或树脂的混合溶液进行紫外照射或加热或常温放置，使单体通过交联聚合固化到吸附剂表面，形成带有两性离子包埋材料的吸附剂。

所述的方法，步骤2)中，采用模板法，将混合溶液加入到用载玻片和聚四氟乙烯垫片制作的浇注模板中，进行紫外灯照射或常温下放置或37±5℃加热放置5～60min，经过交联反应形成带有两性离子包埋材料的血液净化吸附剂。

所述的方法，步骤2)中，采用微流控的方法，将含有活性炭或树脂的混合溶液作为分散相，将玉米油、甘油或二氯甲烷油性溶液作为连续相；将分散相与连续相分别通过分散相与连续相进样孔通入微流控芯片；分散相进样流速和连续相进样量流速的比为1:1；微流控芯片出口连接软管，并将软管出口处连接收集管，或直接在微流控芯片处进行紫外照射，经过交联反应在容器中收集得到带有两性离子包埋材料的血液净化吸附剂。

所述的方法，步骤2)中，采用反相悬浮聚合的方法，将混合溶液与溶有司盘80或吐温80表面活性剂的有机溶剂混合，搅拌形成微乳液，通氮除氧，在氮气保护下搅拌3±3h以进行交联聚合反应，形成带有两性离子包埋材料的血液净化吸附剂。

所述的方法，步骤2)中，采用静电液滴法，将混合溶液加到进样器中，通过5000-20000v高压静电发生器喷射进入收集器中，在收集器周围进行紫外照射5～60min，形成带有两性离子包埋材料的血液净化吸附剂。

带有包埋材料的血液净化吸附剂，应用于多种毒素的有效吸附，应用于血液的净化吸附和血液净化中透析液的再生；应用于去除血液中游离的或与蛋白质结合的中小分子毒素。

发明的效果

本发明为了解决现有血液净化吸附材料的不足之处，提供一种具有优异抗蛋白吸附性、良好生物相容性、最大程度保留吸附剂原有吸附性能的包埋材料及其制备方法。基于以本申请提供的材料对吸附剂进行包埋的吸附材料还未见报道。因而本申请提供的血液净化吸附材料对科学研究具有较大的促进作用，在临床应用上具有良好的前景。

1)本发明所提供的带有包埋材料的血液净化吸附剂的制备方法，通过模板法、微流控法、反相悬浮聚合法、静电液滴法制备得到的带有包埋材料的血液净化吸附剂平均粒径为0.1mm-2mm左右。

2)本发明所提供的带有包埋材料的血液净化吸附剂，以所提供的生物相容性材料对吸附剂进行包埋，由于包埋材料具有良好的生物相容性，因此在与血液直接接触时，不会发生凝血、溶血、补体激活引起的炎症反应等现象。

3)本发明所提供的带有包埋材料的血液净化吸附剂，由于包埋材料具有优异的抗蛋白吸附性能，在进行血液净化时，防止血液中蛋白等有效成分对包埋吸附剂原有的吸附性能产生影响；这类包埋材料在水性溶液中具有较大的孔径和相互连通的网孔结构，使得毒素可以很容易扩散进入与包埋吸附剂结合，最大程度保留了包埋吸附剂的吸附性能。

4)本发明所提供的带有包埋材料的血液净化吸附剂，在对吸附剂进行包埋时，可以使其稳定的存在于包埋材料中，在血液、血浆等具有粘性的液体环境中，避免发生吸附剂微粒泄漏、聚集等现象。

5)本发明所提供的带有包埋材料的血液净化吸附剂，在进行血液净化时，对血液中游离的或与蛋白质结合的中小分子毒素均具有清除作用。

附图说明

图1：血液净化吸附剂血液净化示意图。

其中：1吸附剂、2血液蛋白、3毒素；

图2：在不同溶液中带有包埋材料的活性炭与纯活性炭对亚甲基蓝的吸附效果。

图3：带有包埋材料的活性炭与纯活性炭的物理性能测试结果

图4：带有包埋材料的活性炭与纯活性炭的微粒泄漏测试结果。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明，但它们不对本发明作任何限制。

