血液净化用聚醚砜膜的改性研究

血液净化用聚醚砜膜的改性研究

赵长生

四川大学高分子学院，四川省成都市一环路南一段24号610065

本文将对血液净化用聚醚砜膜的改性进行讨论。首先，对聚醚砜膜的改性方法进行讨论，包括本体改性、表面改性和共混方法。其次，分别讨论了本体改性和聚醚砜膜表面接枝改性方法，包括表面接枝生物大分子如DNA和蛋白质。再次，主要针对共混改性方法进行讨论，包括直接共混亲水性共聚物、无规三元共聚物和两亲性三嵌段共聚物等。重点讨论改性膜的亲水性，抗蛋白污染性能、血小板黏附性能、抗凝血性能和细胞相容性。最后讨论改性聚醚砜中空纤维膜进行动物实验和临床试验研究结果。

关键词：聚醚砜膜，血液净化，改性，血液相容性

聚醚砜（PES）由于有着良好的耐氧化性、热学、力学性能以及良好的成膜性能而得到广泛应用，尤其是近年来在血液净化领域得到广泛应用，如血液透析、血浆分离等领域[1]。但是，聚醚砜的血液相容性并不是很理想，在血液净化过程中，通常需要加入肝素作为抗凝剂来防止凝血的发生。因此有必要对聚醚砜进行改性，以提高其血液相容性。

Figure 1. Synthesis of PES with different functional groups

聚醚砜膜的改性很多，主要包括本体改性、表面改性和共混方法。改性的目的是提高膜的亲水性，降低蛋白吸附（提高抗蛋白污染性能）、抑制血小板黏附性能、提高抗凝血性能和细胞相容性。

（1）本体改性：主要包括磺化和羧基化。由于氯磺酸磺化时可带上反应性的磺酰氯基团，因此可进一步反应接枝其它功能基团，如图1所示[2]。

Figure 2. The process of BSA grafting.

Figure 3. Synthesis of the PVP-b-PMMA-b-PVP block copolymers

（2）表面接枝改性：表面可接枝生物大分子DNA或蛋白质（牛血清白蛋白，BSA）。表面接枝白蛋白BSA如图2所示[3]。改性后膜的亲水性提高，蛋白吸附降低、血小板黏附降低，细胞相容性提高。

（3）共混改性：最简单的方法是共混亲水性的高分子，如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙二醇（PEG）。然而由于PVP和PEG是水溶性高分子，在膜制备和使用过程中会析出。因此我们合成了带疏水基团的两亲性高分子共混改性聚醚砜膜。包括聚丙烯腈-丙烯酸-乙烯吡咯烷酮(P (AN-AA-VP)) [4]、聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-乙烯吡咯烷酮(P (MMA–AA–VP)) [5]等无规共聚物和ABA性两亲三嵌段共聚物(PVP-b-PMMA-b-PVP)。合成PVP-b-PMMA-b-PVP的路线如图3所示[6]。

对改性聚醚砜中空纤维膜进行动物实验和临床试验研究。结果表明膜具有良好的生物相容性（如图4所示），能有效清除低分子毒素如尿素、肌肝，和中分子毒素如β2-微球蛋白。

Figure 4. Changes in WBC and platelet during the dialysis in vivo

♦ Platelet; ■WBC; Data are expressed as the means±SD, n =3

研究结果，共混是改性聚醚砜中空纤维膜的一种较有效的方法，尤其适合进行产业化。聚醚砜中空纤维膜血液净化膜将会有非常广阔的应用前景。

参考文献：

[1] Kim JH, Kim CK, Journal of Membrane Science, 2005, 262, 60.

[2] Bai PL, Cao XL, Cao FM, Ma YL, Li HC, Zhao CS. Journal of Biomaterials Science-Polymer Edition 2010, 21,1559.

[3] Fang BH, Zhao CS et al, J. Membr. Sci. 2009, 329: 46

[4] Li LL and Zhao CS, Journal of Membrane Science, 2010, 349:56

[5] Zou W and Zhao CS, Journal of Membrane Science, 2010, 358:76

[6] Ran F and Zhao CS, Acta Biomaterialia, 2011, in press

Modification of polyethersulfone hemodialysis membrane

Changsheng Zhao

College of Polymer Science and Engineering, State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering, Sichuan University, 610065

Abstract: In this paper, polyethersulfone (PES) hemodialysis membranes were modified. Firstly, the modification methods, including bulk modification, grafting and blending methods, were discussed. Secondly, bulk modification and grafting (grafting DAN and bovine serum albumin, BSA) methods were investigated. Then, the blending method was emphasized; the blended polymer includes hydrophilic polymer and terpolymers. And the hydrophilicity, protein adsorption, platelet adhesion and blood compatibility of the modified membranes were studied. In addition, the performance of the membranes were evaluated by animal experiments and clinical applications.

Key words: Polyethersulfone; blood purification; modification; blood compatibility