一种中空纤维复合膜及其制备方法和应用与流程

文档序号:32389090发布日期:2022-11-30 07:29阅读:94来源:国知局
一种中空纤维复合膜及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及血液净化材料技术领域,具体而言,涉及一种中空纤维复合膜及其制备方法和应用。


背景技术:

2.血液透析是指利用弥散、超滤和对流原理清除血液中有害物质和过多水分的血液净化技术,是最常用的肾脏替代治疗方法之一,也可以用于治疗药物过量或毒物中毒。血液滤过是以对流方式清除体内过多的水分和尿毒症毒素的医用技术。血液透析滤过是血液透析和血液滤过的结合,具有两种治疗模式的优点,可通过弥散和对流两种机制清除溶质。
3.超滤膜是实现上述医用技术的最主要部件。超滤膜的表面化学组成和亲水性能对膜的血液相容性有极大影响。目前常用的血液透析、血液滤过和血液透析滤过膜有聚砜(psf)、聚醚砜(pes),这两种膜材料本身的亲水性较差,因而血液相容性不尽人意。常用的改进方法是加入聚乙烯吡咯烷酮(pvp)或聚乙二醇(peg)等亲水性物质进行共混改性或者在膜表面进行涂敷改性,制成改性的血液透析、血液滤过和血液透析滤过膜,提高膜材的亲水性,改善膜材的血液相容性。
4.但是加入聚乙烯吡咯烷酮(pvp)或聚乙二醇(peg)等亲水性物质进行共混改性制膜,虽然便利且容易实现规模化生产,但是膜的分离层和支撑层属于同一配方体系,在膜结构控制上难以根据实际需要分别对分离层和支撑层配方进行调控,即无法通过配方调控来实现分离层和支撑层在结构和性能上的差异化控制。在基膜表面涂敷改性是一个分步制膜过程,即先制备基膜,然后在基膜表面进行第二步涂敷制膜,该方法虽然可以根据实际需要对基膜和涂敷层进行分布制备,但不容易实现规模化生产,且性能一致性较差,导致膜的生产成本增加。
5.有鉴于此,有必要提供一种易于实现规模化生产,性能一致性较好,并能够降低生产成本的中空纤维复合膜的制备方法。


技术实现要素:

6.本发明旨在解决现有的中空纤维膜不易于实现规模化生产,且性能一致性较差,导致增加中空纤维膜生产成本的问题。
7.为解决上述问题,本发明第一方面提供了一种中空纤维复合膜的制备方法,包括如下步骤:
8.将改性聚醚砜混合物、亲水性添加剂和有机溶剂混合均匀,制得分离层纺丝溶液;
9.将改性聚醚砜混合物、增塑剂、致孔剂和有机溶剂混合均匀,制得支撑层纺丝溶液;
10.所述分离层纺丝溶液、所述支撑层纺丝溶液和芯液通过共挤出工艺,形成初始膜,所述初始膜经过凝固和清洗后,制得中空纤维复合膜;
11.其中,所述改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和/或端羟基化聚醚砜。
12.进一步地,所述分离层纺丝溶液采用如下方法制得:
13.将质量百分比为15%至35%的改性聚醚砜混合物、25%至40%的亲水性添加剂和45%至60%的有机溶剂在30℃至80℃下混合12h至24h,经过过滤和真空脱泡后,制得分离层纺丝溶液。
14.进一步地,所述亲水性添加剂为聚乙二醇、醋酸纤维素、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种的组合;
15.所述有机溶剂为磷酸三乙酯、n-甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的组合。
16.进一步地,所述支撑层纺丝溶液采用如下方法制得:
17.将质量百分比为10%至25%的改性聚醚砜混合物、5%至30%的增塑剂、15%至40%的致孔剂和30%至65%的有机溶剂在30℃至80℃下混合12h至24h,经过过滤和真空脱泡后,制得支撑层纺丝溶液。
18.进一步地,所述增塑剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种的组合;
19.致孔剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、乙二醇单甲醚、一缩二乙二醇、二缩二乙二醇和丙三醇中的一种或两种的组合;
20.所述有机溶剂为磷酸三乙酯、n-甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的组合。
