[发明专利]一种仿细胞膜结构中空纤维膜及其构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿细胞膜结构中空纤维膜及其构建方法，具体涉及中空纤维膜表面用可交联型两亲性（甲基）丙烯酸酯类共聚物构建仿细胞膜结构中空纤维膜的方法，属于高分子化学与物理、表面科学及生物医用材料技术领域。

背景技术

中空纤维膜是用于人工肾、人工肺等医疗器械的核心部件，通常由聚砜、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏氟乙稀、醋酸纤维素、聚氯乙稀、聚乙烯醇、聚酰胺中空纤维膜等加工制备，用于血液透析、血液净化、肝腹水的超滤浓缩回输等辅助冶疗。在使用过程中中空纤维膜表面容易吸附蛋白质、粘附血小板、激活体内免疫系统、堵塞膜孔而降低性能。为避免人工肾、人工肺等接触血液过程中引起凝血，必须采用全身肝素化的方法防止血液的凝固。但长期肝素化导致血小板减少、出血、神经系统损伤及肾功能衰竭等并发症，严重危及患者生命【内科，2010年6月第5卷，308-310】。为提高膜材料的血液相容性，表面肝素化研究较多。侯长军等【中国生物医学工程学报，2007，26(4):593-599】以聚醚砜(PES)、聚氨酯(PEU)、聚乙烯(GAMBRO) 作为对比，对肝素化聚醚砜材料(H-PES) 的血液相容性进行了研究。结果显示，肝素化表面对球蛋白吸附降低70%，对血小板粘附降低55%。Ichinose 等【Artificial Organs， 2004， 28( 11) : 993-1001】对有肝素涂层的膜肺和没有肝素涂层的膜肺在羊身体上进行实验比较，使用有肝素涂层膜肺的羊只需要最低限度的全身肝素化。肝素与材料表面结合途径分为表面物理涂覆肝素溶液、相反离子静电作用结合肝素和共价键结合肝素三类。以共价键结合肝素材料的血液相容性较为持久，能基本满足目前临床应用要求。

磷酰胆碱是生物细胞外层膜的亲水基团，用含磷酰胆碱基团的亲水-亲油的两亲性聚合物涂覆修饰材料或与成膜材料共混后，在与水接触时其表面形成仿细胞膜结构，会被细胞认为是自体，可获得优良的生物相容性。

Hasegawa等人【Biomaterials，2001，22：243-251】将聚砜与磷脂聚合物共混，制备的不对称多孔膜表面具有抗蛋白质吸附及抗血小板粘附作用。Ye等人【Journal of Membrane Science，2005，249:133–141； J Biomater Sci Polym Edn，2004，8:981–1001】将含磷酰胆碱基团的两亲性共聚物涂覆在醋酸纤维素中空纤维膜表面，或与醋酸纤维素共混，制备得到具有抗蛋白质吸附作用的血液净化膜。Iwasaki等人【Applied Surface Science，2008，255：523–528】将含磷酰胆碱基团的两亲性共聚物乙醇溶液涂覆在聚丙烯中空纤维膜表面，研究仿生物膜界面对材料生物相容性的影响。

然而，上述含磷酰胆碱基团聚合物涂层以物理吸附作用结合在材料中，表面结合不牢固，在体内复杂环境中有可能发生溶解、降解等作用而流失；另一方面，涂层表面的微观聚集结构随自组装过程的条件及组装后的环境因素可发生某种程度的不可逆结构变化，影响此类材料表面性能及相关产品的开发和应用。

美国专利US 5，648，442使用含永久性正电荷侧基以及可与材料表面有较强附着性能的其它侧基的自由基聚合物对材料表面涂覆来赋予生物相容性。在提高涂层的结合稳定性方面，Kim等人【K.Kim，C. Kim，Y. Byun，J. Biomat. Sci. –Polymer Edition，2003，14：887】 在甲基丙烯酰基表面接枝聚合制备稳定的磷脂单分子层作为血液相容性材料。在聚丙烯腈不对称膜表面直接反应形成磷脂基团进行仿生表面改性【X. J. Huang， et al. Polymer，2006，47：3141】，含磷酰胆碱基团的化合物被共价连接在羟基聚合物聚乙烯醇和甲基丙烯酸羟乙酯表面形成稳定的单分子涂层【J. A. Hayward， Biomaterials， 1986，7：252】。中国专利申请CN01817377.2介绍了一种涂敷材料表面的方法，包括材料表面的功能化反应及表面聚合涂层的制备。获得的复合材料具有对于基材的粘合性、耐久性、亲水性、润湿性、生物相容性和渗透性等特性，可用于制造生物医学制品如眼用装置。CN1717464A 报道了一种将带有醛基的磷酰胆碱化合物接枝到材料表面的改性方法，可明显提高材料的生物适应性及亲水性能。然而，通过表面化学反应来提供亲水基团的改性方法，对不同材料及表面形貌物体的改性效果有较大差异，通常较难获得足够的表面基团密度。