摘" " 要： 針對(duì)透析膜材料血液相容性需要進(jìn)一步提高的問(wèn)題，采用非溶劑誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法制備聚砜膜，合成單端固定賴氨酸的聚乙烯吡咯烷酮（PVP-Lys），以PVP-Lys為間隔臂將賴氨酸修飾到聚砜基膜表面，開(kāi)發(fā)了一種具有纖溶活性的抗血栓血液透析膜，通過(guò)掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜和水接觸角測(cè)試等方法對(duì)膜進(jìn)行表征，研究修飾不同含量賴氨酸的聚砜血液透析膜的性能。結(jié)果表明：成功制備了單端固定賴氨酸的PVP-Lys；PVP-Lys的加入使聚砜膜的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，分離層的厚度增加；當(dāng)PVP-Lys溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，改性膜的BSA截留率為99.1%；與聚砜純膜相比，親水性提高了32%，抗蛋白質(zhì)吸附率提升了67%，具有更高的抗血小板、紅細(xì)胞粘附能力和更低的溶血率，改善了透析膜的血液相容性。

關(guān)鍵詞： 血液透析膜；血液相容性；纖溶；聚砜；賴氨酸

中圖分類號(hào)： TS102.54；TQ342.87" " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A" " " " " " " " 文章編號(hào)：" １６７１－０２４Ｘ（２０24）０6－００01－08

Preparation and properties of PVP-Lys hydrophilic/fibrinolytic modified

polysulfone hemodialysis membrane

YANG Ning1，2，3， HUANG Shuai1，2，3， ZHOU Shuaizhen 1，2，3

（1. School of Material Science and Engineering， Tiangong University， Tianjin 300387， China； 2. State Key Laboratory of Separation Membranes and Membrane Processes， Tiangong University， Tianjin 300387， China； 3. Cangzhou Institute of Tiangong University， Cangzhou 061000， Hebei Province， China）

Abstract： Aiming at the issue that hemocompatibility of dialysis membrane materials needs to be further improved， polysulfone membranes were prepared by the nonsolvent induced phase separation method， polyvinylpyrrolidone with lysine immobilized at the single end （PVP-Lys） was synthesized， and lysine was immobilized onto the surface of the polysulfone membrane with polyvinylpyrrolidone as spacer to obtain an antithrombotic hemodialysis membrane with fibrinolytic activity. The membrane was characterized by scanning electron microscopy， X-ray photoelectron spectroscopy and water contact angle test to investigate the performance of polysulfone hemodialysis membranes modified with different lysine contents. The results show that the polyvinylpyrrolidone with single-end immobilized lysine is successfully prepared； the addition of PVP-Lys changes the surface structure of the polysulfone membrane and increases the thickness of the separating layer. The retention rate of BSA is 99.1% at a concentration of 1.5% （mass fraction） of PVP-Lys solution， which improves the hydrophilicity by 32% and the resistance to protein adsorption by 67% compared with polysulfone pure membrane， and possesses higher anti-platelet， red blood cell adhesion ability and lower hemolysis rate， and improves the hemocompatibility of dialysis membrane.

Key words：" hemodialysis membrane； hemocompatibility； fibrinolytic； polysulfone； lysine

腎臟疾病對(duì)全球健康產(chǎn)生了重大影響，慢性腎臟?。–KD）已成為21世紀(jì)全球范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的死因之一[1-2]。終末期腎?。‥SRD）作為CKD的最終階段，表現(xiàn)為腎臟功能的不可逆性衰退，維持生命需要進(jìn)行腎臟替代治療 [3]。目前，對(duì)于ESRD患者來(lái)說(shuō)，透析治療是最主要的腎臟替代手段，其中血液透析是最常見(jiàn)的方式[4-5]。在血液透析過(guò)程中，血液不可避免地與透析材料接觸，這些材料通常是仿血管內(nèi)皮的高分子物質(zhì)[6]。材料與血液接觸會(huì)激活一系列相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程來(lái)促進(jìn)凝血，包括蛋白質(zhì)吸附、血小板和紅細(xì)胞粘附、凝血酶生成以及補(bǔ)體激活等[7]。盡管血液透析技術(shù)在不斷進(jìn)步，但在臨床實(shí)踐中仍無(wú)法完全避免血栓在透析材料表面的形成。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究者們提出多種策略來(lái)改善血液透析材料的表面特性，以減少血栓的形成[8-9]。

