一种吸附复合微球及其制备方法

摘要

本发明公开了一种吸附复合微球，按质量分数计，由5‑10％的配体和90‑95％的载体组成，载体为三维网络结构的聚砜和/或聚醚砜，配体为双金属络合物，本发明还公开了上述吸附复合微球的制备方法，与现有技术相比，本发明使用的材料生物相容性良好，微球表面的亲水性有效减少蛋白与血小板的粘附，通过双金属络合物与聚砜和/或聚醚砜的交联、锚定，增加了双金属络合物在膜中的稳定性，减少溶出，提高了生物安全性。

权利要求

1.一种吸附复合微球的制备方法，其特征在于，按质量分数计，所述吸附复合微球由5‑

10%的配体和90‑95%的载体组成，所述载体为三维网络结构的聚砜和/或聚醚砜，所述配体为双金属络合物，所述制备方法具体包括如下步骤：S1、将亚铁氰根化合物、植物多酚化合物和酸溶解于水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

S2、在60‑120℃条件下，将聚合物基质、微球结构调节剂和有机溶剂混合，搅拌均匀后，加入氨基活性成分，得到聚合物溶液，然后将步骤S1得到的金属络合物水溶液逐滴加入聚合物溶液中，得到反应铸膜液，且所述聚合物基质、所述微球结构调节剂和所述有机溶剂的质量比为(7‑30):(0.5‑20):(50‑92.5)，所述聚合物基质为聚砜和/或聚醚砜；

S3、通过静电纺丝技术，将步骤S2中得到的反应铸膜液喷入凝固液中经三次反应得到微球，所述凝固液按质量分数计由以下组分组成：第二金属盐0.5‑5%、酸1‑4%，余量为水；所述第二金属盐选自氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化铜、硫酸铜、硝酸铜中的一种或多种，所述酸选自盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种；

S4、将步骤S3得到的微球浸入水中3‑24h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

2.如权利要求1所述的吸附复合微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，亚铁氰根化合物、植物多酚化合物和酸的浓度比为(2‑12):(1‑8):(2‑10)。

3.如权利要求2所述的吸附复合微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，亚铁氰根化合物选自亚铁氰化钠、亚铁氰化钾、亚铁氰化铵中的一种或多种；植物多酚化合物选自单宁酸、没食子酸、茶多酚、儿茶酚、花青素中的一种或多种；酸选自盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的吸附复合微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，氨基活性成分、金属络合物水溶液和铸膜液的质量比为(2‑10):(3‑20):100。

5.如权利要求4所述的吸附复合微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，氨基活性成分选自邻苯二胺，间苯二胺、对苯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯亚胺中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的吸附复合微球的制备方法，其特征在于，所述微球结构调节剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚醚、二甘醇、三甘醇、聚氧乙烯中的一种或多种；所述有机溶剂选自磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的吸附复合微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，静电纺丝机的具体工艺条件如下：喷头为弯针，直径为0.2‑2.0mm，针管溶液的推进速度为0.2‑

5mL/h，施加负电压且负电压为5‑20kV，接收距离为3‑100cm，环境湿度为90‑100%。

说明书

一种吸附复合微球及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及吸附材料技术领域，具体而言，涉及一种吸附复合微球及其制备方法。

背景技术

[0002] 尿毒症毒素是指因肾脏功能下降而滞留于患者体内并且造成尿毒症症状的物质，通常可通过血液净化方法从患者血液中除去。血液净化是通过把患者的血液引出身体外并通过净化装置，除去其中的致病物质，净化血液，从而达到治疗疾病的目的。血液净化的方式包括血液透析、血液滤过、血液灌流、血浆置换、免疫吸附等。其中血液透析是应用弥散生物原理，主要是用来清除患者体内小分子物质如尿素和肌酐等，但对大、中分子毒素清除效果不佳。血液灌流是血液借助体外循环，通过特定的吸附装置，清除血液中致病物质，恢复血液正常指标，达到血液净化的一种治疗方法。与主要通过扩散方式清除溶质的血液透析相比，血液灌流不仅对与蛋白结合率高的毒物及脂溶性毒物有较高的清除作用同时还有一定清除血液中的游离毒物的作用，可以有效的清除尿毒症患者体内的中、大分子毒素，具有较好的应用价值，值得进行临床推广和应用。

