一种干预氧化应激无小分子改性剂添加的血液净化膜及其制备方法

一种干预氧化应激无小分子改性剂添加的血液净化膜及其制备方法
1.【
技术领域
】
：本发明属于医用材料技术领域，特别是涉及一种干预氧化应激无小分子改性剂添加的血液净化膜及其制备方法
。
2.【


背景技术：

】
：我国每百万人口中就有
100
～
200
人为终末期肾衰竭患者，随着血液净化技术不断完善，尿毒症患者的生存期显著延长
。
但是，患者的生活质量差，每次透析过程患者的血液要与人工合成透析膜材料接触
3h
～
4h
，每周需进行血液透析2～4次
。
由于血液与合成聚合物膜表面的长期接触，激活血液中的白细胞，患者体内产生并积累过量的氧化性物质，将对红细胞膜和血液中脂质造成过氧化刺激，直接损害蛋白质和核酸，同时与细胞因子及
no
系统相互作用导致透析相关并发症
。
维持性血液透析患者体内呈现“氧化应激”(oxidative stress
，
os)
和“微炎症”状态
。
而且，随着患者生存时间的延长，透析次数的增加，
os
成为慢性肾衰竭和慢性血液透析患者严重并发症的首要致病因素
.
3.由于聚砜膜热稳定性好
、
机械强度高和化学惰性强等优势成为目前临床应用最为广泛的一种血液透析膜
。
长期使用聚砜膜透析存在严重并发症问题，聚砜分子中的异丙基
(-ch3)
在与强氧化剂接触时易产生甲基自由基
(ch3·
)。
甲基自由基是一种性质非常活泼的自由基，可攻击红细胞细胞膜，破坏细胞膜的完整性，诱导细胞凋亡；还可直接氧化血液中的脂类和蛋白，产生脂质过氧化物及晚期氧化蛋白产物，加重尿毒症患者体内的氧化应激状态
。
中国专利
cn109316983
公开了一种磺化二羟丙基壳聚糖改性聚砜膜及其制备方法
。
该发明采用以2，
4-二羟基二苯甲酮接枝锚定在聚砜基膜表面，得到羟基化聚砜基膜；再通过醚化反应将乙烯基缩水甘油醚接枝在羟基化聚砜基膜表面，得到乙烯基化聚砜基膜；最后将磺化二羟丙基壳聚糖接枝在乙烯基化聚砜基膜表面，得到磺化二羟丙壳聚糖改性聚砜膜
。
使膜的亲水性和抗凝血性提高，但不具备抗氧化性
。
4.为了提高聚砜膜表面亲水性和血液相容性，商品化透析膜通常以聚乙烯吡咯烷酮
(pvp)
或聚乙二醇
(peg)
为添加剂制备超滤聚砜膜
。
成品膜的灭菌处理
、
储存
、
透析柱的预冲洗和透析过程中液体对膜表面的剪切应力和滤过作用，常导致添加剂从透析膜中溶出，造成血小板和红细胞粘附，引发凝血反应，进而引发透析相关并发症
。
研究表明进入血液的
pvp
会富集在人体的肝
、
肾
、
肺和淋巴结部位，产生累积毒理学效应
。
因此，小分子改性剂的洗脱不但可改变膜表面性质，而且降低生物相容性，因此制备无小分子改性剂添加的血液净化膜具有重要意义
。
5.水飞蓟
(silybum marianum)
，是菊科水飞蓟属草本植物，原产于南欧和北非
。
水飞蓟素
(silymarin)
作为一种保肝
、
护肝药物已有超过
2000
年的使用历史，经过大量研究表明：水飞蓟素无毒并具有多重药理活性
。
水飞蓟素的功能性成分主要包括水飞蓟宾
(silibinin)、
异水飞蓟宾
(isosilibinin)、
水飞蓟宁
(silydianin)
和水飞蓟亭
(silychristin)
四种黄酮类物质
。
其中，以水飞蓟宾
(silibinin
；
slb)
含量最高，抗氧化作用最强
。
作为水飞蓟素的主要功效成分，
slb
具有清除自由基
、
抗脂质过氧化
、
保护肝细胞膜
、
促进损伤的肝细胞合成
dna
和结构蛋白以及抗纤维化等药理活性，对急慢性肝炎
、
代谢中毒性肝损伤和肝硬化具有较好的疗效
。
近年来人们发现
slb
具有良好地抑制前列腺癌
、
直
肠癌
、
人脑胶质母细胞瘤和肾癌细胞等多种癌细胞增殖的作用
。
此外，其还有治疗高血脂症
、
抗血小板凝聚
、
抗胃溃疡
、
降血脂
、
保护心肌细胞及免疫调节等多种药理活性
。
目前市售的水飞蓟类制剂有水飞蓟素制剂
(
利肝隆，
legalon)、
水飞蓟宾磷脂复合物
(
水林佳
)
和水飞蓟宾葡甲胺盐
(
西利宾安片
)
等
。
然而，由于
slb
的水溶性差
(
约
40
μ
g/ml)、
口服生物利用度极低
(
约为
0.73
％
)
，无法通过直接口服达到缓解病人血液透析过程中强烈的氧化应激状态，达到抗氧化效果，严重制约了
slb
在血液透析临床中的使用
.