為達(dá)到抗血栓的目的，發(fā)展了多種對(duì)血液接觸材料表面的改性方法 [10]。一種常見(jiàn)的策略是在材料表面修飾親水性聚合物或兩親性聚合物，這些方法旨在通過(guò)減少材料與生物系統(tǒng)之間的相互作用，從而增強(qiáng)材料的血液相容性。Zheng等[11]采用親水性離子液體接枝聚醚砜制備血液透析膜，這種方法顯著降低了蛋白質(zhì)的吸附和血小板的粘附，從而延長(zhǎng)了凝血時(shí)間。Zhu等[12]在聚乳酸膜表面接枝兩性離子聚甲基丙烯酸磺基甜菜堿應(yīng)用于血液透析，有效抑制了血小板的粘附，并延長(zhǎng)了血漿再鈣化時(shí)間。另一種方法是在材料表面修飾具有特定生物活性的物質(zhì)，可抑制或降低凝血反應(yīng)的發(fā)生。肝素是目前最常用的抗凝血藥物之一，Jacob[13]制備了摻入肝素功能化氧化石墨烯的聚醚酰亞胺膜，改性膜具有優(yōu)異的抗凝血性能，降低了血小板的粘附和活化，提高了血液凝固時(shí)間，減少了凝血酶的產(chǎn)生，并且沒(méi)有激活任何補(bǔ)體途徑。血小板是凝血反應(yīng)過(guò)程中主要的凝血因子，Liu等[14]將蛋白酶激活受體1抑制劑vorapaxar摻入聚砜中制備血液透析膜，以達(dá)到抗血小板從而抗血栓的目的。制備的透析膜有效抑制血小板活化，延長(zhǎng)了凝血時(shí)間，降低了纖維蛋白原的吸附。此外，可將材料表面構(gòu)建成類似血管內(nèi)皮化表面。Kang等[15]通過(guò)透明質(zhì)酸寡糖修飾膠原纖維可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和內(nèi)皮化，同時(shí)具有改善的抗血栓特性。

以上改性方法主要是減少和降低血栓形成，其實(shí)還可以利用人體內(nèi)纖溶系統(tǒng)在血栓初步形成時(shí)即促使其表面溶解。血纖維蛋白溶酶原（Plg）被激活為纖維蛋白溶酶時(shí)，能夠水解纖維蛋白，從而促進(jìn)血栓的溶解。這一激活過(guò)程需要組織型纖維蛋白溶酶原激活劑（t-PA）的參與，以及與纖維蛋白表面賴氨酸殘基的相互作用[16] 。在構(gòu)建纖溶表面方面，研究者們已經(jīng)做出了許多努力。Chen等[17]提出了纖溶表面的概念，纖維蛋白作為血栓的主要成分，其表面暴露出羧基端賴氨酸殘基，特別是ε-賴氨酸。這種ε-賴氨酸的特定結(jié)構(gòu)使得其ε-氨基和羧基以自由的形式存在，為纖溶表面的構(gòu)建提供了可能。纖溶表面的設(shè)計(jì)思路在于通過(guò)特異性結(jié)合血漿中的Plg和t-PA，在材料表面產(chǎn)生纖溶酶，從而降解纖維蛋白。其將聚乙二醇作為間隔物結(jié)合賴氨酸，使其固定在材料表面，從而構(gòu)建了纖溶表面。之后，Li等[18]對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，以聚合聚（2-羥乙基甲基丙烯酸酯）作為間隔物來(lái)增加賴氨酸的接枝密度，從而提高了纖溶表面的效率。Pepe等[19]使用烯丙基縮水甘油醚（AGE）反應(yīng)獲得的低聚物作為間隔物，這種方法增強(qiáng)了纖溶酶原的吸附能力和體外凝塊溶解能力。

本工作采用N，N-二甲基乙酰胺為溶劑、聚乙二醇為致孔劑制備了聚砜膜，以去離子水為凝固浴，以親水性聚合物聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為間隔物，結(jié)合賴氨酸，修飾到聚砜膜表面，制備成具有纖溶表面的血液透析膜，以提高聚砜膜的血液相容性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