[0003] 目前主要用于血液灌流清除尿毒症毒素的吸附剂有活性炭、壳聚糖和聚苯乙烯‑二乙烯苯树脂。活性炭类吸附剂（CN109621912A）和壳聚糖交联树脂（CN111250055A）的选择性较差，机械强度差，易破碎，灌流过程中碳粉、树脂可能进入血液中，从而引发凝血、血栓等严重后果。相对而言聚苯乙烯‑二乙烯苯微球是一种广泛应用的血液灌流器吸附剂（CN107200804A），具有良好的血液相容性、机械强度、化学惰性，可调的孔结构、大的比表面积和可供偶联配基的活性基团。但是聚苯乙烯树脂主要通过大孔型低交联聚苯乙烯‑二乙烯苯共聚物的氯甲基化及Friedel‑Crafts后交联制得，氯甲基化和后交联工艺分开进行，制备过程繁琐复杂，且需使用有毒、致癌的氯甲醚等化学物质，可能会对人和环境造成一定的危害，需要进一步地技术优化和改进；吸附树脂结构中还含有一定残余量的氯甲基，在血液灌流器储存和使用过程中，树脂骨架中的氯甲基会发生水解等副反应，释放出氯化氢分子，导致血液灌流器中保存液pH值降低；吸附树脂主要依靠物理吸附作用（包括分子筛作用、表面吸附等）清除目标物质，对蛋白结合类毒素的清除效率仍达不到透析对小分子毒素（尿素氮/肌酐等）的清除率导致临床血液净化治疗效果不理想。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种吸附复合微球，其使用的材料生物相容性良好，微球表面的亲水性有效减少蛋白与血小板的粘附，通过双金属络合物与聚砜和/或聚醚砜的交联、锚定，增加了双金属络合物在膜中的稳定性，减少溶出，提高了生物安全性。

[0005] 为达到上述目的，本发明提供一种吸附复合微球，按质量分数计，由5‑10%的配体和90‑95%的载体组成，所述载体为三维网络结构的聚砜和/或聚醚砜，所述配体为双金属络合物。

[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种吸附复合微球的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

[0007] S1、将亚铁氰根化合物、植物多酚化合物和酸溶解于水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

[0008] S2、将氨基活性成分溶解于铸膜液中并搅拌均匀得到混合液，将步骤S1中得到的金属络合物水溶液逐滴加入混合液中，经二次反应得到反应铸膜液；

[0009] S3、通过静电纺丝技术，将步骤S2中得到的反应铸膜液喷入凝固液中经三次反应得到微球；

[0010] S4、将步骤S3得到的微球浸入水中3‑24h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0011] 作为优选，所述步骤S1中，亚铁氰根化合物、植物多酚化合物和酸的浓度比为(2‑12):(1‑8):(2‑10)。

[0012] 作为优选，所述步骤S1中，亚铁氰根化合物选自亚铁氰化钠、亚铁氰化钾、亚铁氰化铵中的一种或多种；植物多酚化合物选自单宁酸、没食子酸、茶多酚、儿茶酚、花青素中的一种或多种；所述酸选自盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种。

[0013] 作为优选，所述步骤S2中，氨基活性成分、金属络合物水溶液和铸膜液的质量比为(2‑10):(3‑20):100。

[0014] 作为优选，所述步骤S2中，氨基活性成分选自邻苯二胺，间苯二胺、对苯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯亚胺中的一种或多种。

[0015] 作为优选，所述步骤S2中，铸膜液的制备方法如下：将聚合物基质和微球结构调节剂溶解于60‑120℃的有机溶剂中得到，且所述聚合物基质、微球结构调节剂和所述有机溶剂的质量比为(7‑30):(0.5‑20):(50‑92.5)。