上述包埋材料单体是在天然化合物的基础上进行改性或者衍生化而得到的化合物。所提供的两性离子材料具有特别优异的抗蛋白吸附能力，在单一蛋白溶液或人血清中能把蛋白吸附降低到spr等仪器的检测限以下(jonladdet.al.biomacromolecules.2008,9:1357-1361)。羧基甜菜碱两性分子的结构类似于三甲基己内酯，三甲基己内酯是一种在天然物质中广泛存在的物质，可以调节有机体渗透压，在正常成人血液中的浓度可达到20～70μmol/l；磺基甜菜碱两性分子的结构类似于牛磺酸，牛磺酸在自然界中广泛存在，在正常成人血液中的浓度为25～130μmol/l；2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱两性分子的结构类似于细胞膜组分-磷脂(shaoyijianget.al.adv.mater.2009,21:1–13)。上述两性分子均具有良好的生物相容性，在医学方面具有较好的应用前景(leizhanget.al.naturebiotechnology.2013,31,6:553-557)。

上述包埋材料是通过简单的物理或化学作用交联而成的三维网状结构的聚合材料。它可以通过离子溶剂化作用束缚大量水分子保留在凝胶网络结构中，同时聚合材料发生较大溶胀使其网孔增大以利于物质扩散进入材料中并与包埋吸附剂相结合。另一方面，在吸水溶胀的同时，包埋材料能够保持一定的三维网络形状以确保适宜的机械强度及对吸附剂包埋的完全性，防止发生微粒泄漏。

实施例1

带有2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱包埋材料的活性炭的制备

称取256mg的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、2.52μl的三乙二醇二甲基丙烯酸酯、6μl2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于1ml磷酸盐缓冲溶液，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入61mg的活性炭(活性炭的质量为两性离子单体的24％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用模板法制备带有2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱包埋材料的活性炭，制备过程为将含有活性炭的混合溶液加入用载玻片和聚四氟乙烯垫片制作的浇注模板中，在紫外交联仪中反应5min，使2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱交联包埋于活性炭表面，得到1mm的带有包埋材料的活性炭吸附剂。

实施例2

带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)包埋材料的树脂的制备

称取692mg羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)、4.29μl的聚乙二醇二缩水甘油醚、1mg过硫酸铵、2μl四甲基乙二胺溶于1ml的1m的氯化钠溶液中，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入346mg的h103树脂(树脂的质量为两性离子单体质量的50％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用微流控方法制备带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)包埋材料的树脂，制备过程为将含有树脂的混合溶液作为分散相，将玉米油(含有体积比为1％的四甲基乙二胺)作为连续相；分散相进样流量为10μl/min，连续相进样流量为100μl/min，分别通过分散相进样孔和连续相进样孔通入微流控芯片。在微流控芯片出口处连接2m长的聚四氟乙烯管，浸泡于37℃水浴中，使羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)交联固化于树脂表面，在出口处收集得到2mm的带有包埋材料的树脂吸附剂。

实施例3

带有羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺包埋材料的活性炭的制备

称取194mg羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺、41mg的n,n'-二甲基丙烯酰胺胱氨酸、5mg偶氮二异庚腈溶于1.7ml蒸馏水，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入45mg的活性炭(活性炭的质量为两性离子单体的23％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用反相乳液聚合的方法制备带有羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺包埋材料的活性炭，制备过程为将含有活性炭的混合溶液加入到含有4.2g的吐温80和4.8g的司盘80的己烷(120ml)中；溶液混合高速搅拌形成微乳液，4℃通氮除氧，在氮气保护下搅拌3±3h以进行聚合反应，使羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺交联包埋于活性炭表面，得到0.1mm带有包埋材料的活性炭吸附剂；反应完成后，用四氢呋喃洗去表面活性剂。

