本发明专利技术公开了一种环糊精修饰磁性纳米吸附剂的制备方法及其在血液透析吸附系统中的应用，属于生物医学材料领域。本发明专利技术以FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、氨水为原料，柠檬酸钠作为分散剂、聚乙烯亚胺作为修饰基质、β-环糊精作为吸附功能基团，通过反向化学共沉淀的方法，合成了粒径小、分散好和磁性强的柠檬酸钠修饰的磁性纳米颗粒，并通过静电相互作用，在Fe3O4-TSC的表面吸附上PEI修饰层，再通过席夫碱反应，接枝上β-CD，制得环糊精修饰的磁性纳米吸附剂Fe3O4-β-CD。由于该吸附剂具有磁性，使分离纯化过程较方便、快速，且分离纯化成本低，在血液吸附透析系统中体现了对疏水性毒素的较好吸附能力。
【技术实现步骤摘要】
环糊精修饰磁性纳米吸附剂的制备方法及其在血液透析吸附系统中的应用
本专利技术属于生物医学材料领域，特别涉及到基于环糊精修饰的磁性纳米吸附剂的制备方法及其在血液透析吸附系统中的应用。
技术介绍
胆红素是衰老红细胞血红素的正常代谢产物，由于肝脏受损，产生代谢障碍，其在体内的浓度会异常升高，成为一种内源性毒素，对大脑和神经系统产生不可逆的损害，并进一步损伤肝脏和其他脏器。目前对此类疏水性毒素的去除，采用的血液净化技术手段主要包括:血液滤过、血液灌流等以及吸附透析联合解毒系统，如分子吸附再循环系统(Molecular adsorbent recirculating system, MARS)。早期使用的常规治疗手段为血液灌流，决定其效果的关键是胆红素吸附剂，包括活性炭吸附剂、大孔树脂吸附剂、多糖类吸附剂以及以其为基质并偶联其他配体的吸附剂，这些配体包括聚赖氨酸、染料物质(如活性蓝F3GA、碱性蓝6B、刚果红)、氨基酸、叔胺、白蛋白等(文献Uzun, L.and A.Denizli, Journalof Biomaterials Science-Polymer Edition, 2006.17 (7):p.791-806) ? 其中较常用的大孔树脂吸附剂包括:日本生产的胆红素350、美国生产的XAD-16和国内生产的AB-8、AB-12、丽珠HA330以及HB-H-6等，多糖类的吸附剂包括:壳聚糖微球、琼脂糖凝胶和经修饰后的纤维素膜等，这些吸附剂主要通过与胆红素产生疏水相互作用和静电相互作用吸附胆红素，具有较高的吸附容量。但由于上述类型的吸附剂是固体填料，用于血液净化去除毒素时，需与血液直接接触，在去除毒素的同时，对血液中的蛋白质亦有大量的非特异性吸附，存在较严重的副作用。鉴于此，在1993年，德国Rostock大学的Stange和Mitzner共同研制了新型分子吸附再循环系统，即MARS。MARS是目前治疗效果最好的非生物型人工肝支持系统，不仅能安全有效地去除多种水溶性毒素，还能去除与蛋白结合的毒素分子。它是由三个独立的循环系统组成，即血液循环系统、白蛋白循环再生系统和透析液循环系统。其中，白蛋白循环再生系统是其核心，使用人血清白蛋白(HSA)作为毒素的吸附剂,而HSA是胆红素在体内的天然受体，故对胆红素有较高的吸附去除能力，且不会产生非特异性吸附。由于MARS大量使用HSA，而HSA因其来源有限、价格较昂贵，这使其在临床上的应用受到了限制。鉴于此，寻找HSA的替代品并对胆红素有较好去除效果的吸附剂成为当前突出的问题。专利CN101322932A报道了一种替代MARS系统中HSA的偶联环糊精的水溶性阳离子多聚物吸附剂，该吸附剂用于血液透析吸附系统，对胆红素有较好的去除效果，且该吸附剂与血液分别循环于透析器的外腔和内腔，不会直接接触，因此不会产生非特异性吸附。但水溶性吸附剂在合成过程中利用超滤膜柱洗滤系统对其进行分离纯化，该过程存在耗时长、耗能高和耗材量大等问题。综上所述，目前血液透析吸附去除胆红素的水溶性吸附剂主要存在的问题是:吸附剂分离纯化过程耗时长、耗能高、耗材量大，导致吸附剂生产成本过高。因此，开发既具有优异的吸附性能，同时还易于分离回收的、在水相中分散度高的吸附剂成为降低生产成本、推动其在临床中应用的重点和关键。