21.进一步地,所述分离层纺丝溶液中的改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和端羟基化聚醚砜,或者,所述改性聚醚砜混合物为端羟基化聚醚砜;
22.所述支撑层纺丝溶液中的改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和端羟基化聚醚砜,或者,所述改性聚醚砜混合物为聚醚砜。
23.进一步地,所述初始膜采用如下方法制得:
24.将所述分离层纺丝溶液、所述支撑层纺丝溶液和所述芯液同时从三孔环形喷丝头中挤出,制得初始膜,其中,所述三孔环形喷丝头包括从内至外依次设置的芯液通道、分离层溶液通道和支撑层溶液通道,所述芯液从所述芯液通道挤出,所述分离层纺丝溶液从所述分离层溶液通道挤出,所述支撑层纺丝溶液从所述支撑层溶液通道挤出。
25.进一步地,所述初始膜采用如下方法进行凝固:
26.所述初始膜依次经过空气段和凝固浴进行凝固,其中,所述空气段的相对湿度为30%至90%,温度为30℃至50℃,所述初始膜在所述空气段的停留时间为0.5s至1.5s;所述凝固浴由水和致孔剂混合制得,或所述凝固浴由水和有机溶剂混合制得,所述凝固浴的液面高度保持恒定。
27.本发明第二方面提供了一种中空纤维复合膜,采用如第一方面任一项所述的中空纤维复合膜的制备方法制得。
28.本发明第三方面提供了一种如第二方面所述的中空纤维复合膜在血液透析中的应用。
29.本发明所述的中空纤维复合膜的制备方法,以改性聚醚砜混合物制备分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液,改性聚醚砜混合物中包括聚醚砜和/或端羟基化聚醚砜,端羟基聚醚砜是一种非水溶性的亲水改性聚醚砜,其与聚醚砜共混后成膜,能够改善中空纤维复合
膜的亲水性能,提高中空纤维复合膜的血液相容性;在成膜的过程中端羟基聚醚砜中的端羟基能够与亲水性物质(如水溶性pvp或peg分子等)形成氢键,使得亲水性物质锚定在中空纤维复合膜的表面,能够进一步提高中空纤维复合膜的血液相容性,并且端羟基聚醚砜中的端羟基与亲水物质通过氢键连接,使亲水物质能够更牢固地结合到成膜物质上,避免亲水性物质发生脱落或溶出等现象;而且聚醚砜具有优异的机械性能,将其作为支撑层纺丝溶液有利于提高中空纤维复合膜的结构强度;此外,通过分开调控分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液的制膜配方,可以制备亲水性分离层,使分离层表面和孔隙形成水化层提高亲水性,以改善中空纤维复合膜的血液相容性,同时可调控分离层壁厚,降低中空纤维复合膜的过滤阻力,而支撑层可以通过调节支撑层纺丝溶液的制膜配方制备多孔层,以进一步降低中空纤维复合膜的过滤阻力,并且分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液使用结构相似的主体材料,在一步成膜的过程中,能够使分离层和支撑层的界面分子缠绕地更加牢固,使两者的结合强度更加稳定。
30.另外,分离层纺丝溶液、支撑层纺丝溶液和芯液通过共挤出工艺通过共挤出工艺制备中空纤维复合膜,能够实现一步成膜,便于规模化生产,且通过共挤出工艺制膜,不仅能够将与血液直接接触的亲水性分离层结合在支撑层上,改善中空纤维复合膜的血液相容性,也可以分开调控分离层和支撑层的制膜配方,优化中空纤维复合膜的结构,改善中空纤维复合膜的性能。
附图说明
31.图1为本发明实施例提供的制备中空纤维复合膜的流程图;
32.图2为本发明实施例提供的三孔环形喷丝头的结构示意图;
33.图3为本发明实施例1制得的中空纤维复合膜的断面电镜图;
34.图4为本发明实施例1制得的中空纤维膜的分离层的断面电镜图。
35.附图标记说明:
36.200-芯液通道;210-分离层溶液通道;220-支撑层溶液通道。
具体实施方式
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
38.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.另外,术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的,即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。如无特殊说明的,材料、设备、试剂均为市售。