实施例4

带有磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯包埋材料的树脂的制备

称取1.6g的磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、8mgn,n'-亚甲基双丙烯酰胺、6μl2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于1ml的1m的氯化钠溶液中，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入480mg的h103树脂(树脂的质量为两性离子单体的30％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用静电液滴法制备带有磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯包埋材料的树脂，制备过程为将含有h103树脂的混合溶液加入进样器中，通过高压静电发生器(5000v)将混合溶液喷射到收集器中，在喷射过程中进行紫外照射5min，使磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯交联包埋于树脂表面，得到1.5mm的带有包埋材料的树脂吸附剂。

实施例5

带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭的制备

称取6g的羧基甜菜碱丙烯酰胺、60mg的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、1.6mg过硫酸铵、2μl四甲基乙二胺溶于10ml蒸馏水，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入360mg的活性炭(活性炭的质量为两性离子单体的6％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用模板法制备带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭，制备过程为将含有活性炭的混合溶液加入用载玻片和聚四氟乙烯垫片制作的浇注模板中，常温放置30min，使羧基甜菜碱丙烯酰胺交联包埋于活性炭表面，得到1mm的带有包埋材料的活性炭吸附剂。

实施例6

带有磺基甜菜碱甲基丙烯酰胺包埋材料的树脂的制备

称取300mg的磺基甜菜碱甲基丙烯酰胺、12mgn,n'-亚甲基双丙烯酰胺、3μl2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于0.5ml的1m的氯化钠溶液中，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入60mg的h103树脂(树脂的质量为两性离子单体的20％)，搅拌使形成均匀的混合溶液。

采用静电液滴法制备带有磺基甜菜碱甲基丙烯酰胺包埋材料的h103树脂，制备过程为将含有h103树脂的混合溶液加入进样器中，通过高压静电发生器(12000v)将混合溶液喷射到收集器中，在喷射过程中进行紫外照射30min，使磺基甜菜碱甲基丙烯酰胺交联包埋于树脂表面，得到1mm的带有包埋材料的树脂吸附剂。

实施例7

带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的树脂的制备

称取852g的羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)、0.17μl三乙二醇二甲基丙烯酸酯、6.46mg偶氮二异庚腈溶于1ml蒸馏水中，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入51mg的h103树脂(树脂的质量为两性离子单体的6％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用模板法制备带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的h103树脂，制备过程为将含有树脂的混合溶液加入用载玻片和聚四氟乙烯垫片制作的浇注模板中，在40℃恒温箱中放置60min，使羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)交联包埋于h103树脂表面，得到1mm的带有包埋材料的树脂吸附剂。

实施例8

带有磺基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭的制备

称取700mg的磺基甜菜碱丙烯酰胺、92mgn,n'-亚甲基双丙烯酰胺、5μl2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于1ml的1m的氯化钠溶液中，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入350mg的活性炭(活性炭的质量为两性离子单体的50％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用静电液滴法制备带有磺基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭，制备过程为将含有活性炭的混合溶液加入进样器中，通过高压静电发生器(20000v)将混合溶液喷射到收集器中，在喷射过程中进行紫外照射60min，使磺基甜菜碱丙烯酰胺交联包埋于活性炭表面，得到2mm的带有包埋材料的活性炭吸附剂。

实施例9

带有羧基甜菜碱丙烯酰胺和羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺包埋材料的活性炭的制备

称取2.9g的羧基甜菜碱丙烯酰胺、3.1g的羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺、60mg的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、1.6mg偶氮二异丁氰溶于10ml蒸馏水，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入360mg的活性炭(活性炭的质量为两性离子单体的6％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用模板法制备带有羧基甜菜碱丙烯酰胺和羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺包埋材料的活性炭，制备过程为将含有活性炭的混合溶液加入用载玻片和聚四氟乙烯垫片制作的浇注模板中，常温放置60min，使羧基甜菜碱丙烯酰胺和羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺交联包埋于活性炭表面，得到1mm的带有包埋材料的活性炭吸附剂。