技术实现思路
本专利技术的目的和任务是要克服现有血液透析吸附去除胆红素的水溶性吸附剂存在的分离纯化成本高的不足，提供一种具有优异的胆红素吸附性能、易于分离回收并在水相中分散度高的吸附剂制备方法，特提出本专利技术环糊精修饰的磁性纳米吸附剂Fe3O4-β -CD的制备及在高胆红素血症血液透析吸附系统中应用的技术解决方案。本专利技术的构思是:通过反向共沉淀法并利用柠檬酸钠(TSC)作为分散剂合成Fe3O4磁性纳米颗粒，使Fe3O4表面带上大量的负电荷，具有较强的静电排斥作用，从而保持较好的分散性。而聚乙烯亚胺(PEI)具有大量的伯氨基，质子化后带有大量的正电荷，可与带负电的Fe3O4-TSC产生多点结合的静电相互作用，使PEI牢固的结合在Fe3O4-TSC的表面，得到聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米颗粒(Fe3O4-PEI)15 β-环糊精(β-⑶)经氧化剂氧化后得到醛基化的β -⑶，通过其醛基与PEI上的伯氨基发生席夫碱反应而接枝在Fe3O4-PEI磁性纳米颗粒的表面，从而制得环糊精修饰的磁性纳米吸附剂Fe3O4-P-CD。在磁场的作用下，以Fe3O4为载体的磁性纳米颗粒具有很好的磁响应性，在分离纯化过程中，具有快速、方便且彻底的特点。因此，本专利技术将磁性纳米颗粒的分离纯化方便与β -CD对疏水性毒素吸附的高效结合起来，且合成材料较廉价。本专利技术所提出的用于血液透析吸附系统的胶体吸附剂是通过醛基化的β -⑶与PEI修饰的Fe3O4-TSC磁性纳米颗粒表面的伯氨基发生席夫碱反应而制得，该吸附剂分离纯化方便、快速且彻底，并可用于血液透析吸附系统对疏水性毒素的吸附去除。制备的Fe3O4- β -⑶磁性纳米吸附剂的粒度小于310nm,饱和磁化强度大于62emu/g，表面电势大于40mv。其中β-CD的醒基化是通过氧化剂的氧化来实现的,氧化剂的种类颇多，且氧化效率不同，其中2-碘酰基苯甲酸在控制条件的情况下，可得到单醛基且结构较完整的醛基化的β-CD，但其价格异常昂贵，本专利技术选用高碘酸钠氧化β-CD，并通过控制其用量来控制β-CD的氧化程度。高碘酸钠的用量过高，会将β-CD氧化成碎片，必然会破坏β-CD的外亲水内疏水的桶装结构。而其用量过低，会造成β-CD的接枝率下降，这些均将影响β -⑶对疏水性毒素胆红素的吸附效率。醛基化的β -⑶通过与PEI上的伯氨基在弱碱性条件下发生席夫碱反应而接枝在Fe3O4-PEI的表面。选用PEI作为Fe3O4-TSC的修饰基质是基于以下三方面的原因，一方面，PEI是网状大分子，其在带负电荷的Fe3O4-TSC磁性纳米颗粒表面的结合是多点结合，这样结合较牢固；另一方面，PEI网状大分子的末端带有大量的伯氨基，这有利于提闻β-CD的接枝率；再者,其接枝β-CD后,未参与席夫碱反应的质子化的伯氨基可与胆红素上解离的羧基之间产生静电相互作用，PEI多氨基结构中的氮和氢还可与胆红素产生氢键相互作用，这些均有利于吸附剂对胆红素的吸附。吸附剂的磁核选用柠檬酸钠修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒，而Fe3O4磁性纳米颗粒的合成有很多种方法，最常见的合成方法有化学共沉淀法、微乳液合成法、水热合成法和热分解法四种，其中化学共沉淀法因其具有操作简单，反应环境条件温和，合成时间短，易于在水溶液环境中修饰，且收率高，便于大规模工业化生产等特点而被广泛采用。