（高分子化学与物理专业论文）新型低密度脂蛋白吸附剂的制备及吸附性能研究.pdf

南开大学掌位论文电子版授权使用协议 ( 请将此协议书装订于论文首页) 论文耘委然舞盏受鲐g 晦毒女葶崛骧掰 蹴为够 聚本天 在南开大学工作和学习期间刨作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系本作龋的唯一作者( 第作者) ，即著作权人。现本人同意将本作品 嫒交予“南开大学游 夏士学位论文全文藜据瘴”。奉天承诺：已提交鳃学位论文 电子敝与印刷版论文的内容致，如因不同丽g f 起学术声誉上的损失由本人自 负。 零a 宠全了鳃盔茎盍堂囊墨筵羞至堡蹙。蕉星皇焦浚塞鎏筮壅蠢潼k 强 意南开大学图书馆在下述范围内免费使用本人作品的电子版： 本作品呈交当年，在校园网上提供论文日渌检索、文摘浏览以及论文全文 部分溺篷骚务( 媾士论文蘸2 4 燹，硬论文懿1 6 页) 。公嚣级学位论文全文电 子版予提交1 年屠，在校园网上允许读者浏览并下载全文。 淀：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过聪阍样适用。 貌系所名称： 托i ! ；l ， 作者签名：立- j 靖干 学号：扩弦墨嚯 日期：2 0 0 4 年 月雩p 日 辩歼大举嫒士学键论文巾文摘要 中文摘要 高脂血症的主簧特点就是_ l 艋浆中含有商浓度的低密度腊蛋白胆同醇( l d l c ) 。临床 上彩采用药物和饮食疗法来降低患者体内的l d l c 水平，近年来，血液灌流法也发展起来 了，黪溺是当药物耪饮食治疗嚣效薅，蛊滚溪浚法不失免一耪有效豹方法。零论文禽藏了 一种带有双亲性葡聚糖手臂的新型低密度脂鬣白吸附剂，双亲性葡聚糖手臂的引入，增大 了双亲配基与大分予致病因予( l d l c ) 之间的作用空间范围，同时也增加了吸附剂单位 镩积士双亲配基瓣溪定量，从褥摄毫了吸瓣裁对致病因予( l d l e ) 麴潼跨率；另终，透 过调节疏水性与浆水性配基之间比例，使篡两种配基产嫩协同作用，增加了对大分予致病 因予( l d l c ) 单位体积的吸附量。所合成的新型双亲吸附荆对高脂j 衄症患者体内的大分 子致瘸因子( l d l - c ) 吸瓣，凝骞褰吸赡量，蹇选择毪的姆轰，并虽对冀缓瓣牲女遴行了 研究。主要工作如下： 采用反相聚含的方法以戊= 醛为交联剂合成了交联聚己烯醇凝胶微球，其有良好机械 强凌秘盘滚握骞烛，霹终巍裁凝双亲吸孵裂囊冬载傣。顼铡冬聚乙烯醇凝黢徽璩，在n a o h 存在的条件下，聚乙烯醇凝胶微球与环氧氯掰烷反应，引入环氧基团而活化，研究了最佳 活化条件，载体上的环氧基团的含量最大可达到l1 0 u m o v g g e l 。 会袋豢袁不瀚羹蘸瘩扰鼹溪簿配基豹麓聚糖手鹫，磷究不司条终对趱盈簿骖馋鹣蘩聚 糖警臂合成的影响，优化其合成方法。通过化学键联方式把带有疏水化配基的葡聚瓣手臂 固定到吸附剂载体上，并找出其最佳的固定化条件，在该条件下，胆围醇修饰的葡浆糖手 饕瓣疆定量哥达6 。5 m g m lg e l 。然螽，在蘩凝糖手鹫上零| 入亲拳蛙磺羧蓬溺舞为亲东蛙配 基，形成双亲型l m 。一c 的吸附剂。 对吸附剂的吸附性能进行了研究：在静态吸附条件下，我们确定了吸附剂的配熬固定 量必6 。5 m g m ig e l ，最佳吸瓣瓣麓为3 7 4 c 下啜瓣2 h 裁餐匏双亲型l d l - c 啜瓣裁对 c 、 l d l c 和t g 的吸附率分别为泌4 ，6 7 6 和4 2 5 ，而对h d l c 的吸附率为2 2 3 ，说明 该吸附剂具有较好的选择性；谯吸附剂与血浆体积比为l ：3 时，双亲型吸附剂对t c 、l d l - c 霸稻豹疆辫量分羯为4 。0 2 m g 、3 。6 1 2 m g 鞍2 。1 5 4 r a g ，表骥该啜戮刘鸯较大爨吸雍容整；该 吸附剂能在4 泳态叠氮钠( 0 。3 栅溶液中保存十周时问，而吸附剂的吸附性能没有嘲盟的 改变，说明这种吸附剂在常温常压下稳定性比较高。 关镰落：致辫裁， 羲密疫l 塞蛋秘，蒙乙烯黪，疆霾醇骖馋瓣蔫聚糖，双亲手罄，啜骥瞧缝 曼莛奎篓黧圭堂垄篓塞 垒! ! 懋! a b s t r a c t h y p e r c h o l e s t e r o l e m i ai sc h a r a c t e r i z e db yh i g hc o n c e n t r a t i o no fp l a s m ac h o l e s t e r o li nt h e f o r mo f l o w - d e n s i t yl i p o p r o t e i n c h o l e s t e r o l ( l d l c ) t h e r a p ya i m e d a tl o w e r i n gt h el d ll e v e l i n p a t i e n t s h a si n c l u d e dt h eu s eo fd r u g sa n da l i m e n t o t h e r a p y h e m o p e r f u s i o nt r e a t m