[发明专利]沥青基炭膜人工肺的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物工程材料的制备方法，特别涉及一种用于人工肺的膜材料制备，属于生物工程技术领域。

背景技术

快速有效地提供呼吸衰竭病人氧气并排除二氧化碳，是临床治疗的理想目标。目前现有技术中研究开发了垂帘式、旋转圆板式、膜式人工肺(刘庆俊，人工器官，1984：46～48)。其中垂帘式人工肺，是血液从垂直的不绣钢膜上流下，并从直角方向吹送氧气。旋转圆板型人工肺，是将数十个并列的圆塑料板下半部浸入到贮有血液的槽中，不断旋转，血液在圆板表面形成薄膜并吹氧气以氧化血液。这两种人工肺由于血液与氧气直接接触，易产生气泡和溶血，已逐渐被淘汰。膜式人工肺先是用厚为10-30μm的硅橡胶或聚四氟乙烯膜模仿机体肺的功能，由于膜容易破裂，必须用聚酯纤维网络增强，后来用硅橡胶、聚丙稀制成毛细管型人工肺。数千根纤维组成一束，装入充满氧气的圆筒内或与氧气瓶相连，由中空纤维内走血，血液中的二氧化碳同圆筒中的氧气就在毛细管壁间进行交换(Gu B，Du Q G，Yang Y L.Microporous hollow fiber membranes formedfrom blends of isotactic and atactic polypropylene.Jounal of MembraneScience，2000：164：59-65)。但由于中空纤维壁上孔隙分布不均，血浆与水分子容易渗透等原因，使用寿命只有几个小时，成年病人的治愈率只有50％(崔德健，人工肺膜，国外医学呼吸系统分册，1995；3(15)：116-119)。此外，用于人工肺的中空纤维材料还必须经过特殊的抗凝血处理，才能直接用于人体。目前，工业上使用的由碳含量较高的有机物炭化制成的无机炭膜，一般都用在高温下气体的选择性分离(Czaki J，EndoN，Ohizumi K，et al.Novel preparation method for the production of mesoporouscarbon fiber from a polymer blend.Carbon Vol.1997；35(7)：1031-1033)，由于该材料具有良好的防水、透气、抗凝血性，已被使用在人体内做血液透析材料。但是无机炭膜尤其是中空纤维膜的脆性很大，常需别的材料支持才能使用，还没有用于人工肺。

发明内容

本发明旨在提出一种用于人工肺的膜材料的制备方法，使该材料具有较好的防水、透气、抗凝血性能，在提高氧气与二氧化碳交换量的同时，提高人工肺的使用寿命。本发明提出的沥青基人工肺的制备方法包括下列各步骤：

(1)将不同来源的沥青经过滤、热缩聚、加氢反应及翠取后转化为各向异性的精制沥青；

(2)将精制沥青加热熔解，经脱泡、静置过滤，在350～380℃下进行熔融纺丝，制备成中空纤维，制备成内径为50～150μm，外径为100～200μm的中空纤维；

(3)将上述制得的中空纤维放入有机溶液中，脱除其中的可溶性细组分后，于富氧气氛中升温，制得不熔化沥青基中空纤维；

(4)在惰性气体保护下，将不熔化沥青基中空纤维使其进行炭化处理，制得壁孔孔径为0.4～140nm的中空纤维；

(5)将炭化后的中空纤维浸入沥青原液或酚醛(呋喃、糖酮)热固性树脂的甲醇溶液中，使其吸附一定量的含碳化合物，再氧化、炭化，制得孔径为0.2～120nm的炭-炭复合中空纤维；

(6)将由步骤(5)制备的中空纤维分别在季胺盐和抗凝血高分子溶液中浸泡后干燥；

(7)将多根定长的中空纤维用环氧树脂固化、封装，即得沥青基炭膜人工肺。

由于本发明通过控制中空纤维的微孔结构，改善工艺制备超细中空纤维，在特定的温度条件下氧化及炭化改善其生物相容性，并通过复合增强、增韧，吸附肝钠素等方法，因此制备出的人工肺膜材料具有良好的防水、透气及抗凝血性能。

本发明首次利用血液相容性很好的氧化或炭化沥青基中空纤维，从根本上改变了以往工业用高分子材料对人体的种种不适应状态。通过控制原料沥青溶液的不同浓度，又可人为地控制中空纤维壁孔的大小。根据本发明制备的人工肺，不仅防水、透气性强，而且可以连续几天甚至几个月不发生凝血，其氧气与二氧化碳交换量在80％以上。

具体实施方式