【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料，具体涉及一种埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、高血脂症是一种与心脑血管疾病紧密关联的高发病症，主要体现在血液中的甘油三酯、胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和脂蛋白(a)超标。目前，临床上缺乏针对脂蛋白(a)的特效药，并且降低低密度脂蛋白胆固醇水平的药物也存在患者耐受性不足、体内副作用多等问题。相较之下，基于血液灌流技术的血脂净化疗法更具有高效性与安全性。此外，低密度脂蛋白胆固醇与脂蛋白(a)之间明显的结构共性是表面都带有载脂蛋白apob-100正电微区，这一特点为基于物理吸附的血液灌流吸附剂的设计提供了理论基础。
2、血液灌流是一种体外循环式的生命支持技术，在临床上已用于治疗各种疾病，如中毒（药物、农药、重金属、生物毒素、毒品等）、尿毒症、肝脏疾病、高血脂、败血症、自身免疫病等。血液灌流的原理是将患者的血液引出体外并通过净化装置，使血液中的毒素被净化去除，再将净化后的血液输回患者体内，从而代替患者的解毒系统实现毒素的清除。
3、血液灌流疗法的核心是血液灌流吸附剂。通常情况下，血液灌流疗法要求吸附剂具有较高的吸附量、吸附效率以及吸附选择性，同时兼顾较好的血液相容性。然而对于高血脂症的血液灌流疗法治疗，目前缺少能够满足上述要求的材料。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂及其制备方法与应用。通过在复合微球吸附剂的表层形成海绵状
2、为达到上述目的，本专利技术提供了一种埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂，其中，该复合微球吸附剂包括表层和内部，所述表层包覆所述内部；所述表层的厚度为10-500 μm，所述内部的直径为5-500 μm；所述表层具有海绵状孔道结构，所述海绵状孔道结构的孔径为0.1-20 μm；所述内部具有放射状孔道结构，所述放射状孔道结构的孔径为1-50 μm；所述埃洛石纳米管包覆于纤维素衍生炭之中。
3、埃洛石是一种具有层状结构的1:1型铝硅酸盐矿物，是高岭石的水合多型矿物，通常以纳米管的形貌产出，具有储量丰富、廉价易得、环境相容性好、比表面积大、表面基团丰富和吸附效率高等特点。然而，本专利技术的专利技术人经研究发现，如果将埃洛石纳米管用于血脂吸附领域，由于埃洛石纳米管本身具有尖锐的微观形貌且易剥落微粒，将会导致其与血液的相容性较差，无法直接应用于血液灌流吸附剂，本专利技术通过对埃洛石纳米管进行共混复合改性以提高生物相容性，并最终形成具有能提升吸附效果的孔道结构的复合吸附剂。
4、本专利技术的复合微球吸附剂特有的孔道结构能够实现含有待吸附物质的血浆流体的快速扩散与流动。其中，所述埃洛石纳米管包覆于纤维素衍生炭之中的形态包括全包覆和半包覆；全包覆指埃洛石纳米管完全嵌入至纤维素衍生炭之中；半包覆指埃洛石纳米管的一部分被纤维素衍生炭包覆，另一部分在纤维素衍生炭的表面有部分露出，或者贴附于纤维素衍生炭的表面。
5、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述放射状孔道结构由片层状组织排列而成；所述片层状组织为包覆有埃洛石纳米管的纤维素衍生炭，按放射状取向排列所形成的结构。其中，纤维素衍生炭的薄层结构有助于流体的扩散与待吸附物质的渗透，而其与埃洛石纳米管形成的包覆结构有助于减少埃洛石纳米管尖锐的形貌可能造成的溶血与凝血风险。
6、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述复合微球吸附剂的粒径为200-5000 μm，更优选为500-2000 μm。过大的粒径会阻碍流体在微球内部的扩散，而过小的粒径会增加灌流过程中实现循环所需要的压头。粒径的大小可以通过控制料浆的固含量以及料浆滴入液氮时出口处直径来实现。
7、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述复合微球吸附剂的比表面积为5-2000m2·g-1，更优选为300-1500 m2·g-1。
8、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述埃洛石纳米管的长度为0.5-30 μm，内径为10-40 nm，外径为40-70 nm。
9、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述纤维素衍生炭具有孔径为1-100 nm的纳米级孔结构。
10、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述纤维素衍生炭是由纤维素经炭化后得到的。纤维素表面具有丰富的含氧官能团，具有良好的亲水性、分散性以及生物相容性。此外，将纤维素炭化后得到的纤维素衍生炭具有丰富的孔结构，使其能更好地应用于吸附分离领域。
11、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述纤维素包括微晶纤维素、纳米纤维素、羟甲基纤维素、纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等中的一种或两种以上的组合，更优选为微晶纤维素、羧甲基纤维素。
12、本专利技术还提供了上述埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：
13、（1）按照增溶剂：纤维素：分散剂：埃洛石纳米管：溶剂 = (3-10)：(3-10)：(0.1-1)：(1-5)：(15-20) 的比例，将增溶剂、纤维素、分散剂与埃洛石纳米管分散于溶剂中，加热使纤维素溶解，得到料浆；
14、（2）将料浆滴入液氮中，经预冷冻形成含冰模板的第一前驱体微球；
15、（3）将第一前驱体微球进行冻干，去除冰模板，得到第二前驱体微球；
16、（4）将第二前驱体微球在惰性气体中炭化，得到埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂。
