血磷吸附剂及其制备方法、用于血液灌流的吸附柱

摘要

本发明提供了一种血磷吸附剂，是采用亲水性载体固载能捕获磷酸根离子的配基而得到的血磷吸附剂，所述亲水性载体选自纤维素、琼脂糖、聚乙烯醇微球中的一种或多种，所述能捕获磷酸根离子的配基是指含有氨基的聚合物。本发明还提供了上述血磷吸附剂的制备方法，以及一种采用该血磷吸附剂制备的用于血液灌流的吸附柱。本发明相比于药物口服后作用于人体，通过血液循环可直接清除血液中的磷酸根离子，立刻缓解病人病情；可与血液透析联合使用，降低病人每天服用药物带来的痛苦，且不会产生因病人忘记服药产生的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种血磷吸附剂及其制备方法，以及一种用 于血液灌流的吸附柱。

背景技术

磷作为人体基本物质之一，参与了生命体诸多重要组织的组成、机体能量代 谢、生物大分子活性的调控以及酸碱平衡调节等。正常人体内85％的磷存在于 骨骼、牙齿，14.9％存在于细胞内，还有极少小部分存在于血浆。血浆磷浓度与 饮食、年龄、性别有关，正常血浆磷波动在2.5～4.5mg/dl(0.81～1.45mmol/L) 之间。正常人每日的磷摄取量大约为1g，60％～70％由小肠吸收。血浆内游离 磷能由肾小球滤出，滤出的磷80％～90％在肾小管被重吸收，仅10％～20％由 尿排出体外。当肾功能减退，肾脏不能正常排泄磷，就会出现高磷血症。

高磷血症是慢性肾脏病(CKD)的常见并发症，是引起继发性甲状旁腺功能 亢进、钙磷沉积变化、维生素D代谢障碍、肾性骨病的重要因素，与冠状动脉、 心瓣膜钙化等严重心血管并发症密切相关。正常人由于甲状旁腺激素、降钙素抑 制肾小管再吸收磷，且两者在肠、骨、肾对钙磷代谢的调节中起拮抗作用，因此 血磷维持在正常水平而不易上升。但在肾功能衰竭排磷困难、甲状旁腺功能减退、 细胞损坏后磷转移入血、维生素D过量和摄入过多等情况下可发生高磷血症。

1、肾功能衰竭排磷困难：见于多种原因的肾小球过滤率减至30ml/min以下 时，血磷潴留而上升，常伴氮质血症或尿毒症与酸中毒。

2、甲状旁腺功能减退：尿磷回吸收增多，血磷常增高而血钙降低。

3、细胞损坏后磷转移入血：见于多种原因引起的细胞破损如高热、中毒等 引起的代谢性酸中毒，常伴细胞分解代谢亢进与崩解，多种恶性肿瘤尤其是淋巴 瘤，白血病化疗时由于细胞崩解而磷逸出至血循环。

4、维生素D过量：由于肠及肾小管吸收钙磷增加、骨动员钙磷入血可引致 血磷和血钙升高。

5、摄入与肠道吸收过多：见于婴儿喂以牛乳时，由于牛乳中磷钙含量远较 人乳为高(牛乳含磷940mg/L钙1220mg/L；人乳仅含磷150mg/L及钙 340mg/L)，故婴儿血磷可达2.3mmol/L。成人口服磷酸钾或维生素D时亦因吸 收过多而致病。

高磷血症目前主要治疗方法有：①铝制剂：氢氧化铝凝胶可在肠道内和磷结 合，但可致便秘，长期用药可致铝蓄积中毒；②钙制剂：碳酸钙：该药价廉，含 钙成分高达40％，易耐受，疗效确切，但易致高钙血症及血管、关节周围钙化； 醋酸钙：是碳酸钙的改良剂型，按每吸收钙量和结合磷的效果计算，醋酸钙大于 碳酸钙1倍。但也可发生高钙血症。③镁制剂：醋酸镁口服可将血磷浓度长期控 制在正常范围，也不会发生高镁血症，但大剂量镁盐可致腹泻。再次是透析方法， 透析方法消除磷并不理想也需口服磷结合剂。专利CN101904868A《药用炭在 治疗高磷血症药物中的应用》中采用药用炭清除血液中的磷。专利 CN102342995A《一种高磷血症的药用组合物及其制剂》中利用组合药物治疗高 磷血症。但这些方法都是利用药物间接结合血液中的磷，无法达到直接清除血液 中磷的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种血磷吸附剂，将该血磷吸 附剂填装于柱体中，制备成用于血液灌流的吸附柱，通过血液循环，直接清除血 液中磷酸根而达到降血磷的目的。

