本發(fā)明屬于血液凈化治療領(lǐng)域，涉及一種用于吸附尿酸的材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

尿酸是人體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝過程的最終產(chǎn)物，正常人體內(nèi)生成量較穩(wěn)定。而腎病患者因腎功能低下或腎衰竭，血液中會有大量包括尿酸在內(nèi)的毒性物質(zhì)積累。過量的尿酸不僅會引發(fā)尿毒癥的多種并發(fā)癥，而且還會進(jìn)一步加速腎衰。

血液透析是臨床上降低腎病患者血液中毒性物質(zhì)的主要方法，但高昂的醫(yī)療費是大多數(shù)病患者都難以承受的；口服吸附劑存在生物相容性和吸附選擇性差的問題，臨床使用效果并不理想；血液灌流技術(shù)是另外一種清除人體內(nèi)過量內(nèi)源性代謝毒性物質(zhì)的血液凈化技術(shù)，它可以憑借其獨特的作用機(jī)制，利用高效的吸附劑將病患者體內(nèi)的毒素清除，對于治療腎病從而挽救患者的生命具有重大意義。設(shè)計與制備一種對尿酸有高吸附容量且生物相容性良好的吸附材料是血液灌流技術(shù)的關(guān)鍵所在。

聚乙烯亞胺(PEI)是一種水溶性高分子聚合物，分子鏈上豐富的N原子具有很強(qiáng)的親質(zhì)子性，因此能與尿酸的互變異構(gòu)體2,6,8-三羥基嘌呤中的羥基(質(zhì)子給體)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氫鍵相互作用。有學(xué)者基于此原理將PEI接枝于硅膠表面用于吸附清除尿酸，但是血液相容性不理想。

隨著現(xiàn)代生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等多學(xué)科的相互滲透和發(fā)展，具有生物相容性的高分子材料發(fā)揮著越來越重要的作用。為了進(jìn)一步提高或改善性能，大多數(shù)高分子材料需要進(jìn)行表面改性，賦予或提高高分子材料各種物理化學(xué)性能與生物學(xué)性能，如親水性、親和吸附性、生物相容性及細(xì)胞粘附性等。改性后的材料可用于生物傳感器、生物大分子及DNA的分離、細(xì)胞的識別和標(biāo)記以及藥物的控釋等方面。

聚甲基丙烯酸β-羥乙酯(PHEMA)是一種應(yīng)用廣泛的生物醫(yī)用材料，具有良好的生物相容性，其大分子鏈上具有反應(yīng)活性較高的羥基，易于進(jìn)行化學(xué)修飾。用PHEMA作為生物相容性載體材料，已被應(yīng)用于許多研究領(lǐng)域?；诖?，本發(fā)明設(shè)計制備了以聚甲基丙烯酸β-羥乙酯為基質(zhì)的吸附尿酸材料應(yīng)用于血液灌流技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決目前尿酸吸附材料吸附性能不高且生物相容性差的問題，本發(fā)明提供一種用于吸附尿酸的材料及其制備方法與應(yīng)用，將聚乙烯亞胺(PEI)接枝到環(huán)氧化的PHEMA微球表面，制得了對尿酸有較高吸附量的材料PEI-PHEMA微球。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于吸附尿酸的材料，該材料由下述步驟制得：

(1)制備PHEMA微球：將分散劑Span-60溶于液體石蠟中構(gòu)成連續(xù)相油相；將甲基丙烯酸β-羥乙酯和二次蒸餾水混溶構(gòu)成分散相水相，加入過硫酸銨進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)；

(2)PHEMA微球的環(huán)氧化：在PHEMA微球中加入NaOH溶液和環(huán)氧氯丙烷，將環(huán)氧基基團(tuán)引入到微球表面；

(3)在環(huán)氧化PHEMA微球表面接枝PEI：在表面有環(huán)氧基基團(tuán)的微球中加入PEI和1,4-二氧六環(huán)，進(jìn)行接枝反應(yīng)，得到表面接枝有PEI的PEI-PHEMA微球材料，用于吸附尿酸。

本發(fā)明還提供了一種用于吸附尿酸的材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

(1)制備PHEMA微球：將分散劑Span-60溶于液體石蠟中構(gòu)成連續(xù)相油相；將甲基丙烯酸β-羥乙酯和二次蒸餾水混溶構(gòu)成分散相水相，加入過硫酸銨進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)；

(2)PHEMA微球的環(huán)氧化：在PHEMA微球中加入NaOH溶液和環(huán)氧氯丙烷，將環(huán)氧基基團(tuán)引入到微球表面；

(3)在環(huán)氧化PHEMA微球表面接枝PEI：在表面有環(huán)氧基基團(tuán)的微球中加入PEI和1,4-二氧六環(huán)，進(jìn)行接枝反應(yīng)，得到表面接枝有PEI的PEI-PHEMA微球。

