一種血液相容性較好的pvdf分離膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于膜技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種血液相容性較好的高分子膜技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著終末期腎病患者數(shù)量的增加，血液凈化已成為腎臟治療的主要手段，血液透析膜是血液凈化領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式之一，而血液透析膜是這種方式的核心。目前常用的血液透析膜材料主要有以下兩類:纖維素衍生物及其改性膜；聚砜、聚醚砜和聚酰胺等合成高分子透析膜。聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能，已成為一種新興的高分子膜用材料，已經(jīng)在水處理、化工、紡織、食品、生化等領(lǐng)域成功運用。此外，PVDF膜表面能較低，且材料本身無毒，所制備超濾膜通量較高，而且與目前常用于高通量血液透析膜材料的聚醚砜中空纖維膜相比，超濾速度衰減小，有望成為血液分離新材料。但血液透析膜作為與血液直接接觸的材料，是血液透析系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，其對材料的生物相容性尤其是血液相容性要求極高，是影響血液透析治療效果的關(guān)鍵因素。
[0003]膜材料血液相容性的優(yōu)劣主要由膜材料的表面性質(zhì)決定，包括:膜表面自由能、膜表面化學(xué)基團的分布、膜表面的親疏水性、膜表面粗糙度、膜表面電荷性和膜表面相結(jié)構(gòu)等。PVDF膜與血液相接觸時，由于PVDF膜具有疏水特性，血漿蛋白易在PVDF膜表面吸附并加速凝血反應(yīng)形成血栓以及引起一系列的免疫反應(yīng)。
[0004]從目前研究來看，改善PVDF膜血液相容性的方法主要是在PVDF膜表面引入功能性基團，包括親水性物質(zhì)(例如聚乙二醇、兩性離子等)和具有抗凝效果的單體(例如肝素、磷酰膽堿)。引入功能性基團的方式主要有膜表面接枝和膜本體接枝。為了防止破壞膜表面的膜孔結(jié)構(gòu)，因此很多研究者選擇膜本體接枝的方式對PVDF膜進行改性。堿處理法是一種簡單易行、成本低的改性PVDF粉末的方式；而原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法是近幾年迅速發(fā)展的一種活性聚合技術(shù)，能夠合成確定分子量和低分散性的聚合物，利用ATRP法對PVDF本體進行改性可以有效控制接枝鏈的鏈長和鏈密度。
[0005]聚丙烯酰嗎啉(PACM0)是N-取代丙烯酰胺類高分子聚合物的一種，其最顯著的特點是同時具有親水的嗎琳基團和疏水的碳鏈結(jié)構(gòu)，所以既可以溶于水，又可以溶于大多數(shù)有機溶劑，親水性、生物相容性極好，無毒，免疫原性低，對蛋白質(zhì)吸附、細胞粘附有排斥性能。經(jīng)PACM0接枝改性后的PVDF膜在接觸血液時，PACM0鏈段可阻礙血漿蛋白、血小板和血紅細胞等在膜表面的吸附，進一步阻礙凝血反應(yīng)的進行，緩解溶血現(xiàn)象，提高膜的血液相容性，而ACM0本身又是一種無毒、免疫原性低、生物相容性較好的物質(zhì)，不易引發(fā)其他的免疫反應(yīng)，接枝鏈PACM0以共價鍵的形式固定在膜上，改性效果能較長久地保持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有PVDF膜血液相容性的不足，本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種血液相容性較好的PVDF分離膜。同時提供該分離膜的制備方法。本發(fā)明利用丙烯酰嗎啉對PVDF本體進行接枝改性，改性方法為堿液預(yù)處理法或原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法。
[0007]所述PVDF分離膜的制備方法包括如下步驟:(1)制備PVDF-g-PACMO共聚物；(2)利用PVDF-g-PACMO共聚物制備PVDF改性分離膜。
[0008]所述堿液預(yù)處理制備PVDF-g-PACMO共聚物的方法，包括以下步驟:(1)配制氫氧化鉀溶液，在氫氧化鉀堿溶液中加入PVDF粉末，將上述溶液置于60°C恒溫水浴中，再向上述溶液中加入無水乙醇并攪拌，使PVDF粉末在溶液中充分分散，攪拌反應(yīng)10-20min，抽濾，蒸餾水反復(fù)洗滌以除去產(chǎn)物中的氟化鉀和堿液；(2)稱取經(jīng)堿溶液處理后的PVDF粉末加入三口燒瓶中，加入120mlN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，60-80°C水浴攪拌溶解，通氮氣；在通氮氣的情況下向三口燒瓶中加入ACM0，引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，溶解后繼續(xù)通氮氣20分鐘，攪拌反應(yīng)8-12小時得到PVDF-g-PACMO共聚物；反應(yīng)后的溶液在過量的甲醇中沉淀，抽濾，用蒸餾水沖洗以除去未反應(yīng)的單體、引發(fā)劑、均聚物，最后抽干將共聚產(chǎn)物放入60°C烘箱干燥。
