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尺寸選擇性聚合物體系的制作方法與工藝

文檔序號:11807106閱讀:244來源:國知局
本發(fā)明涉及尺寸選擇性聚合物體系,具體而言,涉及其表面上具有多個有傳輸孔的孔和負離子電荷的聚合物體系。本發(fā)明的尺寸選擇性多孔聚合物吸附劑為生物相容和血液相容的,并且用來在與體液的直接接觸中起作用。這些吸附劑有效地與血液透析結合以提取并控制β2-微球蛋白的血液水平而不會顯著干擾白蛋白、免疫球蛋白、白細胞、紅細胞和血小板的水平。這些聚合物吸附劑同樣能夠非常有效地從膿毒病、燒傷、創(chuàng)傷、流感等的患者的血液和/或生理性流體中提取與全身炎癥反應綜合征(SIRS)有關的細胞因子,同時使血液中生理上必需的組分保持在臨床可接受的水平。

背景技術:
體外血液凈化技術在包括血液透析、血液過濾、血液灌注、血漿灌流以及這些方法的組合的很多醫(yī)學治療中都很重要。血液透析和血液過濾涉及使全血流過空心纖維以除去多余的水分和小分子尺寸的化合物,但無法除去諸如β2-微球蛋白(B2M)和細胞因子的蛋白毒素。血液灌注是使全血流過吸附劑以從血液中除去污染物。血漿灌流是血漿流過吸附劑。在血液灌注中,處理過的全血流回患者的血液循環(huán)系統(tǒng)。除了常見的要求,例如血液相容性和醫(yī)療設備的無菌性,用于血液灌注和血漿灌流的理想的吸附劑應具有足以吸附毒素而不吸附有效組分的吸附容量和選擇性以利于患者。常規(guī)的吸附材料包括活性炭、硅酸鹽、硅藻土和合成的多孔樹脂。活性炭已被報導在體外吸附中用于治療精神分裂癥(Kinney,美國專利;4,300,551;1981)。各種合成的聚合物吸附劑已被公開用于從血液中除去中毒性休克綜合征毒素-1、緩激肽和內毒素(Hirai等,美國專利6,315,907;2001;6387362;2002和6132610;2000)以及用于從動物的血液中除去毒物和/或藥物(Kunin等,美國專利3,794,584;1974)。通過以上吸附劑進行的吸附通常為非選擇性的,并因此局限于短期治療中。大多數(shù)商業(yè)上的多孔樹脂是通過大孔合成的(Meitzner等,美國專利;4,224,415; 1980),例如RohmandHaas公司的AmberliteXAD-和AmberliteXAD-或者由超高交聯(lián)(hypercrosslinking)合成[Davankov等,J.PolymerScience,SymposiumNo.47,95-101(1974)]合成的,超高交聯(lián)合成用于制備Purolite公司的Hpersol-樹脂。很多商業(yè)上的聚合物吸附劑具有大孔表面和吸附容量,但由于孔徑的寬分布缺少選擇性。其它的則為了吸附有機小分子而制備或者不是血液相容的,因此不適用于直接從體液中選擇性吸附中型蛋白。為了增強血液相容性,很多技術都涉及用諸如聚丙烯酰胺和聚(甲基丙烯酸羥乙酯)的親水材料涂布疏水性吸附劑(Clark,美國專利4,048,064;1977;Nakashima等,美國專利4,171,283;1979)。Watanabe等(美國專利5,051,185;1991)報導了甲基丙烯酸2-羥乙酯與甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯的共聚物涂料。Davankov等(美國專利6,114,466;2000)公開了將包括甲基丙烯酸2-羥乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己內酰胺和丙烯酰胺的親水性單體接枝到多孔聚合物珠子的外表面的方法。