血液灌流吸附剂、制备方法及其应用

本发明属于生物医药，具体涉及一种血液灌流吸附剂、制备方法及其应用。

背景技术：

1、胆红素是血红蛋白代谢的主要产物之一，是一种致病性毒素。它与白蛋白结合，并被运输到肝脏，最终排泄。而对于肝功能障碍患者，由于肝功能异常，代谢通路受阻，胆红素不能及时排出体外，导致高胆红素血症。过量的胆红素会积累在大脑等各种组织中，最终导致脑损伤甚至死亡。通常，高胆红素血症定义为总胆红素＞12mg/dl，而正常血清胆红素水平为0.4-1.8mg/dl，因此，从高胆红素血症患者的血液中清除多余的胆红素至关重要。为了解决这个问题，各种技术如血液透析、光疗、血浆交换和血液灌流被用来去除多余的胆红素。在这些技术中，血液灌流已被证明是去除胆红素最有效的方法之一(j.mater.chem.b,2017,5(29):5763-5773)，其核心功能单元是吸附剂材料。目前，各种胆红素吸附剂如活性炭、壳聚糖或聚苯乙烯等高分子材料和新型材料如mofs或paf等已被广泛开发。然而，这些吸附剂在胆红素吸附性能或血液相容性方面表现出局限性，限制了其临床应用(acsapplied materials&interfaces,2020(12)：25546-25556)。因此，开发新型胆红素吸附剂仍然是当务之急，设计吸附性能高、血液相容性好、同时低成本的胆红素吸附剂不仅是血液灌流应用的巨大需求，也是一个巨大的挑战。

2、壳聚糖是由几丁质脱乙酰生成的天然高分子多糖。由于其良好的生物相容性和血液相容性，被广泛应用于吸附剂领域。然而，壳聚糖本身对游离胆红素和富含白蛋白溶液中的胆红素吸附能力有限，且对白蛋白的吸附能力较高(colloids surfaces b:biointerfaces,2013,112(12):103-107)。壳聚糖通常通过复合其他无机物或接枝配体，来增强对胆红素的吸附能力(j.mater.chem.b,2022,(10):8650-8663)。但是这些无机材料对血液中的白蛋白等成分具有较高的吸附性，且安全性有待进一步提高和长时间的实验验证(topics in current chemistry,2020,378(1):1-41)。胆红素具有负电荷和强疏水性的特点，常见的配体通常包括聚赖氨酸、环糊精和季胺基等(artificial organs,1992,16(6):568-576；journal of applied polymer science,2013,130(1):563-571)。然而，这些配体往往对胆红素的吸附性能有限；或对血液中其他成分如白蛋白等的吸附较高，导致血液相容性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种血液灌流吸附剂、制备方法及应用。本发明提供的血液灌流吸附剂基于胶原与壳聚糖的协同作用，具有对胆红素吸附量大且选择吸附性高，对白蛋白吸附少等特点，具有优异的胆红素特异性吸附效果。

2、为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面提供血液灌流吸附剂，其为微球结构，所述微球的载体是壳聚糖微球，配基是i型胶原蛋白，微球的粒径为250-1000μm，它具有如下化学结构：

4、

5、其中，代表壳聚糖微球；x代表多胺。

6、按上述方案，所述的血液灌流吸附剂以壳聚糖微球冷冻干燥制孔后作为载体。

7、按上述方案，所述的血液灌流吸附剂采用以下方法制备：反相悬浮聚合法制备壳聚糖微球，壳聚糖微球冷冻干燥制孔后作为载体结构，与胶原反应；或通过环氧氯丙烷活化后，再与胶原反应；或通过环氧氯丙烷活化后，以多胺作为间隔臂和胶原反应得到。

8、按上述方案，血液灌流吸附剂微球表面有空隙，优选地，所述血液灌流吸附剂表面孔隙率为35-50％；壳聚糖微球表面胶原的负载量为0.5-10mg/g。

9、按上述方案，所述多胺为碳链长度为2-6的二胺类物质、二乙烯三胺或三乙烯四胺；所述壳聚糖微球通过环氧氯丙烷活化后，以多胺作为间隔臂和胶原反应得到的胶原接枝改性的壳聚糖微球表面胶原的负载量为2-8mg/g。

10、按上述方案，所述的胶原蛋白的分子量为20kda-1000kda。

11、按上述方案，所述的胶原接枝改性的壳聚糖微球为棕褐色球体，对胆红素的清除率可达75-95％，对白蛋白的清除率小于3％，满足目前临床对白蛋白清除率小于15％的要求。

12、本发明第二方面提供血液灌流吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

13、(1)反相悬浮聚合法制备壳聚糖微球；

14、(2)将壳聚糖微球冷冻干燥制孔；

15、(3)将步骤(2)得到的壳聚糖微球进行胶原改性，制备胶原接枝改性的壳聚糖微球即血液灌流吸附剂，所述的胶原改性方法为下述三种中的一种：

16、方法一：将壳聚糖微球与胶原溶液反应，进行表面接枝改性；

17、方法二：将壳聚糖微球经环氧氯丙烷活化，得到活化的壳聚糖微球载体；将活化的壳聚糖微球载体直接与胶原溶液反应；

18、方法三：将壳聚糖微球经环氧氯丙烷活化，得到活化的壳聚糖微球载体；加入多胺反应后，用水清洗以去除多余的多胺后，再转移至含有羰基二咪唑的有机相中反应，反应完成后，再用有机相清洗微球，随后与胶原溶液反应；

