一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂及其制备方法和应用，该方法利用富胺类有机物自组装形成胶束的行为实现硅源在磁性四氧化三铁纳米粒子表面的脱水缩合，得到以富胺类有机物为模板剂且具有规整介孔孔道的磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料，制备工艺简单，得到的复合材料生物相容性好，在医学领域有广阔的应用前景。同时本发明专利技术的血液铅离子清除剂具有新型血铅去除机制，即通过血液铅离子清除剂自由进出红细胞，通过介孔二氧化硅结构中的氨基对铅离子的络合作用捕获含铅血红蛋白，并通过介孔孔道对含铅血红蛋白进行固定，实现去除红细胞中铅离子的目的，以高效去除血液中的铅离子。

A blood lead ion scavenger that can safely enter and exit red blood cells and its preparation method and Application

The invention discloses a blood lead ion scavenger which can safely enter and exit red blood cells and its preparation method and application. The method realizes the dehydration and condensation of silicon source on the surface of magnetic ferric tetroxide nanoparticles by self-assembly of amine-rich organic compounds to form micelles, and obtains magnetic ferric tetroxide/amine-rich mesoporous dimer with amine-rich organic compounds as template and regular mesoporous channels. Silicon oxide composite materials have simple preparation process and good biocompatibility, which have broad application prospects in the medical field. At the same time, the blood lead ion scavenger of the invention has a new blood lead removal mechanism, that is, through the free entry and exit of the blood lead ion scavenger into and out of red blood cells, the lead-containing hemoglobin is captured by the complexation of amino pairs of lead ions in the mesoporous silica structure, and the lead-containing hemoglobin is immobilized through the mesoporous channel to achieve the purpose of removing lead ions in red blood cells, so as to efficiently remove the blood Lead ion in liquid.

