PVB包膜活性炭吸附血液中分子毒素的研究

高鈺淼

摘 要：本文的目的在于研究不同高分子材料包膜以及兩種包膜方法下，球形活性炭對模擬血液中分子的吸附效果，并找出相對最佳包膜材料以及最佳包膜濃度。主要采取的方法為制備不同種類的包膜活性炭，在一定條件下對VB12，戊巴比妥鈉，肌酐三種物質進行液相吸附，用紫外分光光度計測量其吸附前后吸光度，計算出吸附率。從結果可得，改變高分子溶液的種類和濃度后所得包膜活性炭對各物質吸附率不同，存在相對最佳點。

關鍵詞：球形活性炭；高分子；包膜；血液吸附

1 引言

血液灌流是指利用體外循環(huán)灌流器中吸附劑的吸附作用，清除體內的外源性或內源性物質、藥物，以達到血液凈化目的的一種血液凈化技術與方法。灌流器常用的吸附劑有活性炭、多糖類、樹脂、陽離子吸附劑免疫吸附劑等。其中，活性炭孔徑較小，孔隙率高，孔徑分布較寬，是一種良好的廣譜性吸附劑，價廉且吸附范圍廣，特別是對藥物、毒物、具有很高的清除率。但是直接用活性炭存在活性炭表面雜質污染血液以及活性炭與血液相容性小的問題，這使得研究者將目光對準活性炭包膜技術，這項技術解決了血液相容性差和微小炭粒脫落的問題，改善了活性炭的臨床應用[1]。前人已經對血液灌流中所使用的吸附劑及吸附質做過許多研究，如比較包膜活性炭和HA230樹脂對血液中甲基對硫磷，丙溴磷，甲胺磷的灌流清除率[2]-[4]，對包膜活性炭清除血中毒鼠強的清除率及吸附規(guī)律的研究[5]，對NK107樹脂、日本活性炭對外周血中阿霉素吸附效果的研究[6]等，但膜本身對活性炭吸附效果的影響還有待研究。目前，用來包膜的材料已經有白蛋白，火棉膠，硅橡膠，聚氨酯[7]等，本實驗以聚乙烯醇縮丁醛（PVB）作為薄膜材料，使用了兩種包膜方法，并通過改變兩種包膜法中的包膜高分子材料以及其濃度來探究活性炭吸附能力的差異，并找出最佳包膜材料以及包膜濃度。

2 實驗材料和方法

2.1 主要試劑和儀器

球形活性炭，PVB-YL（分子量和寬度適中），PVB 3.5s（分子量和寬度偏?。?，PVB 5s（分子量和寬度偏大），25mg/L VB12，80mg/L戊巴比妥鈉，35 mg/L肌酐，無水乙醇。戊巴比妥鈉為小分子代表，VB-12為中分子代表，肌酐為大分子代表。

恒溫水浴振蕩器，紫外分光光度計，電磁恒溫攪拌器。

2.2 實驗方法

無水洗法（包膜方法一）：配置一定濃度的PVB乙醇溶液，稱取10g球形活性炭，將PVB倒入球形活性炭燒杯中，置于磁力攪拌器中恒溫35℃攪拌20min后迅速過濾。重復上述操作，進行二次包膜，而后置于烘箱中烘干。

水洗法（包膜方法二）：配置一定濃度的PVB乙醇溶液，稱取10g球形活性炭，將PVB乙醇溶液倒入球形活性炭的燒杯中，置于磁力攪拌器中恒溫35℃攪拌20min，過濾，用去離子水沖洗過濾后的活性炭，重復以上步驟一次，進行二次包膜。

吸附操作：分別稱取上述兩種包膜活性炭1g，加入錐形瓶，再加入25ml被吸附溶液，將錐形瓶置于37±1℃以60次/min±10次/min的速率運行的恒溫水浴振蕩器中進行吸附操作2小時。

