博士開題報告

1、天津大學(xué)碩士研究生選題報告及論文工作計劃表碩士生姓名：蔡娜娜學(xué)號:2014207180入學(xué)年月:2014-09-01所屬學(xué)院：化工學(xué)院專業(yè)：生物化工導(dǎo)師姓名：張雷課題名稱：新型血液凈化吸附劑的制備與性能研究1、課題來源：(1)導(dǎo)師研究課題的一部分V(2)自己選擇課題(3)其它(選一項打，)2、項目所屬性質(zhì)：(1)基礎(chǔ)研究(2)應(yīng)用基礎(chǔ)研究J(3)應(yīng)用研究(4)開發(fā)研究(5)工程設(shè)計(選一項打，)3、預(yù)計論文完成時間:2017年5.月.5日選題報告時間：2015年10月15日參加報告范圍及人數(shù)：課題組全體成員12人評議組成員姓名：黃鶴；仰大勇；姚芳蓮；趙廣榮；董岸杰職稱：-I教授；研究員；教授；

2、教授；教授1.擬選課題國內(nèi)、外的研究動態(tài)、水平、存在問題，并附主要參考文獻：1.1研究背景和意義血液凈化技術(shù)是20世紀60年代興起的一種疾病治療技術(shù)，一般用于藥物和手術(shù)無法治療的急性或疑難病癥。血液凈化的方式分體外循環(huán)血液凈化和體內(nèi)循環(huán)血液凈化兩種。體外循環(huán)血液凈化方法有HD（血液透析）、HF（血液濾過）HP（血液灌流）、PE（血漿置換）等多種1。國外在上世紀60年代開始血液灌流凈化療法，即與固態(tài)吸附劑接觸，以吸附的方式清除體內(nèi)某些代謝產(chǎn)物及外源性藥物等。如Yatzidis研究了活性炭血液凈化療法消除尿毒癥患者血中的肌酊、尿酸等2,但是其吸附劑血液相容性差，易導(dǎo)致血液灌流的失敗。196處,Ch

3、ang率先應(yīng)用人工細胞的概念用白蛋白火棉膠包覆活性炭用于血液灌流網(wǎng)這種方法有效的克服了活性炭的弊端，抑制了活性炭表面炭灰的脫落及血小板的粘附，并且包膜后也沒有明顯改變活性炭的吸附性能，這開創(chuàng)了包膜活性炭應(yīng)用于血液凈化領(lǐng)域的先河。目前很多材料己經(jīng)被用于活性炭的包膜，比如甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）4、殼聚糖、醋酸纖維素（CA）6、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）7、改性聚乙烯醇網(wǎng)等。1.2研究現(xiàn)狀和存在問題血液凈化吸附材料的類型主要有活性炭吸附劑、合成樹脂類吸附劑、免疫吸附劑和生物型人工肝臟等?；钚蕴课絼┈F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于吸附血液中的各種內(nèi)源性和外源性的有害物質(zhì)，如肌酊、尿酸、膽酸、脂肪酸、中分子物質(zhì)

4、、膽紅素、安眠藥、農(nóng)藥等；大孔樹脂類吸附劑是另一類有實際使用價值的醫(yī)用吸附劑，是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，可根據(jù)需要進行人工合成，使其具備特定的吸附性能90但是由于活性炭和大孔吸附樹脂疏水的表面及其具有較差的機械性能，在應(yīng)用于血液灌流過程中容易產(chǎn)生炭灰的脫落，引起血小板及血液蛋白數(shù)量降低，甚至血栓。因此，提高吸附劑的血液相容性和吸附性能成為血液灌流領(lǐng)域的一個關(guān)鍵問題10。血液凈化的核心技術(shù)之一就是血液凈化吸附劑的選擇，這也是目前研究的重點之一。因為血液凈化吸附劑需要直接與血液或者血液的部分成分接觸，所以用于血液凈化吸附劑的材料必須具有低毒性、很好的血液相容性、化學(xué)性質(zhì)和機械性能穩(wěn)定、適宜的形

5、狀尺寸等特點110目前，血液凈化用的血液灌流器采用的包膜材料如日本、瑞典為醋酸纖維素；國產(chǎn)多為改性聚乙烯醇，只有少數(shù)廠家選用火棉膠膜。包膜方法多采用以浸吸包膜、低溫干燥成膜的方法。但是目前臨床上使用的吸附劑的最大問題是血液相容性差和吸附容量低100縮短患者血液凈化過程的單次時間、提高有害物質(zhì)的清除效率和血液相容性，減少在此過程中出現(xiàn)的栓塞等問題，有利于提高血液凈化系統(tǒng)的治療效果、降低治療成本、提高血液凈化的總體質(zhì)量。1 參考文獻Zhi-JunDuan,Lei-LeiLi,JiaJu,Zhi-HongGao,Gao-HongHe.Treatmentofhyperbilirubinemiawith