17、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述增溶剂包括n-甲基吗啉-n-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐等中的一种或两种以上的组合，更优选为n-甲基吗啉-n-氧化物。
18、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述分散剂包括聚乙二醇、聚山梨酯、聚乙二醇辛基苯基醚等中的一种或两种以上的组合。
19、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述溶剂包括水、乙醇、甲醇、二甲亚砜等中的一种或两种以上的组合。
20、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述加热的温度为40-90 ℃。
21、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述预冷冻的时间为1-30 min，更优选为5-10 min。
22、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述冻干的温度为0℃至-90℃，更优选为-50至-70 ℃；冻干的时间为12-120 h，更优选为24-48 h。
23、在预冷冻与冻干处理的过程中，海绵状孔道结构的形成是由于料浆在与液氮接触时，表层溶剂具有极大的过冷度，使得此时晶粒形成的速率远高于枝晶形成与生长的速率，这导致溶剂模板更倾向于形成不具有生长方向的细小结晶，因此，在冻干除去溶剂及冰模板后，表层的负载了埃洛石纳米管的纤维素保留了细小结晶模板存在时所形成的海绵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂，其中，该复合微球吸附剂包括表层和内部，所述表层包覆所述内部；所述表层的厚度为10-500 μm，所述内部的直径为5-500 μm；
2.根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述放射状孔道结构由片层状组织排列而成；
3. 根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述复合微球吸附剂的粒径为200-5000 μm。
4. 根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述复合微球吸附剂的比表面积为5-2000 m2·g-1。
5. 根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述纤维素衍生炭具有孔径为1-100nm的纳米级孔结构。
6.根据权利要求5所述的复合微球吸附剂，其中，所述纤维素衍生炭是由纤维素经炭化后得到的；
7.权利要求1-6任一项所述的埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述增溶剂包括N-甲基吗啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-乙基-
9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述分散剂包括聚乙二醇、聚山梨酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或两种以上的组合。
10. 根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述预冷冻的时间为1-30 min。
11. 根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述冻干的温度为0-90 ℃，冻干的时间为12-120 h。
12. 根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述炭化的温度为300-1500 ℃，所述炭化的时间为1-10 h。
13.一种血液灌流器，其中，该血液灌流器包括权利要求1-6任一项所述的埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂。
14.权利要求1-6任一项所述的埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂在血脂吸附领域的应用，其中，该复合微球吸附剂用于脂蛋白a、低密度脂蛋白胆固醇、胆固醇、甘油三酯的清除。
...【技术特征摘要】
1. 一种埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂，其中，该复合微球吸附剂包括表层和内部，所述表层包覆所述内部；所述表层的厚度为10-500 μm，所述内部的直径为5-500 μm；
2.根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述放射状孔道结构由片层状组织排列而成；
3. 根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述复合微球吸附剂的粒径为200-5000 μm。
4. 根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述复合微球吸附剂的比表面积为5-2000 m2·g-1。
5. 根据权利要求1所述的复合微球吸附剂，其中，所述纤维素衍生炭具有孔径为1-100nm的纳米级孔结构。
6.根据权利要求5所述的复合微球吸附剂，其中，所述纤维素衍生炭是由纤维素经炭化后得到的；
7.权利要求1-6任一项所述的埃洛石纳米管与纤维素衍生炭的复合微球吸附剂的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：巩前明，李可扬，李月红，王冲，干建宁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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