[0016] 作为优选，所述聚合物基质为聚砜和/或聚醚砜；所述微球结构调节剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚醚、二甘醇、三甘醇、聚氧乙烯中的一种或多种；所述有机溶剂选自磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或多种。

[0017] 作为优选，所述步骤S3中，所述凝固液按质量分数计由以下组分组成：第二金属盐离子0.5‑5%、酸1‑4%，余量为水；且所述第二金属离子盐选自氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化铜、硫酸铜、硝酸铜中的一种或多种，所述酸选自盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种。

[0018] 作为优选，所述步骤S3中，静电纺丝机的具体工艺条件如下：喷头为弯针，直径为0.2‑2.0mm，针管溶液的推进速度为0.2‑5mL/h，施加负电压且负电压为5‑20kV，接收距离为
3‑100cm，环境湿度为90‑100%。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0020] 其一、其使用的材料生物相容性良好，微球表面的亲水性有效减少蛋白与血小板的粘附，通过双金属络合物与聚砜和/或聚醚砜的交联、锚定，增加了双金属络合物在膜中的稳定性，减少溶出，提高了生物安全性；

[0021] 其二、本发明技术不仅实现了金属纳米吸附剂在聚合物微球中的高负载量，同时实现了金属纳米材料在膜内外的均匀分布，而相比于传统的涂覆、表面接枝、界面自组装等二次修饰技术，本发明技术不仅实现了金属纳米材料在聚合物微孔膜外表面的均匀分布，同时实现了在微球内部的均匀分布和高负载量；

[0022] 其三、本发明技术的实施可以有效解决现有技术存在的诸多不足，同时可以通过对第一金属络合配体和第二金属络合配体的丰富形式的组合，实现聚合物复合微孔膜对小分子水溶性毒素的过滤去除及中大分子毒素的特异性吸附去除性能等多维度调控，大大拓宽了聚合物微球结构和功能的可设计性，以及微球过程的可设计性和经济可行性，实现特异性去除蛋白结合毒素，具有良好的应用前景。

附图说明

[0023] 图1为实施例1制得的吸附复合微球的表面电镜图；

[0024] 图2为实施例1制得的吸附复合微球的断面电镜图之一；

[0025] 图3为实施例1制得的吸附复合微球的断面电镜图之二；

[0026] 图4为实施例1制得的吸附复合微球的表面水滴接触角测试图；

[0027] 图5为实施例1制得的吸附复合微球表面水滴接触角随时间变化曲线图；

[0028] 图6为对比例1制得的吸附复合微球的表面电镜图；

[0029] 图7为对比例1制得的吸附复合微球的断面电镜图之一；

[0030] 图8为对比例1制得的吸附复合微球的断面电镜图之二；

[0031] 图9为对比例1制得的吸附复合微球的表面水滴接触角测试图；

[0032] 图10为对比例1制得的吸附复合微球表面水滴接触角随时间变化曲线图。实施方式

[0033] 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。

[0034] 本发明提供的用于吸附复合微球的制备方法是在聚合物铸膜液配置过程中原位地通过层次自组装的反应方式制得具有稳定交联网络双金属络合物的吸附微球：首先植物多酚和第一金属亚铁氰根在酸性水溶液中进行第一步反应形成第一金属络合配体前驱体；其次在铸膜液中，植物多酚金属络合物、微量酸和水协同促溶在铸膜液中原位引入第一金属络合配体进行第二步反应；然后通过在凝固浴中简单的溶解引入第二金属前驱体形成活性凝固浴，从而在聚合物微球相转化过程中进行第三步反应，在调控实现聚合物微球三维连续网络微孔结构的同时，同步实现双金属络合配体在微孔膜表面及内部孔道表面的原位生长。
实施例1

[0035] 30℃下，将4g亚铁氰化钠、8g没食子酸和2mL盐酸溶解于20mL水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

