透析膜制备方式对其抗蛋白污染性能的影响
聚醚砜是一种综合性能优良的高分子膜材料，被广泛用于生物医用材料。但由于PES表面具有疏水性,导致表面吸附血浆蛋白,进而造成血小板黏附,引发凝血和血栓的形成，因此研究抗蛋白吸附的影响因素是有重大意义的。由于膜表面的物理和化学性质对蛋白质的吸附具有很大的影响，本论文采用液液相分离法和溶剂蒸发法这两种不同的方法来制备PES膜，同时通过物理方法混合磺化聚醚砜（SPES）和羧基聚醚砜（CPES）和PES，以不同的含量与PES形成对比，通过红外表征判断改性PES是否成功合成，通过扫描电子显微镜观察到膜的表面形貌不同，并对比膜的断面结构,通过亲水性测试进一步研究膜表面亲水性。本实验选用牛血清白蛋白（BSA）和牛血清纤维蛋白原（BFG）作为蛋白吸附的材料在静态条件下进行，并通过实验来研究膜的抗蛋白污染能力。结果表明，由液-液相分离法制备PES膜表面粗糙，对蛋白吸附较多；而溶剂蒸发法制备的PES膜表面相对光滑，对蛋白吸附较少。通过PES改性，可提高血液相容性。关键词 聚醚砜，膜材料，血液接触，蛋白吸附，液液相分离法，溶剂蒸发法
目 录
1 绪论 1
1.1 血液透析及原理 1
1.2 聚醚砜 2
1.3 凝血机理 3
1.4 蛋白吸附 4
1.5 PES膜的制备方式 5
1.6 实验的目的和意义 6
2 实验 7
2.1 试剂及仪器 7
2.1.1 试剂 7
2.1.2 仪器 7
2.2 实验过程 8
2.2.1 SPES和CPES的制备和表征 8
2.2.2 共混PES膜的制备和表征 9
2.3 抗蛋白污染性能和血液相容性能测试 10
2.3.1 人血液采集 10
2.3.2 BFG和BSA蛋白吸附 11
2.3.2 血小板黏附 11
3 实验结果与讨论 11
3.1 SPES和CPES的表征 11
3.2 PES膜和共混PES膜的表征 12
3.2.1 ATRFTIR和XPS光谱 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.2.2 扫描电子显微镜图片 13
3.3 亲水性和疏水性 15
3.4 抗蛋白污染性能和血液相容性能 15
3.4.1 BFG和BSA蛋白吸附 15
3.4.2 血小板粘附 17
结 论 19
致 谢 20
参考文献 21
1 绪论
1.1 血液透析及原理
著名苏格兰化学家Thomas Graham(1805/1869)于1854年在实验室中采取了牛的膀胱膜作为过滤分子的膜,取得了重大成果，并第一次说出了透析这个概念,被称之为“现代透析之父”。在历史上，最早的透析治疗应用在古罗马的澡池，人们用大理石在澡池周围建筑墙壁,池中水的温度偏高，空气弥漫着热蒸汽,毒尿症患者在澡池里进行治疗，通过汗蒸将体中的有毒物质和过多水分流出体外[1]。1943年荷兰医生Kolff把人工肾用于急性肾功能衰竭的治疗并获得了巨大的成功,纵观50多年的血液透析发展,血液透析为人类作出了巨大贡献,它使慢性肾功能衰竭从不治之症变成了可治之症。[2]
现代血液透析，也叫血透，一般来说也被称之为人工洗肾，是血液净化技术(Blood purification technic)之一[3]。统计数据表明，目前国外患者进行血液透析治疗长达4年以上的存活率为53%,而治疗10年的存活率约为40%。它使急性肾功能衰竭从以往的死亡率80%,下降到现在的20%左右。对于肾衰竭最好的治疗方案是通过换肾的方法来进行治疗，但由于肾源来源的缺少以及患者本身经济及身体条件等相关原因，血液透析是最成功的器官替代治疗机[4]，临床上我国也采用以血液透析为主的方法来治疗。
图1.1 血液透析原理示意图
如图1.1所示，病患体中带有有毒物质的血液被引入到身边的医疗透析仪（人工
肾）中，血液与和浓度相似的透析液流动在半透膜（透析膜）两边，血液和透析液在透析仪（人工肾）内利用半透膜渗透和浓度差进行物质替换，血液里的杂质和过量的电解质经过透析膜向透析液渗透，而透析液中的Ca2+、碱基等从透析膜向血液中流动。维持电解质、酸碱的平衡，最后将净化后的血液再次流入人体来达到治疗肾衰竭等疾病的目的[5]。其中,透析膜材料是影响血液透析治疗效果的关键因素。[6]因此，在血液净化技术中所使用的透析膜，需具有良好的血液相容性[7]。我国也致力于对血液净化材料的研究。
1.2 聚醚砜
聚醚砜于1972年问世并被ICI公司向全世界销售。通常情况下，PES是一种非晶态聚合物同时也是一种性能突出的高分子材料，它是在干燥的氯化铁（FeCl3）作为催化剂的条件下，由4,4双磺酰氯二苯醚与二苯醚缩合来生产得到。其折射率约为1.86，玻璃化的温度高达225℃左右，热变形的温度约为205℃。耐热性处在聚砜和聚芳砜之间，长时间使用的温度条件在181℃到201 ℃之间。
聚醚砜（PES） 英文名：polyethersulfone
图1.2 聚醚砜化学分子式
