抗粘附改性聚砜透析膜制備與性能測試及應用觀察

楊敏　楊荊遠

摘 要：對傳統血液透析膜存在血液分離性能差的問題，提出一種新型抗氧化血液透析膜的制備，并對改性后的血液透析膜性能進行研究。結果表明：在磺化聚砜-水飛薊賓共混物（Mg2）質量分數為2%、磺化聚砜-水飛薊賓共混物（Mg3）質量分數為3%時，孔隙率均超過85%。對牛血清蛋白（BSA）截留率均超過94%，純水通量均超過300 L/（m2·h-1）。應用表明，該膜對血小板有明顯的作用。

關鍵詞：聚砜膜；膜孔隙率；血小板活化；血液透析；分離性能

中圖分類號：TQ028；TQ314 文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）06-0075-04

Preparation and performance testing with application observation of anti-adhesive modified polyimide dialysis membrane

YANG Min1，YANG Jingyuan2

（1.Enshi Prefecture Central Hospital，Enshi 445000，Hubei China；2.Yida Quanya （Beijing） International Technology Co.，Ltd.，Beijing 100124，China）

Abstract：Aiming at the problem of poor blood separation performance in traditional hemodialysis membranes，a new type of antioxidant hemodialysis membrane is proposed，and the performance of the modified membrane is investigated.The experimental results showed that the porosity of Mg2 （the mass percentage of sulfonated polysulfone-silybin blend is 2%） and Mg3 mixed membrane （the mass percentage of sulfonated polysulfone-silybin blend is 3%） exceeded 85%. The retention rate of BSA exceeded 94%，and the pure water flux exceeded 300 L/（m2·h-1）. Application studies demonstrate that the membrane exhibits a significant effect on platelets.

Key words：polysulfone membrane;membrane porosity;platelet activation;hemodialysis;separation performance

傳統血液透析膜受其材料的影響，在血液透析的過程中，細胞易在膜上粘附，血小板易出現活化凝固，造成血栓等不好的情況。為了進一步提升血液透析膜的性能，葉卉提出通過膜表面親水改性和負電改性增強膜的血液相容性，進而提升膜的實際應用性能［1］。王敏則以聚砜中空纖維膜為研究對象，針對聚砜中空纖維膜親水性差、超濾速率低的問題進行探討。結果表明，經過改性后的聚砜中空纖維膜在超濾速率低的方面得到了明顯的改善，但在親水性方面還有進一步提升的空間［2］。張夢蕾則嘗試采用無機納米粒子結合金屬有機共價材料對透析膜進行雜化改性。試驗結果表明，經過有機-無機改性后，聚砜透析膜的抗污染性能得到了明顯的提升［3］。以上學者的研究為聚砜透析膜的優化提供了方向，但優化后的聚砜膜還達不到理想的效果。基于此，試驗在牛小旦［4］的研究基礎上，提出一種新型親水抗氧化改性血液透析膜的制備，并對透析膜性能進行研究，為聚砜膜在血液透析中的應用提供參考。

1 試驗部分

1.1 材料與設備

主要材料：聚砜膜（PSF）（CP） ，互創新材料；磺化聚砜（SPSF）（AR），德馳科技；水飛薊賓（SLB） （AR）， 巨勝科技；二甲基乙酰胺（DMAc）（AR） ，照東化工；聚乙二醇（PEG）（AR），云海化工；三乙胺（AR），琳盛化工；草酰氯（AR），多聚化學；無水乙醚（AR），金邦醫藥化工；無水二氯甲烷（DCM）（AR），鑫洋化工；三乙醇胺（TEA）（AR）， 金晟新材料。

主要設備：MYP11-2型恒溫攪拌器（梅穎浦儀器）；FD-1A-80型真空冷凍干燥機（舜制儀器）；RE-52AA型旋轉蒸發器（亞榮儀器）；AXDD5M型離心機（安信實驗儀器）；HD-2700型掃描電子顯微鏡上多川貿易；Hoffen-10型傅里葉紅外光譜儀嘉鑫海機械；DSA型接觸角測試儀，晟澤科技。

1.2 試驗方法

1.2.1 酰氯化磺化聚砜（SPSF-Cl）的制備

（1）將10 g SPSF和120 mL無水DCM依次放入容積為250 mL的三口燒瓶中，放入轉子后持續通氮，通氮時間為15 min;