最近,Albright(美國專利6,884,829B2;2005)公開了在大孔合成的過程中使用表面活性分散劑[包括聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)和羥乙基纖維素]以在一步合成中的多孔珠子上生成血液相容的表面。吸附劑的內部孔結構(孔徑分布、孔容量和孔表面)對吸附選擇性來說非常重要。Clark(美國專利4,048,064;1977)公開了將包含具有至(埃Angstrom)范圍內有效孔徑的吸附劑的填料床的筒用于血液灌注。該孔徑范圍主要為了解毒和防止從血液中吸附阻凝劑、血小板和白細胞,但不足以吸附中型蛋白,例如細胞色素-c和β2-微球蛋白。相似地,Mazid(美國專利5,149,425;1992)公開了用具有大于孔徑的膜片涂布諸如硅酸鹽和硅藻土的無機吸附劑用于制備血液灌注吸附劑。近來,Giebelhausen(美國專利,551,700;2003)公開了具有至孔徑和至少0.6cm3/g總微孔體積的明顯的微觀結構的球形吸附劑用于吸附化學毒劑、有毒氣體和蒸氣以及致冷劑。以上孔結構對于從生理性流體中吸附中型蛋白來說太小。Miyake等(美國專利4,246,351;1981)公開了具有寬分布孔徑(直徑至)的吸附劑用于吸附蛋白、酶、抗原和抗體。由于其寬孔徑分布,該吸附劑從血液中既吸附毒素也吸附諸如白蛋白的有益蛋白。記載了將抗體和IgG結合蛋白固定到多孔聚合物吸附劑的表面以增強具有寬孔徑分布的吸附劑的選擇性,從而用于減少低密度脂蛋白,治療動脈粥樣硬化,吸附類風濕關節(jié)炎因子(Strahilevitz,美國專利6,676,622;2004)以及從血液中除去丙型肝炎病毒(Ogino等,美國專利6,600,014;2013)。然而,與吸附劑結合的抗體或蛋白會極大地增加血液灌注或血漿灌流設備的副作用,并會極大地增加保持設備無菌性的難度。通過直接血液灌注除去β2-微球蛋白對腎病患者是有益的(Kazama,“Nephrol.Dial.Transplant”,2011,16:31-35)。Braverman等(美國專利5,904,663;1999)記載了在至的直徑范圍內具有孔的增強部分的吸附劑用于從血液中除去β2-微球蛋白,Davankov等(美國專利6,527,735;2003)記載了該吸附劑用于從生理性流體中除去分子量在300道爾頓至30,000道爾頓范圍內的毒素。Strom等(美國專利6,338,801;2002)記載了旨在吸附β2-微球蛋白的具有在至范圍內孔徑的聚合物樹脂的合成方法。然而,本發(fā)明人的體外研究表明Davankov和Strom提出的孔結構在血清白蛋白的存在下對諸如β2-微球蛋白和細胞色素-c的中型蛋白的選擇性吸附來說是不夠的。對比現(xiàn)有公開,本發(fā)明中敘述的多孔聚合物吸附劑表明對吸附小型和中型蛋白的高選擇性而排除對具有大于50,000道爾頓分子量的大型蛋白的吸附。更重要地,本發(fā)明公開了用于血液灌注的吸附劑適于長期臨床治療,這是因為諸如白蛋白、紅細胞、血小板和白細胞的健康組分被保持在臨床可接受的水平。

技術實現(xiàn)要素:
一個實施方式中,本發(fā)明提供了一種聚合物體系,包含至少一種具有多個孔的聚合物,且所述聚合物具有至少一個直徑為約250埃至約2000埃的傳輸孔,且所述聚合物具有比所述聚合物容量孔體積的約1.8%至約78%大的傳輸孔體積。出于本發(fā)明的目的,術語“傳輸孔”定義為允許分子向有效孔快速“傳輸”的孔,而術語“傳輸孔體積”意指每單位質量聚合物的“傳輸”孔的體積。另一個實施方式中,所述孔具有大于100埃至約2000埃的直徑。再一個實施方式中,所述聚合物能夠從血液中吸附大于20,000道爾頓至小于50,000道爾頓的蛋白分子,并排除對大于50,000道爾頓的血液蛋白的吸附。