摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)血液透析膜通透效果及對(duì)毒素分子清除效果差的問(wèn)題。試驗(yàn)對(duì)改性膜的制備配比進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)其基礎(chǔ)性能及生物性能進(jìn)行研究，對(duì)其臨床應(yīng)用效果進(jìn)行考察。結(jié)果表明，在季胺化聚三氟苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%制備的改性聚砜膜水接觸角為64.3°，水通量為82.4 L/ （m 2 ·h），牛血清蛋白截留率為95.7%，Zeta 電位為41.3 mV，斷裂強(qiáng)度為5.4 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為6.1%。與血液接觸后，改性聚砜膜上血小板粘附率僅為1.7%，細(xì)胞變形率僅為4.47%，60 d對(duì) DPPH自由基清除率和ABTS＋自由基清除率分別為87.7%和98.5%，滿足血液透析的相關(guān)要求。將其用于臨床血液透析，確定改性聚砜膜優(yōu)于傳統(tǒng)醫(yī)用透析膜。

關(guān)鍵詞：血液透析；聚砜膜；親水改性；生物材料

中圖分類號(hào)：TQ317 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2024）11-0077-04

Improvement of the hydrophilic performance of polysulfonefilm and practical application of hemodialysis

WANG Ting 1，2 ，LEI Li 1 ，ZHAO Su 1 ，LIN Zhu 1

（1.LuzhouPeople’sHospital，Luzhou646000，SichuanChina；2.ChinaMedicalUniversity，Shenyang110001，China）

Abstract：In order to solve the problems of poor permeability effect and toxin molecule removal effect of traditionalhemodialysis membrane，the preparation ratio of modified membrane was optimized，its basic performance and bio?logical properties were studied，and its clinical application effect was investigated. The experimental results showedthat the modified polysulfone membrane prepared with a mass fraction of 4% aminated polytetrafluorostyrene and3% polyethylene pyrrolidone had a water contact angle of 64.3°，a water flux of 82.4 L/ （m 2 ·h），a bovine serum pro?tein retention rate of 95.7%，a Zeta potential of 41.3 mV，a fracture strength of 5.4 MPa，and a fracture elongation of6.1%. After contact with blood，the platelet adhesion rate on the modified polysulfone membrane was only 1.7%，thecell deformation rate was only 4.47%，and the DPPH free radical clearance rate and ABTS+free radical clearancerate after 60 days were 87.7% and 98.5%，respectively，meeting the relevant requirements for hemodialysis. It wasused in clinical hemodialysis to determine the superiority of modified polysulfone membranes over traditional medi?cal dialysis membranes.

Key words：hemodialysis；polysulfone membrane；hydrophilic modification；biomaterials

目前常用的血液透析膜多為普通聚砜膜，在使用過(guò)程中存在透析時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)毒素分子清除效果差的問(wèn)題。優(yōu)化透析膜材料性能對(duì)增加血液透析效果有重要意義。對(duì)此，部分學(xué)者也進(jìn)行了很多研究，如以中空纖維型透析器為主要研究對(duì)象，對(duì)其改善透析性能和生物相容性的優(yōu)化途徑進(jìn)行研究 [1] 。對(duì)比了高通量三醋酸纖維素膜（CTA）透析器與聚砜膜（PS）透析器在臨床透析中的實(shí)際效果 [2] 。通過(guò)在傳統(tǒng)聚砜膜基礎(chǔ)上制備了一種對(duì)血小板作用明顯的抗氧化改性聚砜膜 [3] 。以磺化聚三氟苯乙烯為改性劑，對(duì)聚砜膜進(jìn)行親水改性，增強(qiáng)其分離性能 [4] 。以上學(xué)者的研究為血液透析膜的發(fā)展提供了參考，但在臨床應(yīng)用效果方面還存在不足?；诖?，本試驗(yàn)以聚砜膜為膜材料制備了一種高通量透析膜，并對(duì)其性能和臨床應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)部分

1. 1 材料與設(shè)備

主要材料：聚三氟苯乙烯（PTFS）（AR，聚舜化工）；二氯甲烷（AR，啟辰化工）；三氧化鋁（AR，森菲達(dá)化工）；氯化亞砜（AR，壹號(hào)化工）；聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（AR，樂(lè)芙生物科技）；二甲基乙酰胺（DMAc）（AR，鑫科化工）。

主要設(shè)備：DZF型電熱烘箱（華恒試驗(yàn)儀器）；81-2型磁力攪拌器（卓成儀器科技）；DT-300型Zeta電位分析儀（九域檢測(cè)分析儀）；uV2600型紫外分光光度計(jì)（艾飛思精密儀器）；WB-600E型萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（方圓試驗(yàn)儀器）；NIB型光學(xué)顯微鏡（德茲儀器）。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 季胺化聚三氟苯乙烯的制備

