CN103316600A - 一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法 - Google Patents

一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法。聚乳酸具有良好的生物相容性，但聚乳酸有一定疏水性，而血液透析膜材料往往要求有一定亲水性，这样可减少对蛋白质和血细胞的吸附，避免凝血，所以需对其进行亲水改性。本发明方法利用多巴胺的自聚与附着行为，修饰聚乳酸膜的表面，进一步与肝素反应，在膜表面共价固定肝素，制得亲水性好且具有抗凝血作用的聚乳酸中空纤维血液透析膜。本发明利用多巴胺极易氧化、自聚、交联粘附的特性，使得肝素能够大量固定在膜材料的表面。制备出的聚乳酸中空纤维膜具有较好的亲水性，生物相容性好，对蛋白质和血小板的吸附少，不易引起溶血，比已有的改性方法条件温和，效果明显。

Description

一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法
技术领域
本发明属于高分子材料以及血液透析技术领域，具体涉及一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法。
背景技术
聚乳酸具有良好的生物相容性，所以广泛用于生物医疗领域，比如组织工程、人工关节、手术缝合线等。采用干/湿诱导相转化法将聚乳酸溶液制备成不对称的中空纤维膜，可以用于血液透析，即人工肾。第一，聚乳酸本身良好的血液相容性可减少长期透析引起的并发症，减少死亡率；第二，聚乳酸来源于开再生资源，可摆脱对石油基材料的依赖；第三，聚乳酸具有可降解性，便于透析器这样的一次性用品的用后处理，可减少污染。但聚乳酸有一定疏水性，而血液透析膜材料往往要求有一定亲水性，这样可减少对蛋白质和血细胞的吸附，避免凝血，所以需对其进行亲水改性。
聚乳酸含有少量端羟基和端羧基，缺乏反应性基团，对其化学改性一直是难点。在公告号为02133814.0的中国发明专利中，采用了一种二胺改性聚乳酸的方法，以提高聚乳酸的亲水性，用于组织工程支架材料。改性具体路线为：将聚乳酸与环状酸酐、自由基引发剂混合均匀，在熔融状态下聚合，生成酸酐改性的聚乳酸，然后将改性后的聚乳酸用溶剂溶解，滴加到二胺溶液中，利用氨基和酸酐反应，得到具有亲水性基团的改性聚乳酸。在公告号为01129048.x的中国发明专利中，提出采用不饱和环状酸酐或不饱和环状酰亚胺改性聚乳酸的方法，直接将聚乳酸和改性物混合均匀，加入催化剂，使得反应发生。上述两种方法都旨在向聚乳酸结构中引入高反应活性的基团，以便进一步共价引入胶原、多肽等生物活性分子。但上述两种方法均采用熔融聚合，需要高温和真空的苛刻条件。
多巴胺是一种生物神经递质，在水溶液条件下，它能在溶解氧的作用下发生氧化-交联反映，形成强力附着于固体材料表面的聚多巴胺复合薄层，这一薄层含有高反应活性的酚羟基，可与氨基和羧基等活性基团反应。这一发现发表在Science上，自此很多科研工作者基于多巴胺的这一特性，对各种材料表面进行修饰改性，实现材料的功能化，包括膜材料。在公告号为CN102614783.A的的中国发明专利中，就用多巴胺改性纳米材料，参杂在PVDF铸膜液中，制备高通量复合膜。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法，利用多巴胺的自聚与附着行为，修饰聚乳酸膜的表面，进一步与肝素反应，在膜表面共价固定肝素，制备得到亲水性好且具有抗凝血作用的聚乳酸中空纤维血液透析膜。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
以浓度为5～12mmol/L的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液作为溶剂，多巴胺为溶质配制成浓度为0.1～2mg/ml的多巴胺溶液，通过盐酸调节pH值至8.0～10.0，得到多巴胺缓冲液；将多巴胺缓冲液通过泵注入到聚乳酸中空纤维膜组件内腔， 15～40℃下震荡5～36h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗聚乳酸中空纤维膜1～3h，洗掉膜内腔的多巴胺。
所述的聚乳酸中空纤维膜组件是将聚乳酸中空纤维膜用环氧树脂胶固定在透析器外壳中制得。
步骤(2).共价固定肝素：
以pH值为4～7、浓度为0.1～2mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质配制成浓度为0.25～5mg/ml的肝素钠溶液，2～6℃下预先活化3～8h，然后注入到聚乳酸中空纤维膜内腔，4～30℃下放置反应8～48h，得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗聚乳酸中空纤维膜1～3h,洗去未反应的肝素。
所述的缓冲溶液为PBS缓冲液、MES缓冲液或柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
本发明的有益效果是： 
本发明利用多巴胺极易氧化、自聚、交联粘附的特性，使得肝素能够大量固定在膜材料的表面。制备出的聚乳酸中空纤维膜具有较好的亲水性，生物相容性好，对蛋白质和血小板的吸附少，不易引起溶血，比已有的改性方法条件温和，效果明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的分析。
实施例1
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
称取0.363g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成5mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至10。称取0.06g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为0.1mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，15℃下持续震荡36h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗1h，以洗掉未反应的多巴胺。
步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为4、浓度为0.1mol/L的PBS缓冲液，称取0.15g肝素钠溶解于该PBS缓冲液中，制成浓度为0.25mg/ml的肝素钠溶液，放在3℃下活化3h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，4℃放置48h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗1h，洗掉未反应的肝素。
实施例2
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至9。称取0.06g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，30℃下持续震荡20h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。
步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为5、浓度为1mol/L的MES缓冲液，称取1.2g肝素钠溶解于该MES缓冲液中，制成浓度为2mg/ml的肝素钠溶液，放在5℃下活化5h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，20℃放置30h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
实施例3
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
称取0.871g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成12mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至8。称取1.2g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为2mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，40℃下持续震荡5h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗3h，以洗掉未反应的多巴胺。
步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为7、浓度为2mol/L的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，称取3g肝素钠溶解于该柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，制成浓度为5mg/ml的肝素钠溶液，放在6℃下活化3h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，30℃放置8h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗3h，洗掉未反应的肝素。
实施例4
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
    称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至8.5。称取1.2g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为2mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，20℃下持续震荡24h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。