步驟(1)中，所述PHEMA微球制備操作為：將0.40-0.60g分散劑Span-60溶于30-40ml液體石蠟中，構(gòu)成連續(xù)相油相；將7ml甲基丙烯酸β-羥乙酯與2ml二次蒸餾水混溶，加入0.45g的交聯(lián)劑N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺構(gòu)成分散相水相；將水相加入到油相中形成反相懸浮體系聚合，通入N₂，400rpm攪拌30min，將溫度升高至55-70℃，加入引發(fā)劑過硫酸銨，在N₂保護(hù)下聚合反應(yīng)8小時，濾出微球，分別用石油醚、丙酮洗滌，于50℃下真空干燥，即制得平均粒徑為140-170μm透明PHEMA微球。

步驟(2)中，所述PHEMA微球的環(huán)氧化操作為：加入PHEMA微球1g，加入10％的NaOH溶液15ml浸泡溶脹3h；再加入環(huán)氧氯丙烷3-6ml，攪拌，30℃下反應(yīng)10h；將微球用無水乙醇和蒸餾水洗滌，真空干燥，即得到表面帶有環(huán)氧基基團(tuán)的PHEMA微球。

步驟(3)中，所述環(huán)氧化PHEMA微球表面接枝PEI操作為：將4-6ml PEI溶解于1,4-二氧六環(huán)與水的混合溶液中，將環(huán)氧化的PHEMA微球加入該溶液中溶脹2h，在50-70℃下反應(yīng)7-10h，通過胺基與環(huán)氧鍵之間的開環(huán)反應(yīng)，將聚乙烯亞胺接枝在微球表面，將微球濾出用蒸餾水洗至中性，50℃下真空干燥，即得到表面接枝有PEI的PEI-PHEMA微球。

本發(fā)明還提供了一種用于吸附尿酸的材料在吸附尿酸中的應(yīng)用，該吸附尿酸的材料對尿酸的吸附量為81.60mg/g。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用聚甲基丙烯酸β-羥乙酯(PHEMA)具有良好的生物相容性，用PHEMA作為生物相容性載體材料，對其進(jìn)行環(huán)氧化處理后再接枝上PEI，就得到了既具有生物相容性，表面又有大量對尿酸分子具有強(qiáng)吸附作用的胺基的吸附材料，在血液凈化治療領(lǐng)域，用這種材料來清除血液中的尿酸分子具有潛在應(yīng)用的價值；

本發(fā)明所述方法制備的吸附材料對尿酸具有很高的吸附性能，成本低，材料利用率高，能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求；

本發(fā)明制得的吸附尿酸的材料，即表面接枝有PEI的PEI-PHEMA微球，在25℃下，pH為7.0時，對尿酸的吸附量達(dá)到81.60mg/g。

附圖說明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為PHEMA微球的掃描電子顯微鏡照片；

圖2為效果證明實驗一PEI-PHEMA微球?qū)δ蛩岬牡葴匚骄€；

圖3為效果證明實驗二PEI-PHEMA微球?qū)δ蛩岬牡葴匚骄€。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種用于吸附尿酸的材料的制備方法，該方法利用聚甲基丙烯酸β-羥乙酯(PHEMA)的可化學(xué)修飾性，將聚甲基丙烯酸β-羥乙酯聚合物微球作為生物相容性載體材料，在其表面先引入環(huán)氧基基團(tuán)再接枝聚乙烯亞胺(PEI)，制備了表面接枝有PEI的PEI-PHEMA微球；

實施例1

(1)PHEMA微球的制備：將0.40-0.60g分散劑Span-60溶于30-40ml液體石蠟中，構(gòu)成連續(xù)相油相；

將7ml甲基丙烯酸β-羥乙酯與2ml二次蒸餾水混溶，加入0.45g的交聯(lián)劑N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺構(gòu)成分散相水相；

將水相加入到油相中形成反相懸浮體系，通入N₂，400rpm攪拌30min，將溫度升高至55-70℃，加入引發(fā)劑過硫酸銨，在N₂保護(hù)下聚合反應(yīng)8小時，濾出微球，分別用石油醚、丙酮洗滌，于50℃下真空干燥，即制得平均粒徑為140-170μm透明PHEMA微球；

(2)PHEMA微球的環(huán)氧化：加入PHEMA微球1g，加入10％的NaOH溶液15ml浸泡溶脹3h；再加入環(huán)氧氯丙烷3-6ml，攪拌，30℃下反應(yīng)10h；將微球用無水乙醇和蒸餾水洗滌，真空干燥，即得到表面帶有環(huán)氧基基團(tuán)的PHEMA微球；