【技术实现步骤摘要】
一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂及其制备方法和应用
本专利技术属于新型生物材料，具体涉及一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂及其制备方法和应用。
技术介绍
人体健康受到铅离子暴露的极大威胁，铅离子会引起严重的毒性作用和疾病(如心脏病和肾病等)。当铅离子进入人体时，它主要沉积在骨骼、软组织和血液中。基于当今的生物医学水平，很难去除沉积在人体骨骼和软组织中的铅离子。因此，去除血液中痕量的铅离子(血铅)具有重要意义。然而，95％以上的血铅位于红细胞中与血红蛋白结合，这造成了血铅去除的一大困难。目前临床上对血铅中毒的治疗方法可分为服用驱铅药物和血液灌流；轻度血铅中毒的治疗方法为服用小分子驱铅药物如依地酸二钠钙、二巯基丙醇、二巯基丁二酸，治疗周期长(40-60天、副作用大且治疗效果差)；重度血铅中毒的治疗方法为血液灌流，血液灌流是使用含有吸附功能的树脂或活性炭的血液灌流器对血液进行清洗，吸附血清中的有毒物质。由于血液灌流器中吸附剂尺寸较大且固定在灌流器内部，无法进入红细胞中去除红细胞中的铅离子，因此血液灌流一般是去除血清中的有毒物质，对去除红细胞中的铅离子效果不佳。研究人员提出了以开发血液吸附剂为重点的替代策略，然而，他们引入了超声处理以提高去除效率，这会损害红细胞膜结构无法应用于实际的生物医学应用。还有研究者提出了去除血浆中铅离子的策略，尝试利用红细胞和血浆中铅离子的动态平衡实现红细胞中铅离子的去除，但血铅与血红蛋白结合的稳定性导致平衡时间通常相当长(几个月)而使得此种方法很难实际应用。综上所述，目前血铅清除策略的主要问题是研究人员未能正确理解血铅的存在状态。迄今为止，没有任何关于安全进出红细胞并竞争吸附与血红蛋白络合的铅离子的血铅清除剂，目前现有的研究和专利仅提到血液整体铅离子去除，混淆了铅离子的两种实际存在状态，因而它们并不能真正用来去除红细胞中含量高达95％的与血红蛋白络合的铅离子。因此，有必要制定一种新的安全有效的血铅清除策略，包括设计一种能够安全进入红细胞并有效捕获血铅和血红蛋白的吸附剂，然后安全地离开红细胞和血液。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料暨血液铅离子清除剂的制备方法，该方法利用富胺类有机物自组装形成胶束的行为实现硅源在磁性四氧化三铁纳米粒子表面的脱水缩合，得到以富胺类有机物为模板剂且具有规整介孔孔道的磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料，制备工艺简单，得到的复合材料生物相容性好在医学领域有广阔的应用前景。本专利技术的血液铅离子清除剂可以真正用来去除红细胞中含量高达95％的与血红蛋白络合的铅离子，并且能够安全进入红细胞并有效捕获血铅和被血铅污染的血红蛋白，然后安全地离开红细胞和血液。本专利技术还提供一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂以及应用。本专利技术的血液铅离子清除剂具有新型血铅去除机制，即通过磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料暨血液铅离子清除剂自由进出红细胞，通过介孔二氧化硅结构中的氨基对铅离子的络合作用捕获含铅血红蛋白，并通过介孔孔道对含铅血红蛋白进行固定，实现去除红细胞中铅离子的目的，以高效去除血液中的铅离子。技术方案：为了实现上述目的，如本专利技术所述一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法，包括以下步骤：(1)称取六水合三氯化铁溶解于乙二醇溶液中，加入醋酸钠和三水合柠檬酸钠或聚乙二醇继续反应，得到Fe3O4溶液；(2)将步骤(1)制得的Fe3O4溶液与水合肼混合均匀，超声处理，加入正硅酸四乙酯(TEOS)，磁性收集所得产物，重新分散到包含水合肼和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的去离子水中，再次超声后加入正硅酸四乙酯反应；(3)将步骤(2)最后反应得到的产物干燥后煅烧去除模板剂十六烷基三甲基溴化铵，收集获得的产物分散到包含水合肼和富胺类有机物模板剂的去离子水中，超声处理后加入正硅酸四乙酯反应，继续反应，得到产物磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料血液铅离子清除剂。作为优选，步骤(1)所述反应温度为150-220℃，反应时间为10-24h。其中，步骤(1)所述Fe3O4的尺寸为50-300nm。作为优选，步骤(2)所述每次加入正硅酸四乙酯的反应温度为60-90℃，反应时间为1～5h。作为优选，步骤(3)所述正硅酸四乙酯与富胺类有机物模板剂的摩尔比为5：1～50：1。作为优选，步骤(3)所述富胺类有机物模板剂为超支化聚酰胺、聚赖氨酸、壳聚糖中的一种或多种。其中，所述富胺类有机物模板剂为聚赖氨酸时，所述步骤(2)和(3)过程为：将月桂酰肌氨酸钠溶解在柠檬酸/柠檬酸钠(0.1M,pH5.2)缓冲溶液中，向溶液中加入ε-聚赖氨酸，生成聚赖氨酸/月桂酰肌氨酸钠复合胶束；将步骤(1)所制备的Fe3O4加入到柠檬酸/柠檬酸钠缓冲溶液中，并加入聚赖氨酸/月桂酰肌氨酸钠复合胶束溶液；再依次加入正硅酸四乙酯和APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)，继续搅拌，将产物转移到高温反应釜中80℃反应8h，得到磁性四氧化三铁/聚赖氨酸介孔二氧化硅复合材料血液铅离子清除剂。本专利技术所述的可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法所制备得到磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料血液铅离子清除剂。作为优选，所述复合材料为生物相容性材料，溶血率为0.5～5％，活化部分凝血活酶时间为12～30s，血浆凝血酶原时间为8～20s，凝血酶时间为8～20s。本专利技术所述的可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法所制备得到磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料血液铅离子清除剂吸附去除红细胞中铅离子中应用。其中，所述吸附去除红细胞中铅离子的机制过程为复合材料自由进出红细胞，通过介孔二氧化硅结构中的氨基对铅离子的络合作用捕获含铅血红蛋白，并通过介孔孔道对含铅血红蛋白进行固定，实现去除红细胞中铅离子。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术利用富胺类有机物的自组装性能，即在材料合成过程中富胺类有机物作为模板剂，通过“一步法”实现材料合成、官能团修饰等过程，将四氧化三铁核外介孔分子筛形成过程与有机官能团改性过程相融合，获得富胺化的磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料，制备工艺简单，生产周期短，有效克服当前技术(后修饰法)的步骤繁琐、能源浪费且官能团分布不均匀的缺点，在医学领域有广阔的应用前景。(2)本专利技术的所制得的富胺化的磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料，具有较为规整的介孔结构和高度分散的有机官能团，能够自由进出红细胞，通过介孔二氧化硅结构中的氨基对铅离子的络合作用捕获含铅血红蛋白，并通过介孔孔道对含铅血红蛋白进行固定，实现去除红细胞中铅离子的目的。克服了当前临床和研究中血铅去除原理不清、效率不高的缺点。附图说明图1为实施例1中制备的(a)Fe3O4NPs，(b)MMS/PNPs的透射电镜图；图2为(a)MMS/PNPs的扫描电镜图，(b)MMS/PNPs的元素能谱分析图；图3为(a)Fe3O4NPs和(b)MMS/PNPs的红外光谱图；图4为模板去除(a)前、(b)后MMS/PNPs的氮气吸附脱附等温线和孔尺寸分布图(内附)；图5为抗凝血处理前后MMS/PNPs的体外凝血时间示意图；图6为负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取六水合三氯化铁溶解于乙二醇溶液中，加入醋酸钠和三水合柠檬酸钠或聚乙二醇继续反应，得到Fe3O4溶液；(2)将步骤(1)制得的Fe3O4溶液与水合肼混合均匀，超声处理，加入正硅酸四乙酯，收集所得产物，重新分散到包含水合肼和十六烷基三甲基溴化铵的去离子水中，再次超声后加入正硅酸四乙酯反应；(3)将步骤(2)最后反应得到的产物干燥后煅烧去除十六烷基三甲基溴化铵，收集获得的产物分散到包含水合肼和富胺类有机物模板剂的去离子水中，超声处理后加入正硅酸四乙酯反应，继续反应，得到产物磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料血液铅离子清除剂。