步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为4.7、浓度为0.1mol/L的MES缓冲液，称取1.2g肝素钠溶解于该MES缓冲液中，制成浓度为2mg/ml的肝素钠溶液，放在3℃下活化3h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，20℃放置12h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
实施例5
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
    称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至8.0。称取0.8g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为1.33mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，20℃下持续震荡20h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。
    步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为5.0、浓度为0.5mol/L的MES缓冲液，称取0.3g肝素钠溶解于该MES缓冲液中，制成浓度为0.5mg/ml的肝素钠溶液，放在4℃下活化4h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，20℃放置12h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
实施例6
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
    称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至9.0。称取0.6g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为1mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，25℃下持续震荡12h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。
    步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为5.8、浓度为0.8mol/L的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，称取0.6g肝素钠溶解于该柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，制成浓度为1mg/ml的肝素钠溶液，放在6℃下活化5h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，4℃放置48h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
实施例7
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
    称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至9.4。称取0.09g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为0.15mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，40℃下持续震荡24h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。 
    步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为6.0、浓度为0.6mol/L的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，称取0.24g肝素钠溶解于该柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中，制成浓度为0.4mg/ml的肝素钠溶液，放在5℃下活化5h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，10℃放置30h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
实施例8
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至10.0。称取0.30g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为0.5mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，25℃下持续震荡5h得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。
    步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为4.8、浓度为1.5mol/L的MES缓冲液，称取1.5g肝素钠溶解于该MES缓冲液中，制成浓度为2.5mg/ml的肝素钠溶液，放在4℃下活化6h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，30℃放置48h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
实施例9
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
    称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至8.5。称取0.09g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为0.15mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，15℃下持续震荡10h得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。
步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为6.8、浓度为1.8mol/L的PBS缓冲液，称取0.15g肝素钠溶解于该PBS缓冲液中，制成浓度为0.25mg/ml的肝素钠溶液，放在4℃下活化5h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，20℃放置48h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
实施例10
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
称取0.726g三羟甲基氨基甲烷溶解于600ml去离子水中，配制成10mmol/L的Tris缓冲溶液，通过盐酸调节pH值至8.5。称取0.8g多巴胺溶解在该Tris缓冲溶液中，配制成浓度为1.33mg/ml的多巴胺溶液，用蠕动泵将多巴胺溶液注入聚乳酸中空纤维膜组件内腔，15℃下持续震荡24h得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗2h，以洗掉未反应的多巴胺。
步骤(2).共价固定肝素：
配制600ml pH值为7.0、浓度为2.0mol/L的的PBS缓冲液，称取3.0g肝素钠溶解于该PBS缓冲液中，制成浓度为5mg/ml的肝素钠溶液，放在4℃下活化8h，然后用蠕动泵将肝素钠缓冲液注入聚乳酸中空纤维膜内腔，20℃放置15h得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗2h，洗掉未反应的肝素。
上述实施例所用的聚乳酸中空纤维膜组件是将聚乳酸中空纤维膜用环氧树脂胶固定在透析器外壳中制得。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1. 一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤(1).多巴胺涂覆聚乳酸膜：
以浓度为5～12mmol/L的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液作为溶剂，多巴胺为溶质配制成浓度为0.1～2mg/ml的多巴胺溶液，通过盐酸调节pH值至8.0～10.0，得到多巴胺缓冲液；将多巴胺缓冲液通过泵注入到聚乳酸中空纤维膜组件内腔， 15～40℃下震荡5～36h，得到具有聚多巴胺活性层的聚乳酸中空纤维膜；然后用去离子水冲洗聚乳酸中空纤维膜1～3h，洗掉膜内腔的多巴胺；
步骤(2).共价固定肝素：
以pH值为4～7、浓度为0.1～2mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质配制成浓度为0.25～5mg/ml的肝素钠溶液，2～6℃下预先活化3～8h，然后注入到聚乳酸中空纤维膜内腔，4～30℃下放置反应8～48h，得到抗凝血的聚乳酸中空纤维膜；最后用去离子水冲洗聚乳酸中空纤维膜1～3h,洗去未反应的肝素。
2.如权利要求1所述的一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法，其特征在于步骤(1)所述的聚乳酸中空纤维膜组件是将聚乳酸中空纤维膜用环氧树脂胶固定在透析器外壳中制得。
3.如权利要求1所述的一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法，其特征在于步骤(2)所述的缓冲溶液为PBS缓冲液、MES缓冲液或柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
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