材料：聚砜（PSF，P-1700），巴斯夫中國(guó)有限公司；N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）、聚乙二醇（PEG），均為分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；1-乙烯基-2-吡咯烷酮（NVP，99%）、N，N′-二琥珀酰亞胺基碳酸酯（DSC，98%）、三氟乙酸（TFA，99%）、Nε-Boc-L-賴氨酸（98%）、橙黃Ⅱ（AOⅡ，IND）、牛血清白蛋白（BSA，分析純），天津希恩思生化科技有限公司；偶氮二異丁腈（AIBN），分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；β-巰基乙醇、三乙胺，均為分析純，麥克林生化科技股份有限公司；甲苯、乙醚、過(guò)硫酸鉀、鹽酸、氫氧化鈉，均為分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

設(shè)備：Elcometer 4340型刮膜機(jī)，英國(guó)Elcometer公司；AVANCE AV 400M型液體核磁共振波譜儀，德國(guó)布魯克公司；Nicolet Is50型傅里葉變換紅外光譜儀、 NEXSA 型X-射線光電子能譜儀，賽默飛世爾科技公司；Regulus 4800型冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本日立公司；UV2600型紫外分光光度儀，北京普析儀器有限公司；DSA30S型接觸角測(cè)試，德國(guó)Kruss Gmbh 公司；膜過(guò)濾裝置，實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 單端固定賴氨酸的聚乙烯吡咯烷酮的制備

將NVP（3.6 g，32 mmol）、AIBN（14 mg， 0.085 mmol）和β-巰基乙醇（0.3 g， 3.8 mmol）溶解在20 mL甲苯中，氮?dú)夤呐菝摎?；將反?yīng)混合物加熱至80 ℃后攪拌24 h，冷卻至室溫；使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，在55 ℃附近真空脫去溶劑甲苯，倒入過(guò)量乙醚中洗滌，60 ℃烘箱真空干燥，得到單端固定羥基的聚乙烯吡咯烷酮（PVP-OH），產(chǎn)率約為74%。

將PVP-OH加入到含有DSC（0.13 g，0.05 mmol）和三乙胺（0.05 g，0.05 mmol）的20 mL甲苯中，室溫下攪拌48 h，用甲苯進(jìn)行清洗并在60 ℃烘箱中真空干燥，得到固定賴氨酸的前驅(qū)體聚合物（PVP-NHS），產(chǎn)率約為85%。

將PVP-NHS在pH=8并含有Nε-Boc-L-賴氨酸（5 mg/mL）的磷酸鹽緩沖液（PBS）中充分?jǐn)嚢?4 h，得到帶有保護(hù)基團(tuán)的單端固定賴氨酸的聚乙烯吡咯烷酮（PVP-Lys（P））。用25 %三氟乙酸處理90 min去除t-Boc脫保護(hù)，透析后凍干，得到最終產(chǎn)物單端固定賴氨酸的聚乙烯吡咯烷酮（PVP-Lys），產(chǎn)率約為69%。圖1所示為制備PVP-Lys的反應(yīng)式。

1.3 表面固定PVP-Lys血液透析膜的制備

取一定量PSF和PEG（Mw=20 000），再加入DMAc作為溶劑，60 ℃下攪拌8 h，靜置脫泡12 h。刮膜機(jī)溫度設(shè)置為 60 ℃，刮膜速率設(shè)置為 4 m/min，使用200 μm刮膜刀采用非溶劑誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法制備聚砜基膜，凝固浴為25 ℃去離子水。

將膜放入60 ℃過(guò)硫酸鉀溶液中反應(yīng)1 h，之后將膜分別放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%、1.25%、1.50%PVP-Lys的過(guò)硫酸鉀溶液中，60 ℃下氮?dú)饷摎夥磻?yīng)1 h，在水中洗滌數(shù)次得到改性膜，原膜和改性膜根據(jù)PVP-Lys質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別命名為M0、M1、M1.25、M1.5。

1.4 測(cè)試與表征

（1） 結(jié)構(gòu)表征：使用液體核磁共振波譜儀測(cè)試合成聚合物的核磁氫譜，溶劑使用氘代氯仿；使用傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)試合成聚合物的紅外光譜（FTIR），掃描范圍為4 000～600 cm-1；通過(guò) X-射線光電子能譜儀表征干燥膜的表面元素組成；采用冷場(chǎng)掃描電子顯微鏡（SEM）測(cè)試觀察膜形貌并拍照。