（2）在8 mL無水DCM中溶入1.5 mL草酰氯，然后緩慢滴入“步驟（1）”的三口燒瓶中，再加入0.4 mL無水DMF;

（3）在MYP11-2型恒溫磁力攪拌器的作用下進行恒溫攪拌，攪拌溫度和時間分別為30 ℃和6 h。提升反應溫度繼續攪拌，攪拌溫度和時間分別為34 ℃和48 h，反應產物為深黃色液體粗產物;

（4）在37～42 ℃逐步升溫條件下通過RE-52AA型旋轉蒸發器旋蒸2次，每次旋蒸后都需要添加一些無水DCM;

（5）趁熱將旋蒸后液體逐漸滴入攪拌狀態下冷卻的無水乙醚中沉淀，沉淀次數為2次。將沉淀后樣品進行冷凍干燥處理，得到SPSF-Cl。

1.2.2 磺化聚砜-水飛薊賓（SPSF-SLB）共混物的制備

（1）在30 mL無水DCM中溶入1.6 g的SLB，在40 mL無水DCM中溶入3.28 g的SPSF-Cl，依次將SLB的DCM溶液和SPSF-Cl的DCM溶液倒入三口燒杯中，然后放入0.46 mL的三乙醇胺（TEA），在25 ℃避光條件下攪拌1 d；

（2）反應結束后將反應產物逐漸滴入攪拌狀態下冷卻的無水乙醚中沉淀，沉淀次數為2次。然后將沉淀后液體按照1 000 r/min的轉速進行離心處理。對離心產物進行過濾凍干處理，得到SPSF-SLB 。

1.2.3 PSF/SPSF -SLB 共混膜的制備

（1）根據配比分別稱取PSF、SPSF-SLB和PEG600，然后依次放入圓底燒瓶內，在燒瓶內放入質量分數為76%的DMAc溶液和轉子;

（2）在恒溫磁力攪拌機的作用下進行恒溫攪拌，攪拌溫度和時間分別為60 ℃和10 h，得到鑄膜液，靜置12? h后脫泡；

（3）用刮膜機對脫泡后鑄膜液進行刮膜處理，刮膜溫度和速度分別為60 ℃和6 m/min。刮膜結束后置于25 ℃水浴條件進行凝固，得到PSF/SPSF-SLB 共混膜（PSS），共混膜配比如表1所示。其中，M0表示SLB摻量為0%的PSF/SPSF膜；M1～M3表示SLB摻量分別為1%、2%和3%的共混膜。

1.3 性能測試

1.3.1 化學基團分析

通過紅外光譜儀對材料化學基團進行測定。

1.3.2 接觸角

通過DSA型接觸角測試儀對材料的親水性能進行測試。

1.3.3 孔隙率

2 結果與討論

2.1 SPSF-SLB 共聚物分析

圖1為紅外曲線測試結果。

從圖1可以看出，在SPSF-SLB紅外曲線中可觀察到屬于苯環的特征吸收雙峰和芳砜基的不對稱和對稱伸縮振動峰［13］；還能觀察到醚鍵伸縮振動峰、C—S—C 的吸收振動峰和芳環共軛酮基吸收峰［14］。同時，SLB在1 640 cm-1處的峰在SPSF-SLB紅外曲線上出現偏移，這些變化說明SLB成功接枝在SPSF上，制備出SPSF-SLB共聚物。

2.2 膜表面化學結構分析

圖2為膜紅外光譜測試結果。

從圖2可以看出，所有膜均出現了新的芳環共軛酮基吸收峰，且共混膜中SPSF-SLB用量越多，該峰強度越高。

2.3 孔隙率分析

圖3為孔隙率測試結果。

從圖3可以看出，SPSF-SLB聚合物的加入對膜的孔隙率沒有影響，膜的孔隙率均超過了85%，且隨SPSF-SLB聚合物含量的增加，孔隙率略有上升。這種特殊的結構能有效降低膜的滲透阻力，對提升膜滲透性能有積極的作用。

2.4 膜親水性分析

圖4為接觸角測試結果。

從圖4可以看出，Mg0初始水接觸角約為90°；而在共混膜中，當SPSF-SLB聚合物的含量增加，初始接觸角也有一定降低。從圖4還可觀察到，隨時間的增加，Mg0混合膜接觸角基本不發生變化。在90 s時，Mg1混合膜接觸角降至50°，即不在發生變化；而Mg2和Mg3混合膜分別在20、30 s時，接觸角快速降為0°。這說明經過SPSF-SLB聚合物改性后，明顯提高了膜的親水性。