40.此外,本发明虽然对制备中的各步骤进行了如步骤s100、步骤s200、步骤s300等形式的描述,但此描述方式仅为了便于理解,如步骤s100、步骤s200、步骤s300等形式并不表示对各步骤先后顺序的限定。
41.结合图1所示,本发明实施例提供了一种中空纤维复合膜的制备方法,包括如下步骤:
42.步骤s100、将改性聚醚砜混合物、亲水性添加剂和有机溶剂混合均匀,制得分离层
纺丝溶液;
43.步骤s200、将改性聚醚砜混合物、增塑剂、致孔剂和有机溶剂混合均匀,制得支撑层纺丝溶液;
44.步骤s300、分离层纺丝溶液、支撑层纺丝溶液和芯液通过共挤出工艺,形成初始膜,初始膜经过凝固和清洗后,制得中空纤维复合膜;
45.其中,改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和/或端羟基化聚醚砜。
46.本实施例中提供的中空纤维复合膜的制备方法,以改性聚醚砜混合物制备分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液,改性聚醚砜混合物中包括聚醚砜和/或端羟基化聚醚砜,端羟基聚醚砜是一种非水溶性的亲水改性聚醚砜,其与聚醚砜共混后成膜,能够改善中空纤维复合膜的亲水性能,提高中空纤维复合膜的血液相容性;在成膜的过程中端羟基聚醚砜中的端羟基能够与亲水性物质(如水溶性pvp或peg分子等)形成氢键,使得亲水性物质锚定在中空纤维复合膜的表面,能够进一步提高中空纤维复合膜的血液相容性,并且端羟基聚醚砜中的端羟基与亲水物质通过氢键连接,使亲水物质能够更牢固地结合到成膜物质上,避免亲水性物质发生脱落或溶出等现象;而且聚醚砜具有优异的机械性能,将其作为支撑层纺丝溶液有利于提高中空纤维复合膜的结构强度;此外,本实施例中通过分开调控分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液的制膜配方,可以制备亲水性分离层,使分离层表面和孔隙形成水化层提高亲水性,以改善中空纤维复合膜的血液相容性,同时可调控分离层壁厚,降低中空纤维复合膜的过滤阻力,而支撑层可以通过调节支撑层纺丝溶液的制膜配方制备多孔层,以进一步降低中空纤维复合膜的过滤阻力,并且分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液使用结构相似的主体材料,在一步成膜的过程中,能够使分离层和支撑层的界面分子缠绕地更加牢固,使两者的结合强度更加稳定。
47.另外,分离层纺丝溶液、支撑层纺丝溶液和芯液通过共挤出工艺通过共挤出工艺制备中空纤维复合膜,能够实现一步成膜,便于规模化生产,且通过共挤出工艺制膜,不仅能够将与血液直接接触的亲水性分离层结合在支撑层上,改善中空纤维复合膜的血液相容性,也可以分开调控分离层和支撑层的制膜配方,优化中空纤维复合膜的结构,改善中空纤维复合膜的性能。
48.具体地,步骤s100中可以采用如下方法制备分离层纺丝溶液:
49.将质量百分比为15%至35%的改性聚醚砜混合物、25%至40%的亲水性添加剂和45%至60%的有机溶剂在30℃至80℃下,搅拌12h至24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡10h至12h后,制得澄清透明的分离层纺丝溶液。
50.将分离层纺丝溶液中各组分的用量比例限定在一定的范围内,有利于提高中空纤维复合膜的质量,进一步改善中空纤维复合膜的血液相容性,另外也有利于对分离层的壁厚进行调控,以进一步降低中空纤维复合膜的过滤阻力,有利于提高血液净化的效率。
51.其中,改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和端羟基化聚醚砜,或者,改性聚醚砜混合物为端羟基化聚醚砜。
52.若改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和端羟基化聚醚砜,则聚醚砜和端羟基化聚醚砜可以以任意比例组合,本实施例中不做进一步地限定。例如:聚醚砜与端羟基化聚醚砜可以按照25%的聚醚砜和75%的端羟基化聚醚砜进行混合。
53.本实施例中的端羟基化聚醚砜为市场购买得到,该端羟基化聚醚砜的分子结构如
下所示:
[0054][0055]