（2） 改性膜表面賴氨酸密度測(cè)定：將膜樣品浸泡在稀鹽酸配制的AO II 溶液中，于37 ℃輕輕振蕩3 h，然后將樣品浸泡在NaOH溶液中，37 ℃振蕩15 min，使用紫外分光光度儀在485 nm吸光度測(cè)量被堿溶解下來(lái)的AO II。再根據(jù)AO II 溶液的濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出氨基密度，即為改性膜表面賴氨酸密度。

（3） 膜的親水性測(cè)定：通過(guò)接觸角測(cè)試儀記錄去離子水滴落在膜表面1 min內(nèi)的水接觸角變化，重復(fù)不同部位進(jìn)行測(cè)試并計(jì)算其平均值。

（4） 膜的滲透分離性能測(cè)試：采用實(shí)驗(yàn)室自制的膜過(guò)濾裝置，將膜放入膜池中，0.2 MPa下進(jìn)行預(yù)壓處理30 min，降低壓力至0.1 MPa穩(wěn)定10 min 后，在20 min內(nèi)分別等時(shí)稱取透析液的質(zhì)量，在膜不同部位重復(fù)測(cè)試3次以上，并計(jì)算其平均值。膜的純水通量Jw由式（1）計(jì)算可得：

Jw = （1）

式中：V為5 min所測(cè)試膜的透過(guò)液體積（L）；A為測(cè)試中膜與水接觸的實(shí)際有效面積（m2）；t為獲得透析液的時(shí)間（h）。膜的分離性能通常用蛋白截留率來(lái)表示，本實(shí)驗(yàn)選用BSA作為測(cè)試模型分子，配制質(zhì)量濃度為1 g/L的BSA溶液。膜放入膜池中，預(yù)壓30 min，用離心管接取一定量的透過(guò)液，用紫外分光光度儀在278 nm下進(jìn)行蛋白截留率的測(cè)試計(jì)算。每組膜在不同位置重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，計(jì)算其平均值。BSA蛋白截留率R計(jì)算如式（2）所示：

R = 1 - "× 100%（2）

式中：CP、C0分別為BSA濾過(guò)液和原始溶液的BSA質(zhì)量濃度（g/L）。

（5） 膜的截留分子質(zhì)量：通過(guò)測(cè)試膜的PEG截留率來(lái)計(jì)算，配制質(zhì)量濃度為1 g/L的PEG溶液，選取分子質(zhì)量為1、2、4、6、10和20 ku進(jìn)行測(cè)試，截留率為90 %對(duì)應(yīng)的分子質(zhì)量記為膜的截留分子質(zhì)量[20]。

（6） 膜的抗蛋白質(zhì)吸附性能測(cè)試：裁取相同大小膜浸入PBS 溶液，恒溫振蕩20 min。除去管中的 PBS 溶液，再加入 10 mL BSA溶液（1 g/L），恒溫振蕩6 h，在特定波長(zhǎng)278 nm用紫外分光光度儀測(cè)量膜吸附前后的溶液吸光度。膜的蛋白吸附量Qp可由式（3）計(jì)算得出：

Qp = （3）

式中： Cc、Cs分別為空白對(duì)照組和加入膜后的BSA溶液的質(zhì)量濃度（mg/mL）；Vc、Vs分別為空白對(duì)照組和加入膜后的BSA溶液體積（mL）； A為膜的有效面積（cm2）。

（7） 膜的溶血率測(cè)試：將1 cm×1 cm膜在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9 % 的NaCl 溶液中于37 ℃下浸泡30 min；然后向溶液中加入200 μL全血，在37 ℃下靜置1 h；使用離心機(jī)以1 500 r/min的速率分離10 min，并在542 nm處測(cè)量上清液的吸光度。陰性對(duì)照使用0.9 % NaCl溶液，陽(yáng)性對(duì)照使用去離子水。溶血率（RH）可由式（4）計(jì)算得出：