实施例10

带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)和羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)的包埋材料树脂的制备

称取271.4mg的羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)、580.6mg的羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)、0.17μl三乙二醇二甲基丙烯酸酯、6.46mg偶氮二异庚腈溶于1ml蒸馏水中，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入51mg的h103树脂(树脂的质量为两性离子单体的6％)，搅拌使其形成均匀的混合溶液。

采用模板法制备带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)和羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的h103树脂，制备过程为将含有树脂的混合溶液加入用载玻片和聚四氟乙烯垫片制作的浇注模板中，在42℃恒温箱中放置30min，使羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)和羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)交联包埋于h103树脂表面，得到1mm的带有包埋材料的树脂吸附剂。

实施例11

带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的树脂的制备

称取692mg羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)、2.4mg的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、2.4mg的三乙二醇二甲基丙烯酸酯、2.32μl2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2.15μl苯甲酰甲酸甲酯溶于1ml的1m的氯化钠溶液中，上述组分质量百分含量如下：

将上述溶液中加入346mg的h103树脂(树脂的质量为两性离子单体质量的50％)，搅拌使形成均匀的混合溶液。

采用微流控方法制备带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2包埋材料的树脂，制备过程为将含有树脂的混合溶液作为分散相，将玉米油(含有体积比为1％的四甲基乙二胺)作为连续相；分散相进样流量为10μl/min，连续相进样流量为100μl/min，分别通过分散相进样孔和连续相进样孔通入微流控芯片。在微流控芯片处进行紫外照射，使羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)交联固化于树脂表面，在出口处收集得到0.8mm的带有包埋材料的树脂吸附剂。

实施例12

带有不同单体含量的羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭对亚甲基蓝的吸附

按照实施例1中步骤2的方法制备带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭，其中羧基甜菜碱丙烯酰胺单体质量分数分别为10％、40％、60％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺含量均为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮均为0.25％，余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量为羧基甜菜碱丙烯酰胺单体质量的23％。

将制备好的带有包埋材料的活性炭(均含有0.01g活性炭)与20ml50mg/l的亚甲基蓝磷酸缓冲溶液混合，25℃恒温震荡，隔一段时间取上清液进行测试，分析吸附剂的吸附性能。

如表1所示，带有单体质量分数分别为10％、40％、60％的包埋材料的活性炭对磷酸缓冲溶液中亚甲基蓝的清除率分别为99％、98％、80％左右。带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭的吸附性能会随着包埋材料单体质量分数的增大而有所改变，单体质量分数过大会使得孔径减小，从而影响吸附剂的吸附性能。实验结果说明可以通过改变包埋材料的单体质量分数来调节带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭的吸附性能。

表1.带有不同单体含量的羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭对亚甲基蓝的吸附

实施例13

带有不同含量交联剂的羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭对亚甲基蓝的吸附

按照实施例1中步骤2的方法制备带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭，其中交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺含量分别为0.01％、2.09％、5.00％(羧基甜菜碱丙烯酰胺单体质量分数为40％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％，余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量为羧基甜菜碱丙烯酰胺单体质量的23％。

将制备好的带有包埋材料的活性炭(均含有0.01g活性炭)与20ml50mg/l的亚甲基蓝磷酸缓冲溶液混合，25℃恒温震荡，隔一段时间取上清液进行测试，分析吸附剂的吸附性能。

如表2所示，带有交联剂含量为0.01％、2.09％、5.00％的包埋材料的活性炭对磷酸缓冲溶液中亚甲基蓝的清除率分别为98％、50％、30％左右。随着交联剂含量的增大，带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭的吸附性能减小，因为交联剂含量增大，会使得包埋材料交联度增大，孔径减小，阻碍毒素扩散进入包埋材料。实验结果说明可以通过改变交联剂的含量来调节带有羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭的吸附性能。