又一個實施方式中,所述聚合物具有約0.315cc/g至約1.516cc/g的孔體積。還一個實施方式中,所述聚合物具有比所述容量孔體積的約21.97%至約98.16%大的有效孔體積。進一步的實施方式中,所述聚合物包含有效孔,所述有效孔具有大于約100埃至約250埃的直徑。出于本發(fā)明的目的,術語“總孔體積”定義為每單位質量聚合物中所有孔的體積,而術語“有效孔體積”意指任何選擇性吸附分子的孔。術語“容量孔體積”定義為每單位質量聚合物中所有孔的“容量”的體積,而術語“有效孔”意指用來吸附特定分子的功能孔。術語“容量孔”是所述有效孔和傳輸孔的總和。另進一步的實施方式中,所述聚合物為生物相容的。再一個實施方式中,所述聚合物為血液相容的。又進一步的實施方式中,所述聚合物的幾何形狀為球形珠子。還進一步的實施方式中,所述聚合物在與全血的直接接觸中使用以吸附蛋白分子并排除對大的血液蛋白的吸附,所述蛋白分子選自主要由細胞因子和β2-微球蛋白組成的組中,且所述大的血液蛋白選自主要由血紅蛋白、白蛋白、免疫球蛋白、纖維蛋白原、血清蛋白和其它大于50,000道爾頓的血液蛋白組成的組中。更進一步的實施方式中,所述聚合物具有吸附小于50,000道爾頓的蛋白的內表面選擇性,而對吸附維生素、葡萄糖、電解質、脂肪和其它由血液攜帶的親水性小分子營養(yǎng)物具有小選擇性或沒有選擇性。另一個實施方式中,所述聚合物用懸浮聚合法制成。又一個實施方式中,所述聚合物由苯乙烯和乙基乙烯基苯的芳族單體與交聯(lián)劑構成,所述交聯(lián)劑選自主要由二乙烯基苯、三乙烯基環(huán)己烷、三乙烯基苯、二乙烯基萘、二乙烯基砜、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯和它們的混合物組成的組中。另一個實施方式中,所述交聯(lián)劑為所述聚合物的約20%至約90%用量的DVD。再一個實施方式中,用于液滴懸浮聚合的穩(wěn)定劑選自主要由血液相容的聚合物組成的組中,所述聚合物為聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸羥乙基酯)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚(丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸)的鹽、聚(丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(乙烯醇)和它們的混合物。還一個實施方式中,所述聚合物由外部涂料而制成血液相容的,所述外部涂料選自主要由聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸羥乙酯)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚(丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(乙烯醇)和它們的混合物組成的組中。進一步的實施方式中,所述聚合物在多孔聚合物珠子形成的同時通過表面接枝所述血液相容的外部涂料而制成血液相容的。另進一步的實施方式中,所述聚合物通過將所述血液相容的外部涂料表面接枝到預制的多孔聚合物珠子上而制成血液相容的。又進一步的實施方式中,所述聚合物具有帶負離子電荷的外表面,且所述負離子電荷防止白蛋白進入所述孔中。再進一步的實施方式中,本發(fā)明涉及一種尺寸選擇性聚合物,包含至少一種具有多個孔的聚合物,且所述孔具有大于100埃至約2000埃的直徑,且所述聚合物具有比 所述聚合物容量孔體積的約1.8%至約78%大的傳輸孔體積。