本发明的第一个方面是提供一种血磷吸附剂，所述血磷吸附剂是采用亲水性 载体固载能捕获磷酸根离子的配基而得到的血磷吸附剂。其中，所述亲水性载体 优选自纤维素、琼脂糖、聚乙烯醇微球中的一种或多种，所述能捕获磷酸根离子 的配基优选为指含有氨基的聚合物。

优选地，所述能捕获磷酸根离子的配基选自聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚赖氨 酸、多聚丙烯胺中的一种或多种。

进一步优选地，所述能捕获磷酸根离子的配基为多聚丙烯胺。

其中，聚谷氨酸也可以用酸化的聚谷氨酸，例如盐酸聚谷氨酸、溴化氢聚谷 氨酸等。聚天冬氨酸也可以用酸化的聚天冬氨酸，例如盐酸聚天冬氨酸、溴化氢 聚天冬氨酸等。聚赖氨酸也可以用酸化的聚赖氨酸，例如盐酸聚赖氨酸、溴化氢 聚赖氨酸等。多聚丙烯胺也可以用酸化的多聚丙烯胺，例如盐酸多聚丙烯胺、溴 化氢多聚丙烯胺等。

本发明的第二个方面是提供本发明第一个方面所述的血磷吸附剂的制备方 法，包括以下步骤：

步骤1，亲水性载体与羟乙基乙酰胺在催化剂和碱存在的条件下进行接枝反 应；

步骤2，将接枝处理后的亲水性载体用环氧氯丙烷活化；

步骤3，将活化处理后的亲水性载体固载能捕获磷酸根离子的配基，既得。

优选地，所述羟乙基乙酰胺由乙醇胺与氯乙酰氯在无机碱存在的条件下按照 下述反应式制备而成：

其中，无机碱可以为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸钾等中的一种或多 种。

具体地，向甲苯中加入乙醇胺和10wt％碳酸钠溶液，于20-30℃下滴加氯乙 酰氯1h，在20-30℃下保温搅拌反应3-6h，得到羟乙基乙酰胺，其中甲苯、乙 醇胺、10wt％碳酸钠溶液和氯乙酰氯的质量比为(40-100):(1-8):(3-7): (2-18)，其中，碳酸钠可替换成碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钾等。

优选地，步骤1中，所述催化剂为四丁基溴化铵。

优选地，所述碱为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钾中的一种或多种。

优选地，步骤1具体为：

S为亲水性载体；

将无水碳酸钾中加入到N,N-二甲基甲酰胺和丙酮混合溶液，再加入亲水性 载体和催化剂四丁基溴化铵，然后加入羟乙基乙酰胺，室温下反应12-24h，得 到接枝处理后的亲水性载体，其中，无水碳酸钾、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、亲 水性载体、四丁基溴化铵和羟乙基乙酰胺的质量比为(5-25):(5-90):(10-50): (1-5):(0.05-0.15):(1-5)。

优选地，步骤2具体为：取接枝处理后的亲水性载体与环氧氯丙烷，加入到 1-2mol/L的氢氧化钠溶液中，室温搅拌反应2-4h，得到活化后的亲水性载体， 其中接枝处理后的亲水性载体、环氧氯丙烷1-2mol/L的氢氧化钠溶液的质量比 为(1-5):(1-10):(1-20)

优选地，步骤3具体为：取活化后的亲水性载体，加入到3％-10％的培基溶 液中，在30-50℃下反应6-20h，既得，其中，活化后的亲水性载体、3％-10％ 的培基溶液的重量比为(1-5):(2-10)。