RH = × 100% （4）

式中：AS為測(cè)試樣品上清液的吸光度；AN和AP分別是陰性對(duì)照、陽(yáng)性對(duì)照的吸光度。

（8） 膜的血小板粘附和紅細(xì)胞粘附實(shí)驗(yàn)：將膜（1 cm×1 cm）放入24孔培養(yǎng)板中，在PBS溶液中靜置1 h。除去PBS溶液后，加入 1 mL富血小板血漿，在37 ℃下孵育1 h。然后將膜在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5 %的戊二醛溶液中于4 ℃孵育24 h 以固定血小板。使用一系列乙醇/水溶液（乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為30%、50%、70%、90%和100%）將膜逐漸脫水。膜的紅細(xì)胞粘附實(shí)驗(yàn)中，將加入1 mL富血小板血漿改成1 mL紅細(xì)胞，其他與上述血小板粘附相同。最后用掃描電子顯微鏡觀察膜上粘附血小板和紅細(xì)胞的形態(tài)。

2 結(jié)果與討論

2.1 PVP-Lys的表征

2.1.1 紅外光譜

圖2所示為PVP-OH、PVP-NHS和PVP-Lys的紅外光譜圖。

由圖2可知，PVP-OH的—OH特征峰出現(xiàn)在3 451 cm-1附近，PVP-NHS的酯基中的CO特征峰出現(xiàn)在1 714 cm-1處，PVP-Lys的氨基特征峰出現(xiàn)在3 340 cm-1附近，羧基的CO和—OH特征峰分別出現(xiàn)在1 712 cm-1和3 493 cm-1附近。由此可推斷PVP-Lys制備成功。

2.1.2 1H NMR表征

通過(guò)1H NMR表征，可以有效地分析合成聚合物的結(jié)構(gòu)。圖3為PVP-OH、PVP-NHS、PVP-Lys（P）和PVP-Lys的1H NMR圖。

由圖3（a）可知， 化學(xué)位移δ=2.32、2.01和3.39處的PVP特征峰，分別對(duì)應(yīng)吡咯烷酮環(huán)上的亞甲基質(zhì)子；化學(xué)位移δ=2.66和3.67處的峰是巰基乙醇的兩個(gè)亞甲基質(zhì)子峰，說(shuō)明巰基乙醇作為鏈轉(zhuǎn)移劑引入到了PVP分子末端[21-22]。在圖3（b）中，化學(xué)位移δ=2.71和2.73 處的信號(hào)峰證實(shí)了前驅(qū)體PVP-NHS的成功制備。圖3（c）和圖3（d）中，PVP-NHS特征峰的消失，δ=1.24處保護(hù)基團(tuán)的甲基質(zhì)子對(duì)應(yīng)的特征峰的消失，證明目標(biāo)產(chǎn)物PVP-Lys的制備成功[23]。

2.2 膜的表征

2.2.1 XPS表征

圖4所示為本文所制備4種膜的XPS全譜圖和C1s圖。

由圖4（a）可知，所有膜表面均出現(xiàn)了O1s、C1s和S2p信號(hào)峰，分別在結(jié)合能534.06、283.85和168.49 eV附近。改性膜在399.22 eV附近新增了N1s信號(hào)峰，這是由于硫酸根自由基從PVP-Lys和PSF聚合物鏈上奪取氫原子，引發(fā)分子間交聯(lián)反應(yīng)，使得PVP-Lys修飾在聚砜膜表面。PVP-Lys的引入，導(dǎo)致膜表面的元素種類出現(xiàn)了變化。

由圖4（b）可知，M0在284.78 eV的峰對(duì)應(yīng)于C—C，在286.32 eV的峰對(duì)應(yīng)于C—O—C。改性膜在288.07 eV附近擬合出CO的特征吸收峰。膜表面的C—N的吸收峰與C—O—C重合，吸收峰的面積隨PVP-Lys含量增多而變大。膜表面的CO含量由0增大到7.93%，N元素含量由0增大到5.78%，代表膜表面的PVP-Lys含量增大，也說(shuō)明PVP-Lys成功接到膜表面。

2.2.2 SEM分析

圖5為原膜M0及改性膜M1、M1.25和M1.5的SEM圖像。

由圖5可以看到，相轉(zhuǎn)化法制備的聚砜膜上層為具有篩分性能的分離層，下層為具有“指狀孔”結(jié)構(gòu)的支撐層。并且，隨著PVP-Lys含量的增加，改性膜的分離層厚度不斷增加。