19、(4)上述反应完成后进行后处理，得到胶原接枝改性的壳聚糖微球。

20、按上述方案，所述的步骤(1)为：将壳聚糖粉末溶解于乙酸中，配成按质量分数计0.5％-5％质量分数的壳聚糖/乙酸溶液，然后将壳聚糖/乙酸溶液倒入分散好的油相中，其中壳聚糖乙酸溶液与油相的体积比为1：5-20，通过调节转速分散成均匀的小液滴后，加入交联剂，交联一段时间后，收集微球，后经过处理得到壳聚糖微球。

21、按上述方案，所述步骤(1)的转速为200-500rpm。

22、按上述方案，所述步骤(1)的交联剂为甲醛、戊二醛、京尼平或三聚磷酸盐等；加入交联剂后反应温度40-60℃，反应时间2-6h。

23、按上述方案，所述步骤(1)的后处理为用正己烷、乙醇、水依次清洗。

24、按上述方案，所述的壳聚糖微球冷冻干燥制孔时，冷冻温度为-20-～80℃，时间为12-48h。

25、按上述方案，所述的胶原蛋白为i型胶原蛋白，分子量20kda-1000kda，胶原溶液质量分数为0.01-2％。

26、按上述方案，步骤(3)的方法一中，壳聚糖微球与胶原溶液反应时间为12-36h。

27、按上述方案，步骤(3)的方法二或方法三中所述的活化的壳聚糖微球载体与胶原溶液反应12-36h。

28、按上述方案，步骤(3)的方法三中的多胺为碳链长度为2-6的二胺类物质、二乙烯三胺或三乙烯四胺。加入多胺后的反应为：在40-60℃反应2-6h。

29、按上述方案，步骤(3)加入羰基二咪唑后的反应为室温反应6-24h。

30、按上述方案，所述步骤(4)的后处理为依次用乙酸水溶液、蒸馏水清洗。

31、本发明第三方面提供血液灌流吸附剂作为血液灌流器填料用于制备血液灌流器的应用，具体可用作特异性清除重症黄疸或肝衰竭等病人中的胆红素。

32、本发明第四方面血液灌流吸附剂作为血液灌流器填料得到的血液灌流器。

33、本发明经大量研究包括不同载体下胶原空间构象保持理论模拟研究、具体实验摸索研究等对载体进行初步选择，继而基于这些载体进行胶原改性，并结合改性方法的探索，最终提供了本发明的即血液灌流吸附剂，其基于胶原与壳聚糖的协同作用，具有对胆红素吸附量大且选择吸附性高，对白蛋白吸附少等特点，具有优异的胆红素特异性吸附效果；成本低；以壳聚糖为载体，相对纯胶原微球(含水量较高)，具有较佳的力学性能，结构稳定性高，不会出现因使用过程中结构坍塌导致的无法正常灌流使用等问题，临床应用前景良好。

34、本发明采用反相悬浮聚合法制备壳聚糖微球，然后将壳聚糖微球冷冻干燥制孔后作为载体结构，与胶原反应；或通过环氧氯丙烷活化后，再与胶原反应；或通过环氧氯丙烷活化后，以多胺作为间隔臂，与胶原反应，得到胶原接枝改性的壳聚糖微球。该方法制备得到的血液灌流吸附剂基于胶原与壳聚糖的协同作用，具有对胆红素吸附量大且选择吸附性高，对白蛋白吸附少等特点，显著优于壳聚糖微球，也优于基于其他载体如聚苯乙烯微球等的胶原改性材料，也优于其他方法如直接混合法等得到的壳聚糖/胶原材料，且对胶原的使用量少，可大大降低成本(此方法消耗的胶原大约是直接混合法制备成本的三分之一，和制备胶原微球成本的十分之一)，适合批量生产，应用前景广。

35、本发明的有益效果：

36、本发明提供的血液灌流吸附剂基于胶原与壳聚糖的协同作用，具有对胆红素吸附量大且选择吸附性高，对白蛋白吸附少等特点，具有优异的胆红素特异性吸附效果；成本低；具有较佳的力学性能，结构稳定性高，不会出现因使用过程中结构坍塌导致的无法正常灌流等问题，临床应用前景良好。

37、本发明的制备方法制备的得到的胶原接枝改性的壳聚糖微球即血液灌流吸附剂基于胶原与壳聚糖的协同作用，具有对胆红素吸附量大且选择吸附高，对白蛋白吸附少等特点，显著优于壳聚糖微球，也优于基于其他载体如聚苯乙烯微球等的胶原改性材料，优于其他方法如直接混合法等得到的壳聚糖/胶原材料，且对胶原的使用量少，可大大降低成本，适合批量生产，应用前景广。