[发明专利]用于从血液吸附细胞因子的开放表面石墨材料

说明书

本公开涉及一种从血液和血液制品中除去蛋白质、包括细胞因子的方法，所述方法包括将所述血液或血液制品与具有高石墨含量和狭缝形中孔和大孔的碳形式接触，所述孔隙尺寸被选择成与所述蛋白质的尺寸相当，其中所述接触导致在数分钟或数小时内从所述血液或血液制品除去高水平的所述蛋白质。

与相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月26日提交的美国临时专利申请号62/341,661和2016年6月22日提交的美国临时专利申请号62/353,078的优先权。上面提到的两个申请通过引用以整体并入本文。

政府权利

本发明在由美国国家科学基金会(National Science Foundation)授予的合同号#1518999的政府支持下做出。美国政府在本发明中享有一定权利。

技术领域

本公开涉及通过从血液和血液制品除去细胞因子而进行的血液和血液制品的纯化。

背景技术

高水平的促炎性细胞因子与诸如脓毒症和埃博拉病毒疾病这样的严重病症的高致命性相关。尽管由人体产生并在生理条件下执行细胞信号转导和通讯功能，但在病理条件下细胞因子水平的快速升高——这种也被称为“细胞因子风暴”的病症，造成灾难性影响。

脓毒症是由身体对感染的调节异常的宿主响应引起的危及生命的病症。脓毒症症状(例如发热、体温过低、器官功能障碍)随着被称为“细胞因子风暴”的细胞因子级联反应——这种对偶发感染的夸张且偏斜的免疫应答而快速发展。在患者中，高浓度的促炎性细胞因子例如IL-6、IL-8和TNF-α在脓毒症的发展中发挥作用。在1993至2003年间，在美国，因严重脓毒症而住院治疗的人数加倍。脓毒症是儿童和婴儿死亡的主因，并且据估计在全世界的发病数为1千9百万例。当前的治疗方法聚焦于通过体液复苏、广谱抗生素和血液透析治疗潜在的感染和调解过度炎症的效应。对脓毒症治疗的研究尝试需要靶向促炎性细胞因子的免疫疗法和吸附过高细胞因子浓度的体外血液灌流。将血液细胞因子水平快速降低返回正常是非常重要的，因为临床医生只有几小时时间来停止致命的细胞因子风暴。

因此，对能够从血液快速除去细胞因子的材料和技术，存在着需求。

发明内容

本公开的某些实施方式提供了从血液和血液制品除去蛋白质的方法。在这些实施方式的某些中，所述方法包括将所述血液或血液制品与具有狭缝形中孔和大孔的碳形式接触，所述孔隙尺寸被选择成与所述蛋白质的尺寸相当。在某些情况下，所述接触导致在少于120分钟内从所述血液或血液制品除去至少80％的所述蛋白质。也考虑其他除去速率。

本公开中设想的碳形式包括热膨胀石墨(TEG)、石墨烯纳米片(GNP)和聚合物衍生陶瓷碳化物衍生碳(PDC-CDC)。这些碳形式可以以游离形式、薄膜或聚合物复合材料(例如PTFE复合材料)使用。

所述方法可用于各种蛋白质，包括那些数均分子量在5至100kDa范围内的蛋白质。所述方法不需要受限于所述蛋白质的分子量，只要蛋白质可以契合在所述碳形式的孔隙内即可。因此，所述蛋白质的分子量可以由终点大于或小于上述范围的范围定义，和/或可以定义在代表上述范围的子集的范围内。

在某些实施方式中，所述蛋白质是细胞因子。在示例性实例中，所述细胞因子可以是趋化因子、干扰素、白介素、淋巴因子、肿瘤坏死因子或其组合。在可替选的独立实施方式中，所述蛋白质独立地是IL-6、IL-8、TNF-α、淋巴毒素-α(又称TNF-β)或血清白蛋白或其组合。

附图说明

当与附图结合阅读时，可以进一步理解本申请。出于说明主题内容的目的，在所述附图中示出了主题内容的示例性实施方式；然而，本公开的主题内容不限于所公开的具体方法、装置和系统。此外，附图不需要是按比例绘制的。在所述附图中：

图1A示出了低分子量PDC-CDC A的氮吸附等温线。