2.5 膜滲透分離性能分析

圖5為膜滲透分離測試結果。

從圖5可以看出，隨共混膜內SPSF-SLB聚合物含量的增加，膜的純水通量明顯提升；而BSA截留率下降，3種共混膜截留率均超過94%。Mg2的純水通量最高達到306.83 L/（m2·h-1）；Mg3純水通量與Mg2較為接近，約為302.56 L/（m2·h-1）。這是因為在成膜過程中，SPSF-SLB共聚物用量越多，膜中含有的親水基團越多，易與水生成水化層，這對共混膜的滲透阻力有降低作用，進而提升了共混膜的通量，降低了BSA的截留率。

2.6 實際應用效果觀察

2.6.1 研究對象的選取

選取恩施州中心醫院血液凈化中心維持性血液透析患者25例，其中，男性11人，女性14人，年齡22～65歲，平均透析齡27個月。在25例患者中，藥物性的腎損傷13例，腎炎損傷10例，糖尿病腎損傷2例。在上述對象中，全部透析齡大于23個月以上，每周透析3次以上，血流量在200 mL/min以上，對聚砜膜材料不過敏者。同時排除血路不通、血紅蛋白和血小板不正常，以及不配合透析者。

2.6.2 試驗方法

為對比性能，在選擇上述意大利貝爾克透析膜的同時，選擇威海威高血液凈化制品有限公司生產的聚砜膜（PS）進行對比。具體是將入選的25例患者按照隨機的原則分為實驗組和對照組，分別為13例和12例。兩組在透析過程中均采用碳酸氫鹽透析液，透析液流量為500 mL/min，透析血流量維持在200～240 mL/min，血管通路均為動靜脈內瘺，每周3次，每次4 h，采用普通肝素抗凝，持續1個月。首次透析及透析1個月后開始前及結束后在外周靜脈進行采血（采血方式遵照2010版SOP）。

2.6.3觀察指標和統計方法

透析1月后，觀察2組患者尿素氮、肌酐和血小板的變化。得到的數據采用SPSS23.0進行統計分析，其中，計量資料采用（x±S），組間比較采用t檢驗；計數資料用“%”表示，組間比較應用χ2檢驗。以“P<0.05”為具有統計學差異。

2.6.42組透析1月后的數據比較

2組單次透析前后的結果如表2所示。

由表2可知，2組對肌酐、尿素的組間比較無統計學差異（P>0.05）；實驗組透析前后血小板變化的組間比較有統計學差異（P<0.05）。

3 結語

（1）SPSF-SLB聚合物紅外光譜曲線中同時可觀察屬于SPSF和SLB的特征吸收峰，說明成功制備出SPSF-SLB聚合物。膜紅外曲線表明，共混膜中SPSF-SLB用量越多；紅外曲線的峰強度越高，在膜上附著的SPSF-SLB量越多；

（2）SPSF-SLB聚合物的加入對膜的孔隙率沒有不利影響，所有膜的孔隙率均超過了85%；

（3）血透膜材料對BSA截留率均超過94%；Mg2純水通量為306.83 L/（m2·h-1），表現出良好的滲透分離性能。

在上述結論基礎上，以肌酐、尿素和血小板等生化指標對患者在透析前后1個月的數據進行分析，得到本血透膜材料雖然在肌酐和尿素指標上無明顯通過統計學差異；但在血小板指標上則有明顯差異。由此說明，該血透膜不僅可以改善肌酐和尿素氮的指標，還可以改善其他生化指標，表現出與傳統血透膜的更多優勢。由此得出，本廠家采用的血透膜具有明顯優勢，值得臨床推廣應用。

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收稿日期：2023-01-17；修回日期：2023-04-21

作者簡介：楊 敏（1982-），女，本科，護師，研究方向：血透、護理;E-mail：384136976@qq.com。

通訊作者：楊荊遠（1973-），女，本科，副主任護師，工程師，主要從事血液透析設備維護、運營等工作，E-mail：384136976@qq.com。

引文格式：楊 敏，楊荊遠.抗粘附改性聚砜透析膜制備與性能測試及應用觀察[J].粘接，2023，50（6）：75-78.