還進一步的實施方式中,本發(fā)明提供了包含多個孔的尺寸選擇性聚合物,且所述孔具有大于100埃至約2000埃的直徑,且所述聚合物具有至少一個直徑為約250埃至約2000埃的傳輸孔,且所述聚合物具有帶負離子電荷的外表面,且所述負離子電荷在約7.2至約7.6的pH值防止白蛋白進入所述孔中。一個實施方式中,本發(fā)明涉及吸附小型至中型蛋白分子而排除對大的血液蛋白的吸附的多孔聚合物,所述聚合物包含多個孔。所述孔吸附等于或小于50,000道爾頓的小型至中型蛋白分子。另一個實施方式中,所述聚合物為生物相容的和/或血液相容的。再一個實施方式中,所述聚合物包含多個直徑為約75埃至約300埃的孔。另一個實施方式中,所述聚合物可具有多個上述范圍內的孔。在另進一步的實施方式中,所述聚合物具有上述范圍內的工作孔,還可具有小于75埃范圍內的非工作孔。另一個實施方式中,所述聚合物具有不超過聚合物總孔體積2.0體積%的直徑大于300埃的孔。出于本發(fā)明的目的,術語“大的血液蛋白”定義為尺寸大于50,000道爾頓的任何血液蛋白,且術語“血液蛋白分子”涉及等于或小于50,000道爾頓的小型至中型血液蛋白。還一個實施方式中,所述聚合物的幾何形狀為球形珠子。進一步的實施方式中,所述聚合物具有大于孔體積98.0%的直徑小于300埃的孔。另進一步的實施方式中,所述聚合物在與全血的直接接觸中使用以吸附諸如β2-微球蛋白的蛋白分子,但排除對大的血液蛋白的吸附,所述大的血液蛋白選自主要由大于50,000道爾頓的血紅蛋白、白蛋白、免疫球蛋白、纖維蛋白原、血清蛋白和它們的混合物組成的組中。再進一步的實施方式中,所述聚合物具有吸附小于50,000道爾頓的蛋白的內表面選擇性,而對吸附維生素、葡萄糖、電解質、脂肪和其它由血液攜帶的親水性小分子營養(yǎng)物具有小的選擇性或沒有選擇性。還進一步的實施方式中,所述聚合物使用大孔(macroreticular)合成或大網(macronet)合成而制成多孔的。更進一步的實施方式中,所述聚合物使用懸浮聚合法制成。另一個實施方式中,所述聚合物由苯乙烯和乙基乙烯基苯的芳族單體與交聯(lián)劑構成,所述交聯(lián)劑由二乙烯基苯、三乙烯基環(huán)己烷、三乙烯基苯、二乙烯基萘、二乙烯基砜、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯和它們的混合物提供。再一個實施方式中,用于液滴懸浮聚合的穩(wěn)定劑選自主要由血液相容的聚合物組成的組中,所述聚合物為聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸羥乙酯)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚(丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸)的鹽、聚(丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二乙基氨基乙酯)、 聚(甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(乙烯醇)和它們的混合物組成的組中。又一個實施方式中,所述聚合物通過外部涂料而制成血液相容的,所述外部涂料為聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸羥乙酯)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚(丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(乙烯醇)和它們的混合物。