e n ti s c u r r e n t l ye m p l o y e dw h e n t h er e d u c t i o no fl d ll e v e l a p p e a r si m p o s s i b l e t ob ea c h i e v e db y d r u g t h e r a p e u t i cm e t h o d s t h i sd i s s e r t a t i o nw o r ki st os y n t h e s i z ean o v e la m p h i p h i l i cd e x t r a ns p a c e r a d s o r b e n tf o rt h er e m o v a lo fl d lf r o mh y p e r c h o l e s t e r o l e m i ap a t i e n t sp l a s m as e l e c t i v e l ya n d e f f e c t i v e l y 。b yc o u p l i n gt h ea m p h i p h i l i ed e x 救a ns p a c e rt ot h ep v ac a r r i e r , t h es p a t i a le f f e c t i se x t e n d e d a n di t sa d s o r p t i o n p r o p e r t i e sa r es t u d i e di nd e t a i l s t h i sd i s s e r t a t i o nm a i nw o r k i sa s f o l l o w s ： 1 0 c r o s s - l i n k e d p o l y v i n y l a l c o h o l g e l b e a d sw e r e p r e p a r e d a n da c t i v a t e d b y e p i c h l o r o h y d r i n ( e p i ) i nt h ep r e s e n c e o fn a o h e x o x yg r o u p sw e r ei n t r o d u c e dt o10 c r o s s l i n k e d p o l y v i n y la l c o h o lg e lb e a d s e p o x y a c t i v a t e dp v ag e lb e a d sw e r eu s e d a sa d s o r b e n t c a r r i e rm a t e r i a la n dt o c o u p l e t h e l i g a n d ，w h i c hp o s s e s sg o o dm e c h a n i c a ls t r e n g t h a n d h e m o c o m p a t i b l ep r o p e r t i e s w e s y n t h e s i z e d t h ed e x t r a n s p a c e r w i t l ld i f f e r e n tc h o l e s t e r o l l i g a n d t h es y n t h e s i s c o n d i t i o n so ft h ec h o l e s t e r o lm o d i f i e dd e x 智a ns p a c e rw e r es t u d i e d 。w ed e t e r m i n e dt h eb e s t c o n d i t i o n si nw h i c hc h dw a sa t t a c h e dt op v a g e lb e a dc a r r i e d t h ec a p a c i t ya t t a c h e dt op v a g e lb e a dw a s6 5 m g m l 。i n o r d e rt oi n t r o d u c et h e h y d r o p h i l i cm o i e t y , i tw a sr e a c t e dw i t h c h l o r o s u l f o n i ea c i di nd i m e t h y l f o m a m i d e ，w h i c hi n t r o d u c e dt h es u l f o n i ct i g a n d ，f i n a l l yt h e n o v e l a m p h i p h i l i cl d l a d s o r b e n tw a s p r e p a r e d w ed i dt h es t a t i ca d s o r p t i o ne x p e r i m e n t t h et c ，l d l ，t ga n dh d l a d s o r p t i o ns e l e c t i v i t y ， c a p a c i t y ，e f f i c i e n c ya n ds t a b i l i t yw e r e s t u d i e di nd e t a i l su s i n gt h en o v e la m p h i p h i l i ca d s o r b e n t 。 