琼脂糖包膜活性炭全血灌流去除胆红素研究

摘要

活性炭是研究最多的吸附材料之一，其在催化、药载及水处理领域均得到了广泛的应用。但在活性炭应用于血液净化领域时，却仍存在诸多的问题。首先，活性炭血液相容性差，由于疏水的炭表面导致其在与血液相接触时会引起凝血、溶血等不良反应。其次活性炭机械强度差，使用过程中摩擦就会导致炭灰的脱落，如进入人体则会引起人体的免疫反应。最后活性炭的吸附专一性差，其吸附靠的是疏水作用，能与很多血浆蛋白发生相互作用引起非特异性吸附。本论文的目的即是对树脂基活性炭进行表面包膜修饰以解决上述存在的问题，随后根据易化扩散理论在包膜活性炭表面偶联功能基考察其血液相容性及吸附性能的改善。研究内容主要包括以下几部分:
　　1.研究了利用树脂基活性炭作为基底制备β-环糊精修饰的琼脂糖包膜活性炭全血灌流吸附剂(β-CD-agarose AC)的方法，并考察了制备过程的主要影响因素。确定了在表面活性剂浓度为4％-8％、琼脂糖浓度为4％-6％以及搅拌转速为600 rpm时，琼脂糖成膜均匀且厚度满足要求;在使用10％的环氧氯丙烷交联琼脂糖膜时，能最大限度的限制中分子蛋白(Mr=10-170 kDa)的吸附并不影响对胆红素的吸附;活化剂羰基二咪唑(CDI)用量为0.2 g/g AC时，最终β-CD偶联量可达最大。
　　2.从蛋白非特异性吸附、抗凝性能及红细胞溶血等评价了β-CD-agarose AC血液相容性相关性能。蛋白非特异性吸附方面相对于未包膜的活性炭，β-CD-agarose AC仅有很少的非特异性吸附;抗凝性能方面虽未表现出具有抗凝的能力，但仍显著的延长了凝血的时间，略微减少了血小板的粘附及纤维蛋白原的吸附;红细胞溶血方面降低了20％的红细胞的溶血率，明显的改善了活性炭吸附剂的血液相容性。
　　3.从吸附动力学、吸附等温线、竞争吸附、吸附速率以及血清吸附等方面评价了β-CD-agarose AC对胆红素的吸附性能。结果表明，β-CD-agarose AC对胆红素的吸附速度较快，在40 min左右基本达到吸附平衡;β-CD-agarose AC对胆红素的吸附符合朗格缪尔吸附等温方程，其饱和吸附容量可达49.88 mg/g AC，同时对胆红素的亲和力也较高，亲和常数为2.7×104 L/mol;β-CD-agarose AC能够从白蛋白强胆红素结合位点竞争吸附胆红素，并且吸附容量与吸附游离胆红素相比变化不大;偶联β-CD显著提高了胆红素在琼脂糖膜上的传质速率，提高了吸附剂对胆红素的吸附速率;β-CD-agarose AC在高胆红素血清中对胆红素吸附容量为23.11 mg/g AC，吸附容量下降明显但仍明显高于其他胆红素吸附剂。说明β-CD-agarose AC是一种可以被用于全血灌流的高效的胆红素吸附剂。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 胆红素简介

1．1．1 胆红素分类

1．1．2 胆红素结构和理化性质

1．1．3 胆红素代谢及生理功能

1．1．4 胆红素的生理毒性

1．2 胆红素吸附剂

1．2．1 活性炭基质的胆红素吸附剂

1．2．2 大孔树脂为载体的胆红素吸附剂

1．2．3 多糖为载体的胆红素吸附剂

1．2．4 聚丙烯酸酯为载体的胆红素吸附剂

1．2．5 β-环糊精为载体的胆红素吸附剂

1．2．6 聚乙烯醇为载体的胆红素吸附剂

1．3 活性炭包埋方法

1．3．1 活性炭表面改性

1．3．2 溶剂挥发法包埋活性炭

1．3．3 喷射成型法包埋活性炭

1．3．4 反相悬浮搅拌法包埋活性炭

1．4 论文的研究意义及主要内容

2 β-环糊精功能化琼脂糖包膜活性炭的制备及优化

2．1 引言

2．2 实验试剂与仪器

2．2．1 主要试剂与材料

2．2．2 主要仪器

2．3 实验方法

2．3．1 树脂基活性炭的预处理

2．3．2 树脂基活性炭表面性质的表征

2．3．3 琼脂糖包膜树脂基活性炭的制备

2．3．4 树脂基活性炭表面琼脂糖膜的交联

2．3．5 琼脂糖膜交联度对吸附分子分子量的影响

2．3．6 β-环糊精功能化琼脂糖包膜活性炭吸附剂的合成

2．3．7 氨基密度的测定方法

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 树脂基活性炭表面基团和性质的表征

2．4．2 表面活性剂比例对成膜厚度的影响

2．4．3 琼脂糖浓度对成膜厚度的影响

2．4．4 搅拌转速对成膜厚度的影响

2．4．5 琼脂糖膜的交联度对吸附分子大小的影响

2．4．6 CDI用量与环糊精接枝量的关系

2．5 小结

3 β-环糊精功能化琼脂糖包膜活性炭的血液相容性评价

3．1 引言

3．2 实验试剂与仪器

3．2．1 主要试剂与材料

3．2．2 主要仪器

3．3 实验方法

3．3．1 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳

3．3．2 BCA法定量蛋白浓度

3．3．3 β-CD-agarose AC对血浆蛋白的非特异性吸附考察

3．3．4 β-CD-agarose AC抗凝性能考察

3．3．5 β-CD-agarose AC红细胞溶血考察

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 β-CD-agarose AC对血浆蛋白的非特异性吸附

3．4．2 β-CD-agarose AC抗凝性能评价

3．4．3 β-CD-agarose AC红细胞溶血评价

3．5 小结

4 β-环糊精功能化琼脂糖包膜活性炭的吸附性能评价

4．1 引言

4．2 实验试剂与仪器

4．2．1 主要试剂与材料

4．2．2 主要仪器

4．3 实验方法

4．3．1 紫外分光光度计测定胆红素浓度

4．3．2 β-CD-agarose AC对胆红素的吸附动力学考察

4．3．3 β-CD-agarose AC对胆红素的吸附等温线考察

4．3．4 β-CD-agarose AC与白蛋白的竞争吸附考察

4．3．5 β-CD偶联与β-CD-agarose AC对胆红素吸附速率关系考察

4．3．6 β-CD-agarose AC血清体系中去除胆红素能力考察

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 β-CD-agarose AC的吸附动力学曲线

4．4．2 β-CD-agarose AC吸附胆红素的吸附等温线

4．4．3 β-CD-agarose AC与白蛋白的竞争吸附

4．4．4 β-CD偶联与β-CD-agarose AC对胆红素吸附速率关系

4．4．5 β-CD-agarose AC血清体系中去除胆红素能力

4．5 小结

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