（1）提前對(duì)所有藥品及試劑進(jìn)行充分干燥，以保證試驗(yàn)在無(wú)水條件下進(jìn)行；

（2）按照3∶20的體積比依次在單口燒瓶?jī)?nèi)放入PTFS和二氯甲烷溶劑，然后放入適量三氧化鋁，在磁力攪拌器的作用下充分溶解，攪拌轉(zhuǎn)速及溶解溫度分別為600 r/min和35 ℃；

（3）提升溫度至45 ℃后，通過(guò)恒壓滴液漏斗將氯化亞砜逐滴滴入混合溶液中，在滴加氯化亞砜的過(guò)程中，溶液顏色及狀態(tài)變化順序?yàn)椋喝榘咨芤骸o(wú)色溶液、黑褐色膠體狀。油浴加熱一段時(shí)間后結(jié)束反應(yīng)；

（4）停止加熱和攪拌，待其自然冷卻后緩慢滴入30 mL去離子水，振蕩混合后放1 200 mL甲醇，使其成為淡黃色固體，將其撕碎后，用清水沖洗12 h后至于真空烘箱內(nèi)真空烘干，干燥時(shí)間為12 h；

（5）將干燥產(chǎn)物重新溶于二氯甲烷中去除不溶物質(zhì)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)掉二氯甲烷，得到未交聯(lián)CMPTFS；

（6）按照1∶10的比例放入CMPTFS和DMAc溶劑，充分?jǐn)嚢枞芙夂?，將溶液溫度提升?5 ℃后，緩慢滴入30 mL三甲胺溶液，攪拌反應(yīng)1 d，移出反應(yīng)瓶，減壓蒸餾后得到固體季胺化聚三氟苯乙烯（QPTFS）。

1. 2. 2 改性聚砜膜制備

（1）提前將聚砜原料放入真空干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理，干燥溫度和時(shí)間分別為60 ℃和24 h；

（2）將季胺化聚三氟苯乙烯粉末、8%PVP 和DMAc 溶劑進(jìn)行混合，待其完全溶解后，提升體系溫度至60 ℃，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%的干燥聚砜顆粒，在磁力攪拌機(jī)的作用下充分溶解，得到均勻鑄膜液；

（3）室溫靜置1 d后傾倒在干凈的玻璃板上，刮鋪均勻后浸入去離子水中成膜并自然脫落，水中保存1 d，在保存時(shí)，隔2 h更換一次浸泡水去除膜中殘余溶劑，取出膜后擦干表面水分，得到改性聚砜膜。

1. 3 性能測(cè)試水通量：采用死端過(guò)濾的超濾杯對(duì)純水通量進(jìn)行測(cè)試 [5-6] 。

BSA截留率：以牛血清白蛋白為污染物進(jìn)行截留率測(cè)試 [7] 。

Zeta 電位：通過(guò)Zeta電位分析儀進(jìn)行測(cè)試 [8-9] 。

力學(xué)性能：通過(guò)萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試 [10] 。

自由基清除率：通過(guò)紫外分光光度計(jì)對(duì)自由基清除率進(jìn)行表征[11-12] 。

細(xì)胞形態(tài)學(xué)：通過(guò)光學(xué)顯微鏡對(duì)細(xì)胞形態(tài)學(xué)進(jìn)行分析 [13] 。

2 結(jié)果與討論

2. 1 改性聚砜膜配比優(yōu)化

2. 1. 1 季胺化聚三氟苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化季胺化聚三氟苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)改性聚砜膜水通量和BSA截留率的影響見(jiàn)圖1。

由圖1可知，隨季胺化聚三氟苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，水通量表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，BSA截留量表現(xiàn)出的先增加后趨于平衡的趨勢(shì)。但季胺化聚三氟苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)多時(shí)，會(huì)增加鑄膜液體系的濃度，使其形成致密的皮層，截面結(jié)構(gòu)朝海綿結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，這就導(dǎo)致了膜結(jié)構(gòu)的孔隙數(shù)量減少，降低了水通量 [14] 。BSA截留量變化原因在于，體系內(nèi)摻入季胺化聚三氟苯乙烯后，膜結(jié)構(gòu)生成致密的皮層結(jié)構(gòu)，因此具備較好的BSA截留率 [15] 。當(dāng)季胺化聚三氟苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，水通量和BSA截留率均達(dá)到最高，因此選擇適合的季胺化聚三氟苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。

2. 1. 2 PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化

PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)改性聚砜膜水通量和BSA截留率的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要對(duì)膜的水通量產(chǎn)生影響，對(duì)BSA截留量不產(chǎn)生影響，這是因?yàn)椋琍VP質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)改性膜的孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，但不對(duì)其皮層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響 [16] 。當(dāng)PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，水通量達(dá)到最高。因此選擇適合的PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%。