6.【


技术实现要素：

】
：针对现有聚砜血液净化膜不具有抗氧化性，无法缓解长期透析患者体内严重“氧化应激”态的问题
。
本发明提供一种水飞蓟宾接枝改性聚砜的抗氧化血液净化膜的制备方法，该膜制备方法简单，适合于工业化生产
。
该血液透析膜的特点在于以水飞蓟宾接枝改性聚砜为原料，在透析膜表面形成抗氧化功能层，阻断活性自由基的生成，缓解长期血液透析患者体内强烈的“氧化应激”态；不需额外添加致孔剂
/
亲水改性剂，从而提高血液透析膜亲水性
、
抗氧化性
、
化学稳定性，避免了透析过程中小分子改性剂溶出所带来的人体累积毒副作用，大大提高了聚砜膜的血液相容性
。
7.1.
为实现上述目的，本发明制备方法包括如下步骤：
8.步骤1，制备氯甲基化聚砜
(cmpsf)
；
9.步骤2，制备聚砜接枝水飞蓟宾
(psf-g-slb)
聚合物；
10.步骤3，聚砜接枝水飞蓟宾
(psf-g-slb)
聚合物膜的制备，具体步骤为：将
psf-g-slb
于
60
～
80℃
置于n，n’‑
二甲基甲酰胺
(dmf)
中配制成固含量为
18
～
20
％的溶液，反应8～
12h
，静置脱泡4～
8h
，整个过程避光，得到均一铸膜液，用于制备平板膜或中空纤维膜
。
11.进一步的，所述步骤1制备氯甲基化聚砜
(cmpsf)
过程如下：在惰性气体保护下，将
psf
于
50
～
60℃
溶解于三氯甲烷中配制成固含量2％～
15
％溶液，依次加入氯甲基化试剂和氯甲基催化剂，其中氯甲基化试剂和氯甲基催化剂的用量分别为反应聚砜质量的
100
％～
150
％和
10
％～
20
％，反应
24
～
72h
，反应溶液加入甲醇中沉淀，所得沉淀经分离
、
洗涤后于
60
～
80℃
真空干燥
12
～
24h
，即制得
cmpsf。
12.2.
进一步的，所述步骤2制备聚砜接枝水飞蓟宾
(psf-g-slb)
聚合物过程如下：在惰性气体保护下，将
cmpsf
于
50
～
60℃
溶解于n，n’‑
二甲基甲酰胺
(dmf)
中配制成固含量1％～5％溶液，将适量的水飞蓟宾
(slb)
溶解于0～
4℃
的
dmf
中配制成固含量3％～5％溶液，反应后溶液加入适量氢化钠
(nah)
反应
1h
，得到的反应溶液加入预先配制的
cmpsf
溶液中，混合溶液反应
12
～
24h
，得到的反应溶液经过酸洗
、
醇洗
、
水洗
、
沉淀
、
分离后于
60
～
80℃
真空干燥，即制得
psf-g-slb。
13.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
14.(1)
本发明以水飞蓟宾-g-聚砜为膜原料，直接成膜，不需要额外添加致孔剂
/
亲水改性剂，避免了透析过程中由于小分子添加剂的洗脱，造成膜性能降低
、
膜表面凝血以及小分子添加剂在人体重要器官富集，产生累积毒效应
。
15.(2)
本发明是使用临床药物水飞蓟宾接枝改性聚砜作为膜材料，进而制成的血液透析器属于药械结合类新材料
。
膜的抗氧化性可以通过调节水飞蓟宾与聚砜的接枝率来实现
。
16.(3)
本发明所制备的血液透析膜的抗氧化性
、
亲水性
、
血液相容性得到大幅度提升，水飞蓟宾在膜表面偏析，与血液相接触可直接清除由人血小板
、
白细胞和内皮细胞所产
生的
ros
和脂质过氧化物；可螯合游离铁和铜离子，抑制
ros
的产生；还可激活体内抗氧化酶和保护非酶抗氧化剂的活性，有望缓解长期血透患者体内强烈的“氧化应激”状态
。
本发明具有工艺简单
、
易于实现工业化等特点，可应用于血液净化领域
。
【附图说明】
：
17.图1为一种水飞蓟宾接枝改性聚砜的合成流程图
。
18.图2为具有抗氧化性的聚砜血液透析平板膜对
dpph
自由基的清除率
。m-0
：聚砜膜；
m-1
：水飞蓟宾接枝率
60
％：
m-2
：水飞蓟宾接枝率
65
％；
m-3
：水飞蓟宾接枝率
70
％；
m-4