t h ee f f e c t so ft h er a t i oo fc h o l e s t e r o ll i g a n dt os u l f o n i cl i g a n do nt h es w e l l i n gp r o p e r t ya n d s e l e c t i v i t yo f a d s o r b e n tw a ss t u d i e d w h e nt h er a t i oo fc h o l e s t e r o ll i g a n dt os u l f o n i cl i g a n dw a s l ：l + 5 7 ，t h ea d s o r b e n th a dg o o ds e l e c t i v i t yf o rl d l w i t h o u ts i g n i f i c a n t l ya d s o r b i n gh d l t h e a d s o r p t i o nc a p a c i t yo f t h e a d s o r b e n tf o rt h er e m o v a lo f l d l ，t ca n dt gw a s3 6 1 2 m g ，4 ，0 2 m g ， 2 1 5 4 r a gr e s p e c t i v e l yw h e n t h er a t i oo f a d s o r b e n tt op l a s m aw a s1 ：3 2 雨升大学坝士学位论文 a b s t r a c t i ns u m m a r y ，an o v e la m p h i p h i l i ea d s o r b e n tw a sd e v e l o p e da n di t sa d s o r p t i o np r o p e r t i e s w e r es t u d i e di nd e t a i l s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h en o v e la m p h i p h i l i ca d s o r b e n th a sg o o d a d s o r p t i o ns e l e c t i v i t y ，c a p a c i t ya n ds t a b i l i t yf o rl d l k e yw o r d s ：a d s o r b e n t ，l d l c ，p o l y v i n y la l c o h o l ，c h o l e s t e r o lm o d i f i e dd e x t r a n ，a m p h i p h i l i c s p a c e r ，a d s o r p t i o np r o p e r t y 南开大学硕士学位论文第一章静言 第一章绪论 1 1 低密度脂蛋白与高脂血症 i i 1 低密度脂蛋白 血脂是血浆中的中型脂肪( 甘油三脂和胆固醇) 和类脂( 磷脂、糖脂、固醇、类固醇) 的总称，广泛存在于人体之中，它们是生命细胞的基础代谢必需物质。【l 】血脂中的主要 成分是甘油三脂和胆固醇。由于甘油三脂和胆固醇都是疏水性的，不能直接在血液中被 转运，也不能直接进入组织细胞中，它们必须通过与血浆中的载脂蛋白或极性类脂结合， 形成亲水性的球形巨分子才能在血液中被运输。这种球形巨分子复合物被称作脂蛋白， 成熟的血浆脂蛋白( l p ) 呈球形，其核心组分为甘油三脂( t g ) 和胆固醇脂( c e ) ，表 面组分为载脂蛋白( a p o ) 、磷脂( p l ) 和自由胆固醇( f c ) 。p l 和f c 的极性基团暴露 在颗粒表面，其非极性碳链则指向核心。a p o 表面具有特殊的两性n 螺旋结构：带电、 亲水性氨基酸残基组成的螺旋极性面暴露在外，不带电、疏水残基组成非极性面与内部 脂质相互作用，起稳定l p 结构的作用。 应用超速离心法可将血浆脂蛋白分为五大类：乳糜微粒( c m ) 、极低密度脂蛋白 ( v l d l ) 、中间密度脂蛋白( i d l ) 、低密度脂蛋白( l d l ) 和高密度脂蛋白( h d l ) ，见 f i g u r e l 1 。 