二氧化鈦納米管生物透析膜的通透性和蛋白質(zhì)吸附性能研究.pdf

1、腎臟疾病成為又一個威脅人類健康的重大疾病,目前世界上有超過5億人口患有不同形式的腎臟疾病,每年有上百萬人死于與其相關(guān)的心腦血管疾病。由于供體太少使腎臟移植治療法受到極大的限制,現(xiàn)在血透或血濾替代治療法成為了腎臟失去功能后一種成功的維持性替代治療方法。因此,研究生物透析膜對于進(jìn)行血液透析的腎臟治療意義重大。
　　采用陽極氧化法制備的二氧化鈦納米管陣列,具有良好的形貌,進(jìn)行腐蝕以后,可以得到兩端通透的納米管陣列。得到的通透的納米管陣列

2、可以應(yīng)用于生物過濾和生物透析領(lǐng)域。
　　本論文首先研究了二氧化鈦納米管陣列的制備工藝,分別采用兩步陽極氧化法和化學(xué)腐蝕法來消除納米管表面聚集的“納米線”,制備出了形貌良好、無“納米線”的納米管陣列。通過控制陽極氧化電壓參數(shù)得到了不同管徑的納米管陣列。同時采用揮發(fā)的氫氟酸氣體對剝落的二氧化鈦納米膜封閉的底部進(jìn)行刻蝕,獲得兩端通透的納米管陣列。實驗表明,對比化學(xué)腐蝕法,兩步陽極氧化法制備的二氧化鈦納米管陣列形貌更好更穩(wěn)定;用揮發(fā)的HF

3、氣體對納米管陣列底部刻蝕,獲得通透納米管陣列的最佳刻蝕時間為15min。
　　研究了苯酚紅、牛血清白蛋白(BSA)在二氧化鈦納米膜上的通透性能以及BSA在二氧化鈦納米膜上的靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附過程。采用光電比色計和紫外分光光度計進(jìn)行苯酚紅和BSA的通透研究,探討了納米管管徑形貌參數(shù)對納米膜通透性能的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)管徑越大,通透性能越好,且苯酚紅的通透性能要優(yōu)于BSA。采用熒光標(biāo)記法、紅外光譜法(FTIR)、X射線光電子能譜分析(XP

4、S),對比研究了不同管徑二氧化鈦納米透析膜以及幾種高分子透析膜的蛋白質(zhì)靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附規(guī)律。結(jié)果表明,蛋白質(zhì)的吸附量與膜的種類、吸附時間、二氧化鈦納米管管徑和蛋白質(zhì)溶液流速有關(guān)。在考察的各種透析膜中,其蛋白質(zhì)靜態(tài)吸附的最終吸附量較為一致,一般在8—9μg/mm2左右。而膜的種類不同會影響到蛋白質(zhì)動態(tài)吸附的最終吸附量;在動態(tài)條件下蛋白質(zhì)在二氧化鈦納米膜上的吸附要小于在高分子膜上的吸附,其最終吸附量分別為6—7μg/mm2和7—8μg/m

5、m2。在動態(tài)吸附條件下,蛋白質(zhì)溶液流量為5.5ml/min時的蛋白質(zhì)吸附量要大于流量為2.5ml/min和8ml/min的蛋白質(zhì)吸附量。
　　設(shè)計并制造了一種新型透析器芯片。采用研制的TiO2納米管生物透析膜,并與再生纖維素膜、混合纖維素膜和聚醚砜(PES)膜作對比,分別對含有維生素B12、尿素、磷酸鹽的代血漿進(jìn)行了透析研究。同時在透析器芯片中通入蛋白質(zhì)溶液,研究蛋白質(zhì)對透析裝置的影響規(guī)律。結(jié)果表明,TiO2納米管生物透析膜的透析

6、性能要優(yōu)于高分子透析膜,在三種高分子透析膜中混合纖維素膜和PES膜的透析性能要優(yōu)于再生纖維素膜;對于各種透析膜而言,均是維生素B12的清除率最小,對于再生纖維素膜而言,磷酸鹽的清除率較大,對于其他三種透析膜,尿素的清除率最大。整個的透析過程中,蛋白質(zhì)的流失率小于16％,而且隨時間的延長,流失率變小,基本趨于平衡。雖然在透析膜材料表面會有蛋白質(zhì)的吸附,但是吸附的蛋白質(zhì)很少,而且膜表面的大部分孔隙都未被堵塞,蛋白質(zhì)的吸附不會影響透析器的功能