表2.带有不同交联度的羧基甜菜碱丙烯酰胺包埋材料的活性炭对亚甲基蓝的吸附

实施例14

带有不同包埋材料的活性炭与纯活性炭对亚甲基蓝的吸附比较

按照实施例5中步骤2的方法制备带有不同包埋材料的活性炭，其中两性离子单体质量分数均为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量均为包埋材料单体质量的23％。

将包埋材料的单体羧基甜菜碱丙烯酰胺、羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺、羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)、羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)、磺基甜菜碱丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酰胺、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱分别作为1-8号两性离子包埋材料；将羧基甜菜碱丙烯酰胺、羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺等比例混合(摩尔比)，作为9号两性离子包埋材料；将羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-1(cbma-1)、羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)等比例混合(摩尔比)，作为10号两性离子包埋材料。此处包埋材料标号与下表中一致。

将带有不同两性离子包埋材料的活性炭(均含有0.01g的活性炭)和带有已应用的包埋材料聚乙二醇甲基丙烯酸酯(对比)和甲基丙烯酸羟乙酯(对比)的活性炭(含有0.01g活性炭)与20ml50mg/l的亚甲基蓝(pbs溶液)混合，25℃恒温震荡；0.01g的纯活性炭作为对照组，在相同条件下进行实验。每隔一段时间取上清液进行测试，分析带有不同包埋材料的活性炭与纯活性炭的吸附性能。

亚甲基蓝作为一种游离型亲水性模型小分子，测试吸附剂的吸附性能。如表3所示，纯活性炭对亚甲基蓝(pbs溶液)的清除率为99％左右；带有两性离子聚合物包埋材料的活性炭对亚甲基蓝的清除率均为95％以上；带有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料的活性炭对亚甲基蓝的清除率为50％左右；带有甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料(对比)的活性炭对亚甲基蓝的清除率仅为30％左右。聚乙二醇甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料孔径小，扩散困难，使得带有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料(对比)和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯包埋材料(对比)的活性炭吸附性能相较纯活性炭明显减少；两性离子包埋材料孔径较大，扩散性能良好，使得带有两性离子包埋材料的活性炭吸附性能相较纯活性炭并没有明显减弱，最大程度保留了活性炭原有的吸附性能。

表3.带有不同包埋材料的活性炭与纯活性炭对亚甲基蓝的清除率

实施例15

在不同溶液中带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭与纯活性炭对亚甲基蓝的吸附比较

按照实施例1中步骤2的方法制备带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭，其中羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2单体质量分数为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量为羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2单体质量的23％。

为了进一步将吸附测试接近于临床血液净化过程，将带有羧基甜菜碱丙烯酸甲酯-2包埋材料的活性炭(含有0.01g活性炭)与0.01g的纯活性炭与20ml的50mg/l亚甲基溶液混合(分别溶于磷酸缓冲溶液(ph＝7.4)、40mg/ml的白蛋白磷酸缓冲溶液、100％胎牛血清)，25℃恒温震荡，隔一段时间取上清液进行测试，根据标准曲线计算上清液浓度，比较溶剂组分对带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2包埋材料的活性炭与纯活性炭的吸附性能影响。

如图2a-b所示，纯活性炭在磷酸缓冲液中和白蛋白溶液中对亚甲基蓝的清除率均为98％左右，但在蛋白溶液中吸附速度明显下降；在100％胎牛血清中，对亚甲基蓝的清除率仅为60％左右(图2c)。带有羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯-2包埋材料的活性炭在磷酸缓冲液(图2a)、白蛋白溶液(图2b)和100％胎牛血清(图2c)中对亚甲基蓝的清除率均为98％左右，吸附速度没有明显改变。在吸附过程中，带有羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭在不同溶液中的吸附性能并没有受到明显影响；对纯活性炭来说，溶剂成分越接近于真实人体血液环境，活性炭的吸附性能越差。