2.2.3 膜表面賴氨酸密度分析

采用不同濃度PVP-Lys溶液所制備的改性膜表面賴氨酸密度測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6顯示，隨著溶液濃度的增加，賴氨酸密度逐漸升高，由16.37升高到21.96 nmol/cm2。與聚砜純膜相比，PVP-LYS修飾的表面增大了表面賴氨酸密度。將ε-賴氨酸應(yīng)用于聚砜膜可構(gòu)建纖溶表面，賴氨酸密度的增加有利于膜促纖溶效果的提升。

2.2.4 膜親水性分析

通?？梢酝ㄟ^(guò)水接觸角測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)膜的親水疏水性，接觸角越小，說(shuō)明液體更容易在膜表面鋪展，即膜表面更親水。圖7為PSF膜和改性膜的水接觸角。

由圖7可知，隨著PVP-Lys濃度增加，膜的初始接觸角值逐步減小。經(jīng)過(guò)1 min后，改性膜的水接觸角均明顯下降，親水性有顯著提升。這是因?yàn)镻VP-Lys分子吡咯烷酮環(huán)上的羰基、亞甲基、氨基以及羧基都具有極性，極性基團(tuán)與水分子形成氫鍵，緊密地結(jié)合水分子，具有良好的水溶性。膜表面由于PVP-Lys濃度的增加，親水性基團(tuán)數(shù)量也隨之增多，從而增強(qiáng)了膜與水分子之間的相互作用，使得水滴在膜上的擴(kuò)散變得更加容易。

2.2.5 膜抗蛋白吸附性能分析

PSF膜和改性膜的靜態(tài)抗蛋白吸附研究如圖8所示。

由圖8可知，改性膜與純聚砜膜相比，BSA靜態(tài)吸附量降低，由66.1下降到21.82 μg/m2。因此，改性膜具有更好的抗蛋白吸附性能。原因可能是PVP-Lys分子在水溶液中發(fā)生了水合作用，PVP-Lys中的親水基團(tuán)與水分子通過(guò)氫鍵結(jié)合，從而在其周圍形成一個(gè)水化層。水化層的形成增加了PVP-Lys分子周圍的水分子數(shù)量，減少了蛋白質(zhì)與膜表面之間的直接接觸。

2.2.6 膜的滲透分離性能分析

圖9為PSF膜和改性膜的純水通量和BSA截留率。

由圖9可知，純聚砜膜M0的通量最高，為164.4 L/（m2·h），BSA截留率最低，為95.4%。改性膜M1、M2和M3的通量分別降低到127.3、99.5和75.3 L/（m2·h），改性膜M1、M1.25和M1.5的BSA截留率分別增加到97.3%、98.7%和99.1%。通過(guò)膜的滲透分離性能測(cè)試結(jié)果可知，隨著膜表面PVP-Lys含量的增多，膜表面的孔隙率降低，膜表面分離層厚度變高，從而導(dǎo)致了改性膜通量下降，BSA截留率上升。

2.2.7 膜的截留分子質(zhì)量分析

使用不同分子質(zhì)量的 PEG 進(jìn)行了膜截留分子質(zhì)量的測(cè)定，如圖10所示。

由圖10可知，純膜M0的截留分子質(zhì)量為28.2 ku。隨著PVP-Lys含量的增加，改性膜的截留分子質(zhì)量逐漸減小，M1（23.5 ku） gt;M1.25（21.1 ku） gt;M1.5（14.8 ku）。在血液透析過(guò)程中，膜主要用于清除小分子毒素（尿素，60 u）、中分子毒素（β2微球蛋白，12 ku），并且避免白蛋白（68 ku）的流失。改性膜的截留分子質(zhì)量在中分子毒素與白蛋白的分子質(zhì)量之間，既能清除毒素，又能保留對(duì)人體有益的白蛋白，符合血液透析膜的截留分子質(zhì)量要求。

2.2.8 膜的血液相容性評(píng)價(jià)

溶血率（RH）是評(píng)價(jià)血液相容性的一個(gè)重要指標(biāo)。圖11展示了原膜和改性膜的溶血率值。值得注意的是，所有的樣品均未表現(xiàn)出可見(jiàn)的血紅蛋白釋放。