本实施例中,亲水性添加剂为聚乙二醇、醋酸纤维素、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种的组合,其中,聚乙二醇可以为peg200、peg400、peg600、peg800和peg1000中的一种或两种的组合。有机溶剂为磷酸三乙酯、n-甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的组合。相对于现有技术中的其它种类的亲水性添加剂和有机溶剂,采用上述种类的亲水性添加剂和有机溶剂时,能够进一步改善所得的中空纤维复合膜的亲水性和生物相容性。
[0056]
在制备纺丝溶液时,聚醚砜、端羟基化聚醚砜和亲水剂添加剂共同溶解于有机溶剂中,从而实现共混,通过共混和氢键相结合的优点,有利于制得具有良好的血液相容性的中空纤维复合膜,并且也有利于亲水性物质更牢固地结合到改性聚醚砜混合物上。
[0057]
具体地,步骤s200中可以采用如下方法制备支撑层纺丝溶液:
[0058]
将质量百分比为10%至25%的改性聚醚砜混合物、5%至30%的增塑剂、15%至40%的致孔剂和30%至65%的有机溶剂在30℃至80℃下,搅拌12h至24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡10h至12h后,制得澄清透明的支撑层纺丝溶液。
[0059]
将支撑层纺丝溶液中各组分的用量比例限定在一定的范围内,有利于对支撑层的孔径进行调控,制备得到具有多孔结构的支撑层,以进一步降低中空纤维复合膜的过滤阻力,有利于提高血液净化的效率。
[0060]
其中,改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和端羟基化聚醚砜,或者,改性聚醚砜混合物为聚醚砜。
[0061]
需要说明的是,若分离层纺丝溶液中含有聚醚砜和端羟基化聚醚砜,则支撑层纺丝溶液中可以同时含有聚醚砜和端羟基化聚醚砜,也可以仅仅只含有聚醚砜;若分离层纺丝溶液中含有端羟基化聚醚砜,则支撑层纺丝溶液中可以同时含有聚醚砜和端羟基化聚醚砜,也可以仅仅只含有聚醚砜,只要能够保证分离层纺丝溶液中的改性聚醚砜混合物和支撑层纺丝溶液中的改性聚醚砜混合物能够同时含有聚醚砜和端羟基化聚醚砜,确保聚醚砜和端羟基化聚醚砜共混制膜,从而有利于提高中空纤维复合膜的亲水性能,提高中空纤维复合膜的血液相容性。
[0062]
若改性聚醚砜混合物包括聚醚砜和端羟基化聚醚砜,则聚醚砜和端羟基化聚醚砜可以以任意比例组合,本实施例中不做进一步地限定。例如:聚醚砜与端羟基化聚醚砜可以按照50%的聚醚砜和50%的端羟基化聚醚砜进行混合。
[0063]
本实施例中,增塑剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种的组合,其中,聚乙烯吡咯烷酮可以为pvpk15、pvpk17、pvpk30和pvpk60中的一种或两种的组合,聚乙二醇可以为peg8000、peg10000和peg20000中的一种或两种的组合。致孔剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、乙二醇单甲醚、一缩二乙二醇、二缩二乙二醇和丙三醇中的一种或两种的组合。有机溶剂为磷酸三乙酯、n-甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的组合。相对于现有技术中的其它种类的增塑剂、致孔剂和有机溶剂,采用上述种类的增塑剂、致孔剂和有机溶剂时,能够进一步改善所得的中空纤维复合膜的过滤阻力,并进一步提高分离层和支撑层的结合强度。
[0064]
具体地,步骤s300中可以采用如下方法制备初始膜:
[0065]
将分离层纺丝溶液、支撑层纺丝溶液和芯液同时从三孔环形喷丝头中挤出,制得初始膜,其中,三孔环形喷丝头包括从内至外依次设置的芯液通道、分离层溶液通道和支撑层溶液通道,芯液从芯液通道挤出,分离层纺丝溶液从分离层溶液通道挤出,支撑层纺丝溶液从支撑层溶液通道挤出。
[0066]
其中,三孔环形喷丝头的结构如图2所示,该三孔环形喷丝头包括从内至外依次设置的芯液通道200、分离层溶液通道210和支撑层溶液通道220,芯液通道200为圆形通道,分离层溶液通道210和支撑层溶液通道220为环形通道,芯液、分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液从内至外依次设置,形成血液相容性和机械性能较好的初始膜。