实施例16

在蛋白溶液中带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭与纯活性炭对胆红素的吸附比较

按照实施例1中步骤2的方法制备带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭，其中羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2单体质量分数为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量为羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2单体质量的23％。

称取一定量的胆红素，溶解于少量氢氧化钠溶液中，使用白蛋白磷酸缓冲溶液稀释，调节ph值,使其与人体环境相似。将带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭(均含有0.03g活性炭)和0.03g的纯活性炭分别与5ml的胆红素-白蛋白溶液(150mg/l胆红素；40mg/ml白蛋白)混合，25℃恒温震荡，隔一段时间取上清液进行测试。胆红素见光易分解，所有的实验均在黑暗中进行。根据标准曲线计算上清液浓度，分析带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭与纯活性炭的吸附性能。

胆红素是一种与白蛋白结合能力较强的脂溶性毒素(结合常数为9.5×10⁷m^-1)，与白蛋白的结合比为2:1，在平衡状态下，游离胆红素的量很少，只有0.1％左右。游离的胆红素分子大小为1.2nm，白蛋白为6nm，实验中使用的活性炭吸附剂的孔径较小，不能对白蛋白-胆红素复合物发生吸附作用。如表4所示，由于纯活性炭生物相容性较差，易吸附蛋白堵塞吸附位点，在蛋白溶液中对胆红素几乎没有吸附作用；但带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭具有优异的生物相容性和抗污性，阻断了对蛋白质的吸附，但不影响对胆红素的吸附，仍然具备与蛋白质竞争吸附胆红素的能力。

表4.带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭与纯活性炭对胆红素的吸附性能

实施例17

在蛋白溶液中带有不同包埋材料的h103树脂与纯h103树脂对胆红素的吸附比较

按照实施例7中步骤2的方法制备带有不同包埋材料的h103树脂，其中包埋材料单体质量分数均为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)。树脂的加入量均为包埋材料单体质量的35％。

树脂带有的包埋材料的分类与实施例14相同。此处包埋材料标号与下表中一致。

称取一定量的胆红素，溶解于少量氢氧化钠溶液中，使用白蛋白磷酸缓冲溶液稀释，调节ph值,使其与人体环境相似。将带有包埋材料的树脂(均含有0.03gh103树脂)和0.03g的纯h103树脂分别与10ml胆红素-白蛋白溶液(150mg/l胆红素；40mg/ml白蛋白)混合，25℃恒温震荡，隔一段时间取上清液进行测试，胆红素见光易分解，所有的实验均在黑暗中进行。根据标准曲线计算上清液浓度，分析带有不同包埋材料的树脂与纯树脂的吸附性能。

如表5所示，纯树脂在白蛋白溶液中对胆红素的清除率仅为6％左右，吸附作用很弱；带有甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料(对比)的树脂在白蛋白溶液中对胆红素的清除率仅为18％左右；带有两性聚合物包埋材料的树脂对胆红素的清除率均为45％左右。实验结果表明，由于纯树脂生物相容性差，易吸附蛋白导致吸附位点堵塞，在蛋白溶液中几乎失去对胆红素的吸附能力；带有甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料(对比)的树脂相比纯树脂，在白蛋白溶液中对胆红素的清除率有所增加，但是由于包埋材料孔径较小，胆红素分子不易扩散通过，而且包埋材料紧凑的结构阻塞了树脂的部分活性吸附位点，使得吸附性能较差；带有两性离子包埋材料的树脂具有优异生物相容性和抗污性能，阻断了树脂对蛋白质的吸附，但不影响对胆红素的吸附，仍然具备与蛋白质竞争吸附胆红素的能力。