f i g u r e l 1h u m a n $ e l q l ml i p o p r o t e i n 4 壁茎查璺婆兰兰垡笙塞 簦= 登萱童 乳糜微粒c m 是运输外源性三脂酰甘油殿胆固醇的主要形式，其转换率很快，半衰 期缀短，只有5 1 5 分钟，故象腹血浆中遇卷无侧；v l d l 主要( 8 0 ) 出肝脏合成，少 量蠢小肠糖膜绍稳合成，执行逡输内源性曾漓三耱、激滔瓣蛋宣瑟脐酶的功麓，拳衰簸 为6 1 2 小时；h d l 的合成和降解一般都发嫩在肝脏，宦能活化卵磷脂胆固醇酰化转移 酶( l c a t ) ，是将缎织躯固醇输送到好细胞熟主要运输工矮，并与敷浆滕蛋自的滂除， 斑浆麟阖醇和膣瓣蹲酯的逆转运途径密翡相关；l d l l 2 1 惫瞻童径8 0 2 0 0 n m 的v l d l 所分 解的终产物，是噍在人血中嫩成的只含载脂蛋白a p o b 的脂蛋白，它是转运内源性胆 固醇稠胆固醇脂的主要工具，魁正常空骏血浆中的主要滕蛋白，约占暾浆骺蛋白慧餐的 2 3 ，蹩血脂中趱黼醇的主要存在形式，在敷中的半衰期为2 4 天。 电镜和小角度x 光散射揭示l d l 是直径约为2 2 n m 的球形颗粒。姆一个颗粒含有大 约1 5 0 0 m o l 疆固黪貉，疆固醇溅位子l d l 的核心。它静乡 郝出大约8 0 0 m o l 磷嚣，5 0 0 m o l 的麟阉醇和i m 0 1 分子量为4 0 0 0 0 0 道尔顿爨自质所包围，见f i g u r e1 2 。血液中腥阐醇 含激的增高，主搿是由于l d l 数目增加而造成的。 f i g u r e l 2l o w - d e n s i t yl i p o p r o t e i n 壅鍪盎璧黧杰耋燕鎏塞篓= 塞燕童 l d l 率基本廷禽一耱载骚激囊，帮a p o b 1 0 0 。a p o b 1 0 0 楚分予爨激太弱畿鬻豢囱， 搬鼹融期稳最大鹣挚体鼗趣瑷，国4 5 3 6 个氨熬簸残蘩稳戏，因为菸脱髓籍搬翁聚袋鼠 不溶予窳，褒楚1 9 8 6 年方浏爨蕊一缀续魏l 羽。a p o b 一1 0 0 瓣缨撩l d l 器缀分阗熬穗互 传弼秽镰搦完熬拣灏豢熏要瓣髂瘸。l d l 麴代澎渤麓褥套a p o b * 1 0 0 介罨究裁。 a 嚣o b ，1 0 0 上惑经梭渊滋死个璐熊谯送域。l d l 受体鹩缀合位斑挝予氨繁酸羧蒸3 3 5 9 - - 3 3 6 9 麓1 。a p o b 1 0 0 一受r 3 5 0 0 q 辩突变会搜l d l 笼法与l d l 受转发缀爱 藏，“静致家羧憋a p o b * 1 0 0 缺失疫”。这燕交予靠邋a p o b i o o c 舔l d l 受髂掇点 缺失所致。程天然鹣l d l 巾，a p o b 1 0 0 酌c 末端披糖氮簸3 5 0 0 将蕻警结合穰患黼j ： i s ! 。a p o b 1 0 0 抟n 寒溺搬认海绦仓饕瓣器囊瓣辩嘲，c 泰媾裁袋爨箕介鼯瀚斑小嘏潺镶 嚣予乙激纯酶和l d l 缝努瓣瓣驳鬃。a p o b 1 0 0 上撩纛魄耱浆觳甄酸鞠精氨羧残蒸皴认 巍与氮基麓聚籍( g t y e o s a m i n o g l y e a n s ，g a g s ) 庋缴，势飘奔学( 母髂) 熬瑷与l d l 阙 豹稳蠢终鲻，获a p o b 一1 0 0 孛蹙少溅怒测窥滋8 个潜褒豹g a g s 戆螽德煮l l 。蠢熬瀚 楚，囊念肖突交鹣簸蘸敬3 3 6 3 懿久炎l d la p o b 1 0 0 凝鑫凌转蒸溺小鬣中裘这瀚嚣尊鼷， l d l 鳃分与g a g s 鞠结合坡严爨熟澍弱了i 硼。这个发现含露装楚注入糠瓷静骧示，褒 天然l d l a p o b 1 0 0 孛，弼戆袋蠢一个起决寇镶佟瘸熬g a g s 缭合键焱。 天然a p o b ，1 0 0 静藏大尺寸巍不漆校黻褥饕箕结橡错巍。镶楚，遴潮浚簇鹣诞掇允 诲对l d l 巾a p o b 1 0 0 豹三级结稳绘爨一个浚续戮瓣髓绪祭。c h a t t e r t o n i l l 麴免疫电子 攮徽镜躐渊戮a p o b 。1 0 0 黪誉怒辍蠹线熬方式魏麓饕l d l 鞭粒，囊燕激缀缝貔方式：被 称为“嵇状_ 衽弓状擒形”。低灏奄予攥徽镜爽辍蘩本上褥慧l d l 颥靛土a p o b * 1 0 0 鹃“潜 虢嗣咚状模式”，爨然瓣弓狡绦稳酌瓣释识不怒缀潦磷。努一方蕊，s e g r e s t 鸯篡合髂 蛰鹣“l 荧- pa p o b ，1 0 0 二缀缭耩瓣扩展诗籁穗分橱羯示了一个分袈藏纛玲戆缝掏 ( p e n t a p a r t i t e ) ，两辩溯蠢3 个双祭黥# 一绦麓隧域和2 个礴袋豹一瓣熬酝缓赫交蛰分 蠢。莛缀擒攘凝翔f i g u r e l 。3 。 麓整会碱靛氮鏊羧鹣亲承援# 一螺旋嚣域凝认为怒爨髂终会嚣鞠踺藏，a p o b 1 0 0 上鼢捞一掰黧嚣捌怒l d l 颗靛凳藏德豹荚键嚣域，弗麓代袭不可邋鼹终会嚣域。 s e g e r e s t 1 封认炎a p o b 1 0 0 上独立翁一叛藏冬一辑爨翻勰翡疲痰取决予警翘豹祭姆， 穗嬲运爨懑大蕊横鹣爱警露鹣双亲彝一获鼗霹骧秀嚣秘窭蠢辍惑瀚鼗亲葶瑟力。 g o o r m a g h t i g h 砖l 稠弼级矫分搬搬发计迸褥鹣磺完工作支持这溪点。暴褥子多稀鬣潮酶 6 南开大学硕士学位论文 第一章前言 中，仍保留在【。d l 上的a p o b 一1 0 0 多肽是富含1 3 一折叠缩构的，并且麓少一些1 3 一折叠 是积颞粒上的磷滕结合在一起的。 