化学共沉淀法分为正向化学共沉淀法和反向化学共沉淀法，正向化学共沉淀法是将碱加入到铁盐混合物(二价铁盐和三价铁盐)中，反向化学共沉淀法则与其相反。根据晶体成核及增长的特点，正向化学共沉淀法易得到粒径大，且粒径分布宽的纳米颗粒，反向化学共沉淀法易得到粒径均匀，且粒径较小的纳米颗粒。本专利技术选择反向共沉淀法合成Fe3O4磁性纳米颗粒。磁性纳米颗粒的分散剂有很多种，包括有机物和无机物。本专利技术选用TSC作为分散剂，是基于TSC已广泛的用作食品和饮料工业中的风味剂、稳定剂，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种环糊精修饰磁性纳米吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)制备Fe3O4‑TSC磁性纳米粒配制摩尔比为1.75‑2.0的Fe3+和Fe2+前驱物铁盐溶液；在N2的保护下，将前驱物铁盐溶液加入碱液中，控制加入速度为3.5‑5.5ml/min，熟化温度为15‑60℃，反应时间为5‑20min，保持反应过程中溶液的pH>10；再加入0.01‑0.1mol的柠檬酸钠作为分散剂，搅拌反应0.5‑6h，制得Fe3O4‑TSC磁性纳米颗粒；(2)制备Fe3O4‑PEI磁性纳米颗粒将步骤(1)得到的Fe3O4‑TSC磁性纳米颗粒溶液加入到PEI溶液中，使得PEI与Fe3O4‑TSC的浓度比为1:1，搅拌反应1‑8h；(3)制备醛基化的β‑CD将摩尔比为1:0.1‑2的β‑CD和NaIO4常温避光反应0.5‑4h，再加入与NaIO4等摩尔的亚硫酸钠，在大于20℃的条件下，反应不少于30min；(4)β‑CD的接枝将步骤(2)中的Fe3O4‑PEI磁性纳米颗粒和过量的步骤(3)中醛基化的β‑CD加入弱碱性的硼酸盐缓冲液中，反应14‑21h，反应过程中，多次加入硼氢化钠；反应结束，磁分离，即制得环糊精修饰磁性纳米吸附剂Fe3O4‑β‑CD。...
【技术特征摘要】
1.一种环糊精修饰磁性纳米吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤如下: (1)制备Fe3O4-TSC磁性纳米粒 配制摩尔比为1.75-2.0的Fe3+和Fe2+前驱物铁盐溶液；在N2的保护下，将前驱物铁盐溶液加入碱液中，控制加入速度为3.5-5.5ml/min，熟化温度为15_60°C，反应时间为5-20min，保持反应过程中溶液的pH>10 ;再加入0.01-0.1mol的柠檬酸钠作为分散剂，搅拌反应0.5-6h，制得Fe3O4-TSC磁性纳米颗粒； (2)制备Fe3O4-PEI磁性纳米颗粒 将步骤(I)得到的Fe3O4-TSC磁性纳米颗粒溶液加入到PEI溶液中，使得PEI与Fe3O4-TSC的浓度比为1:1，搅拌反应l-8h ； (3)制备醛基化的β-CD 将摩尔比为1:0.1-2的β-⑶和NaIO4常温避光反应0.5-4h，再加入与NaIO4等摩尔的亚硫酸钠,在大于20°C的条件下,反应不少于30min ； (4)β -CD的接枝 将步骤⑵中的Fe3O4-PEI磁性纳米颗粒和过量的步骤(3)中醛基化的β _⑶加入弱碱性的硼酸盐缓冲液中，反应14-2lh，反应过程中，多次加入硼氢化钠；反应结束，磁分离，即制得环糊精修饰磁性纳米吸附剂Fe3O4-P -CD。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾凌云，褚四敏，韩璐璐，任军，徐丽，谢健，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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