6、bloodpurificationinChinaJ.WorldJGastroenterol,2006,12（46）:7467-7471.2 HYatzidisM,Garidi,CVassilikos.AnimprovedmethodforthesimpleandaccuratecolorimetricdeterminationofureawithEhrlich'sreagentJ.JclinPath,1964,17:163-164.3 TMSChang.RemovalofendogenousandexogenoustoxinsbyamicroencapsulatedabsorbentJ

7、.CanJPhysiolPharmacol,1969,12:1043-1045.4 JDAndrade,KKunitomo,VRWagenen.Preparationofsphericalencapsulationofactivatedcarbonsandtheiradsorptioncapacityoftypicaluremictoxin-sJ.TransAmSocArtifInternOrgans,1971,17:222-228.5 TChandy,CPSharma.Preparationandperformanceofchitosanencapsulatedactivatedcharco

8、al(ACCB)adsorbentsforsmallmoleculesJ.JMicroencapsul,1993,10:475-486.6 JMiao,FZhang,MTakieddin.AdsorptionofDoxorubicinonPoly(methylmethacrylate)-Chitosan-Heparin-CoatedActivatedCarbonBeadsJ.Langmuir,2012,28:4396-4403.7 HWMKoning,RAFMChamulcau,ABantjes.CoatingMembranesforaSorbentBasedArtificialLiver:A

9、dsorptionCharacteristicsJ.ArtifOrgans,1982,6:280-287.8 H.ShokryHassan,M.F.Elkady,A.H.El-Shazly,andHishamS.Bamufleh.FormulationofSynthesizedZincOxideNanopowderintoHybridBeadsforDyeSeparationJ.Nanomaterials,2014,14:1-14.9 M.C.ANNESINI,L.DIPAOLA,L.MARRELLI,V.PIEMONTE,L.TURCHETTI.Bilirubinremovalfromalb

10、umin-containingsolutionbyadsorptiononpolymerresinJ.TheInternationalJournalofArtificialOrgans,2005,28:686-693.10 LipingWu,ZhengpuZhang.PreparationofPolyamidoamineDendronsSupportedonChitosanMicrospheresandtheAdsorptionofBilirubinJ.J.APPL.POLYM,2013,10:563-572.11 CarlaTripisciano,OleksandrP.Kozynchenko

11、,IngridLinsberger,GaryJ.Phillips,CarolA.Howell,SusanR.Sandeman,SteveR.Tennison,SergeyV.Mikhalovsky,ViktoriaWeber,andDieterFalkenhagen.Activation-DependentAdsorptionofCytokinesandToxinsRelatedtoLiverFailuretoCarbonBeadJ.Biomacromolecules,2011,12:3733W740.2、課題擬解決的主要技術(shù)問題，在理論和應(yīng)用方面的意義，完成課題的條件(包括個人業(yè)務(wù)水平、教研

12、室或?qū)W科組的技術(shù)、設(shè)備條件)和擬采取的技術(shù)措施和辦法：2.1 研究內(nèi)容粉末狀活性炭相比顆粒狀活性炭，具有表面積大，吸附能力強，對有毒代謝物的吸附速度較大，吸附能力使用充分等優(yōu)點；但是粉末狀活性炭直接應(yīng)用于血液凈化時，分離困難，且其微小顆粒會引起補體反應(yīng)、栓塞等問題。因此，利用親水性的材料包埋活性炭粉末，增加其生物相容性，且在應(yīng)用于吸附一些與白蛋白結(jié)合的毒素時，不會引起過多的蛋白質(zhì)的流失。主要研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：(1)采用新型親水材料制備包埋活性炭粉末的混合水凝膠。(2)研究包埋活性炭的混合水凝膠在對膽紅素的靜態(tài)吸附能力，及最優(yōu)吸附條件。(3)研究在白蛋白存在的條件下，混合水凝膠對到膽

13、紅素及白蛋白的吸附情況。(4)研究混合水凝膠的溶血反應(yīng)。(5)研究混合水凝膠的吸附機理及吸附平衡模式。2.2 擬解決的科學(xué)問題(1)制備包埋活性炭的混合水凝膠吸附劑：使活性炭均勻地包埋于水凝膠內(nèi)，在應(yīng)用時避免出現(xiàn)微小粒子泄漏引起不良反應(yīng)。(2)制備的混合水凝膠吸附劑具有血液相容性能且不影響吸附容量：使其在人體血液中具有優(yōu)良的血液相容性能，不會引起不良反應(yīng)的同時具有良好的吸附性能；在血液環(huán)境中，不會吸附血液蛋白，引起吸附材料吸附性能下降，蛋白質(zhì)大量減少；在吸附與血液白蛋白結(jié)合的毒素的同時，不會引起過多的蛋白質(zhì)流失。(3)研究新型混合水凝膠吸附劑對毒素的吸附機理。2.3 研究意義血液灌流吸附劑需要

