脲醛基仿生材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种脲醛基仿生材料及其制备方法和应用。本发明专利技术通过在脲醛树脂酸性缩聚阶段加入猪肾脏水解液进行共聚反应，制得脲醛基仿生材料，再将脲醛基仿生材料烧结并压缩成管状的脲醛基仿生材料，然后将管状脲醛基仿生材料吸附铀，制得用于模拟含铀肾脏蛋白组织的管状含铀脲醛基仿生材料，最后通过在促排药物溶液中循环解析，评价促排药物对材料中铀的解吸效果。本发明专利技术实现了体外模拟促排药物对肾脏中铀的解吸过程，可以快速判断出促排药物效果。

Urea-formaldehyde-based biomimetic materials and their preparation methods and Applications

The invention discloses a urea-formaldehyde-based bionic material and a preparation method and application thereof. The urea formaldehyde based biomimetic material is prepared by adding the pig kidney hydrolysate into the urea formaldehyde resin at the acid polycondensation stage, and then the urea formaldehyde based biomimetic material is sintered and compressed into a tubular urea formaldehyde biomimetic material, and then the tubular urea formaldehyde based biomimetic material is adsorbed on uranium, and a tubular uranium containing urea formaldehyde based biomimetic material for simulating the uranium containing kidney protein tissue is obtained. To evaluate the desorption effect of the expelling drug on uranium in the material by cyclic analysis in the expelling drug solution. The invention realizes in vitro simulation of the desorption process of uranium in kidney by expelling drug, and can quickly judge the effect of expelling drug.