表5.带有不同包埋材料的h103树脂与纯h103树脂对胆红素的吸附

实施例18

带有不同包埋材料的h103树脂与纯h103树脂对维生素b12的吸附比较

按照实施例7中步骤2的方法制备带有不同包埋材料的h103树脂，其中包埋材料单体质量分数均为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)。树脂的加入量均为包埋材料单体质量的35％。

树脂带有的包埋材料的分类与实施例14相同。此处包埋材料标号与下表中一致。

称取一定量的维生素b12，溶解于磷酸缓冲液中。将带有包埋材料的树脂(均含有0.03gh103树脂)和0.03g的纯h103树脂分别与10ml200mg/l的维生素b12溶液混合，25℃恒温震荡，隔一段时间取上清液进行测试，根据标准曲线分析上清液浓度，分析带有不同包埋材料的树脂与纯树脂的吸附性能。

维生素b12作为一种游离型亲水性模型中分子物质，测试带有包埋材料的吸附剂的吸附性能。如表6所示，纯树脂在磷酸缓冲液中对维生素b12的清除率为46％左右；带有聚甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料(对比)的树脂对维生素b12的清除率仅为2.95％左右，带有有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料(对比)的树脂对维生素b12的清除率为7％左右，吸附作用均不明显；带有两性离子包埋材料的树脂对维生素b12的清除率均为90％左右。维生素b12是一种中分子模型物质(分子大小为2.09nm)，甲基丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料孔径较小，维生素b12分子较大，不易扩散通过，所以严重影响了树脂的吸附性能。两性离子包埋材料的孔径较大，带有两性离子包埋材料的树脂对维生素b12等中分子物质亦具有较强的吸附性能。

表6.带有不同包埋材料的h103树脂与纯h103树脂对维生素b12的吸附

实施例19

带有包埋材料的活性炭的物理性能测试

按照实施例5中步骤2的方法制备带有包埋材料的活性炭，其中包埋材料单体质量分数为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量为包埋材料单体质量的23％。将带有包埋材料的活性炭样品在0.5mm/min的速度下进行机械性能测试。杨氏模量在样品10％-20％的应变下进行计算。

带有包埋材料的活性炭样品的平衡溶胀率通过计算样品溶胀前后的体积比得到，计算公式如下：

vs：样品完全溶胀后的体积(mm³)；vr：样品溶胀前的体积(mm³)；ds：样品完全溶胀后的直径(mm)；dr：样品溶胀前的直径(mm)；ls：样品完全溶胀后的厚度(mm)lr：样品溶胀前的厚度(mm)

包埋材料的孔径可以由机械性能相关参数和样品溶胀率结合下面两个公式计算得出：

τs：样品在特定应变下产生的应力(pa)；α：样品的形变率(％)；r：通用气体常数(jmol^-1k^-1)；t：绝对温度(k)；样品完全溶胀后的体积分数(％)；样品溶胀前的体积分数(％)

na：阿伏加德罗常数；ξ：包埋材料的孔径大小(nm)

如图3b-c所示，包埋有活性炭的样品的压缩模量和断裂应变比纯包埋材料(无活性炭)要稍高一点，说明包埋活性炭后并没有对纯包埋材料的机械性能产生较大影响。与带有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料(对比)的活性炭相比(31％)，带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭具有较大的断裂应变(71％)，表示带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭机械性能较好，在吸附过程中能更好的保持自身稳定性，不会有吸附材料破碎、活性炭微粒泄漏的风险。相反，带有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料(对比)的活性炭具有较高的压缩模量、较小的断裂应变，说明材料脆性较大，在吸附实验中易发生破碎，机械性能较差。