再一個實施方式中,所述聚合物在多孔聚合物珠子形成的同時通過表面接枝所述血液相容的外部涂料而制成血液相容的。還一個實施方式中,所述聚合物通過將所述血液相容的外部涂料表面接枝到預制的多孔聚合物珠子上而制成血液相容的。進一步的實施方式中,本發(fā)明涉及排除對白蛋白吸附的聚合物吸附劑。所述聚合物包含直徑為約75埃至約300埃的孔。另進一步的實施方式中,本發(fā)明提供了包含工作孔范圍的血液相容的聚合物。所述工作孔范圍具有約75埃至約300埃的孔徑,且所述聚合物用來吸附血液蛋白分子。另一個實施方式中,本發(fā)明涉及吸附小型至中型血源性蛋白而不吸附大的血源性蛋白的尺寸選擇性聚合物;所述聚合物包含多個孔,且所述孔具有約75埃至約300埃的直徑。所述聚合物在與全血的直接接觸中使用以吸附細胞因子和β2-微球蛋白但排除對大的血源性蛋白的吸附,且所述大的血源性蛋白選自主要由大于50,000道爾頓的血紅蛋白、白蛋白、免疫球蛋白、纖維蛋白原、血清蛋白和它們的混合物組成的組中。出于本發(fā)明的目的,術語“血源性蛋白”包括酶、激素和諸如細胞因子和趨化因子的調節(jié)蛋白。本發(fā)明公開了尺寸選擇性的、生物相容和血液相容的多孔聚合物吸附劑,所述吸附劑的孔結構用于在血液灌注中起效。為了在血液灌注中起效,吸附劑必須從血液中存在的其它小分子物質和親水性分子中選擇性地吸附蛋白。蛋白吸附必須限制為小于50,000道爾頓的分子尺寸,這樣在血液灌注治療過程中健康平衡所需的重要蛋白——白蛋白、免疫球蛋白、纖維蛋白原—才會留在血液中。本發(fā)明的多孔聚合物吸附劑具有血液相容的外表面涂料和內孔體系,其中所述內孔體系具有用于蛋白選擇性的芳族的孔表面和落入100埃至300??讖椒秶鷥惹一旧蠜]有直徑大于300埃的孔的主要孔體積。大于300埃的孔的孔體積是總孔體積的2.0%或更少。這些多孔聚合物吸附劑排除了大于50,000道爾頓的蛋白分子進入孔體系,但為尺寸小于35,000道爾頓的蛋白分子提供了進入孔體系的良好傳輸。本發(fā)明的多孔聚合物由苯乙烯和乙基乙烯基苯的芳族單體與交聯(lián)劑構成,所述交聯(lián)劑由以下物質之一或以下物質的混合物提供:二乙烯基苯、三乙烯基環(huán)己烷、三丙 烯酸三羥甲基丙烷酯和三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯??捎糜跇嫵杀景l(fā)明的多孔聚合物吸附劑的其它交聯(lián)劑為二乙烯基萘、三乙烯基苯和二乙烯基砜以及它們的混合物。在另一個實施方式中,所述聚合物吸附劑通過有機溶液合成,在所述有機溶液中25摩爾%至90摩爾%的單體為諸如二乙烯基苯和三乙烯基苯的交聯(lián)劑,且所得聚合物吸附劑具有足夠的結構強度。本發(fā)明的多孔聚合物在水相分散劑的存在下以自由基引發(fā)在配制的水相中通過懸浮聚合法而制成,其中選擇所述水相分散劑為形成的聚合物珠子提供生物相容和血液相容的外表面。為了形成合適的孔結構,所述珠子用適當選擇的致孔劑(沉淀劑)和適當?shù)臅r間-溫度聚合分布通過大孔合成而制成多孔的。多孔珠子通過也被稱作大網法(macronetting)或大網合成的超高交聯(lián)方法還制成為具有小孔徑的。在該方法中,輕微交聯(lián)的凝膠聚合物—交聯(lián)通常不到2wt%—在良好的雙官能膨脹劑中膨脹而作為聚合物基質。在膨脹狀態(tài)下,所述聚合物基質通過催化反應交聯(lián)。所述催化反應最常為由Lewis酸催化劑催化的Friedel-Crafts反應。所得產物為大孔聚合物,即在干燥、非膨脹狀態(tài)下具有永久孔結構的交聯(lián)聚合物。出于本發(fā)明的目的,術語“生物相容”定義為在生理性流體內不產生不可接受的臨床變化與生理性流體相容的情況。