优选地，所述能捕获磷酸根离子的配基选自聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚赖氨 酸、多聚丙烯胺中的一种或多种。

进一步优选地，所述能捕获磷酸根离子的配基为多聚丙烯胺。

其中，聚谷氨酸也可以用酸化的聚谷氨酸，例如盐酸聚谷氨酸、溴化氢聚谷 氨酸等。聚天冬氨酸也可以用酸化的聚天冬氨酸，例如盐酸聚天冬氨酸、溴化氢 聚天冬氨酸等。聚赖氨酸也可以用酸化的聚赖氨酸，例如盐酸聚赖氨酸、溴化氢 聚赖氨酸等。多聚丙烯胺也可以用酸化的多聚丙烯胺，例如盐酸多聚丙烯胺、溴 化氢多聚丙烯胺等。

优选地，还包括步骤4：将步骤3得到的产物用盐酸酸化。优选地，步骤4 具体为：取步骤3制得的血磷吸附剂加入到0.05-0.2mol/L的盐酸溶液中浸泡 2-5h，用注射用水将盐酸清洗干净即可，其中，血磷吸附剂与0.05-0.2mol/L的 盐酸溶液的质量比为(1-5):(2-10)。

本发明的第三个方面是提供一种用于血液灌流的吸附柱，所述吸附柱的柱体 内填充有本发明第一个方面所述的血磷吸附剂。

本发明相比于药物口服后作用于人体，通过血液循环可直接清除血液中的磷 酸根离子，立刻缓解病人病情；可与血液透析联合使用，降低病人每天服用药物 带来的痛苦，且不会产生因病人忘记服药产生的影响。

附图说明

图1为本发明提供的血磷吸附剂的作用原理图；

图2为本发明提供的用于血液灌流的吸附柱的结构示意图，其中，1柱体， 2血磷吸附剂。

具体实施方式

本发明提供的血磷吸附剂是采用亲水性载体固载能捕获磷酸根离子的配基 而得到的血磷吸附剂。所述亲水性载体优选自纤维素、琼脂糖、聚乙烯醇微球中 的一种或多种，所述能捕获磷酸根离子的配基优选为指含有氨基的聚合物。

本发明血磷吸附剂的作用机理包括孔径吸附和化学吸附，其中化学吸附起主 要作用。本发明所用亲水性载体均为多孔性载体，且载体的孔径与磷酸根分子的 直径相当，当吸附剂内部孔径枝干交错，磷酸根分子进入吸附剂后受孔径枝干阻 挡，无法通过吸附剂，从而被物理吸附在吸附剂内部。

本发明血磷吸附剂采用的配基均为氨基聚合物，如图1所示，配基上的氨基 正离子与磷酸根上的氧发生离子交换，产生离子键结合。酰胺键中的NH及侧链 中的CH2与磷酸根上的氧产生氢键作用。以上两种力相结合，将磷酸根牢牢的 吸附在吸附剂表面，从而达到清除血磷的目的。而氨基聚合物分子链中含有多个 氨基及-NH-键，相对于单一的氨基化合物，增大了与血液中磷酸根的结合位点， 氨基及-NH-键易与磷酸根多以离子键和氢键结合，可高效的清除血液中磷酸根， 从而降低患者血磷水平。而其它离子，如钙、镁、铁等为正电荷，不会与配基上 的正离子发生离子键结合，从而实现对磷酸根的相对特异性吸附。

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述，以更好地理解本发明。

实施例1

1.羟乙基乙酰胺的合成

在装有恒压漏斗、搅拌器的三口烧瓶中加入40g甲苯中加入1g乙醇胺，3g 10wt％碳酸钠溶液、于20-30℃下滴加2g氯乙酰氯，在30℃下保温搅拌反应3h。 其中甲苯为溶剂，乙醇胺、碳酸钠溶液为反应促进剂。本实施例中的碳酸钠溶液 也可替换成碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钾等溶液。反应完成后，搅拌冷却、过滤、 干燥，得产品羟乙基乙酰胺：

