用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法转让专利
申请号 : CN200810038833.1
文献号 : CN101302713B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 孙康 , 杨超
申请人 : 上海交通大学
摘要 :
本发明提供了一种生物医用材料领域的用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法，无纺布在光敏剂和紫外光的作用下，接枝上了带有羟基的丙烯酸羟乙酯(HEA)或甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，然后在羟基上引入中间体2-氯-2-氧合-1，3，2-二氧磷杂环戊烷(COP)，COP开环即可得到磷酰胆碱。本发明制备过程简单，易于实现，机理明确可靠。用磷酰胆碱基团改性过的无纺布具有良好的血液相容性，能用于血液滤材和其它的生物医用材料领域。
权利要求 :
1.一种用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，无纺布表面接枝羟基官能团：
将无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的乙醇溶液中，浸泡后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布；将表面涂覆有光敏剂的无纺布浸入HEA或者HEMA的水溶液中，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应，将反应后无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗后再用大量去离子水清洗，清洗后的样品放入烘箱干燥，得到表面带有羟基间隔臂的无纺布；
所述辐照，其时间为10～60分钟；
第二步，在无纺布上的羟基官能团上接枝COP：
将第一步得到的无纺布浸润在无水四氢呋喃THF中，加入羟基摩尔量1～10倍量的无水三乙胺，置入恒温槽，另取羟基摩尔量1～10倍的COP溶解在四氢呋喃THF中配置COP/THF溶液，将COP/THF溶液缓慢滴加到浸润有无纺布的四氢呋喃THF中，滴加完成后，将反应体系在室温下再反应，反应结束后，取出无纺布用无水乙醇清洗干净，就得到接枝有COP中间体的无纺布；
所述恒温槽，其温度为-20℃；
所述在室温下再反应，其时间为3小时～6小时；
第三步，无纺布上接枝的COP开环得到磷酰胆碱基团：
将第二步得到的无纺布浸润在乙腈中，加入三甲胺的乙腈溶液，搅拌反应使COP开环，反应结束后用水清洗无纺布，然后真空干燥就得到接枝有磷酰胆碱的无纺布；
所述搅拌反应使COP开环，其反应温度为60℃。
2.根据权利要求1所述的用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法，其特征是，第一步中，所述HEA或者HEMA的水溶液，其体积百分比为5％～50％。
3.根据权利要求1或2所述的用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法，其特征是，第一步中，所述的间隔臂是丙烯酸羟乙酯，或者是甲基丙烯酸羟乙酯。
4.根据权利要求1所述的用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法，其特征是，第三步中，所述三甲胺的乙腈溶液，其中三甲胺的量为羟基的量的1-10倍。
5.根据权利要求1所述的用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法，其特征是，所述的无纺布是聚酯无纺布，或者是聚烯烃无纺布。
说明书 :
用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种生物医用材料领域的无纺布的制备方法，具体涉及一种用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法。
背景技术
[0002] 血液是人体维持正常生命活动必不可少的重要物质之一。医院中常常要给病人进行输血，已经有大量资料表明，在输血过程中由于人体免疫系统对异体成分的反应，献血者血液中的白细胞和受血者血液中的白细胞抗体发生同种异体反应，常会引起非溶血性热反应，造成人呼吸窘迫症等，同时还会有一些与白细胞相关的病毒传染。因此临床医学中常采用在输血过程中去除白细胞的方法来减少这些副反应。当每次输血中的白细胞减少到6
1×10 个或更少时能够有效地阻止输血时副反应的发生。
1×10 个或更少时能够有效地阻止输血时副反应的发生。
[0003] 临床上去除血液中的白细胞方法通常用白细胞滤器。目前的方法是先用离心等方法将全血分离成封装红细胞，浓缩血小板和血浆，然后再用白细胞滤器去除各种成分中的9
白细胞。据研究，500ml全血中含有白细胞2×10 个，在成分血的制备过程中，约90％的白细胞进入浓缩红细胞，8％进入浓缩血小板，2％存在于血浆中。如何最大限度地降低各种成分血液中的白细胞的数量，是滤除白细胞输血技术的关键。80年代中期人们用合成纤维无纺布材料取代棉纤和合成纤维制成输血过滤器，将疏水聚酯纤维处理后变为亲水性，对白细胞的吸附显著增强，用于浓缩血小板悬液中去除白细胞时，白细胞去除率达99.9％，血小板回收率可达90％。进入90年代初期，去白细胞输血滤器已在发达国家普遍应用于临床，并每年增速普及。日前加拿大、英国、法国、美国、日本等十几个发达国家对去白细胞血液成份使用率达100％，白细胞去除率达99.99％。