[0036] 80℃下，将18g聚醚砜、10g聚乙烯吡咯烷酮、5g聚乙烯醇、67g二甲基乙酰胺混合，搅拌均匀后，加入5g邻苯二胺，得到聚合物溶液，取10ml金属络合物水溶液逐滴加入上述聚合物溶液中，得到反应铸膜液；通过静电纺丝技术，将上述反应铸膜液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为0.5mL，针管溶液的推进速度为1mL/h，施加5kV负电压，接收距离为20cm，环境湿度为90%，喷入100mL凝固液水溶液中得到微球，其中凝固液中含有1g氯化锌、1mL盐酸；

[0037] 将得到的微球浸入60℃水中反应10h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0038] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，结果如图1‑5所示，表面的平均孔径为35nm，0.5微升水滴在表面初始接触角为33.9°，浸润时间7s，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为142mg/g、260mg/g、361mg/g，吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)超过240秒，凝血酶时间(TT)为28秒，吸附复合微球的抗凝血性能较对比例有所提高。
实施例2

[0039] 30℃下，将8g亚铁氰化钾、6g没食子酸和2mL盐酸溶解于20mL水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

[0040] 90℃下，将20g聚砜、5g聚乙烯吡咯烷酮、5g聚乙烯醇、70g磷酸三丙酯混合，搅拌均匀后，加入6g聚乙烯亚胺，得到聚合物溶液，取10ml金属络合物水溶液逐滴加入上述聚合物溶液中，得到反应铸膜液；

[0041] 通过静电纺丝技术，将上述反应铸膜液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为0.5mL，针管溶液的推进速度为1mL/h，施加5kV负电压，接收距离为20cm，环境湿度为90%，喷入100mL凝固液水溶液中得到微球，其中凝固液中含有1g氯化锌、1mL盐酸；

[0042] 将得到的微球浸入60℃水中反应10h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0043] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，表面的平均孔径为36nm， 0.5微升水滴在表面初始接触角为32°，浸润时,6s，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为145mg/g、258mg/g、366mg/g。吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)超过240秒，凝血酶时间(TT)为27秒。实施例3

[0044] 30℃下，将4g亚铁氰化钠、8g没食子酸和2mL盐酸溶解于20mL水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

[0045] 80℃下，将15g聚醚砜、10g聚乙烯吡咯烷酮、5g聚乙烯醇、70g二甲基乙酰胺混合，搅拌均匀后，加入3g邻苯二胺，得到聚合物溶液，取10ml金属络合物水溶液逐滴加入上述聚合物溶液中，得到反应铸膜液；

[0046] 通过静电纺丝技术，将上述反应铸膜液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为0.5mL，针管溶液的推进速度为1mL/h，施加5kV负电压，接收距离为20cm，环境湿度为90%，喷入100mL凝固液水溶液中得到微球，其中凝固液中含有1g氯化锌、1mL盐酸；

[0047] 将得到的微球浸入60℃水中反应10h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0048] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，表面的平均孔径为35nm，如图4所示，0.5微升水滴在表面初始接触角为33.9°，浸润时间7s，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为156mg/g、239mg/g、349mg/g。吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)超过240秒，凝血酶时间(TT)为27秒。吸附复合微球的抗凝血性能较对比例有所提高。实施例4

[0049] 40℃下，将1g亚铁氰化铵、2g茶多酚和2mL硫酸溶解于20mL水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

[0050] 60℃下，将20g聚砜、15g聚氧乙烯、5g三甘醇、60g二甲基甲酰胺混合，搅拌均匀后，加入10g邻苯二胺，得到聚合物溶液；取10ml金属络合物水溶液逐滴加入上述聚合物溶液中，得到反应铸膜液；

[0051] 通过静电纺丝技术，将上述反应铸膜液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为1mL，针管溶液的推进速度为1.5mL/h，施加5kV负电压，接收距离为30cm，环境湿度为100%，喷入100mL凝固液水溶液中得到微球，其中凝固液中含有0.8g硫酸锌、2mL硝酸；

[0052] 将得到的微球浸入60℃水中反应8h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0053] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，表面的平均孔径为36nm， 0.5微升水滴在表面初始接触角为32°，浸润时间8s，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为156mg/g、258mg/g、366mg/g。吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)超过240秒，凝血酶时间(TT)为27秒。吸附复合微球的抗凝血性能较对比例有所提高。