2.载体接枝反应

在100mL三口瓶中加入5g无水碳酸钾，然后加入50g的N,N-二甲基甲酰 胺和10g丙酮混合溶液，再加入1g琼脂糖微球和0.05g四丁基溴化铵，2g步 骤1中合成的羟乙基乙酰胺，室温下反应12h，反应完成后将丙酮蒸出，分别用 水、饱和食盐水洗涤，用乙醇洗N,N-二甲基甲酰胺：

S为亲水性载体，在本实施例中表示琼脂糖微球。

其中，N,N-二甲基甲酰胺和丙酮混合溶液作为溶剂，四丁基溴化铵作为催 化剂。

3.环氧氯丙烷活化

取上述2中反应后的载体1g，加入1g环氧氯丙烷，然后加入1g 2mol/L的 氢氧化钠溶液，室温下搅拌反应2h，用纯化水将载体洗至中性，然后用乙醇将 吸附剂中的环氧氯丙烷洗涤干净，用纯化水洗去乙醇。所述环氧氯丙烷作为连接 载体和配基的间隔臂，氢氧化钠溶液作为反应促进剂。

4.配基固载

取上述3制备好的载体1g，加入2g 3％的聚谷氨酸溶液，在30℃下反应 6h，反应完成后将吸附剂用纯化水洗至中性。

5.吸附剂盐酸化

取以上4中制备的吸附剂1g，加入2g的0.05mol/L的盐酸溶液中浸泡2h， 用注射用水将盐酸清洗干净，即得制备完成的吸附剂。盐酸的作用为使配基中氨 基正离子成盐化，使配基能够更加稳定的存在，不至于被氧化。

6.吸附剂装柱

将以上5中制备的吸附剂填装于柱体中，即得制备完成的吸附柱，如图2 所示。

实施例2

1.羟乙基乙酰胺的合成

在装有恒压漏斗、搅拌器的三口烧瓶中加入100g甲苯中加入8g乙醇胺， 7g10wt％碳酸钠溶液、于20-30℃下滴加18g氯乙酰氯，在30℃下保温搅拌反 应6h。反应完成后，搅拌冷却、过滤、干燥，得产品羟乙基乙酰胺：

2.载体接枝反应

在250mL三口瓶中加入25g无水碳酸钾，然后加入90g的N,N-二甲基甲 酰胺和50g丙酮混合溶液，再加入5g纤维素微球和0.15g四丁基溴化铵，5g 步骤1中合成的羟乙基乙酰胺，室温下反应24h，反应完成后将丙酮蒸出，分别 用水、饱和食盐水洗涤，用乙醇洗N,N-二甲基甲酰胺：

S为亲水性载体，在本实施例中表示纤维素微球。

3.环氧氯丙烷活化

取上述2中反应后的载体5g，加入10g环氧氯丙烷，然后加入20g 2mol/L 的氢氧化钠溶液，室温下搅拌反应4h，用纯化水将载体洗至中性，然后用乙醇 将吸附剂中的环氧氯丙烷洗涤干净，用纯化水洗去乙醇。

4.配基固载

取上述3制备好的载体1g，加入2g 3％的盐酸多聚丙烯胺溶液，在50℃下 反应6h，反应完成后将吸附剂用纯化水洗至中性。

5.吸附剂盐酸化

取以上4中制备的吸附剂1g，加入2g的0.05mol/L的盐酸溶液中浸泡2h， 用注射用水将盐酸清洗干净，即得制备完成的吸附剂。

6.吸附剂装柱

将以上5中制备的吸附剂填装于柱体中，即得制备完成的吸附柱，如图2 所示。

实施例3

1.羟乙基乙酰胺的合成

在装有恒压漏斗、搅拌器的三口烧瓶中加入60g甲苯中加入3g乙醇胺， 3g10wt％碳酸钠溶液、于20-30℃下滴加8g氯乙酰氯，在30℃下保温搅拌反应 4h。反应完成后，搅拌冷却、过滤、干燥，得产品羟乙基乙酰胺：

