一种高效的尿毒症毒素吸附剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种高效的尿毒症毒素吸附剂及其制备方法与应用，属于尿毒症毒素吸附剂的制备领域。

背景技术：

1、尿毒症亦称终末期肾病，是慢性肾衰竭终末期的一种临床综合症。

2、传统的血液透析方案，可实现对小分子毒素的有效清除，然而对于中大分子毒素的清除能力较弱。组合人工肾治疗方案是指在血液透析器的基础上串联灌流器，通过发挥弥散与吸附作用而达到优势互补，进一步提高血液净化效果，在尿毒症患者治疗中能够对其机体中的毒素实现全面清除，弥补了单一血液透析中无法清除大中分子毒素的缺陷，能够更好的净化患者机体环境。

3、目前，我国90％以上的透析患者使用血液透析方法，他们需要频繁地去医院治疗(3次/周，约4h/次)，透析期间患者需要一直躺在病床上，这给患者的日常生活造成了极大的不便。可穿戴人工肾的出现能较好地解决这一问题。

4、可穿戴人工肾将设备和人结合在一起，是终末期肾脏替代设备的发展方向，目前是国内外的研究热点。可穿戴人工肾的核心问题是透析液的循环再生，而循环再生透析液的关键是将尿素、肌酐等尿毒症毒素清除，目前国内外常用的方法是用生物酶法、电氧化法和物理吸附法。生物酶法采用生物酶分解尿毒症毒素会产生铵根反应物，其溶于水后生成氨气，对人体伤害很大；电氧化法分解尿毒症毒素能耗很大，不适合可穿戴设备采用；物理吸附法相对安全，通常采用活性炭、ti3c2tx、zn1-xmgxfe2o4等，这些吸附材料对肌酐有一定的吸附能力，但对尿素的吸附效果不够理想。尿素是一种非常不活泼的化合物，在生理ph值下不带电荷，既不非常亲核也不非常亲电，尿素的这些特性造成其较难被去除。此外，一部分吸附材料，如活性炭和沸石等，生物相容性、血液相容性较差，不适合在可穿戴人工肾中应用。

5、因此，针对现有技术存在的不足，开发出生物相容性较高，且对尿毒症毒素具有较好清除效果的吸附剂，应用于可穿戴人工肾具有现实意义。

技术实现思路

1、针对尿毒症为患者带来的一系列问题，本发明提供了一种高效的尿毒症毒素吸附剂及其制备方法，将对尿毒症毒素有较高吸附量的改性椰壳活性炭通过交联方式包埋在聚乙烯醇-改性海藻酸钠中，得到高效的尿毒症毒素吸附剂，此吸附剂安全无毒，对尿毒症毒素的吸附速率快、吸附容量高，且有较好的生物相容性和血液相容性。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面提供了一种高效的尿毒症毒素吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：

4、步骤(1)：将聚乙烯醇、改性海藻酸钠溶解在去离子水中，加入改性椰壳活性炭，搅拌分散均匀后平铺，形成薄膜；

5、步骤(2)：将步骤(1)中的薄膜冷冻，取出放入cacl2的饱和硼酸溶液溶液中交联，洗净、剪碎，得到高效的尿毒症毒素吸附剂。

6、所述步骤(1)中改性海藻酸钠的制备步骤如下：

7、步骤s1：将海藻酸钠溶解在盐酸溶液中，水浴加热，得到基础反应体系；

8、步骤s2：使用氮气保护整个步骤s1得到的基础反应体系，将磷酸胆碱缓慢滴加到基础反应体系中，搅拌待其反应；

9、步骤s3：待步骤s2反应结束后，将反应后所得产物置于去离子水进行透析处理，收集产物，冷冻干燥，得到改性海藻酸钠。

10、优选地，所述盐酸溶液的质量分数为1-2％，海藻酸钠、磷酸胆碱与盐酸溶液的质量比为(5-10):(1-5):100。

11、进一步优选地，所述盐酸溶液的质量分数为2％，海藻酸钠、磷酸胆碱与盐酸溶液的质量比为9:4:100。

12、申请人发现控制海藻酸钠、磷酸胆碱与盐酸溶液的质量比，既保证了磷酸胆碱和海藻酸钠的充分混合，又可以尽量减少副反应，使改性海藻酸钠的综合性能更好，一方面适量浓度的盐酸作为反应的催化剂，可以加快反应的进行；另一方面大量水的存在不利于反应的发生，适量的水能使海藻酸钠、磷酸胆碱混合均匀，形成流动性较好的体系，加快反应速率，保证改性海藻酸钠的高产率。

13、优选地，所述步骤s1中，所述水浴温度为45-50℃，水浴时长为1-2h。

14、申请人发现控制水浴温度45-50℃、水浴时长为1-2h可以保证反应较好的进行。水浴温度过高或者水浴时间太久会使海藻酸钠溶液的粘度明显下降，粘度下降，会影响交联效果，进而降低吸附剂的吸附效果。

15、优选地，所述尿毒症毒素吸附剂的制备方法步骤(1)中聚乙烯醇、改性海藻酸钠分别为去离子水的4-8wt％、0.6-1.2wt％，聚乙烯醇与改性海藻酸钠的质量比为(5-10):1。