術語“血液相容”定義為這樣的情況,在該情況下將材料置于與全血或血漿接觸時產生臨床可接受的生理性變化。聚合物珠子上的生物相容和血液相容的外表面涂料通過自由基接枝共價結合到珠子表面。自由基接枝在單體液滴轉移到聚合物珠子的過程中發(fā)生。當液滴內的單體聚合并轉化為聚合物時,涂布并穩(wěn)定所述單體液滴的分散劑共價結合到所述液滴表面。如果在所述懸浮聚合法中使用的分散劑不會帶來生物相容性或血液相容性,可將生物相容和血液相容的外表面涂料共價接枝到預制的聚合物珠子上。在為表面涂料帶來生物相容性和血液相容性的聚合物的單體或低分子量寡聚物的存在下通過激活自由基引發(fā)劑將生物相容和血液相容的涂料接枝到預制的聚合物珠子上。聚合物珠子上的生物相容和血液相容的外表面涂料是由一組聚合物提供的,所述聚合物由聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、聚(丙烯酸羥乙酯)、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚(丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸)的鹽、聚(甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二甲基氨基乙酯)、聚(丙烯酸二乙基氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯)和聚(乙烯醇)組成在。一個實施方式中,諸如聚(甲基丙烯酸酯)和聚(丙烯酸酯)聚合物的外表面涂層在pH為7.2至7.6下形成陰離子,且所述外表面排斥在正常血液pH(7.4)下攜帶凈負離子電荷的白蛋白并由排斥力防止白蛋白進入所述吸附劑的外表面的孔中。再一個實 施方式中,二乙烯基苯共聚物的薄層外表面被改性成為陰離子交換劑,這樣所述外表面形成負電荷而將進入所述吸附劑內孔的白蛋白排出。白蛋白在pH為4.6下具有等電點,并在血液和其它生理性流體的正常pH下具有凈負電荷。由于所述吸附劑的外表面的薄層上具有負電荷,孔徑的限制可擴展至更寬的范圍,而所述聚合物仍呈現(xiàn)出吸附毒素而不是白蛋白的選擇性傾向。血液灌注和灌注設備由流通容器中的尺寸選擇性多孔聚合物珠子的填充珠床組成,所述流通容器在出口端和入口端都裝配了護圈濾網以將珠床保持在容器內。通過使全血、血漿或生理性流體流過填充珠床而進行血液灌注和灌注操作。在灌注經過珠床時,通過吸附提取小于35,000道爾頓的蛋白分子,同時其余流體組分在濃度基本不變的情況下流過。出于本發(fā)明的目的,術語“灌注”定義為由經過含有多孔聚合物吸附劑的設備的合適的體外循環(huán)方法使生理性流體流過而從所述流體中除去毒素和蛋白。術語“血液灌注”為灌注的特殊情況,其中所述生理性流體為血液。術語“分散劑(dispersant)”或“分散劑(dispersingagent)”定義為給懸浮在流化介質中的不相混液滴的細碎陣列帶來穩(wěn)定效應的物質。術語“大孔合成”被定義為在惰性沉淀劑的存在下將單體聚合成聚合物,所述惰性沉淀劑迫使生長中的聚合物分子在由相平衡控制的特定分子大小的情況下離開單體液體以使球形或幾乎為球形幾何形狀的固態(tài)納米大小的微凝膠顆粒積聚在一起而產生具有開孔結構的物理孔的珠子[美國專利4,297,220,Meitzner和Oline,1981年10月27日;R.L.Albright,ReactivePolymers,4,155-174(1986)]。出于本發(fā)明的目的,術語“吸附(sorb)”定義為“通過吸收和吸附而獲取并結合”。附圖說明將附圖納入以提供對本發(fā)明的進一步理解。