从分子结构中可以看到，PES结构式中不仅有刚硬的苯环链,又拥有柔性的醚键,及稳定的砜基，三者与整个链式结构形成一个封闭的非平衡稳定体系,正是由于这种构造特点,使PES具有出色的化学稳定性和抗高温耐热性。特别是具有可以在高温下长时间持续使用和在温度剧烈改变的情况下仍能保持性能稳定等凸出优点（表1.1）。PES膜内部呈多孔结构，具有分离功能，因此常被制成超滤膜、反渗透膜，在血液透析中得到广泛应用。
表1.1 聚醚砜的物理性能
聚醚砜的性能
延展率
50100
密度（g/cm3）
1.37
介电损耗
0.0035
抗张强度（MPa）
85
玻璃化温度（℃）
目 录
1 绪论 1
1.1 血液透析及原理 1
1.2 聚醚砜 2
1.3 凝血机理 3
1.4 蛋白吸附 4
1.5 PES膜的制备方式 5
1.6 实验的目的和意义 6
2 实验 7
2.1 试剂及仪器 7
2.1.1 试剂 7
2.1.2 仪器 7
2.2 实验过程 8
2.2.1 SPES和CPES的制备和表征 8
2.2.2 共混PES膜的制备和表征 9
2.3 抗蛋白污染性能和血液相容性能测试 10
2.3.1 人血液采集 10
2.3.2 BFG和BSA蛋白吸附 11
2.3.2 血小板黏附 11
3 实验结果与讨论 11
3.1 SPES和CPES的表征 11
3.2 PES膜和共混PES膜的表征 12
3.2.1 ATRFTIR和XPS光谱 12
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3.2.2 扫描电子显微镜图片 13
3.3 亲水性和疏水性 15
3.4 抗蛋白污染性能和血液相容性能 15
3.4.1 BFG和BSA蛋白吸附 15
3.4.2 血小板粘附 17
结 论 19
致 谢 20
参考文献 21
1 绪论
1.1 血液透析及原理
著名苏格兰化学家Thomas Graham(1805/1869)于1854年在实验室中采取了牛的膀胱膜作为过滤分子的膜,取得了重大成果，并第一次说出了透析这个概念,被称之为“现代透析之父”。在历史上，最早的透析治疗应用在古罗马的澡池，人们用大理石在澡池周围建筑墙壁,池中水的温度偏高，空气弥漫着热蒸汽,毒尿症患者在澡池里进行治疗，通过汗蒸将体中的有毒物质和过多水分流出体外[1]。1943年荷兰医生Kolff把人工肾用于急性肾功能衰竭的治疗并获得了巨大的成功,纵观50多年的血液透析发展,血液透析为人类作出了巨大贡献,它使慢性肾功能衰竭从不治之症变成了可治之症。[2]
现代血液透析，也叫血透，一般来说也被称之为人工洗肾，是血液净化技术(Blood purification technic)之一[3]。统计数据表明，目前国外患者进行血液透析治疗长达4年以上的存活率为53%,而治疗10年的存活率约为40%。它使急性肾功能衰竭从以往的死亡率80%,下降到现在的20%左右。对于肾衰竭最好的治疗方案是通过换肾的方法来进行治疗，但由于肾源来源的缺少以及患者本身经济及身体条件等相关原因，血液透析是最成功的器官替代治疗机[4]，临床上我国也采用以血液透析为主的方法来治疗。
图1.1 血液透析原理示意图
如图1.1所示，病患体中带有有毒物质的血液被引入到身边的医疗透析仪（人工
肾）中，血液与和浓度相似的透析液流动在半透膜（透析膜）两边，血液和透析液在透析仪（人工肾）内利用半透膜渗透和浓度差进行物质替换，血液里的杂质和过量的电解质经过透析膜向透析液渗透，而透析液中的Ca2+、碱基等从透析膜向血液中流动。维持电解质、酸碱的平衡，最后将净化后的血液再次流入人体来达到治疗肾衰竭等疾病的目的[5]。其中,透析膜材料是影响血液透析治疗效果的关键因素。[6]因此，在血液净化技术中所使用的透析膜，需具有良好的血液相容性[7]。我国也致力于对血液净化材料的研究。
1.2 聚醚砜
聚醚砜于1972年问世并被ICI公司向全世界销售。通常情况下，PES是一种非晶态聚合物同时也是一种性能突出的高分子材料，它是在干燥的氯化铁（FeCl3）作为催化剂的条件下，由4,4双磺酰氯二苯醚与二苯醚缩合来生产得到。其折射率约为1.86，玻璃化的温度高达225℃左右，热变形的温度约为205℃。耐热性处在聚砜和聚芳砜之间，长时间使用的温度条件在181℃到201 ℃之间。
聚醚砜（PES） 英文名：polyethersulfone
图1.2 聚醚砜化学分子式
从分子结构中可以看到，PES结构式中不仅有刚硬的苯环链,又拥有柔性的醚键,及稳定的砜基，三者与整个链式结构形成一个封闭的非平衡稳定体系,正是由于这种构造特点,使PES具有出色的化学稳定性和抗高温耐热性。特别是具有可以在高温下长时间持续使用和在温度剧烈改变的情况下仍能保持性能稳定等凸出优点（表1.1）。PES膜内部呈多孔结构，具有分离功能，因此常被制成超滤膜、反渗透膜，在血液透析中得到广泛应用。
表1.1 聚醚砜的物理性能
聚醚砜的性能
延展率
50100
密度（g/cm3）
1.37
介电损耗
0.0035
抗张强度（MPa）
85
玻璃化温度（℃）
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