(3)在環(huán)氧化PHEMA微球表面接枝PEI：將4-6ml PEI溶解于1,4-二氧六環(huán)與水的混合溶液中，將環(huán)氧化的PHEMA微球加入該溶液中溶脹2h，在50-70℃下反應(yīng)7-10h，通過胺基與環(huán)氧鍵之間的開環(huán)反應(yīng)，將聚乙烯亞胺接枝在微球表面，將微球濾出用蒸餾水洗至中性，50℃下真空干燥，即得到表面接枝有PEI的PEI-PHEMA微球。

實施例2

(1)PHEMA微球的制備：將0.50g分散劑Span-60溶于35ml液體石蠟中，構(gòu)成連續(xù)相油相；

將7ml甲基丙烯酸β-羥乙酯與2ml二次蒸餾水混溶，加入0.45g的交聯(lián)劑N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺構(gòu)成分散相水相；

將水相加入到油相中形成反相懸浮體系，通入N₂，400rpm攪拌30min，將溫度升高至65℃，加入引發(fā)劑過硫酸銨，在N₂保護(hù)下聚合反應(yīng)8小時，濾出微球，分別用石油醚、丙酮洗滌，于50℃下真空干燥，即制得平均粒徑為160μm左右的透明PHEMA微球；

(2)PHEMA微球的環(huán)氧化：加入PHEMA微球1g，加入10％的NaOH溶液15ml浸泡溶脹3h；再加入環(huán)氧氯丙烷5ml，攪拌，30℃下反應(yīng)10h；將微球用無水乙醇和蒸餾水洗滌，真空干燥，即得到表面帶有環(huán)氧基基團(tuán)的PHEMA微球；

(3)在環(huán)氧化PHEMA微球表面接枝PEI：將4-6ml PEI溶解于1,4-二氧六環(huán)與水的混合溶液中，將環(huán)氧化的PHEMA微球加入該溶液中溶脹2h，在50-70℃下反應(yīng)7-10h，通過胺基與環(huán)氧鍵之間的開環(huán)反應(yīng)，將聚乙烯亞胺接枝在微球表面，將微球濾出用蒸餾水洗至中性，50℃下真空干燥，即得到表面接枝有PEI的PEI-PHEMA微球。

上述各步驟對應(yīng)反應(yīng)式如下：

(1)PHEMA微球的制備：

(2)PHEMA微球的環(huán)氧化：

(3)在環(huán)氧化PHEMA微球表面接枝PEI：

效果證明實驗一：

在四口燒瓶中加入1g環(huán)氧化的PHEMA微球，加入6ml PEI溶解于1,4-二氧六環(huán)與水的混合溶液，溶脹2h，70℃恒溫條件下進(jìn)行接枝反應(yīng)8h，將微球濾出，用蒸餾水洗至中性，50℃下真空干燥，即得到接枝度為8.73g/100g的PEI-PHEMA微球。使用該接枝微球?qū)δ蛩崛芤哼M(jìn)行靜態(tài)吸附，考察對尿酸的吸附性能：分別將0.1g的PEI-PHEMA微球加入到初濃度不同(0.1-1.0mg/mL)的尿酸溶液(100ml，pH＝7.0)中，25℃下在氣浴恒溫振蕩箱中振蕩3h，吸取上層清液，稀釋后紫外分光光度法(680nm)處測定平衡濃度，利用公式計算平衡吸附量Qe(mg/g)。繪制PEI-PHEMA微球?qū)δ蛩岬牡葴匚角€，如圖2所示。

$Q_e=\frac{(C_0-C_e)V}{1000m}$

式中C₀、Ce(mg/L)分別為吸附前及吸附達(dá)平衡后溶液中尿酸的濃度，m(g)為PEI-PHEMA微球的質(zhì)量，V(mL)為吸附液體積。

從圖2可以看出，25℃下，溶液pH為7.0時，PEI-PHEMA微球?qū)δ蛩岬奈叫阅茌^好，吸附量達(dá)到81.60mg/g。

效果證明實驗二：

在四口燒瓶中加入1g環(huán)氧化的PHEMA微球，加入5ml、4ml PEI溶解于1,4-二氧六環(huán)與水的混合溶液，溶脹2h，70℃恒溫條件下進(jìn)行接枝反應(yīng)10h，將微球濾出，用蒸餾水洗至中性，50℃下真空干燥，分別得到PEI接枝度為7.28g/100g和6.44g/100g的PEI-PHEMA微球。使用這兩種微球?qū)δ蛩崛芤哼M(jìn)行靜態(tài)吸附，考察對尿酸的吸附性能。方法參照效果證明實驗一，并與其進(jìn)行效果對比，結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出，25℃下，溶液pH為7.0時，不同接枝度的PEI-PHEMA微球?qū)δ蛩峋幸欢ǔ潭鹊奈?，而且隨著接枝度的增加吸附量也呈增加的規(guī)律，最大接枝度時，吸附量達(dá)到81.60mg/g。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。