這些附圖被并入且構成本說明書的一部分,說明本發(fā)明的一個或多個實施方式,并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1為表2的曲線圖顯示了通過氮解吸等溫線測量的各種吸附劑的孔體積對孔徑(dV/dD對D)的曲線。在已經公開的益處和改進中,通過以下結合了附圖的說明,本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點會變得顯而易見。附圖構成本說明書的一部分,包含本發(fā)明的示例性實施方式并說明本發(fā)明的各種目的和特征。具體實施方式按照需要,此處公開了本發(fā)明的詳細實施方式;應理解所公開的實施方式僅為可按多種形式實施的本發(fā)明的示例。因此,此處所公開的具體結構和功能細節(jié)不應解釋為限制,而僅作為教導本領域技術人員采用本發(fā)明的基礎。下列具體實施例會使本發(fā)明被更好地理解。然而,它們僅用于指導并不意味著任何限制。對五種多孔聚合物吸附劑表征了它們的孔結構,并評估了它們對細胞色素-c(大小11,685道爾頓)相對于血清白蛋白(大小66,462道爾頓)的競爭吸附。實施例1中敘述了吸附劑的合成;實施例2中給出了孔結構的表征;實施例3中提供了競爭性動態(tài)吸附的過程和結果;實施例4中討論了相對于較大的白蛋白分子提取較小的細胞色素-c蛋白的競爭效力。實施例1:吸附劑合成合成過程由以下步驟組成:(1)準備水相,(2)準備有機相,(3)進行懸浮聚合,和(4)純化所得的多孔聚合物吸附劑產物。水相組合物對于所有聚合而言都是相同的。表1A列出了水相的百分組成,且表1B給出了常用于五(5)升反應器的聚合操作的材料用量。表1A表1B經制備水相和有機相,將水相倒入五升反應器中,并在攪拌下加熱至65℃。將包含引發(fā)劑的預混的有機相倒入反應器中,在具有用于形成合適液滴尺寸的rpm而設的攪拌速度的水相之上。將有機液滴的分散物加熱至為聚合所選擇的溫度,并在該溫度下保持期望長的時間以完成單體到交聯(lián)聚合物轉化,并從而制成孔結構。通過在一定溫度下將珠漿加熱兩(2)小時而破壞未反應的引發(fā)劑,在該溫度下引發(fā)劑的半衰期為一小時或更短。對于引發(fā)劑過氧化苯甲酰來說,通過在95℃ 將漿料加熱兩(2)小時而破壞未反應的引發(fā)劑。冷卻漿料,將母液從珠子中虹吸出來,并用超純水將珠子清洗五(5)次。珠子不含致孔劑以及其它熱清洗技術的有機化合物。該工藝生產出球形、多孔聚合物珠子形式的干凈干燥的多孔吸附劑。表1C吸附劑合成的組分實施例2:孔結構的表征用MicromeriticsASAP2010儀器分析表1C中確定的吸附劑聚合物床的孔結構。結果示于圖1,其中將孔體積作為孔徑的函數(shù)制圖。該圖顯示了在孔徑范圍內的孔體積分布。對所有五種吸附劑聚合物在孔徑范圍內將孔體積分類,且這些數(shù)值示于表2中。容量孔體積為能夠吸附蛋白的孔體積,并由直徑大于的孔的孔體積組成。有效孔體積為能夠選擇性吸附小于35,000道爾頓的蛋白的孔體積,并由直徑在至范圍內的孔徑組成。過大的孔體積為能夠吸附大于35,000道爾頓的蛋白的孔體積,并由直徑大于的孔的孔體積組成。過小的孔體積為直徑小于的孔的孔體積,并且不能吸附大于約10,000道爾頓的蛋白。表2吸附劑的孔結構DP=以(埃)為單位的孔徑圖1說明了表2的曲線圖,顯示了通過氮解吸等溫線測量的各吸附劑的孔體積對孔徑的曲線(dV/dD對D)。實施例3:蛋白吸附的選擇性用20wt%異丙醇的水溶液將實施例1中制備的聚合物吸附劑珠子潤濕,并用超純水徹底清洗。將直徑在300微米至850微米以內的珠子裝入內徑5.4cm且長度8.7cm的200ml的圓柱筒血液灌注裝置中。用各端的孔板尺寸為200微米的濾網將珠子保持在筒內。