白细胞。据研究，500ml全血中含有白细胞2×10 个，在成分血的制备过程中，约90％的白细胞进入浓缩红细胞，8％进入浓缩血小板，2％存在于血浆中。如何最大限度地降低各种成分血液中的白细胞的数量，是滤除白细胞输血技术的关键。80年代中期人们用合成纤维无纺布材料取代棉纤和合成纤维制成输血过滤器，将疏水聚酯纤维处理后变为亲水性，对白细胞的吸附显著增强，用于浓缩血小板悬液中去除白细胞时，白细胞去除率达99.9％，血小板回收率可达90％。进入90年代初期，去白细胞输血滤器已在发达国家普遍应用于临床，并每年增速普及。日前加拿大、英国、法国、美国、日本等十几个发达国家对去白细胞血液成份使用率达100％，白细胞去除率达99.99％。
[0004] 经对现有技术的文献检索发现，用于去白细胞滤器的无纺布的改性方法有高能射线辐射接枝改性、化学接枝法改性。胡盼盼等在《合成纤维工业》(2003年第1期第9页)上发表的“血液过滤用熔喷PBT非织造布紫外辐照接枝改性研究”，该文中提出将丙烯酸通过紫外光照接枝到无纺布的表面，其不足在于用丙烯酸改性过的无纺布制备的血液滤材可能会出现溶血，而用SPE和SPP改性过的无纺布具有很好的血液相容性，不存在溶血现象。
[0005] 目前国内外普遍使用的血液滤材是丙烯酸(AAc)接枝改性的无纺布，但是丙烯酸小分子单体具有很强的毒性，所以接枝后残留在无纺布上的AAc小分子及其均聚物常引起溶血现象。为了消除过滤后的溶血现象，对丙烯酸接枝改性后的无纺布的清洗就显得非常重要，目前血液滤材的清洗过程不仅繁琐，而且费时，经济成本较大，因此开发高效和安全且血液相容性好的血液滤材已迫在眉睫。
[0006] 进一步检索中，尚未发现采用磷酰胆碱基团接枝改性无纺布的技术报道。
发明内容
[0007] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于血液过滤的磷酰胆碱改性无纺布的制备方法，它先通过紫外光辐射接枝上带羟基的物质，然后通过羟基接枝磷酰胆碱基团的无纺布，接枝磷酰胆碱后的无纺布具有良好血液相容性，能应用于血液滤材和其它的生物医用材料领域。
[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明将无纺布在光敏剂和紫外光的作用下，接枝上了带有羟基的丙烯酸羟乙酯(HEA)或甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，然后在羟基上引入中间体2-氯-2-氧合-1，3，2-二氧磷杂环戊烷(COP)，COP开环即可得到磷酰胆碱。
[0009] 本发明制备方法包括如下步骤：
[0010] 第一步，无纺布表面接枝羟基官能团：
[0011] 将无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的乙醇溶液中，浸泡后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布；将表面涂覆有光敏剂的无纺布浸入HEA或者HEMA的水溶液中，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应；将反应后无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗后再用大量去离子水清洗。清洗后的样品放入烘箱干燥，得到表面带有羟基间隔臂的无纺布，根据反应前后的无纺布质量可以计算出羟基的含量。
[0012] 所述HEA或者HEMA的水溶液，其体积百分比为5％～50％。
[0013] 所述辐照，其时间为10～60分钟。
[0014] 所述的间隔臂是丙烯酸羟乙酯，或者是甲基丙烯酸羟乙酯。
[0015] 第二步，在无纺布上的羟基官能团上接枝COP：
[0016] 将第一步得到的无纺布浸润在无水四氢呋喃(THF)中，加入羟基摩尔量1～10倍量的无水三乙胺(TEA)，置入恒温槽。另取羟基摩尔量1～10倍的COP溶解在THF中配置COP/THF溶液。将COP/THF溶液缓慢滴加到浸润有无纺布的THF中，滴加完成后，将反应体系在室温下再反应。反应结束后，取出无纺布用无水乙醇清晰干净，就得到接枝有COP中间体的无纺布。
[0017] 所述恒温槽，其温度为-20℃。
[0018] 所述在室温下再反应，其时间为3小时～6小时。
[0019] 第三步，无纺布上接枝的COP开环得到磷酰胆碱基团：
[0020] 将第二步得到的无纺布浸润在乙腈中，加入三甲胺(TMA)的乙腈溶液，搅拌反应使COP开环，反应结束后用水清洗无纺布，然后真空干燥就得到接枝有磷酰胆碱的无纺布。
[0021] 所述三甲胺的乙腈溶液，其中三甲胺的量为羟基的量的1-10倍。
[0022] 所述搅拌反应使COP开环，其反应温度为60℃。
[0023] 所述的无纺布既可以是聚酯无纺布，也可以是聚烯烃无纺布。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：因为磷酰胆碱基团是构成细胞膜的主要成分，因此具有极其优越的血液相容性。在无纺布的表面引入仿生物膜结构的磷酰胆碱基团会极大的提高了无纺布的血液相容性，因此用磷酰胆碱改性过的无纺布制备的血液滤材比现有技术中使用的丙烯酸改性的无纺布制备的血液滤材具有更好的血液相容性，并且能提高血小板的回收率。