f i g u r e1 3s t e r i cs t r u c t u r eo f a p o b - 1 0 0 1 1 。2 蹇鬻盘疰与麓藏粥群褒纯 我国学者在7 0 年代曾进彳予过小规模的人群血脂调套l 】。结果表明，我国人群盥清 总胆阉醇平均值邋低于西欧中阑家人群，澈心病发病率也较低。进入8 0 年代后期，尤 其楚9 e 年代羧采，我国心囊黪疾痪惠痰零秘发癌惫殓毅索在持续上秀，全国每年新增 加3 0 0 万个高衄瞧病人，目前已有多达1 亿的高血压病人。1 9 9 1 年企国高血压抽样调 查结果显示，1 5 岁以上人口中男性脑卒中检出率为6 0 8 8 l o 万，女性略低，为3 8 7 8 1 0 万。獾弦攥算，我嚣毒瘗卒孛枣存考6 0 07 7 - ，恁亡率在l l o 1 5 0 1 0 万。1 9 5 7 笨瓣卒 中死亡率为3 9 1 0 万，心血管疾病为4 7 2 1 0 万，包括脑卒中在内的心血管疾病死亡占 总死因构成的1 2 0 7 。但是，到1 9 9 7 年，这三项统计结构已分别上辨到1 0 8 1 3 0 1 0 万，9 0 1 0 万帮4 0 i 疆l 。蠡餐疾病毫经藏魏我謇基瑟亡率孛占繁一簸浆疾痪l 撑j 。 除因基因缺陷引起的心脑肌管疾病外，人群平均体煎持续上升、体力活动减少、生 活节奏加快、吸烟人群有增无减、社会心理聪力加重和人口老龄化等阀题，都预示潜血 瑟瑟蠢帮心脑盔繁疾病在令嚣衾愈亲愈严薰豹藏貉久类懿滚。 南开大学硕士学位论文 第一覃前舌 心血管病的根源在于高血压和动脉粥样硬化。在心血管病全面流行期间，动脉粥样 硬化的死亡率占心血管疾病死亡率的3 5 - - 6 5 ，而动脉粥样硬化的形成又与高胆固醇、 高低密度脂蛋白有着密切的关系。 1 1 2 1 高脂血症 高脂血症( h y p e r l i p i d e m i a ) 是指血浆中胆固醇( c ) 和( 或) 甘油三酯( t g ) 水 平高于正常参考值，实际上是血浆中一种或几种脂蛋白水平升高的表现，也可以认为高 脂血症就是高脂蛋白血症( h y p e r l i p o p r o t e i n e i l i a ) 。一般认为，患高脂血症时，患者体 内的载脂蛋白的代谢和化学结构存在明显异常口”，脂类处于“超负荷”状态。脂类“超 负荷”或是由于脂类的代谢紊乱，或是因为脂类摄入、产生过多，或是因为其降解和( 或) 转运发生障碍，入大于出而导致脂类增多。目前，美国国家胆固醇教育计划( n c e p ) 成人 治疗专业组规定以总胆固醇( t c ) 、低密度脂蛋白胆固醇( l d l - c ) 和甘油三酯( t g ) 水平作为高脂血症的分类与治疗的原则与目标( 见t a b l e1 1 ) 。 t a b l e1 1t h ep r i n c i p a la n da i mo f t h e r a p yo f h y p e r l i p i d e m i a ( m g d 1 ) 1 1 2 1 动脉粥样硬化的发病机理 动脉粥样硬化症是一种与脂质代谢障碍有关的血管疾病，以动脉内膜脂质沉着形成 粥样硬化斑块为特征【2 2 1 。病变最易发生在弹力型的主动脉和中等大的弹力一肌型动脉如 脑动脉、冠状动脉、肾动脉及四肢动脉。在正常情况下，有少量脂蛋白从血浆向内膜移 入，经过中膜由外膜淋巴管移出，使动脉壁内脂质代谢处于动态平衡状态。如果在某种 或某几种原因的作用下。打破了这一动脉平衡，造成脂质的移入增多或脂质的清除减少， 就会造成脂质在动脉内膜堆积，形成粥样硬化斑块。 血管内皮在动脉粥样硬化的发生和发展中具有重要作用。由于动脉内皮受损，造成 其通透性增加，以致使脂蛋白可以比较容易地透过内皮细胞进入内膜。如此时又有血浆 脂蛋白增多，势必将有更多的脂蛋白移入。长期的高胆固醇血症可以削弱血管内皮的屏 障作用，使其通透性增高，使得大量的l d l 和v l d l 通过血管内皮浸润到血管组织间隙， 雨开大学硕士学位论文第一荦耐茜 蓄集的l d l 及v l d l 可刺激血管平滑肌对其的摄取，大量l d l 、v l d l 及胆固醇进入平滑 肌、成纤维细胞内，可导致这些细胞的中毒死亡，细胞崩解释放出的胆固醇可以成为动 脉粥样硬化斑块的成分。l d l 、v l d l 、胆固醇在血管壁的蓄积又可促进血液中的单核细 胞侵入血管组织内，以后转变成巨噬细胞。巨噬细胞膜上除了存在l d l 受体外，尚有一 种清除受体，能与带有一定量负电荷的l d l 结合，并将其摄入的结构。血浆中很难游走 出血管壁外，最终崩解死亡或成为泡沫细胞，致使胆固醇越来越多的沉积在血管壁内， 加速动脉粥样硬化的进程。此外l d l 还可以刺激血管平滑肌细胞的有丝分裂，并能使动 脉中膜及斑块中的平滑肌细胞的d n a 合成加速，促进其增生，这些在动脉粥样硬化形成 中起着重要作用。近年来由l d l 氧化致使降解障碍的研究也逐渐成为非基因缺陷动脉 粥样硬化致病机制的研究方向。总而言之，高浓度的和人体不能通过正常代谢途径清除 的血浆l d l c 是动脉粥样硬化致病的直接相关原因。 1 2 国内外生物医用吸附剂研究概况 1 2 1 血液净化疗法 近年来，生物医用材料( 特别是医用有机高分子材料) 的研究进展十分迅速。