[0054] 对比例1

[0055] 80℃下，将18g聚醚砜、10g聚乙烯吡咯烷酮、5g聚乙烯醇、67g二甲基乙酰胺混合，搅拌均匀后得到聚合物溶液，

[0056] 通过静电纺丝技术，将上述聚合物溶液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为0.5mL，针管溶液的推进速度为1mL/h，施加5kV负电压，接收距离为20cm，环境湿度为90%，喷入100mL凝固液水中得到微球；

[0057] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，结果如图6‑10所示，表面的平均孔径为60nm，0.5微升水滴在表面初始接触角为60°，水滴在表面不浸润，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为14mg/g、30mg/g、15mg/g,吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)为45秒，凝血酶时间(TT)为13秒。

[0058] 对比例2

[0059] 30℃下，将4g亚铁氰化钠、8g没食子酸和2mL盐酸溶解于20mL水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

[0060] 80℃下，将18g聚醚砜、10g聚乙烯吡咯烷酮、5g聚乙烯醇、67g二甲基乙酰胺混合，搅拌均匀后，加入5g邻苯二胺，得到聚合物溶液；

[0061] 取10ml金属络合物水溶液逐滴加入上述聚合物溶液中，得到反应铸膜液；通过静电纺丝技术，将上述反应铸膜液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为0.5mL，针管溶液的推进速度为1mL/h，施加5kV负电压，接收距离为20cm，环境湿度为90%，喷入100mL凝固液水中得到微球。

[0062] 将得到的微球浸入60℃水中反应10h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0063] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，表面的平均孔径为36nm， 0.5微升水滴在表面初始接触角为35°，浸润时间7s，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为56mg/g、79mg/g、80mg/g。吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)超过240秒，凝血酶时间(TT)为27秒。

[0064] 对比例3

[0065] 80℃下，将18g聚醚砜、10g聚乙烯吡咯烷酮、5g聚乙烯醇、67g二甲基乙酰胺混合，搅拌均匀后，加入5g邻苯二胺，得到聚合物溶液。

[0066] 通过静电纺丝技术，将上述聚合物溶液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为0.5mL，针管溶液的推进速度为1mL/h，施加5kV负电压，接收距离为20cm，环境湿度为90%，喷入100mL凝固液水溶液中得到微球，其中凝固液中含有1g氯化锌、1mL盐酸；

[0067] 将得到的微球浸入60℃水中反应10h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0068] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，表面的平均孔径为40nm， 0.5微升水滴在表面初始接触角为45°，浸润时间10s，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为45mg/g、62mg/g、78mg/g。吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)为120秒，凝血酶时间(TT)为16秒。

[0069] 对比例4

[0070] 30℃下，将4g亚铁氰化钠、8g没食子酸和2mL盐酸溶解于20mL水中，经一次反应得到金属络合物水溶液；

[0071] 80℃下，将18g聚醚砜、10g聚乙烯吡咯烷酮、5g聚乙烯醇、67g二甲基乙酰胺混合，搅拌均匀后得到聚合物溶液。

[0072] 取10ml金属络合物水溶液逐滴加入上述聚合物溶液中，得到反应铸膜液；通过静电纺丝技术，将上述反应铸膜液装入10mL针管中，喷头为弯针，直径为0.5mL，针管溶液的推进速度为1mL/h，施加5kV负电压，接收距离为20cm，环境湿度为90%，喷入100mL凝固液水溶液中得到微球，其中凝固液中含有1g氯化锌、1mL盐酸；

[0073] 将得到的微球浸入60℃水中反应10h，取出后经室温干燥得到吸附复合微球。

[0074] 对得到的吸附复合微球进行性能测试，表面的平均孔径为38nm， 0.5微升水滴在表面初始接触角为42°，浸润时间12s，对大分子毒素马尿酸、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚的吸附能力分别为45mg/g、68mg/g、81mg/g。吸附复合微球的活化部分凝血活酶时间(APTT)为115秒，凝血酶时间(TT)为18秒。

[0075] 虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。