HB-H-6樹脂的血液相容性研究

吳 迪，田帥帥，李依宸，郭紅星，李 濤

（1.天津醫科大學生物醫學工程學院，天津300070；2.天津市第三中心醫院肝膽疾病研究所，天津300170）

論著

HB-H-6樹脂的血液相容性研究

吳 迪1，田帥帥1，李依宸2，郭紅星2，李 濤2

（1.天津醫科大學生物醫學工程學院，天津300070；2.天津市第三中心醫院肝膽疾病研究所，天津300170）

目的：用白蛋白預充技術改善HB-H-6樹脂的血液相容性。方法：實驗分為兩部分，首先用HB-H-6樹脂對血漿和全血進行體外動靜態吸附實驗，對比二者之間共有成分之間的差異；然后用白蛋白預充后的HB-H-6樹脂和未預充的HB-H-6樹脂對全血進行體外動靜態吸附實驗，對比未預充組與預充組血細胞與血小板的變化情況。結果：（1）血漿未預充組和全血未預充組的動靜態吸附實驗結果表明，未經處理的HB-H-6樹脂對血漿和全血之間共有成分的吸附效果基本一致，灌流前后僅部分電解質有所變化。（2）動靜態實驗結果均表明，全血預充組中白細胞、紅細胞和血小板的吸附率較全血未預充組均明顯改善。結論：白蛋白預充技術改善了HB-H-6樹脂的血液相容性，為臨床上直接進行全血灌流提供了理論基礎。

HB-H-6樹脂；血液灌流；血液相容性；白蛋白

隨著醫學、化學、生物醫學工程等領域的發展，血液灌流領域涌現出了許多人工合成的新材料，比如離子交換樹脂、大孔吸附樹脂等[1]。但大多數這些合成材料本身并不具備很優異的血液相容性，隨著在臨床中投入使用，材料血液相容性方面的一些弊端也逐漸顯現[2]。近年有學者報道利用白蛋白包裹大孔吸附樹脂為大孔吸附樹脂提供了良好的生物相容性，并保持了對膽紅素、血氨、膽汁酸等的吸附性[3-4]。包裹白蛋白對于實驗來說很容易，但是對于樹脂的產業化來說，卻需要繁瑣復雜的技術手段及苛刻的技術條件，大批量生產不太現實。目前臨床上對高膽紅素血癥患者均采用血漿灌流進行治療，還未有人直接采用全血進行灌流，本研究通過對比研究白蛋白預充組HB-H-6樹脂和未預充組HBH-6樹脂在進行體外動靜態吸附實驗過程中血細胞和血小板的變化，期望白蛋白預充能為樹脂提供良好的血液相容性，從而去掉臨床上血漿分離的步驟，為患者在臨床上直接進行全血灌流提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試劑與儀器 HB-H-6樹脂由天津市紫波高科技有限公司提供；5%的250mL人血清白蛋白(Baxter Healthcare Corporation)；寧波甬星醫療儀器智能輸液泵；HZS-H型水浴恒溫振蕩器（哈爾濱東聯有限公司）；新鮮正常人全血與血漿；自制灌流吸附柱(由輸血器改裝)；TBA 120-RF全自動生化分析儀（日本TOSHIBA公司）；NOVACRT-16電解質分析儀(美國NOVA公司)；NaOH（分析純）；HCl（分析純）；無水乙醇（分析純）

1.2 HB-H-6樹脂的處理 將樹脂用無水乙醇淋洗72 h，用注射用水淋洗至中性；然后以5%NaOH淋洗24 h，用注射用水淋洗至中性；再以5%HCl淋洗24 h，用注射用水淋洗至中性；最后121℃高壓蒸汽滅菌20min，浸泡于生理鹽水保存。

1.3 體外靜態吸附實驗 準確量取30份HB-H-6樹脂，將樹脂分為血漿未預充組、全血未預充組和全血預充組，每組10份，每份1mL。將血漿未預充組和全血未預充組樹脂分別放入10mL血漿和10 mL全血中 (樹脂和正常人全血/血漿按體積比1：10比例混合)，然后置37℃恒溫水浴振蕩2 h，振蕩前后測定蛋白質、電解質和血細胞及血小板濃度。將全血預充組樹脂在實驗前進行白蛋白預充1 h，然后放入10mL全血中，置37℃恒溫水浴振蕩2 h，振蕩前后測定血細胞及血小板濃度。