將具有中心魯爾端口(luerport)的端蓋在各端擰上以固定濾網并提供流體分布和管道連接。用50mg/升的馬心細胞色素-c和30g/升的血清白蛋白制備四升緩沖至pH為7.4的0.9%的鹽的水溶液。選擇該濃度以模擬對常見腎病患者的臨床治療,其中這些患者的血液中白蛋白豐富而β2-微球蛋白的水平低很多。分子量11,685道爾頓的馬心細胞色素-c具有與11,845道爾頓的β2-微球蛋白非常接近的分子大小,并因此被選為β2-微球蛋白的代用品。分子量66,462道爾頓的血清蛋白為比細胞色素-c大很多的分子,并因此允許用于選擇具有對白蛋白的尺寸選擇性排除的最佳孔結構的多孔聚合物所需的合適的競爭性吸附研究。蛋白溶液通過透析泵從貯液器經過流通UV分光光度計比色皿、珠床循環(huán),并返回貯液器。泵速率在四(4)小時的持續(xù)時間內為400ml/分鐘。對細胞色素-c而言在408nm而對白蛋白而言在279nm,通過它們的UV吸附量周期性測量兩種蛋白在貯液器中的濃度。通過這種競爭蛋白吸附評估檢驗表1C中確定的所有五種吸附劑,測量結果示于表3中。表3多孔聚合物吸附劑的尺寸選擇性效力DP=以(埃)為單位的孔徑實施例4:用于合適的動力學和相對于白蛋白對細胞色素-c的尺寸選擇性的孔體積和孔徑范圍表3和圖1總結了所有五種(5)吸附劑相關的孔結構數(shù)據和進行蛋白灌注的結果。相對于白蛋白吸附細胞色素-c的選擇性按下列順序遞減:吸附劑4>吸附劑5>吸附劑1>吸附劑2>吸附劑3。在四小時的灌注過程中吸附的細胞色素-c的量按下列順序遞減:吸附劑2>吸附劑3>吸附劑5>吸附劑1>吸附劑4。具有57.1最高選擇性的吸附劑4具有最差的動力學在四小時灌注中僅吸取了57.4%的可用細胞色素-c吸附。該動力學結果在位于孔徑范圍低端的有效孔體積中出現(xiàn),即所有有效孔體積都出現(xiàn)在至的孔徑范圍內。存在大于的孔的小孔體積,且該小的孔徑阻滯了細胞色素-c的進入。主要孔體積在至之間的吸附劑5具有相對于白蛋白的對細胞色素-c的第二高的選擇性50.6,并具有在有效孔體積孔中的良好的質量傳輸,在四小時的灌注過程中吸取90.1%的細胞色素-c。該多孔聚合物具有最佳的平衡性,即具 有相對于白蛋白對細胞色素-c的優(yōu)異的尺寸選擇性和在四小時灌注過程中對細胞色素-c的非常好的容量。吸附劑1顯示了相對于白蛋白對細胞色素-c的相當良好的選擇性24.05。它還在四小時灌注過程中呈現(xiàn)出吸附細胞色素-c的良好容量,吸取了89.0%的可用量。吸附劑2在四小時灌注過程中具有吸附細胞色素-c的最高容量吸取了96.7%的可用細胞色素-c。該高容量是由于具有大的孔體積,0.986cc/g,并在至的有效孔體積范圍內。然而,該多孔聚合物允許比吸附劑1、4和5吸附更多的白蛋白,這是由于它在至的孔尺寸組中具有顯著的孔體積0.250cc/g。具有非常寬的孔徑分布(參見圖1)的吸附劑3具有組中最差的選擇性7.27。它具有在大于的孔徑范圍內的非常大的孔體積。該多孔聚合物在至的孔徑范圍內具有1.15cc/g的孔體積。與其它四種吸附劑相比,盡管其確實在灌注過程中吸附了95.3%的可用細胞色素-c,但該多孔聚合物對小于約150,000道爾頓的蛋白沒有尺寸選擇性。相對于白蛋白吸附細胞色素-c的選擇性和在四小時灌注過程中吸取細胞色素-c的容量的平衡性來說,多孔聚合物吸附劑5提供了最佳性能。該多孔聚合物具有合適的孔結構以在血液灌注中表現(xiàn)良好,這與對患有晚期腎病患者的血液透析相呼應。根據上述教導可對本發(fā)明進行各種改動和變化。因此應理解在此后所附權利要求書的范圍內,本發(fā)明可按除了本文具體公開的形式實施。
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