本发明专利技术提供一种氧合膜及其制备方法和应用。本发明专利技术提供一种用于氧气和二氧化碳的交换的氧合膜，其包括微孔中空纤维膜和覆盖在微孔中空纤维膜表面的单层介孔二氧化硅纳米颗粒层；微孔中空纤维膜为聚丙烯膜；介孔二氧化硅纳米颗粒层由介孔二氧化硅纳米颗粒平铺而成，介孔二氧化硅纳米颗粒至少部分嵌入微孔中空纤维膜表面的微孔中，且介孔二氧化硅纳米颗粒通过化学键与微孔中空纤维膜连接。本发明专利技术提供的氧合膜在兼顾PP膜高气体通量的基础上，提高了PP膜的疏水性，提高其抗血液渗漏性，延长PP氧合膜的使用寿命，解决了PP膜寿命过短的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧合膜及其制备方法和应用，涉及材料。
技术介绍
1、ecmo(extracorporeal membrane oxygenation)即体外膜肺氧合系统，其可以实现在体外进行气体交换，具有替代人体肺脏调节血液内氧气与二氧化碳含量的功能，现已成为治疗急性呼吸疾病、等待肺移植阶段及心血管手术等过程中的重要医疗设备。ecmo由膜式氧合器、血泵、气体混合器、各种管路及监视器构成。膜式氧合器是气血交换的重要场所，是ecmo系统的核心部件。膜式氧合器中的氧合膜，其工作原理类似于肺泡，利用膜两侧血液及气体中氧气和二氧化碳的分压不同，实现对血液中二氧化碳的排除和氧气的补充。与此同时，氧合膜始终阻止着气体与血液的直接接触，避免了气栓等不良症状的产生。因此，氧合膜需具有良好的气体渗透性能及抗血液渗漏性。
2、根据氧合膜材料的不同，目前分为硅胶膜、pp中空纤维膜和pmp中空纤维膜。硅胶膜虽然相容性好和血液渗漏少，但是硅胶膜厚度大、气体渗透性差，存在排气困难的问题。pp(聚丙烯)解决了排气困难的问题，但是由于其微孔膜易发生血液渗漏而失去功能，影响使用寿命。pmp(聚4-甲基1-戊烯)中空纤维膜，其外表面具有一层致密层，有助于改善血液渗漏的问题，有效延长了ecmo的临床使用时间，但是由于pmp表面较为致密，气通量较低，难以维持长时间大气体通量的临床使用需求。
3、针对具有较高气体通量的pp膜，如何对pp膜进行改性，在兼顾pp膜的高气体通量的基础上，提高其抗血液渗漏性，成为提高其在ecmo应用的关键因素。
<
br/>技术实现思路
1、本专利技术提供一种氧合膜及其制备方法，在兼顾pp膜高气体通量的基础上，提高pp膜的抗血液渗漏性，延长pp氧合膜的使用寿命。
2、本专利技术还提供上述氧合膜在体外膜肺氧合系统中的应用。
3、本专利技术第一方面提供一种氧合膜，包括微孔中空纤维膜和覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的单层介孔二氧化硅纳米颗粒层；
4、所述微孔中空纤维膜为聚丙烯膜；
5、所述单层介孔二氧化硅纳米颗粒层由介孔二氧化硅纳米颗粒平铺而成，所述介孔二氧化硅纳米颗粒至少部分嵌入所述微孔中空纤维膜表面的微孔中，且所述介孔二氧化硅纳米颗粒通过化学键与所述微孔中空纤维膜连接。
6、在本专利技术提供的方案中，氧合膜是指可以进行氧气和二氧化碳交换的膜，目前常用的氧合膜包括pp膜和pmp膜，如图1所示，pp膜和pmp膜均具有中空结构，且相比pp膜，pmp膜表面较为致密，不利于气通量的提高；因此，本申请对pp膜进行改性，提供了一种氧合膜，其包括pp基膜和覆盖在pp基膜表面的单层介孔二氧化硅纳米颗粒层，pp基膜主要是微孔中空纤维膜，其表面的微孔结构用于氧气和二氧化碳的交换，中空结构用于氧气流通，当血液从微孔中空纤维膜表面流过时，血液中的二氧化碳通过微孔结构实现与氧气的交换，从而降低血液中二氧化碳的浓度，提高氧气浓度。为了在不影响微孔中空纤维膜透气性的基础上，提高微孔中空纤维膜的抗渗漏性能，本专利技术在微孔中空纤维膜表面覆盖单层的介孔二氧化硅纳米颗粒层，介孔二氧化硅纳米颗粒层覆盖在微孔中空纤维膜靠近血液一侧的表面，单层的介孔二氧化硅纳米颗粒层有助于避免对基膜气体通量的影响，兼顾气体传输性能；同时，介孔二氧化硅纳米颗粒层是由介孔二氧化硅纳米颗粒平铺而成，由于该颗粒的粒径不低于基膜表面的微孔孔径，因此该颗粒的至少部分可以嵌入到基膜表面的微孔中，并均匀分散在基膜表面平铺形成单层的纳米颗粒层；此外，二氧化硅纳米颗粒通过化学键与基膜表面的基团紧密结合，有助于防止使用过程中脱落而失效，使介孔二氧化硅纳米颗粒可以长效发挥作用，进而延长氧合膜的使用寿命。综上，本专利技术使用介孔二氧化硅纳米颗粒对pp膜进行改性，该颗粒表面的介孔孔道可以作为气体通道，代替基膜表面的微孔孔道，不仅不会影响基膜的透气性，还有助于增加气液接触面积，同时也有助于提高基膜表面的疏水性，降低血液对氧合膜的浸润性，提高氧合膜的抗渗漏性能，提高氧合膜的使用寿命，解决氧合膜寿命过短的问题。
7、在一种具体实施方式中，为了进一步提高氧合膜的使用寿命，所述微孔中空纤维膜表面的至少80％的区域覆盖有所述介孔二氧化硅纳米颗粒层；进一步地，至少85％的区域覆盖有所述介孔二氧化硅纳米颗粒层；更进一步地，至少90％的区域覆盖有所述介孔二氧化硅纳米颗粒层。
8、在一种具体实施方式中，基于每克的微孔中空纤维膜，覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的介孔二氧化硅纳米颗粒层的质量不低于2.5mg。进一步地，随着介孔二氧化硅纳米颗粒与微孔中空纤维膜结合强度的提高，基于每克的微孔中空纤维膜，覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的介孔二氧化硅纳米颗粒层的质量不低于2.9mg；更进一步地，覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的介孔二氧化硅纳米颗粒层的质量不低于10.0mg。随着介孔二氧化硅纳米颗粒质量的提高，氧合膜表面的粗糙度提高，有助于提高氧合膜的疏水性，延长其使用寿命。介孔二氧化硅纳米颗粒层的质量可通过测试改性前后氧合膜的质量后确定。