[0067]
制得初始膜之后,初始膜先经过空气段,空气段的相对湿度为30%至90%,温度为30℃至50℃,初始膜在空气段的停留时间为0.5s至1.5s;经过空气段之后,初始膜进入凝固浴中进行凝固,凝固浴的液面高度保持恒定,在凝固浴中充分凝固、成型,制得中空纤维复合膜。
[0068]
本实施例中通过将初始膜先经过空气段再经过凝固浴,有利于使中空纤维复合膜内壁的孔径至中空纤维复合膜外壁的孔径逐渐增大,并减小中空纤维复合膜内壁的厚度,从而降低中空纤维复合膜透析过程中的阻力,有利于提高血液净化的效率。
[0069]
本实施例中,芯液可以由致孔剂和有机溶剂混合制得,芯液也可以由水和有机溶剂混合制得。
[0070]
为了能够进一步改善所得的中空纤维复合膜的亲水性和生物相容性,致孔剂包括乙醇、乙二醇、异丙醇、乙二醇单甲醚、一缩二乙二醇、二缩二乙二醇和丙三醇中的一种或两种的组合;有机溶剂包括磷酸三乙酯、n-甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的组合。
[0071]
本实施例中,凝固浴由水和有机溶剂混合制得,具体地,将质量百分比为40%至90%的水和10%至60%的有机溶剂混合均匀,制得凝固浴。
[0072]
或者,本实施例中,凝固浴由水和致孔剂混合制得,具体地,将质量百分比为30%至80%的水和20%至70%的致孔剂混合均匀,制得凝固浴。
[0073]
为了能够进一步改善所得的中空纤维复合膜的亲水性和生物相容性,有机溶剂包括磷酸三乙酯、n-甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的组合。
[0074]
在凝固浴中充分凝固之后,制得中空纤维复合膜之前,还包括,用水洗定型之后的初始膜,水洗完毕后,进行干燥,得到中空纤维复合膜,其中,水洗时水温为80℃至100℃,干燥温度为30℃至60℃。
[0075]
通过水洗能够去除中空纤维复合膜中的添加剂和溶剂等化学物质,这些化学物质的残留量对血液相容性有极大影响,通过干燥去除中空纤维复合膜中的水分,能够消除内应力,提高中空纤维复合膜的尺寸的稳定性。
[0076]
需要说明的是,本实施例中所用的水均为纯化水或血液透析用水。
[0077]
为了对本发明进行进一步详细说明,下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法;本发明中的实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均为市场购买所得,其中,端羟基化聚醚砜购买
于sumitomo chemical,型号为hydroxyl terminatedpes。
[0078]
实施例1
[0079]
本实施例提供了一种中空纤维复合膜的制备方法,包括如下步骤:
[0080]
(1)将70wt%的聚醚砜和30wt%的端羟基聚醚砜搅拌混合均匀,制得改性聚醚砜混合物;将18wt%的改性聚醚砜混合物、40wt%的亲水性添加剂peg600、52wt%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h,制得澄清透明的分离层纺丝溶液;
[0081]
将质量百分比为16%的聚醚砜、8%的增塑剂聚乙烯吡咯烷酮、25%的致孔剂乙二醇单甲醚和51%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h后,制得澄清透明的支撑层纺丝溶液;
[0082]
将5wt%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺和95wt%的水搅拌混合均匀,制得芯液;
[0083]
将70wt%的水和30wt%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺搅拌混合均匀,制得凝固浴。
[0084]
(2)将分离层纺丝溶液、支撑层纺丝溶液和芯液同时从三孔环形喷丝头中挤出,三孔环形喷丝头包括从内至外依次设置的芯液通道、分离层溶液通道和支撑层溶液通道,芯液从芯液通道挤出,分离层纺丝溶液从分离层溶液通道挤出,支撑层纺丝溶液从支撑层溶液通道挤出,制得初始膜。
[0085]