由 于其在疾病治疗方面应用的广泛性，以及巨大的经济和社会效益，使众多科学家对生物 医用材料给予十分的关注，并开展广泛深入的研究工作，形成以生物医用材料为主的新 兴工业。 血液净化作为高分子生物医学工程的组成部分，发展也十分迅速。它可直接从病患 者血液中清除外源性和内源性毒素，调节机体内微环境的稳定性，从而达到缓解和治疗 疾病的目的2 射。其中，外源性毒素是指来自体外的物质，它们在人体内过多聚集而引起 病变；而内源性毒素是指人体自身由于解毒系统、免疫系统和代谢系统故障，引起代谢 产物积累而形成的有毒物质。正常情况下，通过自身保护系统( 肝脏解毒系统、人体自 身免疫系统、排泄系统) 进行解毒，去除内、外源性毒物。目前由于上述自身保护系统 障碍引起的疾病如尿毒症、肾衰、肝衰、高脂血症、免疫性疾病( 系统性红斑狼疮、类 风湿关节炎等) ，医学上无有效的治疗方法。而血液净化疗法疗效显著，对于一些外源 性毒物的清除，如农药、安眠药中毒等，甚至可能达到“起死回生”的效果，被誉为继 药物、手术之后的“第三疗法”。随着环境污染的恶化和人们对血液中致病因子与许多 南开大学预士学位论文第一章前言 急危重症和疑难性疾病之间关系认识的加深，血液净化疗法已逐渐被患者广泛接受并成 为临床治疗中必不可少的措施和重要的手段。 目前，血液净化疗法主要分为血液透析( h e m o d i a l y s i s ，h d ) 、血液过滤 ( h e m o f i l t r a t i o n ，h f ) 、血液灌流( h e m o p e r f u s i o n ，h p ) 和血浆交换( p l a s m ae x c h a n g e ， p e ) 。上述新技术新疗法各有其长处和短处，总体来说其特点如下： 血液透析和血液过滤是利用透析膜技术实现部分代替肝、肾排泄毒物功能的体外血 液净化方法。膜的性能反映被清除物质分子尺寸的大小，所以对较小分子或中分子( 如 尿素、肌酐尿酸和巴比妥类药物) 的去除有利，而对大分子致病物质( 如类风湿因子、 低密度脂蛋白等) 的清除不够理想 2 4 1 。 血液灌流是血液籍助体外循环，通过具有广谱解毒效应或固定特异性配体的吸附剂 装置，清除血液中致病物质，恢复血液正常指标，达到血液净化的一种治疗方法。它的 工作原理是在血液体外循环的通路上加置吸附容器( 吸附灌) ，使血液直接与吸附剂接 触，经过吸附剂的表面、官能团、或配基分子的作用，进行吸附，达到清除毒物，恢复 正常血液指标的目的。被清除的毒物较广泛，是近年来发展较快的一种血液净化方法。 它可以分为全血灌流和血浆灌流。 t a b l e l 2c o m p a r i s o nb e t w e e ni m m u n o a d s o r p t i o na n d p l a s m ae x c h a n g et h e r a p y 对于清除大分子致病物质( 如类风湿因子、低密度脂蛋白等) ，目前一般采用的是 血浆交换法和血液灌流法。血浆交换法开始于1 9 6 7 年2 5 1 ，它通过去除血液中血细胞以 外的所有成分，并引入代用品达到清除所有可能致病因子的目的。血液灌流法与血浆交 l o 堕墅查兰堡主兰垡堡奎苎二兰塑童 换法相比有很多独特优势，选择性强、操作方便、安全性高、价格相对较低，更适合我 国国情( 见t a b l e1 2 ) 。 1 2 2 血液净化吸附剂 医用吸附剂是血液灌流的核心，由载体、手臂( 包膜) 及配基组成，是决定灌流效果 的关键性因素。固定在载体表面的特异性配基选择性结合流经吸附剂的致病物质，从而 达到净化血液的目的。载体要求有一定的强度，易活化或包膜，血液相容性好：手臂要 求有一定的长度并容易活化载体；配基要求能与致病物质相互作用( 最好是特异性的) 、 不易泄露、无毒。 由于配基在血液净化过程中起核心作用，其材料的选取对吸附剂清除致病因子的能 力至关重要。根据吸附剂与致病因子作用机制的不同，可将其分为以下几种，见 t a b l e l 3 。 t a b l e l 3d e s i g n p r i n c i p l eo f v a r i o u s t y p e so f a d s o r b e n t sf o rb l o o d p u r i f i c a t i o n 吸附原理吸附键型配基材料吸附的目标物质 生物化学相互作用 物理化学相互作用 抗原，抗体 补体作用 f c 作用 仿生作用 疏水作用 静电作用 微孔吸附 抗体 抗原 c l q a 蛋白 合成的活性点 疏水材料 离子性基团 不同孔径的树脂 相应的非正常抗原 相应的非正常抗体 免疫复合物 i g g 免疫复合物 能与活性点结合的抗体 非正常抗体、免疫复合物、 药物、有机代谢物 带相反电荷的物质 与孔大小匹配的物质 分子筛原理 大比表面型活性炭型 药物、非正常代谢物 这几种吸附剂各有其优缺点，大体归纳如下： 一般而言，多孔和大比表面吸附剂具有稳定的物理化学和结构性能，使用周期长， 品种繁多，选择余地大，不存在微粒脱落等问题，再生容易。对于小分子致病物质的吸 附，高比表面积有利于提高吸附容量，孔径尺寸大小对吸附影响不大。