9、在一种具体实施方式中，所述介孔二氧化硅纳米颗粒的平均粒径为100～250nm，具体可以为100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm或介于其中的任意两者组成的范围之内；通过调整介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径可以改变pp基膜表面密铺的粒子之间的间隙，从而提高氧合膜的抗渗漏性。
10、所述介孔二氧化硅纳米颗粒的介孔孔径为2.5～4.5nm，具体可以为2.5nm、2.6nm、2.7nm、2.8nm、2.9nm、3.0nm、3.1nm、3.2nm、3.3nm、3.4nm、3.5nm、3.6nm、3.7nm、3.8nm、3.9nm、4.0nm、4.1nm、4.2nm、4.3nm、4.4nm、4.5nm或介于其中的任意两者组成的范围之内。
11、可以理解，本专利技术中介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径和孔径均为平均值，可通过tem测试得到。
12、在一种具体实施方式中，所述聚丙烯膜的平均孔径为100～200nm，具体可以为100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm或介于其中的任意两者组成的范围之内。
13、在一种具体实施方式中，本专利技术可首先制备得到介孔二氧化硅纳米颗粒，然后通过对微孔中空纤维膜进行改性，使得介孔二氧化硅纳米颗粒与微孔中空纤维膜表面的基团发生化学反应，并形成单层介孔二氧化硅纳米颗粒层后制备得到，具体地，以下对制备方法进行详细说明：
14、步骤1、制备得到介孔二氧化硅颗粒。
15、在一种具体实施方式中，本专利技术采用经典介孔二氧化硅纳米颗粒制备方法进行，具体包括：将结构导向剂分散在碱性介质中自组装成胶束，随后加入硅源，使得硅源在结构导向剂表面凝结形成二氧本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种氧合膜，其特征在于，包括微孔中空纤维膜和覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的单层介孔二氧化硅纳米颗粒层；
2.根据权利要求1所述的氧合膜，其特征在于，所述微孔中空纤维膜表面的至少80％的区域覆盖有所述介孔二氧化硅纳米颗粒层。
3.根据权利要求1或2所述的氧合膜，其特征在于，基于每克的微孔中空纤维膜，覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的介孔二氧化硅纳米颗粒的质量不低于2.5mg。
4.根据权利要求1～3任一项所述的氧合膜，其特征在于，所述介孔二氧化硅纳米颗粒的平均粒径为100～250nm，平均孔径为2.5～4.5nm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的氧合膜，其特征在于，所述聚丙烯膜的平均孔径为100～200nm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的氧合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法还包括：在所述第一混合体系中加入硅烷偶联剂，对介孔二氧化硅纳米颗粒表面进行改性。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述改性后的微孔中空纤维膜的制备方法包括如下步骤：对微孔中空纤维膜进行活化，并将活化后的微孔中空纤维膜与含有酰氯基团的化合物进行反应，以使改性后的微孔中空纤维膜表面含有酰氯基团。
10.一种体外膜肺氧合系统，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的氧合膜或者权利要求6～9任一项所述的制备方法制备得到的氧合膜。
...
【技术特征摘要】
1.一种氧合膜，其特征在于，包括微孔中空纤维膜和覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的单层介孔二氧化硅纳米颗粒层；
2.根据权利要求1所述的氧合膜，其特征在于，所述微孔中空纤维膜表面的至少80％的区域覆盖有所述介孔二氧化硅纳米颗粒层。
3.根据权利要求1或2所述的氧合膜，其特征在于，基于每克的微孔中空纤维膜，覆盖在所述微孔中空纤维膜表面的介孔二氧化硅纳米颗粒的质量不低于2.5mg。
4.根据权利要求1～3任一项所述的氧合膜，其特征在于，所述介孔二氧化硅纳米颗粒的平均粒径为100～250nm，平均孔径为2.5～4.5nm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的氧合膜，其特征在于，所述聚丙烯膜的平均孔径为100～200nm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：林亚凯，冯奥兴，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。