14、直接與血液或者血液的部分成分接觸，所以用于血液凈化吸附劑的材料必須具有低毒性、很好的血液相容性、化學(xué)性質(zhì)和機械性能穩(wěn)定、優(yōu)良的吸附性能等特點。目前臨床上使用的吸附劑的最大問題是血液相容性差和吸附容量低。本實驗利用兩性離子和親水材料包埋粉末狀活性炭，制得一種新型有效的吸附劑：使其在具備較好的吸附性能外，在與血液直接接觸時，不會引起補體反應(yīng)、血小板減少癥、蛋白質(zhì)大量流失等不良反應(yīng)。2.4 完成課題條件(1)個人業(yè)務(wù)水平本人已閱讀大量文獻，對血液凈化領(lǐng)域已有一定了解；在水凝膠的制備及活性炭的包埋技術(shù)方面也有一定的經(jīng)驗。(2)課題組的技術(shù)設(shè)備條件課題組在生物相容性材料領(lǐng)域具有較好基礎(chǔ)。上述研究計劃的提

15、出，主要以本實驗室的研究工作為基礎(chǔ)，并參考國內(nèi)外相關(guān)研究的最新進展，經(jīng)過充分的科學(xué)調(diào)研，合理可行，易于實施。各種所需實驗材料來源有保障、實驗室研究設(shè)施齊全，滿足此課題實施的需要。擬采取的研究方案(1)包埋活性炭的混合水凝膠的制備將活性炭研磨，過篩，將粉末狀活性炭與親水材料混合，攪拌，超聲，使其混合均勻；加入定量的交聯(lián)劑和引發(fā)劑，聚合，形成混合凝膠；切成均勻塊狀凝膠，放入PBS中，沖洗，除去未被包埋的活性炭，待用。利用光學(xué)顯微鏡分析混合水凝膠的特征。(2)混合水凝膠的溶血反應(yīng)研究將定量的紅細胞懸浮液與吸附材料混合：a.與PBS溶液混合b.與未經(jīng)包埋的粉末狀活性炭混合c.與與包埋活性炭的混合水凝膠

16、混合；每隔一段時間經(jīng)渦旋混合使其充分接觸，放置2h后，離心，觀察效果。(3)膽紅素的靜態(tài)吸附研究標準曲線的繪制a.在400-600nm下，掃描膽紅素的光譜，找出最大吸收峰。b.在0-100mg/L的濃度范圍下，測得不同膽紅素濃度的吸光值，做出標準曲線。靜態(tài)吸附實驗將定量的活性炭與的200mg/L的膽紅素溶液(PBS溶液)混合在棕色錐形瓶中，在常溫、100rpm條件下，震蕩，達到平衡時，取出液體，測得其吸光值，得到膽紅素的平衡濃度。吸附等溫線的繪制將定量的活性炭與不同濃度的膽紅素(PBS溶液)在棕色瓶子中混合，測得其平衡濃度，得到吸附等溫線，判斷其吸附平衡模式。(4)在白蛋白存在的條件下，混合水

17、凝膠對膽紅素及白蛋白的吸附能力研究將定量活性炭加入到含有40mg/mL(在人體血液中，正常的白蛋白濃度為40-55mg/mL)的白蛋白和200mg/L的膽紅素的PBS溶液中，在常溫、100rpm條件下，震蕩，達到平衡時，檢測溶液中白蛋白和膽紅素的濃度。3、課題進展計劃(包括各階段計劃完成的內(nèi)容和所需的時間等)。2015年09-12月:(1)制備包埋粉末狀活性炭的混合水凝膠a.閱讀文獻，了解活性炭包埋的現(xiàn)狀及水凝膠的制備技術(shù)b.制備制備包埋活性炭粉末的混合水凝膠，通過光學(xué)顯微鏡觀察其表面特征c.研究混合水凝膠的溶血反應(yīng)d.初步研究混合水凝膠對膽紅素的吸附能力2016年01-06月:(2)混合水凝膠的吸附性能研究a.優(yōu)化吸附混合水凝膠的吸附條件b.在最優(yōu)條件下，比較幾種混合水凝膠對膽紅素的吸附能力。c.研究混合水凝膠對膽紅素的吸附機理及平衡吸附模式d.在白蛋白存在的條件下，研究混合水凝膠對膽紅素的吸附能力及對白蛋白是否吸附。2