对于中等分子和 大分子致病物质，高分子吸附剂除了必须具有适中的比表面积外，还必须具有较大的孔 塞! 塑曼堂璧主鲎垫笙苎整= 萋墼童 径尺寸，般要求藐道大小葱蔽辫疆死掰尺寸酌5 t 0 倍，馥键啜辫质分予毽密避入琵 遒内部2 们。 对予免疫型吸咐粼，它的设计合成必须注意的闻题怒：1 、豳定他的抗服或抗体在 圈定能爱袋、溃毒、健襻遥程中妊须稳定，不能失滔，否粼将失去功能；2 、抗深藏抗 体本身青可能具有抗服髓，这就要求蹋子潮定他酌键型必须稳定，否则微量脱落酌抗原 或抗体会弓l 起免疫反波。 禽宥耪瑗纯学酝基酌吸鬻潮院较容翳铡备和裔菇他。丽盥，糕对其选择健| 、巍遂，翔 果适当地谈诗与缀合骥附荆表蕊配繁，那么在特定环境中，可以健此类吸附箭达到与生 物免疫吸附刘相同的嗷孵效果。 诧矫，穆为敷液灌滚用的受疫啜附翻，述有以下要求： l 、高度特舜往：高度选择地暇鼢斑波中酌致病凼予，不墩附域很少吸附瞧液中的国蛋 白等组分。 2 、寰垒校：必须其眷较好驹趣液糖容经，靛鏊绍奁稳定，不荔发生灌漏，设辩材糕在 血浆中不溶、茏毒。 3 、稳定性：必绠冀有化攀稳定性，逡于贮襻，并遐能穆消毒、灭菌髓不影响吸附效聚。 总之，斑液净纯医麓暖附剂在国内外受戮广泛研究，在疑雅疾病治疗方瑟燕臻离光 明的应用薜景。鼹前，用于治疗自身免疫褴疾病( 悉统性毁斑狼疮、豢飙滋关节炎) 、 高鼹血癌( 主要清除l d l ) 、藤毒痰、肉毒素、薹瘸腿无力( 清除己黻糖碱受傣抗体) 静壤辫裁憝研究热煮，并且戎期者离散性、特髯链、稳定性、安全经、经济瞧的方目发 展。 1 3 吸附疗法治疗嵩脂血症 啜黼疗法龅簿逮撵靛秽懑嗷甜辫，建其在治疗离旨盘疲上鞠醋究褥默野麓。 第释是低密度艏鬣囱( l d l ) 免疫壤附剂。d r s t o f f e lb o r b e r g 和g r e v e 率先遥蹙 免疫亲移骰谱吸附原理去豫l d l t 2 甜。璐在应用多毙隆抗体制备的受痰吸隧刹在德国、 饿罗新已裔商品澎售1 2 9 1 。此外，述脊爝入的荦竟隧抗体制成的免疫吸附剂。这种兔疫躐 附裁对人的a p o - b 其肖缀商的特异毪，因丽在俄溪的研究中，艮褥到了应用。 塑翌查兰堡主兰堡丝苎塑二兰堕童 1 9 8 7 年e r i c h a r d 【3 0 】研究了将抗l d l 抗体固载于琼脂的不同方法以及由此而引起的 对免疫吸附剂的效率的影响，并在体外研究了免疫吸附剂的血液相容性和可能的消毒方 法。1 9 8 5 年，m a r c u s d h 等人将聚丙烯醛固载的抗体琼脂球免疫吸附剂用于全血灌流以 吸附狗体中的地高平。 第二种吸附是阴离子型吸附剂。它是通过l d l 表面的a p o b 与阴离子通过静电吸 引作用相结合而制得的一种吸附剂。l u p i e n p 3 2 1 等人于1 9 7 6 年最早把肝素琼脂糖凝胶 用于吸附l d l 的临床实验。实际上他们用的分批亲和层析方法，虽然对血浆中l d l 的 降低是有效的，但是不能适应大量血浆的处理。1 9 8 0 年，e d w i n 等人把肝素一琼脂糖凝 胶制成吸附柱，并用两个柱子交替使用连续灌流，在很大程度上提高了l d l 的清除效 果。1 9 8 4 年，v v s i n i t s y n t 3 3 】将肝素进行分离，去除3 0 5 0 对抗凝血酶l i i 有高度亲和 力的肝素，制得了只吸附l d l 而对抗凝血酶i i i 吸附量很少的免疫吸附剂。1 9 8 5 年和 1 9 8 7 年日本的a s a h i 化学工业有限公司和美国n o b a t a k a 分别以聚乙烯醇和t o y o g e r d h w 5 5 g e l 为载体，肝素为配体，制成了l d l 吸附剂。 由于阴离子多聚物同l d l 的吸附作用，使得人工合成的阴离子聚合物作为l d l 吸 附剂的使用早已实现。早在1 9 8 4 1 9 8 7 年，日本学者用磺化葡聚糖为配基，以纤维素为 载体的磺化葡聚糖纤维索吸附剂吸附l d l 。1 9 8 6 年，n m a a s l a n t 【3 4 j 以交联的碘化聚乙 烯醇作为吸附l d l 的亲和吸附剂。1 9 9 2 年，s k o j m a 和a k i r ay a m a m o t 0 1 3 5 1 研究了磺化 葡聚糖的血液相容性及其对血液中凝集素的影响，e j a m a l 和m f a d u l 3 6 1 所作的用磺化 葡聚糖对纯合家族性高脂血症患者的长达四年的跟踪观察和研究发现，这种l d l 吸附 剂可以长期使用，病人的l d l 及l p ( c ) 均减少。病人的身体状况得到了很大改善，同 时延缓了此类病人动脉粥样硬化和心脏病的发生。从1 9 9 3 年起，南开大学【3 h 也开展了 用磺化葡聚糖吸附l d l 的研究。 另一类合成的阴离子聚合物为聚丙烯酸类吸附剂。1 9 8 7 年，k u r o d a 用聚丙烯酸一聚 乙烯醇吸附剂进行人体血浆和体外动物实验，并对一个病人进行了治疗。1 9 8 8 年，k a r s t e n t i t l e s t 3 8 1 用聚丙烯酸做成亲和吸附剂，吸附试验中，没有发现副作用，且它的价格低廉， 可以多次重复使用，因此这种吸附剂具有很大的应用价值。