圖11中，所有膜的 RH 都符合GBT 16886—2003標(biāo)準(zhǔn)（lt;5%），這符合血液透析膜的安全極限標(biāo)準(zhǔn)，表明改性膜對(duì)紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞毒性。此外，M1到M1.5的RH值逐漸降低，證明PVP-Lys的增加可以減少對(duì)紅細(xì)胞的有害影響。

圖12為血小板和紅細(xì)胞在純聚砜膜和改性膜表面粘附的SEM圖像。圖12中，除血小板和紅細(xì)胞外，其他眾多較小顆粒為磷酸緩沖液鹽顆粒。血小板和紅細(xì)胞在透析膜表面的粘附數(shù)量及形態(tài)與血液透析過(guò)程中血栓的形成密切相關(guān)。由圖12可知，與純M0相比，改性膜上血小板和紅細(xì)胞粘附數(shù)量明顯高于 M1、M1.25、M1.5，且隨著PVP-Lys含量的增加，血小板和紅細(xì)胞黏附數(shù)量下降。這是由于PVP-Lys的加入，膜表面的親水性增強(qiáng)，極性基團(tuán)與水分子之間通過(guò)氫鍵等相互作用緊密結(jié)合并且構(gòu)建了水化層，這層水化層起到了“屏障”的作用，抑制了血小板和紅細(xì)胞的粘附，阻礙了其在改性膜表面發(fā)生聚集或激活。

3 結(jié) 論

本文首先制備了單端固定賴氨酸的聚乙烯吡咯烷酮（PVP-Lys），再將制備的PVP-Lys固定到聚砜膜表面，得到改性的聚砜膜。結(jié)果表明：

（1）單端固定賴氨酸的聚乙烯吡咯烷酮制備成功，PVP-Lys對(duì)聚砜膜進(jìn)行改性，改性的血液透析膜血液相容性得到改善。

（2） 改性膜在PVP-Lys溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，BSA的截留率為99.1%，與聚砜純膜相比，親水性提高了32%，抗蛋白質(zhì)吸附提升了67%，溶血率降低，血小板和紅細(xì)胞粘附數(shù)量下降，具有更高的血液相容性。

參考文獻(xiàn)：

[1]" " FOREMAN K J， MARQUEZ N， DOLGERT A， et al. Forecasting life expectancy， years of life lost， and all-cause and cause-specific mortality for 250 causes of death： Reference and alternative scenarios for 2016-40 for 195 countries and territories[J]. Lancet， 2018， 392（10159）： 2052-2090.

[2]" " 相學(xué)梅， 李宜航， 牟曾熠， 等. 基于 “腸-腎軸” 探討腸源性尿毒癥毒素在慢性腎臟病的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志， 2023， 29（7）： 274-282.

XIANG X M， LI Y H， MOU Z Y， et al. Gut-derived uremic toxins in chronic kidney disease based on gut-kidney axis： A review[J]. China Industrial Economics， 2023， 29（7）： 274-282 （in Chinese）.

[3]" " CZARNECKA P， CZARNECKA K， TRONINA O， et al. Utilization of HCV viremic donors in kidney transplantation： A chance or a threat？[J]. Renal Failure， 2022， 44（1）： 434-449.

[4]" " THURLOW J S， JOSHI M， YAN G F， et al. Global epidemiology of end-stage kidney disease and disparities in kidney replacement therapy[J]. American Journal of Nephrology， 2021， 52（2）： 98-107.

[5]" " LI P K T， CHOW K M， VAN DE LUIJTGAARDEN M W M， et al. Changes in the worldwide epidemiology of peritoneal dialysis[J]. Nature Reviews Nephrology， 2017， 13： 90-103.

[6]" " RONCO C， CLARK W R. Haemodialysis membranes[J]. Nature Reviews Nephrology， 2018， 14： 394-410.

[7]" " JAFFER I H， WEITZ J I. The blood compatibility challenge. Part 1： Blood-contacting medical devices： The scope of the problem[J]. Acta Biomaterialia， 2019， 94： 2-10.

[8]" " DE MEL A， COUSINS B G， SEIFALIAN A M. Surface modification of biomaterials： A quest for blood compatibility[J]. International Journal of Biomaterials， 2012， 2012： 707863.