吸光度測量：本實驗用紫外分光光度計測量吸光度[8]：

分光光度計示數(shù)=k*溶液濃度+水的吸光度（1）

其中，k為常數(shù)，因此吸附率可由（2）計算：

吸附率=1-（吸附后的示數(shù)-水的示數(shù)）/

（吸附前的示數(shù)-水的示數(shù)） （2）

VB12溶液的測量波長為361nm，戊巴比妥鈉溶液的測量波長為240nm，肌酐溶液的測量波長為232nm。

3 結果與討論

3.1 空白組實驗

包膜實驗前設置未包膜對照組，未包膜活性炭吸附結果如下表1可見。

3.2 確定最佳包膜方法以及最佳PVB包膜溶液用量

使用PVB-5s包膜溶液進行實驗以確定最佳包膜溶液用量。用250ml燒杯稱取0.5gPVB-5s，加入99.5g無水乙醇，配置質量濃度0.5% PVB-5s溶液。分別用20ml，30ml，40ml0.5% PVB-5s乙醇溶液與10g活性炭混合制備包膜活性炭。稱取1g包膜活性炭于錐形瓶中后加入25ml被吸附溶液，將錐形瓶置于37℃的恒溫水浴振蕩器內以60次/min±10次/min的速率震蕩吸附2h。測量吸附后吸光度并計算吸附率，結果如表2。由此表可看出，包膜方法一相對于包膜方法二的吸附效果更佳。當使用包膜方法一時，30ml效果最佳，但是20ml，40ml包膜溶液用量下三者的吸附效果相差不大，考慮到經濟效益采取20ml包膜溶液用量，故下述實驗采取包膜方法一以及20ml包膜溶液用量。

包膜活性炭吸附率

3.3 采用不同濃度PVB溶液進行包膜，確定最佳包膜溶液濃度

分別配置質量濃度0.15% PVB-5s乙醇溶液和質量濃度0.25% PVB-5s乙醇溶液進行吸附實驗，操作同（1）。此后分別對PVB-YL，PVB-3.5s進行同樣操作，得以下數(shù)據(jù)：

3.4 結果討論

將包膜后數(shù)據(jù)和空白組對照可知，包膜會使活性炭吸附能力變弱，這一原因可能是包膜過程中高分子膜堵塞了一部分活性炭孔道，使得活性炭的比表面積減小，因此吸附能力下降。同時可觀察到，包膜法一整體優(yōu)于包膜法二，可能的原因是方法二需要通過水洗，這一過程可能使得包膜不均勻，影響吸附效果。而表2、表3和表4的結果對比可發(fā)現(xiàn)，低濃度下吸附效果更佳，原因可能是高濃度PVB會形成較厚的膜，更易堵住活性炭孔道，從而減小吸附能力。對比以上三表中的三種包膜材料可知，PVB-YL包膜后的吸附效果最佳，因為PVB3.5s分子量小，且分子寬度小，進行包膜時會進入微孔，堵塞微孔，對吸附造成阻礙，而PVB 5s分子量大，分子寬度大，會使包膜不均勻，對吸附影響也較大?？梢娺m當?shù)姆肿訉挾群头肿恿?，最適宜包膜。

4 結論

通過PVB-YL、PVB-3.5s和PVB5s三種高分子材料、水洗和無水洗兩種方法對活性炭進行包膜，來吸附血液中的分子毒素，尋找出最佳實驗條件。采用適當分子量和分子寬度的高分子PVB-YL、較低濃度的高分子溶液和無水洗包膜法，在吸附去除VB12、戊巴比妥鈉和肌酐的實驗中具有最優(yōu)效果，去除率可達90%上，符合血液清除標準。因此，本文的研究在醫(yī)學領域具有一定的潛力和價值。

參考文獻

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[2]陳雁軍，金永久，趙艷霞等.兩種吸附劑血液灌流對丙溴磷的灌流清除率的影響[J].濟寧醫(yī)學院學報，2008，31（2）.

[3]陳雁均，高知義，張建萍等.包膜活性炭血液灌流清除甲胺磷的實驗研究[J].中國血液凈化，2006，5（12）.

[4]陳雁軍，高知義，曹華偉等.HA230樹脂和包膜活性炭灌流吸附劑清除甲基對硫磷比較[J].濟寧醫(yī)學院學報，2007，30（1）.

[5]杜云波，王彥慶，趙英萍等.包膜活性炭吸附血液灌流清除人血漿中毒鼠強的實驗[J].中國組織工程研究與臨床康復，2007，11（26）.

[6]張志友，錢紹誠.NK107樹脂、日本活性炭對外周血中阿霉素吸附效果的實驗研究[J].天津醫(yī)科大學學報，2000，6（1）.

[7]董光皎，劉有初.吸附解讀裝置中活性炭包膜新材料的初步研究[J].中國生物醫(yī)學工程學報，1983，2（3）.

[8]華東理工大學分析化學教研組；分析化學[M].高等教育出版社，

2009，237.