[0009]所述的氫氧化鉀溶液的濃度為2.5mol/L ；
[0010]所述步驟(1)中PVDF粉末在堿溶液中的含量為100_150g/L ；
[0011]所述步驟⑴中無水乙醇的添加量為20_30ml/L ；
[0012]所述步驟⑵中堿處理PVDF粉末在反應(yīng)體系中的含量為50_100g/L ；
[0013]所述步驟⑵中ACM0的添加量為堿處理PVDF粉末質(zhì)量的0.2-1.5倍；
[0014]所述步驟(2)中AIBN的添加量為堿處理PVDF粉末質(zhì)量的1 % _3%。
[0015]所述ATRP法制備PVDF-g-PACMO共聚物的方法，包括以下步驟:稱取一定量的PVDF粉末溶于50mlN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，待其完全溶解后加入N，N, N’，N，’ N” -五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)和丙烯酰嗎啉(ACM0)單體；通入30min氮氣，再加入溴化亞銅(CuBr)，90°C反應(yīng)條件下攪拌反應(yīng)18-30h得到PVDF-g-PACMO共聚物；溶液在過量的甲醇中沉淀，抽濾，沉淀物用蒸餾水沖洗后抽濾，放入60°C烘箱干燥。
[0016]所述的PVDF粉末的添加量為0.05-lg/ml ；
[0017]所述的ACM0單體的添加量為0.2-3mmol/ml ；
[0018]所述的PMDETA的添加量為3-5 μ L/ml ；
[0019]所述的CuBr的添加量為為ACM0質(zhì)量的0.5% -5%。
[0020]本發(fā)明中所述PVDF改性分離膜可以為平板膜或中空纖維膜。
[0021]所述PVDF改性平板膜的制備方法如下:稱取PVDF-g-PACMO共聚物粉末和聚乙二醇(PEG)放入盛有DMF的燒瓶中，60°C水浴加熱條件下攪拌溶解得到鑄膜液，真空脫泡30-60分鐘；傾倒少量鑄膜液于玻璃板上，用刮膜棒刮制成膜，浸入25°C的凝固浴中固化成膜，待膜從玻璃板上成形脫落后，再置于蒸餾水中24-36小時，蒸餾水沖洗干凈得到PVDF-g-PACMO共聚物平板膜。
[0022]所述的鑄膜液體系中PVDF-g-PACMO共聚物的含量為10_20% ；
[0023]所述的PEG分子量為10000，添加量為共聚物質(zhì)量的30-60% ；
[0024]所述的凝固浴為純水。
[0025]所述PVDF改性中空纖維膜的制備方法如下:稱取PVDF-g-PACMO共聚物和PEG在50-70°C下溶解于DMF中得到紡絲液；將紡絲液加入紡絲機釜，加熱紡絲機釜，使紡絲液溫度在25-60°C，抽真空脫泡處理4-8h;向釜內(nèi)通入氮氣加壓，打開計量泵開始紡絲，計量泵轉(zhuǎn)速8-20轉(zhuǎn)/分鐘；從噴絲頭擠出的中空纖維經(jīng)過空氣浴后進入凝固浴，最終卷繞到卷繞軸上，控制空氣浴高度為3-lOcm，卷繞速度為15-30m/min，芯液和外凝固浴均為25°C的純水；將紡制出的中空纖維膜浸泡在蒸餾水中，定期換水；將中空纖維膜浸泡在甘油的水溶液中1-2天，取出之后晾干得到中空纖維分離膜。
[0026]所述的PVDF-g-PACMO共聚物在溶劑DMF中的含量為15-20 % ；
[0027]所述的PEG分子量為10000，添加量為共聚物質(zhì)量的30-60%。
[0028]有益效果
[0029]本發(fā)明首次利用親水性、生物相容性好，無毒，免疫原性低，對蛋白質(zhì)吸附、細胞粘附有排斥性能的丙烯酰嗎啉(ACM0)對PVDF粉末進行改性，得到血液相容性較好的PVDF分離膜材料。本發(fā)明產(chǎn)品具有工藝簡單、成本低、工業(yè)化實施容易等特點。本發(fā)明制備的PVDF-g-PACMO膜親水性提高，膜表面上的血小板血紅細胞等黏附顯著減少，溶血率降低，抗凝血性能提高，血液相容性得到改善。本發(fā)明制備的PVDF-g-PACMO膜可作為血液透析分離膜材料進一步開發(fā)利用。
【具體實施方式】
[0030]下面的實施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地了解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0031]實施例1:
[0032](l)PVDF粉末的堿處