【技术实现步骤摘要】
脲醛基仿生材料及其制备方法和应用
本专利技术属于仿生材料
，涉及一种脲醛基仿生材料及其制备方法和应用。
技术介绍
水体铀污染一直是人们重点关注的问题，铀在水中主要以UO22+形式存在，当人误饮含铀水后，UO22+经肠道吸收进入血液，最后转移到肝、肾、骨等器官组织中。铀具有化学毒性和放射性，对肝、肾主要表现为化学毒性，铀与肝脏结合会引起肝细胞变性坏死，并造成不同程度的肝脏病变。铀进入肾脏后会与肾脏中的蛋白组织相结合，中毒后肾脏的主要病理改变是肾小管上皮细胞变性、坏死和脱落，从而导致肾小管及系膜上皮细胞挛缩并伴随细胞骨架解体，进一步诱发肾衰竭。从20世纪40年代开始，人们就已经开始研究铀的促排化合物。因为UO22+的空间构型为直线结构，且铀原子配位不饱和进而极易与溶液中其他配位体发生鳌合反应，所以UO22+被摄入体内后服用螯合剂成为最佳解毒手段。为了研究促排药物的效果，现阶段主要采用的方法为数学模型及动物实验。动物实验结果较准确，但周期长，不可控因素较多，后续处理麻烦(艾国平，等.大鼠长期摄入贫铀后的病理形态学特点观察[J].解放军医学杂志,2007,32:1036-1039)。数学模型不需要实验，但计算量大，需要公式和参数支持(李士骏.吸入铀化合物的内照射剂量估算[J].辐射防护,1985,1:24-33)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种脲醛基仿生材料及其制备方法和应用。实现本专利技术目的的技术解决方案为：脲醛基仿生材料的制备方法，具体步骤如下：通过在脲醛树脂酸性缩聚阶段加入猪肾脏水解液进行共聚制得脲醛基仿生材料，所述的猪肾脏水解液通过将猪肾脏在85～90℃且pH为4.0～4.5条件下水解制得，所述的猪肾脏水解液中的氨基酸总质量与尿素的质量比为0.75～1.25:1。优选地，所述的脲醛树脂采用碱-酸-碱的方法制备。优选地，所述的猪肾脏水解过程中，通过加入乙酸溶液调节pH值。本专利技术还提供上述制备方法制得的脲醛基仿生材料。进一步地，本专利技术提供上述脲醛基仿生材料在评价铀的促排药物药效中的应用，具体步骤如下：步骤1，管状脲醛基仿生材料的制备：将脲醛基仿生材料破碎、过筛，250～270℃下烧结并压缩，制得管状脲醛基仿生材料；步骤2，管状含铀脲醛基仿生材料的制备：将管状脲醛基仿生材料置于铀溶液中吸附，吸附平衡后得到管状含铀脲醛基仿生材料；步骤3，37℃恒温且pH为7.0～7.5条件下，将管状含铀脲醛基仿生材料置于铀的促排药物溶液循环体系中，进行循环解吸，根据解吸时间与溶液中铀的浓度评价促排药物的效果。优选地，步骤1中，所述的过筛为过200目筛。优选的，步骤2中，所述的吸附时间为4h以上。优选地，步骤3中，所述的促排药物为本领域常规使用的铀的促排药物，可以是碳酸氢钠、茶多酚、二乙基三胺五乙酸(DTPA)或钛矿试剂(Tiron)。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)实现了体外模拟促排药物对肾脏中铀的解吸过程，且实验周期短，不可控因素较少，操作简单，计算方便；(2)肾脏的主要成分是水、蛋白质以及脂肪，而蛋白质在水中以分散态的形式存在，不利于后续吸附解吸试验的进行；本专利技术通过水解试验将高分子蛋白质水解成低分子的多肽及氨基酸，且多肽分子链上含有丰富且易与甲醛发生共聚的酰胺基团，通过共聚反应制得符合后续试验要求的脲醛基仿生材料；同时甲醛具有防腐杀菌的功能，对稳定材料性质起到一定作用。附图说明图1为实施例1中不同质量比的脲醛基仿生材料对铀的吸附容量。图2为实施例2中脲醛基仿生材料的铀吸附量随反应时间的变化情况图。图3为实施例3中脲醛基仿生材料吸附铀前后的SEM图。图4为实施例3中脲醛基仿生材料吸附铀前后的FT-IR图。图5为实施例3中脲醛基仿生材料吸附铀后的XPS图。图6为实施例4中循环解吸反应流程图。图7为实施例5中不同促排药物对含铀脲醛基仿生材料中铀的解吸效果图。具体实施方式下面结合具体的实施例和附图对本专利技术作进一步详细描述。以下实施例中，脲醛树脂采用碱-酸-碱的方法制备，具体步骤如下：(1)将质量为81.06g甲醛溶液(37％)全部加入三口烧瓶中，启动搅拌装置，搅拌速率为400r/min，用质量浓度为20％的NaOH溶液调节体系的pH至7.5～8.0，并加入27.27g尿素，升温。当温度达到35℃和60℃时，分别保温10min，同时当体系温度升高至60℃时，确保pH值不低于6.5；升温至95℃，持续反应1h。(2)用质量浓度为20％的乙酸溶液调节体系的pH值至4.0～4.5，并且保持体系温度为95℃继续反应1h；用20％的NaOH溶液调节pH为6.0～6.5，加入10.23g尿素并降温至85℃，保温20min；继续用20％的NaOH溶液调节pH至碱性(7.5～8.0)，再将37.5g尿素加入到体系中(此时F/U摩尔比为0.8)，降温至75℃，保温30min，反应结束，冷却至40℃出料。实施例1脲醛基仿生材料的制备方法，具体步骤如下：步骤1，将猪肾脏在丁醇溶液中浸泡4小时去除油脂，在85～90℃且pH为4.0～4.5条件下，水解30min。步骤2，按照碱-酸-碱的制备方法，分别按猪肾脏水解液中的氨基酸总质量与尿素质量比为0.25：1，0.5:1，0.75:1，1：1以及1.25:1，在脲醛树脂合成的酸性阶段加入猪肾脏水解液，制得不同质量比的脲醛基仿生材料。由图1可知，当猪肾脏水解液中的氨基酸总质量与尿素质量比为0.75:1时，制得的脲醛基仿生材料对铀的吸附容量最大。步骤3，取经75℃烘干、破碎、过200目筛处理过的脲醛基仿生材料，在250～270℃高温下进行烧结然后使用机械压缩，最后制得管状脲醛基仿生材料。实施例2管状含铀脲醛基仿生材料的制备方法，具体步骤如下：步骤1，37℃恒温振荡条件下，将管状脲醛基仿生材料置于浓度为1g/L的铀溶液中吸附，吸附时间为12h，得到管状含铀脲醛基仿生材料，通过测量反应前后溶液中铀浓度，根据公式Q吸附＝(C0-Ce)×V/m，计算管状含铀脲醛基仿生材料的铀含量Q吸附，其中Q吸附为管状含铀脲醛基仿生材料的铀含量，mg/g；C0为铀液初始浓度，mg/L；Ce为反应t时间后的铀液浓度，mg/L；V为铀液体积，L；m为管状脲醛基仿生材料的质量，g；步骤2，将吸附反应后的脲醛基仿生材料于75℃下烘干，制得管状含铀脲醛基仿生材料。通过测量反应前后溶液中铀的浓度，计算得到反应12h后的管状含铀脲醛基仿生材料中的铀含量为82.63mg/g，该材料将作为后续解吸实验所用材料，材料的铀吸附量随反应时间的变化情况如图2所示，从图2可知，吸附反应在8h后达到平衡。实施例3材料性能表征测试1、扫描电镜形貌分析(SEM)扫描电镜形貌分析如图3所示，采用美国FEI公司生产的Quanta250FSEM场发射扫描电镜对所制得的样品进行形貌表征，加速电压为30kV。图3(a)和图3(b)分别为脲醛基仿生材料吸附铀前后其形貌的变化情况，材料的表面在吸附铀后变得更加致密，分布更为集中密集，这可能是由于吸附过程中UO22+的交联填补作用所致；并且材料的形态在吸附铀前后变化不大，说明材料的结构具有一定的稳定性。2、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)傅里叶红外光谱分析如图4所示，采用美国ThermoFisher公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.脲醛基仿生材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：通过在脲醛树脂酸性缩聚阶段加入猪肾脏水解液进行共聚制得脲醛基仿生材料，所述的猪肾脏水解液通过将猪肾脏在85～90℃且pH为4.0～4.5条件下水解制得，所述的猪肾脏水解液中的氨基酸总质量与尿素的质量比为0.75～1.25:1。

【技术特征摘要】
1.脲醛基仿生材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：通过在脲醛树脂酸性缩聚阶段加入猪肾脏水解液进行共聚制得脲醛基仿生材料，所述的猪肾脏水解液通过将猪肾脏在85～90℃且pH为4.0～4.5条件下水解制得，所述的猪肾脏水解液中的氨基酸总质量与尿素的质量比为0.75～1.25:1。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的脲醛树脂采用碱-酸-碱的方法制备。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的猪肾脏水解过程中，通过加入乙酸溶液调节pH值。4.根据权利要求1至3任一所述的制备方法制得的脲醛基仿生材料。5.根据权利要求4所述的脲醛基仿生材料在评价铀的促排药物药效中的应用，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，管状脲醛基仿生...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐双凌，戴君诚，王书嘉，周沐春，费玲，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32