2.载体接枝反应

在250mL三口瓶中加入10g无水碳酸钾，然后加入60g的N,N-二甲基甲 酰胺和30g丙酮混合溶液，再加入3g聚乙烯醇微球和0.1g四丁基溴化铵，3g 步骤1中合成的羟乙基乙酰胺，室温下反应16h，反应完成后将丙酮蒸出，分别 用水、饱和食盐水洗涤，用乙醇洗N,N-二甲基甲酰胺：

S为亲水性载体，在本实施例中表示聚乙烯醇微球。

3.环氧氯丙烷活化

取上述2中反应后的载体3g，加入3g环氧氯丙烷，然后加入6g 2mol/L的 氢氧化钠溶液，室温下搅拌反应3h，用纯化水将载体洗至中性，然后用乙醇将 吸附剂中的环氧氯丙烷洗涤干净，用纯化水洗去乙醇。

4.配基固载

取上述3制备好的载体3g，加入6g 3％的聚天冬氨酸溶液，在40℃下反应 10h，反应完成后将吸附剂用纯化水洗至中性。

5.吸附剂盐酸化

取以上4中制备的吸附剂3g，加入6g的0.1mol/L的盐酸溶液中浸泡3h， 用注射用水将盐酸清洗干净，即得制备完成的吸附剂。

6.吸附剂装柱

将以上5中制备的吸附剂填装于柱体中，即得制备完成的吸附柱，如图2 所示。

实施例4

1.羟乙基乙酰胺的合成

在装有恒压漏斗、搅拌器的三口烧瓶中加入80g甲苯中加入6g乙醇胺， 5g10wt％碳酸钠溶液、于25℃下滴加12g氯乙酰氯，在30℃下保温搅拌反应 5h。反应完成后，搅拌冷却、过滤、干燥，得产品羟乙基乙酰胺：

2.载体接枝反应

在250mL三口瓶中加入20g无水碳酸钾，然后加入80g的N,N-二甲基甲 酰胺和40g丙酮混合溶液，再加入4g纤维素微球和0.12g四丁基溴化铵，4g 步骤1中合成的羟乙基乙酰胺，室温下反应20h，反应完成后将丙酮蒸出，分别 用水、饱和食盐水洗涤，用乙醇洗N,N-二甲基甲酰胺：

S为亲水性载体，在本实施例中表示纤维素微球。

3.环氧氯丙烷活化

取上述2中反应后的载体4g，加入8g环氧氯丙烷，然后加入16g 1.5mol/L 的氢氧化钠溶液，室温下搅拌反应4h，用纯化水将载体洗至中性，然后用乙醇 将吸附剂中的环氧氯丙烷洗涤干净，用纯化水洗去乙醇。

4.配基固载

取上述3制备好的载体4g，加入8g 8％的多聚赖氨酸溶液，在35℃下反应 16h，反应完成后将吸附剂用纯化水洗至中性。

5.吸附剂盐酸化

取以上4中制备的吸附剂4g，加入8g的0.2mol/L的盐酸溶液中浸泡4h， 用注射用水将盐酸清洗干净，即得制备完成的吸附剂。

6.吸附剂装柱

将以上5中制备的吸附剂填装于柱体中，即得制备完成的吸附柱，如图2 所示。

吸附性能检测

分别取实施例1-4制备的吸附剂3mL加入30mL血浆，37℃恒温振荡2h， 取上层血浆，检测血浆中蛋白及离子含量。

实施例1-4中制备的吸附剂对蛋白及离子的吸附水平如下表所示

编号 代表物质 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 1 总蛋白 8.2％ 6.3％ 7.8％ 9.2％ 5 血铁 3.2％ 2.8％ 4.2％ 3.6％ 6 血钾 8.7％ 6.5％ 7.9％ 6.6％ 7 血总钙 8.1％ 6.7％ 9.2％ 6.8％ 8 血磷 15％ 58％ 33％ 18％ 9 血镁 7.9％ 7.1％ 6.3％ 7.8％

由上表可以看出，本发明提供的血磷吸附剂对血磷的吸附可达15％以上， 对其它有益物质的吸附较少，尤其是固载盐酸多聚丙烯胺的血磷吸附剂对血磷的 吸附最高，可达到50％以上，而对其它有益物质的吸附较少。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并 不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行 的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范 围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。