2. 2 改性聚砜膜生物性能分析進(jìn)一步對(duì)改性聚砜膜的生物性能進(jìn)行分析，結(jié)果為：改性聚砜膜上血小板粘附率僅為1.7%，細(xì)胞變形率僅為4.47%，說(shuō)明血小液與改性聚砜膜的接觸是安全的，僅有少量的血小板在膜表面粘附，且不易引起紅細(xì)胞的應(yīng)激形態(tài)變化 [19] ，即可認(rèn)定該材料不具備細(xì)胞毒性，表現(xiàn)出良好的血液相容性；經(jīng)過(guò)60 d后，改性聚砜膜對(duì) DPPH 自由基清除率和ABTS+自由基清除率分別為87.7%和98.5%，表明該改性聚砜膜具備良好的抗氧化穩(wěn)定性，自由基清除能力保留時(shí)間超過(guò)60 d，滿足血液透析的相關(guān)要求。

2. 3 模擬血液透析

以制備的改性聚砜膜為模擬血液透析組件，以尿素透析物質(zhì)，觀察改性聚砜膜的血液透析效果。改性聚砜膜對(duì)血液的透析效果見(jiàn)圖3。

由圖3可觀察到，經(jīng)過(guò)3 h透析后，模擬血液中尿素質(zhì)量濃度從1.0 g/L降低至0.35 g/L，溶酶菌質(zhì)量濃度僅從0.5 g/L下降至0.32 g/L，BSA質(zhì)量濃度僅從0.5 g/L降至0.48 g/L。這說(shuō)明改性聚砜膜對(duì)尿素的清除效果較好，對(duì)溶酶菌清除作用不明顯，對(duì)BSA幾乎沒(méi)有清除作用。綜上，本試驗(yàn)制備的改性聚砜膜對(duì)于小分子量毒素和中分子量毒素均有一定的清除作用，表現(xiàn)出良好的透析性能，同時(shí)還能有效避免透析過(guò)程中蛋白質(zhì)的損失，可以作為血液透析備選材料使用。

2. 4 實(shí)際應(yīng)用方法及應(yīng)用觀察結(jié)果

2. 4. 1 一般資料

選擇2022年1月～2023年1月入院的規(guī)律血液透析患者為試驗(yàn)對(duì)象，患者共64名，年齡區(qū)間均在45～55歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：患者臨床診斷均為慢性腎炎，透析時(shí)間超過(guò)6個(gè)月；除腎炎外，無(wú)感染及活動(dòng)性免疫疾病、消化道出血、溶血性疾病、腫瘤、新發(fā)的心腦血管疾病。患者本人知情并簽署同意書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：患者患有嚴(yán)重原發(fā)性疾病或感染性疾病。

2. 4. 2 應(yīng)用方法

將患者平均分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，每組32人，試驗(yàn)組采用本試驗(yàn)制備的改性聚砜膜，對(duì)照組采用傳統(tǒng)醫(yī)用聚砜透析膜，除透析膜材料差異外，其余透析過(guò)程均一致。

2. 4. 3 應(yīng)用觀察

通過(guò)對(duì)患者透析6個(gè)月后的尿素氮、血磷濃度、肌酐水平、血β 2 -微球蛋白水平、甲狀旁腺激素濃度進(jìn)行測(cè)定，表征透析膜的透析效果。

2. 4. 4 應(yīng)用結(jié)果

（1）血尿素氮、血磷濃度、肌酐水平變化如表3所示。

由表 3 可知，2 組透析膜均能有效的降低患者血液中血尿素氮、血磷濃度、血清肌酐的濃度，但試驗(yàn)組對(duì)血尿素氮、血磷濃度、血清肌酐降低效果更佳，在血液透析方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。

（2）血β 2 -微球蛋白水平及甲狀旁腺激素變化如表4所示。由表4可觀察到，試驗(yàn)組對(duì)于血β 2 -微球蛋白水平及甲狀旁腺激素均表現(xiàn)出良好的清除作用，而對(duì)照組則不表現(xiàn)出清除作用。因此可認(rèn)定，改性聚砜膜具備更好的血液透析效果。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）經(jīng)過(guò)改性后，聚砜膜的親水性能和力學(xué)性能均得到有效提升，具備作為血液透析工具的基本要求；

（2）改性聚砜膜具備良好水通量的同時(shí)，還表現(xiàn)出良好的蛋白防污性能。與血液接觸時(shí)，細(xì)胞變形率低于5%，60 d自由基清除率高于85%，表現(xiàn)出良好的自由基清除穩(wěn)定性，滿足血液透析的相關(guān)要求；

（3）通過(guò)模擬血液透析，確定改性聚砜膜對(duì)小分子量毒素具備較好的清除作用，對(duì)中分子量毒素具備一定的清除作用，對(duì)高分子量蛋白質(zhì)沒(méi)有清除作用。即該改性聚砜膜具備良好的透析性能，同時(shí)還能有效避免透析過(guò)程中蛋白質(zhì)的損失；

（4）將其用于臨床血液透析，確定改性聚砜膜在降低血尿素氮濃度、血磷濃度、血清肌酐濃度，清除血β2-微球蛋白水平及甲狀旁腺激素方面優(yōu)于傳統(tǒng)醫(yī)用透析膜，表現(xiàn)出良好的透析效果。

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