1.4 體外動態吸附實驗 模仿血液循環過程，體外動態吸附實驗采用循環吸附模式，如圖1。準確量取30份HB-H-6樹脂，將樹脂同樣分為血漿未預充組、全血未預充組和全血預充組，每組10份，每份3 mL裝入各吸附柱中，將血漿未預充組和全血未預充組樹脂分別連接30mL血漿和30mL全血 (樹脂和正常人全血/血漿按體積比1：10比例混合)，然后在循環速度為4mL/min下，體外循環動態吸附2 h，分別在0、30、60、120min取樣測定蛋白質、電解質和血細胞及血小板濃度。將全血預充組樹脂先連接白蛋白預充1 h，然后連接30mL全血重復以上步驟，取樣測定血細胞及血小板濃度。

圖1 體外動態吸附示意圖Fig 1 Schem atic diagram of dynam ic adsorption experim ent in vitro

1.5 統計學方法 數據采用SPSS 13.0軟件處理，數據經正態檢驗，用均數±標準差表示，用方差分析對數據進行方差齊性檢驗，對方差齊性的數據采用t檢驗，對方差不齊性的數據采用t′檢驗，以P＜0.05為差異有顯著性。

2 結果

2.1 血漿未預充組和全血未預充組動靜態吸附實驗的結果

2.1.1 血漿未預充組和全血未預充組靜態吸附實驗的結果

2.1.1.1 蛋白質和補體的變化情況：從表1和表2可以看出，血漿未預充組和全血未預充組中的蛋白質進行靜態吸附實驗前后無明顯變化（P＞0.05），補體C3、C4有一定的改變，但不明顯（P＞0.05），且均在正常值范圍內。

表1 血漿未預充組進行靜態吸附實驗前后蛋白質和補體的濃度（n＝10）Tab 1 Theconcentrationsof protein and complement in theplasma unprefilled group before and after the static adsorption experim ent(n=10)

表2 全血未預充組進行靜態吸附實驗前后蛋白質和補體的濃度(n=10)Tab 2 The concentrations of p rotein and comp lem ent in the whole blood unprefilled group before and after the static adsorption experim ent(n=10)

2.1.1.2 電解質的變化情況：由表3和表4可以看出血漿未預充組和全血未預充組電解質P、K、Na、Cl前后均無明顯變化（P＞0.05），血漿未預充組Ca和Mg分別下降了22.19%，57.6%（P＜0.05），全血未預充組Ca和Mg分別下降了24.38%，63.33%（P＜0.05）。

表3 血漿未預充組進行靜態吸附實驗前后電解質的濃度(n=10)Tab3 The concentrations of electrolyte in the plasm a unp refilled group beforeand after thestaticadsorption experiment(n=10 )

表4 全血未預充組進行靜態吸附試驗前后電解質的濃度(n=10)Tab 4 The concentrations of electrolyte in thewhole blood unprefilled group beforeand after thestatic adsorption experiment (n=10)

2.1.2 血漿未預充組和全血未預充組動態吸附實驗的結果 表5和表6描述了體外動態吸附實驗的結果，從表5和表6可以看出在灌流結束時，血漿未預充組和全血未預充組中的蛋白質均無明顯變化（P>0.05）；補體C3、C4有一定的改變，但變化不明顯（P＞0．05），且均在正常值范圍內；P、K、Na、Ca、Cl前后無明顯變化（P>0.05），電解質Mg變化明顯（P＜0．05），血漿未預充組Mg下降了50.7%（P< 0.05），全血未預充組Mg下降了48.7%（P<0.05）；在30、60、120min時間點，進吸附柱前和出吸附柱后血漿未預充組和全血未預充組各項指標均無明顯變化（P>0.05）。

表5 血漿未預充組進行動態吸附實驗各時間段各項指標的濃度(n=10)Tab 5 The concentration of each index ateach time segment in the plasm a unp refilled group in the dynam ic adsorption experim ent(n=10)