：水飞蓟宾接枝率
75
％
。
19.图3为具有抗氧化性的聚砜血液透析平板膜对
abts
自由基的清除率
。m-0
：聚砜膜；
m-1
：水飞蓟宾接枝率
60
％；
m-2
：水飞蓟宾接枝率
65
％；
m-3
：水飞蓟宾接枝率
70
％；
m-4
：水飞蓟宾接枝率
75
％
。
【具体实施方式】
：
20.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围
。
21.实施例1：
22.步骤1，制备氯甲基化聚砜
(cmpsf)
：在
500ml
的三口烧瓶中加入
5gpsf
与
250ml
的三氯甲烷，加入转子，在室温下通入
n2
除水除氧
10min
，待
psf
充分溶解后，在
n2
环境保护下，缓慢搅拌并依次加入
3.39g
多聚甲醛
、0.27ml
无水四氯化锡
(
催化剂
)、12.3g
三甲基氯硅烷
(
氯化剂
)
，反应温度逐步升至
65℃
，冷凝回流反应
72h。
反应得到的黄色液体逐滴加入甲醇溶液中沉淀，得到白色粉末产物，抽滤后用甲醇清洗三遍后，在
60℃
下真空干燥
24h
，最终得到本发明需要的白色产物
cmpsf。
23.步骤2，制备聚砜接枝水飞蓟宾
(psf-g-slb)
聚合物：在
500ml
三口烧瓶中将
4g psf
溶于
240ml
无水
dmf
中；在冰水浴
(0-4℃)
中，将
2.4g slb
溶于
90ml
无水
dmf
中，将适量的
nah
溶于无水
dmf
中，
nah
溶液逐滴滴加入
slb
溶液中，待反应
1h
后得到棕绿色钠盐溶液，将该溶液逐滴滴加入溶解均匀的
psf
溶液后，逐步升温至
60℃
，冷凝回流反应
24h。
上述反应全程避光，在惰性气体
(n2)
保护下进行
。
待反应结束后，得到棕色溶液，随后经过酸化，水洗，甲醇沉淀处理，得到黄色产物，抽滤后，在
60℃
下真空干燥
24h
，得到接枝度为
60
％的
psf-g-slb
60
。
24.步骤3，
psf-g-slb
60
平板膜的制备：铸膜液的配比为
psf-g-slb
60
19
％：
n’n-二甲基甲酰胺
81
％，以上均为质量百分比
。
将上述原料加入三口烧瓶中，在
60℃
温度下，经搅拌溶解制成铸膜液
。
将铸膜液静置脱泡，将部分铸膜液倒至温度为
60℃
的玻璃板上，用
200
μm刮膜刀在
60℃
下刮制成膜
。
25.所得水飞蓟宾接枝改性聚砜血液透析平板膜纯水超滤渗透通量为
114.56(l/(m2h)
，牛血清白蛋白截留率为
98.62
％，
dpph
自由基的清除率为
77.44
％，
abts
自由基的清除率为
99.02
％
。
26.实施例2：
27.步骤1，制备氯甲基化聚砜
(cmpsf)
：在
500ml
的三口烧瓶中加入
5g psf
与
250ml
的三氯甲烷，加入转子，在室温下通入
n2除水除氧
10min
，待
psf
充分溶解后，在
n2环境保护下，缓慢搅拌依次加入
3.39g
多聚甲醛
、0.27ml
无水四氯化锡
(
催化剂
)
后再加入
12.3g
三甲基氯硅烷
(
氯化剂
)
后，逐步升温到
65℃
冷凝回流反应
72h。
反应后得到均匀的黄色液体，逐滴加入甲醇溶液中沉淀，得到白色粉末产物，抽滤后用甲醇清洗三遍后，在
60℃
下真空干燥
24h
，最终得到本发明需要的白色产物
cmpsf。
28.步骤2，制备聚砜接枝水飞蓟宾
(psf-g-slb)
聚合物：在
500ml
三口烧瓶中将
4g psf
溶于
240ml
无水
dmf
中；在冰水浴
(0-4℃)
中，将
2.8g slb
溶于
90ml
无水
dmf
中，将适量的
nah
溶于无水
dmf
中，搅拌均匀后逐滴滴加入缓慢搅拌的
slb
溶液中，待反应
1h
后得到深棕绿色钠盐溶液，将该溶液逐滴滴加入溶解均匀的
psf
溶液后，逐步升温至
60℃
，冷凝回流反应
24h。