包埋有活性炭的样品的溶胀率与纯包埋材料没有明显差异，表示包埋活性炭后没有对包埋材料的溶胀性能产生影响(图3a)。羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料通过离子作用力结合水分子具有较强的水合作用使得其具有最大的溶胀率(1.69)，聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料的溶胀率为1.12。甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料具有最小的溶胀率(0.79)，表示其在水性溶液中会发生收缩，使得材料结构变得更为紧凑。包埋材料具有较大的孔径是应用于血液灌流领域的关键性质，孔径较大使得溶质能较容易扩散进入水凝胶，发生吸附作用。如图3d所示，聚乙二醇甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料的孔径分别为2.26nm和1.94nm，孔径分布较窄。羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料在水性溶液中发生较大程度的溶胀，使得材料孔径(5.59nm)是聚乙二醇甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料的两倍以上，具有较高的扩散渗透性，是一种较为理想的包埋材料。

实施例20

带有包埋材料的活性炭与纯活性炭的微粒泄漏测试

按照实施例5中步骤2的方法制备带有包埋材料的活性炭，其中包埋材料单体质量分数为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量为包埋材料单体质量的23％。

对于微粒泄漏测试，将带有包埋材料的活性炭样品(均含有0.03g活性炭)分别装入离心管中：(1)带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭(cbma-2-pac)；(2)带有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料(对比)的活性炭(pegma-pac)；(3)带有甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料(对比)的活性炭(hema-pac)。将每管加入0.9％的nacl溶液(含有300单位的肝素钠)，在室温、100rpm的条件下培养60min，取上清在600nm下进行光学密度测试；加入新鲜溶液重复培养三次，观察微粒泄漏结果。

如图4所示，带有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料(对比)的活性炭和带有甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料(对比)的活性炭有一定程度的微粒泄漏。聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料机械性能较差，在实验过程中会出现破碎造成微粒泄漏；甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料机械性能较好，但是包埋材料与活性炭的相容性较差，在实验过程中易造成活性炭微粒泄漏。带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭具有较好的机械性能和稳定性，能很好防止活性炭微粒泄漏。

实施例21

带有包埋材料的活性炭与纯活性炭的溶血测试

按照实施例5中步骤2的方法制备带有包埋材料的活性炭，其中包埋材料单体质量分数为40％，交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.27％，引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮为0.25％(余量为磷酸缓冲液)；活性炭的加入量为包埋材料单体质量的23％。

将带有包埋材料的活性炭与纯活性炭进行溶血测试，以此验证吸附材料的血液相容性。对于溶血性测试，将测试样品分别装入离心管中，每管分别加入0.3ml的新鲜小鼠血液和1.2ml的0.9％的nacl溶液，涡旋混合，在37℃下孵育30min。正对照：含有0.3ml的新鲜小鼠血液和1.2ml的去离子水(不含有测试样品)；负对照：含有0.3ml的新鲜小鼠血液和1.2ml的0.9％的nacl溶液(不含有测试样品)。测试样品与血液孵育完成后，1000rpm离心10min，取上清液在541nm下测试吸光值，计算溶血率。

hr＝(as-an)/(ap-an)

as为样品的吸光值；an为负对照的吸光值；ap为正对照的吸光值。

在临床应用中，与血液直接接触的材料的溶血率必须小于5％。如表7所示，溶血实验证明，纯活性炭在与血液直接接触时，由于血液相容性较差，形成明显的溶血现象，溶血率约为15％；带有甲基丙烯酸羟乙酯包埋材料(对比)的活性炭和带有聚乙二醇甲基丙烯酸酯包埋材料(对比)的活性炭虽然对纯活性炭的生物相容性有所改善，但是仍会造成一定程度的溶血现象，溶血率<1％。带有羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯-2(cbma-2)包埋材料的活性炭，具有良好的血液相容性，在与血液接触时，不会引起溶血反应，在血液净化吸附剂方面具有较好的应用前景。

表7.带有包埋材料的活性炭与纯活性炭的溶血测试结果

以上制备例和效果例均是对于本发明具体实施方案和效果的示例，而不得被视为对本发明的限制。本发明公开和提出的所有方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料和条件等环节实现，尽管本发明的方法已通过较佳实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。