附图说明
[0025] 图1为接枝磷酰胆碱的无纺布的合成路线图
[0026] 图2是原始的PBT无纺布、表面有间隔臂的PBT无纺布和接枝有磷酰胆碱的PBT无纺布的红外光谱
[0027] 图3是原始PBT无纺布的扫描电镜图片
[0028] 图4是接枝有磷酰胆碱的PBT无纺布的扫描电镜图片
具体实施方式
[0029] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0030] 如图1所示，为本实施例方法的合成路线：无纺布在光敏剂和紫外光的作用下，接枝上了带有羟基的丙烯酸羟乙酯(HEA)或甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，然后在羟基上引入中间体2-氯-2-氧合-1，3，2-二氧磷杂环戊烷(COP)，COP开环即可得到磷酰胆碱。以下实施例按照该路线实施。
[0031] 实施例1：
[0032] 将面密度为160g/m2，纤维平均直径为2.5μm，平均孔径为15μm，厚度为1mm，面2
积为10×10cm 的PBT无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的4％的80ml乙醇溶液中，浸泡30分钟后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布。将该无纺布浸入5％HEA的水溶液120ml中(体积百分比)，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应，辐照时间为5分钟。反应后将无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗30min，取出后再用大量去离子水清洗。清洗后的样品放入烘箱干燥2小时，得到表面带有羟基的无纺布，根据反应前后的无纺布质量可以计算出羟基的含量0.4mmol。
积为10×10cm 的PBT无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的4％的80ml乙醇溶液中，浸泡30分钟后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布。将该无纺布浸入5％HEA的水溶液120ml中(体积百分比)，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应，辐照时间为5分钟。反应后将无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗30min，取出后再用大量去离子水清洗。清洗后的样品放入烘箱干燥2小时，得到表面带有羟基的无纺布，根据反应前后的无纺布质量可以计算出羟基的含量0.4mmol。
[0033] 将接枝有0.4mmol羟基的无纺布浸润在100ml无水THF中，加入0.4mmol的无水TEA，置入-20℃的低温恒温槽。另取0.4mmol的COP溶解在50mlTHF中配置COP/THF溶液。将COP/THF溶液缓慢滴加到浸润有无纺布的THF中，滴加完成后，将反应体系在室温下再反应3小时。反应结束后，取出无纺布用无水乙醇清洗干净，就得到接枝有COP中间体的无纺布。
[0034] 将此接枝有COP中间体的无纺布浸润在100ml乙腈中，加入含2ml TMA的TMA/乙腈溶液50ml，60℃下反应48小时使COP开环，反应结束后用水清洗无纺布，然后真空干燥就得到接枝有约10％磷酰胆碱的无纺布。
[0035] 实施例2：
[0036] 将面密度为160g/m2，纤维平均直径为2.5μm，平均孔径为15μm，厚度为1mm，面2
积为10×10cm 的PBT无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的4％的80ml乙醇溶液中，浸泡30分钟后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布。将该无纺布浸入50％HEA的水溶液120ml中(体积百分比)，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应，辐照时间为60分钟。反应后将无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗30min，取出后再用大量去离子水清洗。清洗后的样品放入烘箱干燥2小时，得到表面带有羟基的无纺布，根据反应前后的无纺布质量可以计算出羟基的含量9.5mmol。
积为10×10cm 的PBT无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的4％的80ml乙醇溶液中，浸泡30分钟后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布。将该无纺布浸入50％HEA的水溶液120ml中(体积百分比)，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应，辐照时间为60分钟。反应后将无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗30min，取出后再用大量去离子水清洗。清洗后的样品放入烘箱干燥2小时，得到表面带有羟基的无纺布，根据反应前后的无纺布质量可以计算出羟基的含量9.5mmol。