此外还有用氨基酸作为配基 的l d l 吸附剂3 9 1 。研究结果表明，l 赖氨酸，l 亮氨酸对l d l 的选择性较高，而谷氨 酸和精氨酸对l d l 的吸附较低。 第三类吸附剂是非离子型l d l 吸附剂【4 0 1 堕堑查兰堡主堂垡望苎 蔓二兰旦童 1 9 7 5 年，美国学者m a l o v a l 等人用多孔玻璃作为l d l 吸附剂，体外吸附试验和动 物灌流实验均取得了明显的降胆固醇效果。1 9 8 4 年，日本的a s a h i 化学工业有限公司用 大孔硅胶做l d l 吸附剂，使血清中的l d l 减少了8 2 5 。e b e h e m 研制成一种多孔纤 维素，它对l d l 的吸附具有高度的选择性并且吸附量随着纤维素量的增加而增加，吸 附量大且血液相容性好，h k l i n k m a n 领导的课题小组对此种多孔纤维素珠的吸附性能也 进行了研究。 1 4 研究课题的提出及实验设计 1 4 1 课题的提出 应用吸附剂治疗某些疾病具有其它疗法不能比拟的优点，随着近年来有关吸附剂研 究的不断进展，血液灌流吸附法越来越显示出其优越的疗效和应用前景。新型载体材料、 新型生物配基及吸附装置不断出现，以吸附法治疗高脂j f i l 症已越来越受到各国科研工作 者的重视。对于饮食和药物治疗都不能奏效的高脂血症患者，尤其是家族性高脂j n l 症患 者，利用吸附技术，选择性的清除致病物质，是一种有效、方便、快捷的治疗手段。对 l d l 吸附剂的研究，充分肯定了吸附疗法对降低患者血清中致病物质、减轻病人痛苦的 作用。但是对已有的吸附剂在l d l c 的清除率、选择性、血液相容性等方面都存在需 要改进和提高的地方。 在国内，本实验室的陈斌于9 0 年代初期开展了以葡聚糖为载体，键联各种亲水性 配基的l d l 吸附剂的研究；之后，本实验室的曹宁宁从9 7 年开始了疏水性l d l 吸附 剂的研究。最近，本实验室的王深琪博士后进行了在载体上直接引入双亲配基的研究。 本课题组认为：在吸附剂载体上引入固定有亲水性和疏水性的配基的大分子葡聚糖手 臂，增大了双亲配基与大分子致病因子( l d l c ) 之间的作用空间范围，从而提高了双 亲配基对大分子致病因子( l d l 。c ) 的吸附几率；葡聚糖手臂引入同时也增加了吸附剂 单位体积上双亲配基的固定量，增大吸附剂对致病因子( l d l c ) 的清除效率；另外， 通过调节疏水性与亲水性配基之间比例，使其两种配基产生协同作用，增加了对大分子 致病因子( l d l c ) 单位体积的吸附量。这个研究设想在国内是首次提出，经文献检索， 在国外也尚未见到和我们思路相同的研究报道。因此，我们的研究思路具有一定的创新 性。 塑茎丈兰堡主兰垡丝苎 塑二里塑壹 1 4 2 拟进行的工作 1 本文以廉价及血液相容性好的聚乙烯醇( p v a ) 为原料，采用反相聚合的方法以戊 二醛为交联剂合成珠状交联聚乙烯醇凝胶，作为双亲型低密度脂蛋白吸附剂的 载体。 2 聚乙烯醇凝胶微球的活化：用环氧氯丙烷与球状聚乙烯醇凝胶反应，引入环氧 基团，制成了活化的聚乙烯醇凝胶球。 3 以胆固醇为疏水性配基，葡聚糖为手臂，通过用化学键把胆固醇修饰的葡聚糖 手臂键联到活化的聚乙烯醇凝胶微球上，然后，进行磺化，把亲水性磺酸基团 引入，作为亲水性配基，制成了双亲型低密度脂蛋白吸附剂。 4 吸附性能的研究：静态吸附试验，研究葡聚糖手臂上两种基团不同数量比的条 件对吸附剂吸附性能的影响，优化吸附剂的制各条件，提高吸附剂的对血浆中 致病因子l d l c 的清除效率。 参考文献 1 赵水平等编著，临床血脂学，湖南科学技术出版社，1 9 9 9 ，3 2 余义鹏等，家族性高胆固醇血症的早期诊断与治疗，心血管病学进展，2 0 ，3 2 7 ( 1 9 9 9 ) 3 m i c h a e ls b r o w na n d j o s e p hl g o l d s t e i n ，s ；ar e c e p t o r - m e d i a t e dp a t h w a yf o rc h o l e s t e r o l h o m e o s t a s i s ，s c i e n c e2 3 2 ，3 4 ( 1 9 8 6 ) 4 v n s c h u m a k e r , m l p h i l l i p s ，j e c h a t t e r t o n ，a p o l i p o p r o t e i n ba n d l o w - d e n s i t y l i p o p r o t e i ns t r u c t u r e ：i m p l i c a t i o n s f o rb i o s y n t h e s i so ft r i g l y c e r i d e - r i c h l i p o p r o t e i n s ，a d v p r o t e i nc h e m 4 5 ( 1 9 9 4 12 0 5 - 2 4 8 5 j b o r e n ，i l e e ，w z h u ，k a r n o l d ，s t a y l o r