(3)使初始膜先经过空气段,空气段的温度和湿度保持恒定,空气段的相对湿度为60%,温度为40℃,初始膜在空气段的停留时间为1s,经过空气段之后,预分相的初始膜进入凝固浴中进行凝固,凝固浴的液面高度保持恒定,预分相的初始膜在凝固浴中充分凝固后进入清洗水槽,清洗水槽的温度为90℃,清洗完毕后,清洗之后的初始膜进入循环热风干燥箱,在45℃下进行干燥,得到中空纤维复合膜。
[0086]
本实施例中制得的中空纤维复合膜的断面电镜图如图3所示,本实施例中制得的中空纤维复合膜分离层的断面电镜图如图4所示。由图3至图4可以看出,本实施例中制得的中空纤维复合膜的分离层和支撑层的界面结合地比较牢固,有利于提高中空纤维复合膜的机械强度,且支撑层为多孔结构,分离层的壁厚较小,有利于降低中空纤维复合膜的过滤阻力,提高血液净化的效率。
[0087]
实施例2
[0088]
本实施例提供了一种中空纤维复合膜的制备方法,本实施例中中空纤维复合膜的制备方法与实施例1的制备方法基本相同,不同之处在于分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液中各组分的配比不同,具体地:
[0089]
将20wt%的聚醚砜和80wt%的端羟基聚醚砜搅拌混合均匀,制得改性聚醚砜混合物;将18wt%的改性聚醚砜混合物、35wt%的亲水性添加剂peg600、57wt%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h,制得澄清透明的分离层纺丝溶液;
[0090]
将质量百分比为16%的聚醚砜、8%的增塑剂聚乙烯吡咯烷酮、28%的致孔剂丙三醇和48%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h后,制得澄清透明的支撑层纺丝溶液。
[0091]
实施例3
[0092]
本实施例提供了一种中空纤维复合膜的制备方法,本实施例中中空纤维复合膜的制备方法与实施例1的制备方法基本相同,不同之处在于分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液中各组分的配比不同,具体地:
[0093]
改性聚醚砜混合物仅仅为端羟基聚醚砜;将18wt%的改性聚醚砜混合物、35wt%的亲水性添加剂peg600、57wt%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h,制得澄清透明的分离层纺丝溶液;
[0094]
将质量百分比为15%的聚醚砜、10%的增塑剂聚乙烯吡咯烷酮、27%的致孔剂丙三醇和48%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h后,制得澄清透明的支撑层纺丝溶液。
[0095]
实施例4
[0096]
本实施例提供了一种中空纤维复合膜的制备方法,本实施例中中空纤维复合膜的制备方法与实施例1的制备方法基本相同,不同之处在于分离层纺丝溶液和支撑层纺丝溶液中各组分的配比不同,具体地:
[0097]
将20wt%的聚醚砜和80wt%的端羟基聚醚砜搅拌混合均匀,制得改性聚醚砜混合物;将18wt%的改性聚醚砜混合物、35wt%的亲水性添加剂peg400、57wt%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h,制得澄清透明的分离层纺丝溶液;
[0098]
将质量百分比为8%的聚醚砜、8%的端羟基聚醚砜、9%的增塑剂聚乙烯吡咯烷酮、25%的致孔剂乙二醇单甲醚和50%的有机溶剂n,n-二甲基乙酰胺在50℃下,搅拌24h直至混合均匀,经过过滤和真空脱泡12h后,制得澄清透明的支撑层纺丝溶液。
[0099]
对实施例1至实施例4的中空纤维复合膜的性能进行测试,主要采用内表面接触角、复钙时间、溶血率来表征中空纤维复合膜的血液相容性,其中内表面接触角越小,说明中空纤维复合膜表面亲水性越好;复钙时间越长,溶血率越低,说明血液相容性越好。具体测试方法如下:
[0100]
1、内表面接触角测试
[0101]
将中空纤维复合膜样品平铺贴在载物平台上,调平基线,然后向膜表面滴加约5μl去离子水,调节转动测定仪,读取接触角。每根中空纤维复合膜均测量三个平行样品,每个样上取7个测试点,取测试结果的平均值。
[0102]
2、复钙时间(prt)测试
[0103]