16、进一步优选地，所述聚乙烯醇为去离子水的6wt％，改性海藻酸钠为去离子水的0.8wt％。

17、申请人发现控制聚乙烯醇和改性海藻酸钠的添加量能够使制备的吸附剂更易成型，传质性能、机械性能及生物相容性较好，一方面改性海藻酸钠可以增加吸附剂的抗凝血作用和血液相容性，另一方面改性海藻酸钠与聚乙烯醇通过交联剂产生交联结构，并利用氢键和结晶区产生物理交联结点，从而形成三维立体结构，使内部形成孔隙，有利于提升吸附效果，但若改性海藻酸钠添加量超出限定范围，其会在吸附剂内部对聚乙烯醇分子形成空间位阻，阻碍聚乙烯醇分子间交联的有效范围，会使内部孔隙增多，孔径减小，壁厚减小，导致吸附剂的力学性能和吸附效果下降。

18、优选地，所述尿毒症毒素吸附剂的制备方法步骤(2)中cacl2为饱和硼酸溶液的3-5wt％，交联时长为18-24h。

19、进一步优选地，所述步骤(2)中cacl2为饱和硼酸溶液的4wt％，交联时长为20h。

20、本发明中cacl2的饱和硼酸溶液为交联剂，申请人发现将cacl2浓度控制为饱和硼酸溶液的4wt％，制备的吸附剂力学性能较好，内部交联程度较好、孔径均匀，使吸附剂具有较好的吸附性能。此外，控制交联时长会使制备的吸附剂具有较好的机械强度，不易破碎。

21、优选地，所述改性椰壳活性炭质量与聚乙烯醇、改性海藻酸钠的总质量比为1:(2-4)。

22、进一步优选地，所述改性椰壳活性炭质量与聚乙烯醇、改性海藻酸钠的总质量比为1:3。

23、控制改性椰壳活性炭添加量，使其均匀地分布在改性海藻酸钠与聚乙烯醇形成的内部立体孔隙中，且不会堵塞孔隙，有利于吸附剂通过改性椰壳活性炭的活性位点吸附及其负载的玉米须多糖铁与毒素形成的配位键，高效地清除尿毒症毒素。

24、优选地，所述改性椰壳活性炭的制备步骤如下：

25、步骤(1)：将椰壳干燥，放入炭化炉，升温、保温炭化，冷却，得到炭化料；

26、步骤(2)：将炭化料破碎，通入氮气、升温，停止通入氮气切换为水蒸气进行活化，停止加热，切断水蒸气通入氮气，冷却至室温，得到活化料，漂洗、干燥，得到活化椰壳活性炭；

27、步骤(3)：将活化椰壳活性炭破碎，取破碎后的活性炭加入到硫酸溶液中，恒温振荡后用蒸馏水洗涤至中性，干燥至恒重，得到硫酸改性活性炭；

28、步骤(4)：称取玉米须，加去离子水，恒温水浴，抽滤，重复上述操作2次，合并滤液，滤液浓缩，在浓缩液中加入无水乙醇，密封，于阴凉处放置，过滤得到固体，洗涤，蒸馏水复溶，流动水透析，醇沉、分离，得到粉末状玉米须多糖，取玉米须多糖、柠檬酸三钠溶解于去离子水中，恒温搅拌，调节ph，滴加三氯化铁溶液，至溶液中有固体出现时，停止滴加，继续加热搅拌，抽滤，滤液中加入等体积的无水乙醇，密封，暗处放置，抽滤，洗涤沉淀，用去离子水透析，醇沉、分离，得到玉米须多糖铁；

29、步骤(5)：将玉米须多糖铁溶于乙酸溶液，加入硫酸改性活性炭，水浴搅拌，干燥，得到改性椰壳活性炭。

30、通过硫酸对椰壳活性炭的改性，增加椰壳活性炭的总比表面积，打开活性炭内部的封闭孔，同时使许多中孔微孔直接暴露出来，增加吸附位点，提高活性炭对尿毒症毒素的吸附速率；再将玉米须多糖与铁溶液合成玉米须多糖铁负载在硫酸改性椰壳活性炭上，玉米须多糖铁会与尿毒症毒素中的氨基氮原子形成配位键，显著提高了椰壳活性炭对尿毒症毒素的吸附效率。

31、本发明第二方面提供了一种根据上述制备方法得到的高效的尿毒症毒素吸附剂。

32、本发明第三方面提供了一种根据上述制备方法得到的高效的尿毒症毒素吸附剂在可穿戴人工肾领域的应用。

33、本发明具备的有益效果：

34、1、本发明加入的改性椰壳活性炭对尿毒症毒素具有高结合能力、快速动力学特性且不释放毒副产物，可以更快速、高效地吸附尿毒症毒素。

35、2、本发明用磷酸胆碱改性海藻酸钠得到改性海藻酸钠，通过聚乙烯醇、改性海藻酸钠交联得到高效的尿毒症毒素吸附剂，改性海藻酸钠可以抵抗血液中蛋白质和细胞粘附，从而提高吸附剂的血液相容性。

36、3、本发明使用聚乙烯醇-改性海藻酸钠包埋改性椰壳活性炭，得到生物相容性较好的吸附剂，对尿毒症毒素吸附效果较好，且血液相容性、生物相容性较好，在可穿戴人工肾领域中具有较好的应用前景。