表6 全血未預充組進行動態吸附實驗各時間段各項指標的濃度(n=10)Tab 6 The concentration ofeach index ateach time segment in thewholeblood unprefilled group in the dynam icadsorption experiment(n=10)

2.2 全血未預充組和全血預充組動靜態吸附實驗的結果

2.2.1 全血未預充組和全血預充組靜態吸附實驗的結果 從表7和表8可以看到，全血未預充組在吸附2 h后白細胞、紅細胞、血小板分別下降了約

11.14 %、2.75%、28.9%。全血預充組結果明顯優于未預充組，白細胞、紅細胞、血小板分別下降了約5.1%、1.8%、10.3%。

2.2.2 全血未預充組和全血預充組動態吸附實驗的結果 在吸附30、60、120min后，全血預充組對體系中白細胞的吸附率、紅細胞的吸附率、血小板的吸附率較全血未預充組對體系中白細胞的吸附率、紅細胞的吸附率、血小板的吸附率均有明顯改善。而且在30、60、120min時間點，全血預充組在進吸附柱前到出吸附柱后對白細胞的吸附率、紅細胞的吸附率、血小板的吸附率較全血未預充組在進吸附柱前到出吸附柱后對白細胞的吸附率、紅細胞的吸附率、血小板的吸附率也均有明顯的降低。見圖2～4。

表7 全血未預充組進行靜態吸附實驗前后血細胞及血小板的濃度(n=10)Tab 7 The concentrations of blood cells and platelets in the whole blood unp refilled group before and after the static adsorption experiment(n=10)

表8 全血預充組進行靜態吸附實驗前后血細胞及血小板的濃度(n=10)Tab 8 The concentrations of blood cells and p latelets in the whole blood prefilled group before and after the static adsorption experiment(n=10)

圖3 體系血液中(左)及進吸附柱前和出吸附柱后(右)紅細胞的吸附率隨時間變化情況Fig 3 The variation with time on adsorption rate of red blood cells in thesystem(left)and through theadsorption column(right)

圖4 體系血液中(左)及進吸附柱前和出吸附柱后(右)血小板的吸附率隨時間變化情況Fig 4 The variation with time on adsorption rate of platelets in the system(left)and through theadsorption column(right)

3 討論

對血液灌流最初的探索是在20世紀中期，研究主要集中在對內源性和外源性毒物的吸附作用[5-6]，而忽略了血液相容性引起的一系列問題（血小板減少、溶血反應、致熱原反應、微粒栓塞等）。1970年華裔加拿大籍學者張明瑞教授首創用火膠棉白蛋白包裹活性炭的方法取得成功[7]，提高了活性炭的血液相容性。近些年也有國內學者用白蛋白包裹樹脂來提高其生物相容性的報道[8]，于志遠等[3]研究了固定牛血清蛋白的大孔樹脂對膽紅素的吸附性能，結果顯示所得到新型樹脂具有良好的血液相容性，且具有對膽紅素特異性吸附的性能。但是其研究所需要的包膜條件（如室溫攪拌24 h等），使樹脂很難能大批量生產。而且雖然前人的研究都提到白蛋白包裹樹脂提高了血液相容性，但是報告均側重于對毒素的吸附效果進行研究，并未有人對血液相容性進行系統的研究。所以本研究采用白蛋白預充技術，在不影響樹脂的產業化生產的前提下，對樹脂的血液相容性進行改進，并作出了系統的血液相容性研究。

HB-H-6樹脂是一種大孔陰離子交換樹脂，由于其對低密度脂蛋白具有良好的吸附特異性[9-10]，目前已廣泛應用于治療黃疸[11]并取得良好療效。近些年隨著對其不斷的研究，在其他疾病方面也有不錯的效果，如銀屑病[12]等，但在血液相容性方面卻一直沒有太大的進展。臨床上仍采用血漿灌流對患者進行救治[13-14]，這樣雖避免了血液中的有形成分與吸附材料的直接接觸，但是血漿分離的高成本卻大大加大了患者醫治的費用。本研究旨在提高樹脂血液相容性，去掉血漿分離步驟直接進行全血灌流，節省成本，便于臨床開展。