[0037] 将接枝有9.5mmol羟基的无纺布浸润在100ml无水THF中，加入9.5mmol的无水TEA，置入-20℃的低温恒温槽。另取9.5mmol的COP溶解在50mlTHF中配置COP/THF溶液。将COP/THF溶液缓慢滴加到浸润有无纺布的THF中，滴加完成后，将反应体系在室温下再反应3小时。反应结束后，取出无纺布用无水乙醇清洗干净，就得到接枝有COP中间体的无纺布。
[0038] 将此接枝有COP中间体的无纺布浸润在100ml乙腈中，加入含20ml TMA的TMA/乙腈溶液100ml，60℃下反应48小时使COP开环，反应结束后用水清洗无纺布，然后真空干燥就得到接枝有约50％磷酰胆碱的无纺布。
[0039] 实施例3：
[0040] 将面密度为160g/m2，纤维平均直径为2.5μm，平均孔径为15μm，厚度为1mm，面2
积为10×10cm 的PBT无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的4％的80ml乙醇溶液中，浸泡30分钟后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布。将该无纺布浸入25％HEA的水溶液120ml中(体积百分比)，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应，辐照时间为30分钟。反应后将无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗30min，取出后再用大量去离子水清洗。清洗后的样品放入烘箱干燥2小时，得到表面带有羟基的无纺布，根据反应前后的无纺布质量可以计算出羟基的含量3.1mmol。
积为10×10cm 的PBT无纺布块放入光敏剂二苯甲酮的4％的80ml乙醇溶液中，浸泡30分钟后取出晾干，得到表面涂覆有光敏剂的无纺布。将该无纺布浸入25％HEA的水溶液120ml中(体积百分比)，然后将样品池放入通有氮气气氛的紫外线辐照装置中进行紫外线辐照接枝反应，辐照时间为30分钟。反应后将无纺布取出，置于乙醇中超声波清洗30min，取出后再用大量去离子水清洗。清洗后的样品放入烘箱干燥2小时，得到表面带有羟基的无纺布，根据反应前后的无纺布质量可以计算出羟基的含量3.1mmol。
[0041] 将接枝有3.1mmol羟基的无纺布浸润在100ml无水THF中，加入3.1mmol的无水TEA，置入-20℃的低温恒温槽。另取3.1mmol的COP溶解在50mlTHF中配置COP/THF溶液。将COP/THF溶液缓慢滴加到浸润有无纺布的THF中，滴加完成后，将反应体系在室温下再反应3小时。反应结束后，取出无纺布用无水乙醇清洗干净，就得到接枝有COP中间体的无纺布。
[0042] 将此接枝有COP中间体的无纺布浸润在100ml乙腈中，加入含8ml TMA的TMA/乙腈溶液100ml，60℃下反应48小时使COP开环，反应结束后用水清洗无纺布，然后真空干燥就得到接枝有约16％磷酰胆碱的无纺布。
[0043] 实施例4
[0044] 与实施例1相同的过程，将PBT无纺布换成PP无纺布，得到磷酰胆碱改性过的PP无纺布。
[0045] 实施例5
[0046] 与实施例2相同的过程，将PBT无纺布换成PP无纺布，得到磷酰胆碱改性过的PP无纺布。
[0047] 实施例6
[0048] 与实施例3相同的过程，将PBT无纺布换成PP无纺布，得到磷酰胆碱改性过的PP无纺布。
[0049] 实施例7
[0050] 与实施例3相同的过程，将HEA换成HEMA。
[0051] 实施例8
[0052] 与实施例1相同的过程，将TEA和COP的量都换成4mmol。
[0053] 实施例9
[0054] 与实施例1相同的过程，将TMA的量换成20ml。
[0055] 如图2所示，图中线1是原始的PBT无纺布红外吸收光谱、线2是表面有50％羟-1基的PBT无纺布的红外吸收光谱，波数1075和1162cm 处的吸收峰分别是聚丙烯酸羟乙酯-1
中C-O-C的对称和反对称振动吸收峰，波数3400cm 处的吸收峰是羟基的特征吸收峰，这些都充分证明了带有羟基的丙烯酸羟乙酯接枝到PBT无纺布表面；线3是接枝有50％磷酰-1 +
胆碱的PBT无纺布的红外吸收光谱，波数964cm 处是磷酰胆碱中C-N 的特征吸收峰，波数-1 -1
1041cm 处是磷酰胆碱中P-O-C的特征吸收峰，波数3400cm 处是没有转化为磷酰胆碱的羟基的吸收峰。
中C-O-C的对称和反对称振动吸收峰，波数3400cm 处的吸收峰是羟基的特征吸收峰，这些都充分证明了带有羟基的丙烯酸羟乙酯接枝到PBT无纺布表面；线3是接枝有50％磷酰-1 +
胆碱的PBT无纺布的红外吸收光谱，波数964cm 处是磷酰胆碱中C-N 的特征吸收峰，波数-1 -1
1041cm 处是磷酰胆碱中P-O-C的特征吸收峰，波数3400cm 处是没有转化为磷酰胆碱的羟基的吸收峰。
[0056] 如图3所示，是原始PBT无纺布的扫描电镜图片，纤维平均直径为2-3微米，图4是接枝有50％磷酰胆碱的PBT无纺布的扫描电镜图片，纤维平均直径为5-6微米。
[0057] 由以上实施例可以看出，本发明制备过程简单，易于实现，机理明确可靠。用磷酰胆碱基团改性过的无纺布具有良好的血液相容性，能用于血液滤材和其它的生物医用材料领域。