上述反应全程避光，在惰性气体
(n2)
保护下进行
。
待反应结束后，得到深棕色溶液，随经过酸化，水洗，甲醇沉淀后，得到棕黄色产物，抽滤后，在
60℃
下真空干燥
24h
，得到接枝度为
70
％的
psf-g-slb
70
。
29.步骤3，
psf-g-slb
70
中空纤维膜的制备：铸膜液的配比为
psf-g-slb
70
19
％：
n’n-二甲基甲酰胺
81
％，以上均为质量百分比
。
将上述原料加入三口烧瓶中，在
60℃
温度下，经搅拌溶解制成铸膜液
。
将铸膜液静置脱泡
10h
，然后进行纺丝，喷丝板内
、
外直径比为
0.4/0.8(mm)
，芯液为去离子水，芯液流速为
10ml/min
，纺丝液流速为
12ml/min
，空气浴长度为
10cm
，牵引速度为
20.5m/min。
纺丝后，中空纤维膜被浸泡在去离子水中
48h
，每6～
8h
换一次水，以除去残留的溶剂
。
然后将膜浸泡在
25
％甘油水溶液中，以保持其孔径大小
。
最后，将膜自然晾干
。
30.所得水飞蓟宾接枝改性聚砜血液透析平板膜纯水超滤渗透通量为
186.19(l/(m2h)
，牛血清白蛋白截留率为
99.89
％，
dpph
自由基的清除率为
87.1
％，
abts
自由基的清除率为
99.18
％
.
31.实施例3：
32.步骤1，制备氯甲基化聚砜
(cmpsf)
：在
500ml
的三口烧瓶中加入
5g psf
与
250ml
的三氯甲烷，加入转子，在室温下通入
n2除水除氧
10min
，待
psf
充分溶解后，在
n2环境保护下，缓慢搅拌依次加入
3.39g
多聚甲醛
、0.27ml
无水四氯化锡
(
催化剂
)
后再加入
12.3g
三甲基氯硅烷
(
氯化剂
)
后，逐步升温到
65℃
冷凝回流反应
72h。
反应后得到均匀的黄色液体，逐滴加入甲醇溶液中沉淀，得到白色粉末产物，抽滤后用甲醇清洗三遍后，在
60℃
下真空干燥
24h
，最终得到本发明需要的白色产物
cmpsf。
33.步骤2，制备聚砜接枝水飞蓟宾
(psf-g-slb)
聚合物：在
500ml
三口烧瓶中将
4g psf
在溶于
240ml
无水
dmf
中；在冰水浴
(0-4℃)
中，将
3g slb
溶于
90ml
无水
dmf
中，将适量的
nah
溶于无水
dmf
中，搅拌均匀后逐滴滴加入缓慢搅拌的
slb
溶液中，待反应
1h
后得到深棕绿色钠盐溶液，将该溶液逐滴滴加入溶解均匀的
psf
溶液后，逐步升温至
60℃
，冷凝回流反应
24h。
上述反应全程避光，在惰性气体
(n2)
保护下进行
。
待反应结束后，得到深棕绿色溶液，随经过酸化，水洗，甲醇沉淀后，得到深黄色产物，抽滤后，在
60℃
下真空干燥
24h
，得到接枝度为
75
％的
psf-g-slb
75
。
34.步骤3，
psf-g-slb
75
平板膜的制备：铸膜液的配比为
psf-g-slb
75
19
％：
n’n-二甲基
甲酰胺
81
％，以上均为质量百分比
。
将上述原料加入三口烧瓶中，在
60℃
温度下经搅拌溶解制成铸膜液
。
将铸膜液静置脱泡，将部分铸膜液倒至玻璃板上
(60℃)
，用
200
μm刮膜刀，在速度为
4m/min
，刮膜板温度为
60℃
下刮制成膜，随后沉浸入凝固浴
25℃
的去离子水中
。
35.所得水飞蓟宾接枝改性聚砜血液透析平板膜纯水超滤渗透通量为
222.07(l/(m2h)
，牛血清白蛋白截留率为
95.26
％，
dpph
自由基的清除率为
87.82
％，
abts
自由基的清除率为
99.38
％
。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围
。
凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改
、
等同替换
、
改进等，均包含在本发明的保护范围内
。