首先對比第一部分的實驗結果可以得出，未經處理的HB-H-6樹脂對血漿和全血之間共有成分（如電解質、蛋白質等）的吸附效果基本一致，那么決定能否去除血漿分離步驟，直接進行血液灌流的關鍵因素就集中在了HB-H-6樹脂對血細胞以及血小板的影響上。

從靜態吸附實驗中我們可以看出，全血未預充組中有形成分變化明顯，尤其是血小板，下降了28.9%；而全血預充組結果明顯優于全血未預充組，對血小板的吸附率更是從28.9%下降到了10.3%。對于動態吸附實驗方面，從動態吸附實驗的示意圖（圖1）可以看見，實驗設計了兩個取樣點，分別是吸附柱前和吸附柱后。這樣取樣不僅能看到體系中（即吸附柱前）各項指標的變化情況，也可以看到進吸附柱前和出吸附柱后的變化情況。從圖2～4中可以看到白細胞、紅細胞和血小板，無論是體系血液長時間灌流后的吸附率還是在各時間點進吸附柱后的吸附率，全血預充組的吸附率曲線都要遠遠低于未預充組，尤其是血小板。體系中，未預充組的血小板在動態吸附2 h后下降了55.2%，而預充組動態吸附2 h后僅下降了12.2%；在30、60、120min時間點，進吸附柱后，未預充樹脂對血小板的吸附率分別從13.9%、24.3%、14.9%下降到了預充后的3.1%、5.4%、3%。可以看出未預充樹脂對血小板有嚴重影響，而經預充后的樹脂對血小板的影響明顯減小。所以利用白蛋白預充技術提高HB-H-6樹脂的血液相容性是可行的，為臨床上直接進行全血灌流提供了理論基礎。

本研究選擇體外實驗作為血液相容性材料的初步篩選實驗，雖然其有快速、經濟的優點[15]，但是血液相容性的研究歸根結底是要研究血液與材料接觸時體內血液的情況，對HB-H-6血液相容性的改善能否在動物實驗中也得到體現是需要進一步研究的問題。

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(2014-07-11收稿)

Study on blood com patibility of HB-H-6 resin

WUDi1,TIANShuai-shuai1,LIYi-chen2,GUOHong-xing2,LITao2
(1.School of Biomedical Engineering,Tianjin Medical University,Tianjin 300070,China;2.Hepatobiliary Disease Institute,The Third CentralHospitalof Tianjin,Tianjin 300170,China)

Objective：To improve the blood compatibility of HB-H-6 resin using prefilling the albumin.Methods:Dynamic and static adsorption experiments in vitro on plasma and whole blood with HB-H-6 resin were carried out,and the difference between the common compositionsofplasmaandwholebloodwereanalyzed.Dynamic and static adsorption experiments in vitro on plasmaandwholebloodwere carried outwith the prefilled HB-H-6 resin be prefilled albumin and theunprefilled HB-H-6 resin,and the changesof theblood cellsand plateletsin the prefilled group and theunprefilled groupwereanalyzed.Results:(1)The resultofstatic and dynamic adsorption experiments in the prefilled group and theunprefilled group showed that the HB-H-6 resin untreated had the same theadsorption effecton the common compositionofplasmaandwholeblood.After theperfusion,theproteinand C3,C4 did notchangesignificantly(P>0.05),and onlypartof the electrolyte changed.(2)The resultofstatic and dynamic adsorption experimentshowed,the adsorption ratesofwhite blood cells,red blood cellsand platelets in the prefilled group was lower than those in the unprefilled group.Conclusion:Prefilling the albumin improves the blood compatibility ofHB-H-6 resin,providesa theoreticalbasis forwholeblood perfusion in clinic.

HB-H-6 resin;hemoperfusion;blood compatibility;albumin

R318.08

A

1006－8147（2015）01-0075-05

天津市科技支撐計劃重點項目基金資助（122CZDSY02700）；天津“小巨人”項目（2010-BK130012）；天津市科技型中小企業技術創新基金（122XCXSY04400）；天津市衛生局重點攻關項目（2013-GG-03）；天津市衛生局重點課題（10KG105）

吳迪（1988-），男，碩士在讀，研究方向：生物醫學工程；通信作者：李濤，E-mail：litao0387@sohu.com。