【技术特征摘要】
1.一种可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取六水合三氯化铁溶解于乙二醇溶液中，加入醋酸钠和三水合柠檬酸钠或聚乙二醇继续反应，得到Fe3O4溶液；(2)将步骤(1)制得的Fe3O4溶液与水合肼混合均匀，超声处理，加入正硅酸四乙酯，收集所得产物，重新分散到包含水合肼和十六烷基三甲基溴化铵的去离子水中，再次超声后加入正硅酸四乙酯反应；(3)将步骤(2)最后反应得到的产物干燥后煅烧去除十六烷基三甲基溴化铵，收集获得的产物分散到包含水合肼和富胺类有机物模板剂的去离子水中，超声处理后加入正硅酸四乙酯反应，继续反应，得到产物磁性四氧化三铁/富胺化介孔二氧化硅复合材料血液铅离子清除剂。2.根据权利要求1所述的可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应温度优选为150-220℃，反应时间为10-24h。3.根据权利要求1所述的可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Fe3O4的尺寸为50-300nm。4.根据权利要求1所述的可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)所述每次加入正硅酸四乙酯的反应温度为60-90℃，反应时间为1～5h。5.根据权利要求1所述的可安全进出红细胞的血液铅离子清除剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述正硅酸四乙酯与富胺类有机物模板剂的摩尔比为5：...

【专利技术属性】
技术研发人员：万密密，毛春，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32