專利名稱：一種仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜及其構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜及其構(gòu)建方法，具體涉及中空纖維膜表面用可交聯(lián)型兩親性(甲基)丙烯酸酯類共聚物構(gòu)建仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜的方法，屬于高分子化學(xué)與物理、表面科學(xué)及生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中空纖維膜是用于人工腎、人工肺等醫(yī)療器械的核心部件，通常由聚砜、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏氟乙稀、醋酸纖維素、聚氯乙稀、聚乙烯醇、聚酰胺中空纖維膜等加工制備，用于血液透析、血液凈化、肝腹水的超濾濃縮回輸?shù)容o助冶療。在使用過程中中空纖維膜表面容易吸附蛋白質(zhì)、粘附血小板、激活體內(nèi)免疫系統(tǒng)、堵塞膜孔而降低性能。為避免人工腎、人工肺等接觸血液過程中引起凝血，必須采用全身肝素化的方法防止血液的凝固。但長期肝素化導(dǎo)致血小板減少、出血、神經(jīng)系統(tǒng)損傷及腎功能衰竭等并發(fā)癥，嚴(yán)重危及患者 生命內(nèi)科，2010年6月第5卷，308-310。為提高膜材料的血液相容性，表面肝素化研究較多。侯長軍等中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2007，26(4) : 593-599以聚醚砜(PES)、聚氨酯(PEU)、聚乙烯(GAMBRO)作為對比，對肝素化聚醚砜材料(H-PES)的血液相容性進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，肝素化表面對球蛋白吸附降低70%，對血小板粘附降低55%。Ichinose等Artificial Organs, 2004，28( 11) : 993-1001對有肝素涂層的膜肺和沒有肝素涂層的膜肺在羊身體上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較，使用有肝素涂層膜肺的羊只需要最低限度的全身肝素化。肝素與材料表面結(jié)合途徑分為表面物理涂覆肝素溶液、相反離子靜電作用結(jié)合肝素和共價(jià)鍵結(jié)合肝素三類。以共價(jià)鍵結(jié)合肝素材料的血液相容性較為持久，能基本滿足目前臨床應(yīng)用要求。磷酰膽堿是生物細(xì)胞外層膜的親水基團(tuán)，用含磷酰膽堿基團(tuán)的親水-親油的兩親性聚合物涂覆修飾材料或與成膜材料共混后，在與水接觸時(shí)其表面形成仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，會被細(xì)胞認(rèn)為是自體，可獲得優(yōu)良的生物相容性。Hasegawa等人Biomaterials, 2001, 22 :243_251將聚諷與憐脂聚合物共混，制備的不對稱多孔膜表面具有抗蛋白質(zhì)吸附及抗血小板粘附作用。Ye等人Journal ofMembrane Science, 2005,249:133 - 141 ； J Biomater Sci Polym Edn，2004，8:981 - 1001將含磷酰膽堿基團(tuán)的兩親性共聚物涂覆在醋酸纖維素中空纖維膜表面，或與醋酸纖維素共混，制備得到具有抗蛋白質(zhì)吸附作用的血液凈化膜。Iwasaki等人Applied SurfaceScience, 2008, 255 :523 - 528將含磷酰膽堿基團(tuán)的兩親性共聚物乙醇溶液涂覆在聚丙烯中空纖維膜表面，研究仿生物膜界面對材料生物相容性的影響。然而，上述含磷酰膽堿基團(tuán)聚合物涂層以物理吸附作用結(jié)合在材料中，表面結(jié)合不牢固，在體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中有可能發(fā)生溶解、降解等作用而流失；另一方面，涂層表面的微觀聚集結(jié)構(gòu)隨自組裝過程的條件及組裝后的環(huán)境因素可發(fā)生某種程度的不可逆結(jié)構(gòu)變化，影響此類材料表面性能及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。美國專利US 5，648，442使用含永久性正電荷側(cè)基以及可與材料表面有較強(qiáng)附著性能的其它側(cè)基的自由基聚合物對材料表面涂覆來賦予生物相容性。在提高涂層的結(jié)合穩(wěn)定性方面，Kim等人K. Kim, C. Kim, Y. Byun, J. Biomat. Sci. - Polymer Edition, 2003,14 :887在甲基丙烯?；砻娼又酆现苽浞€(wěn)定的磷脂單分子層作為血液相容性材料。在聚丙烯腈不對稱膜表面直接反應(yīng)形成磷脂基團(tuán)進(jìn)行仿生表面改性X. J. Huang, et al.Polymer, 2006,47 :3141，含磷酰膽堿基團(tuán)的化合物被共價(jià)連接在羥基聚合物聚乙烯醇和甲基丙烯酸輕乙酯表面形成穩(wěn)定的單分子涂層J. A. Hayward, Biomaterials, 1986,7 252。中國專利申請CN01817377. 2介紹了一種涂敷材料表面的方法，包括材料表面的功能化反應(yīng)及表面聚合涂層的制備。獲得的復(fù)合材料具有對于基材的粘合性、耐久性、親水性、潤濕性、生物相容性和滲透性等特性，可用于制造生物醫(yī)學(xué)制品如眼用裝置。CN1717464A報(bào)道了一種將帶有醛基的磷酰膽堿化合物接枝到材料表面的改性方法，可明顯提高材料的生物適應(yīng)性及親水性能。然而，通過表面化學(xué)反應(yīng)來提供親水基團(tuán)的改性方法，對不同材料及表面形貌物體的改性效果有較大差異，通常較難獲得足夠的表面基團(tuán)密度。為利用涂覆法工藝簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，改性效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，化學(xué)交聯(lián)法被用來提高涂層的結(jié)合穩(wěn)定性。