[9]" " 繆翠娥， 李鵬飛， 王麗娟， 等. 血液相容性改善策略與研究進(jìn)展[J]. 高分子通報(bào)， 2021（7）： 1-12.

MIAO C E， LI P F， WANG L J， et al. A review on improvement and devolvement of blood compatibility[J]. Polymer Bulletin， 2021（7）： 1-12 （in Chinese）.

[10]" QI P K， MAITZ M F， HUANG N. Surface modification of cardiovascular materials and implants[J]. Surface and Coatings Technology， 2013， 233： 80-90.

[11]" ZHENG X， NI C J， XIAO W W， et al. In vitro hemocompatibility and hemodialysis performance of hydrophilic ionic liquid grafted polyethersulfone hollow fiber membranes[J]. Separation and Purification Technology， 2022， 298： 121464.

[12]" ZHU L J， LIU F， YU X M， et al. Surface zwitterionization of hemocompatible poly（lactic acid） membranes for hemodiafiltration[J]. Journal of Membrane Science， 2015， 475： 469-479.

[13]" JACOB KALEEKKAL N. Heparin immobilized graphene oxide in polyetherimide membranes for hemodialysis with enhanced hemocompatibility and removal of uremic toxins[J]. Journal of Membrane Science， 2021， 623： 119068.

[14]" LIU W， FU X， LIU Y F， et al. Vorapaxar-modified polysulfone membrane with high hemocompatibility inhibits thrombosis[J]. Materials Science amp; Engineering C， Materials for Biological Applications， 2021， 118： 111508.

[15]" KANG L Z， JIA W B， LI M， et al. Hyaluronic acid oligosaccharide-modified collagen nanofibers as vascular tissue-engineered scaffold for promoting endothelial cell proliferation[J]. Carbohydrate Polymers， 2019， 223： 115106.

[16]" COLLEN D. Molecular mechanisms of fibrinolysis and their application to fibrin-specific thrombolytic therapy[J]. Journal of Cellular Biochemistry， 1987， 33（2）： 77-86.

[17]" CHEN H， ZHANG Y X， LI D， et al. Surfaces having dual fibrinolytic and protein resistant properties by immobilization of lysine on polyurethane through a PEG spacer[J]. Journal of Bio-medical Materials Research Part A， 2009， 90（3）： 940-946.

[18]" LI D， CHEN H， WANG S S， et al. Lysine-poly（2-hydroxyethyl methacrylate） modified polyurethane surface with high lysine density and fibrinolytic activity[J]. Acta Biomaterialia， 2011， 7（3）： 954-958.

[19]" PEPE A， GUEVARA M G， ABRAHAM G A， et al. Lysine-oligoether-modified electrospun poly （carbonate urethane） ma-trices for improving hemocompatibility response[J]. Polymer Journal， 2021， 53： 1393-1402.

[20]" XIE Y X， WANG K K， YU W H， et al. Improved permeability and antifouling properties of polyvinyl chloride ultrafiltration membrane via blending sulfonated polysulfone[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2020， 579： 562-572.

[21]" LUO L B， RANGER M， LESSARD D G， et al. Novel amphiphilic diblock copolymer of low molecular weight poly（N-vinylpyrrolidone）-block-poly（d，l-lactide）： Synthesis， characterization， and micellization[J]. Macromolecules， 2004， 37（11）： 4008-4013.

[22]" BARTOLOZZI I， SOLARO R， SCHACHT E， et al. Hydroxyl end-capped macromers of N-vinyl-2-pyrrolidinone as precursors of amphiphilic block copolymers[J]. European Polymer Journal， 2007， 43（11）： 4628-4638.

[23]" TANG Z C， LI D， WANG X J， et al. A t-PA/nanoparticle conjugate with fully retained enzymatic activity and prolonged circulation time[J]. Journal of Materials Chemistry B， 2015， 3（6）：977-982.

本文引文格式：

楊寧，黃帥，周率真. PVP-Lys親水/促纖溶改性聚砜基血液透析膜的制備及性能[J]. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2024， 43（6）： 1-8.

YANG N， HUANG S， ZHOU S Z. Preparation and properties of PVP-Lys hydrophilic/fibrinolytic modified polysulfone hemo-dialysis membrane[J]. Journal of Tiangong University， 2024， 43（6）： 1-8（in Chinese）.