(1)取5ml牛全血,离心(2000g,约4411r/min,10min),取上清液,得到贫血小板血浆(ppp);
[0104]
(2)将中空纤维复合膜放入24孔细胞培养板中,标号,在37℃恒温水浴中将0.1ml上述ppp滴加到膜表面,保持一分钟;
[0105]
(3)将0.1ml预热到37℃的0.025mol/l的cacl 2溶液滴加到上述膜表面,观察出现第一根纤维蛋白丝时停止计时,并记录复钙时间。
[0106]
3、溶血率(hr)测试
[0107]
(1)将中空纤维复合膜用去离子水洗膜10min,然后用质量分数为0.9%的nacl溶液洗膜10min;
[0108]
(2)将膜在温度为37℃质量分数为0.9%的nacl溶液中浸泡30min;
[0109]
(3)将200μl的牛全血分别加入有膜的nacl溶液、无膜的nacl溶液以及纯水中,37℃下恒温1h;
[0110]
(4)将上述样品离心(800g,约2790r/min,10min),取上层清液,用紫外分光光度计在545nm处测试吸光度。0.9wt%的nacl水溶液为阴性对照,去离子水为阳性对照,溶血率由下面公式(1)计算出来:
[0111]
hr=(as-an)/(ap-an)
×
100%公式(1)
[0112]
式中:as—样品的吸光度;an—阴性对照的吸光度;ap—阳性对照的吸光度。
[0113]
将上述制备得到的中空纤维复合膜应用于血浆成分分离,去除血液中的致病物质(致病物质取决于疾病的种类),以实现本发明的一种应用场合,比如,重症自身免疫性疾病(said),利用双重血浆置换治疗,直接清除血浆中的免疫复合物、免疫球蛋白、补体等致病因子,并使患者细胞免疫功能及网状内皮细胞吞噬功能恢复,及时阻断said发生发展的环节,就能达到缓解病情的目的。
[0114]
实施例1至实施例4制备得到的中空纤维复合膜,经加工处理,制得中空纤维血浆成分分离器,有效膜面积为1.0m2。血浆为新鲜抗凝牛血,37℃的牛血浆
[0115]
控制血浆入口流量为100ml/min,滤过液流量为25ml/min,废弃血浆流量5-10ml/min,处理时间3h。通过确定溶液中和过滤前血浆中每种蛋白的浓度来评价膜性能。
[0116]
清除率(%)=(1-滤液中的浓度/原液中的浓度)
×
100%
[0117]
对中空纤维复合膜进行溶血率的测试,对中空纤维复合膜制成的血浆成分分离器进行免疫球蛋白的清除性能测试,测试结果如表1所示。
[0118]
表1
[0119][0120]
由表1可以看出,与实施例1相比,实施例2至实施例4中的中空纤维复合膜的内表面接触角均有较大幅度的下降,说明中空纤维复合膜的分离层中端羟基聚醚砜的含量增加,有利于提高膜内表面的亲水性能;并且实施例2至实施例4中的中空纤维复合膜的复钙时间均长于实施例1中的中空纤维复合膜的复钙时间,实施例2至实施例4中的中空纤维复合膜的溶血率均低于实施例1中的中空纤维复合膜的溶血率,说明随着中空纤维复合膜的分离层中端羟基聚醚砜的含量增加,溶血率降低,复钙时间增加,有利于提高中空纤维复合膜的血液相容性。实施例4的中空纤维复合膜的分离层和支撑层中均含有端羟基聚醚砜和
聚醚砜,与实施例2和实施例3的中空纤维复合膜中仅仅只有分离层同时含有端羟基聚醚砜和聚醚砜相比,有利于进一步提高整个膜断面的血液相容性。
[0121]
实施例1至实施例4中的中空纤维复合膜可以用于血浆成分分离器,以清除血液中的免疫球蛋白、补体、免疫复合物、大分子脂蛋白等各类致病因子,而分子质量较小的白蛋白可以通过膜孔渗透回输到患者体内,因此达到去除血液中有害成分,治疗疾病的目的。采用实施例1至实施例4中的中空纤维复合膜进行免疫球蛋白的清除性能测试,测试结果表面,实施例1至实施例4中制备得到的中空纤维复合膜对免疫球蛋白均表现出良好的清除性能,其中实施例2中制得的中空纤维复合膜对igg,igm,iga三种免疫球蛋白表现出的清除性能最为突出。
[0122]
为了对本发明进行进一步详细说明,下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法;本发明中的实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均为市场购买所得。
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