Lewis等人用含有烷氧基硅烷可交聯(lián)基團(tuán)的四元共聚物來提高涂層的穩(wěn)定性Polymer Journal40: 291 。涂層在 70 90°C加熱 4 9 小時(shí)， 使三甲氧基硅基團(tuán)與另一組分(側(cè)鏈)的端羥基反應(yīng)得到交聯(lián)固化的修飾涂層。然而，按照體系能量保持最低的原理，涂層在空氣中加熱，憎水基團(tuán)將取向遷移到表面，形成疏水表面以降低表面能。這種交聯(lián)的疏水表面結(jié)構(gòu)與細(xì)胞外層膜的結(jié)構(gòu)相反，形成反細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)的涂層表面。CN1916040報(bào)道了一種含可交聯(lián)基團(tuán)的磷酰膽堿聚合物，形成的涂層在含水液體中處理可得到仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)。但這種可交聯(lián)聚合物在制備、涂層表面結(jié)構(gòu)調(diào)整及交聯(lián)固定各環(huán)節(jié)均難以控制，不易獲得穩(wěn)定的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在中空纖維膜表面構(gòu)建穩(wěn)定的仿細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)涂層的方法，以克服通常的物理吸附聚合物涂層不穩(wěn)定、化學(xué)反應(yīng)固定涂層過程復(fù)雜、以及改性效果不理想等不足。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程
本發(fā)明將中國專利ZL 200610105049. 9公開的含三甲氧基硅可交聯(lián)基團(tuán)、親水基團(tuán)及疏水烷基的三元共聚物(結(jié)構(gòu)通式(I)所示)溶于有機(jī)溶劑形成溶液，將其噴涂或浸涂于中空纖維膜表面，溶劑揮發(fā)后得到可交聯(lián)的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)涂層，涂層在三乙胺、三甲胺或氨的水溶液蒸汽中處理2-5天，使其發(fā)生水解、縮合交聯(lián)反應(yīng)，形成交聯(lián)穩(wěn)定的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)涂層，交聯(lián)處理后的涂層經(jīng)70%乙醇水溶液消毒處理后封裝。一種仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜，其在中空纖維膜的表面涂覆結(jié)構(gòu)通式(I)表示的三元共聚物，
權(quán)利要求
1.一種仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜，其特征在于在中空纖維膜的表面涂覆結(jié)構(gòu)通式(I)表示的三元共聚物，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜，其特征在于W是經(jīng)碳原子數(shù)為2 8的鏈連接的磷酰膽堿基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜，其特征在于所述的中空纖維膜為聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯形成的空心纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜，其特征在于所述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜，其特征在于所用的三乙胺、三甲胺或氨的水溶液中氨或胺類物質(zhì)的質(zhì)量百分濃度為5 80%。
6.權(quán)利要求I所述的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜構(gòu)建方法，其特征在于將結(jié)構(gòu)通式(I)表示的三元共聚物溶于有機(jī)溶劑，用噴涂或浸涂方法在中空纖維膜表面形成涂層，涂層在三乙胺、三甲胺或氨水溶液的蒸汽中處理2-5天，形成結(jié)合牢固的表面涂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜構(gòu)建方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜構(gòu)建方法，其特征在于所用的三乙胺、三甲胺或氨的水溶液中氨或胺類物質(zhì)的質(zhì)量百分濃度為5 80%。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜構(gòu)建方法，其特征在于三元共聚物溶液濃度為O. 2-2. Omg/ml。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜構(gòu)建方法，其特征在于仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜與水接觸的后退角與改性前相比降低10飛0度，前進(jìn)角降低1(Γ40度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中空纖維膜及其構(gòu)建方法，將含三甲氧基硅可交聯(lián)基團(tuán)、親水基團(tuán)及疏水烷基的三元共聚物溶于有機(jī)溶劑，用噴涂或浸涂方法在中空纖維膜表面形成涂層，涂層在三乙胺、三甲胺或氨的水溶液蒸汽中處理2-5天，形成交聯(lián)穩(wěn)定的仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)涂層。本發(fā)明使用的中空纖維膜為微孔纖維膜，提高了中空纖維膜的表面積，有利于吸附及穩(wěn)定聚合物涂層；涂覆后聚合物在中空纖維膜材料表面發(fā)生交聯(lián)固定，可顯著提高涂層的穩(wěn)定性，并具有較好的親水性能和良好的生物相容性。
文檔編號B01D69/08GK102886209SQ20111020376
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者宮永寬, 王彥兵 申請人:西北大學(xué)