天然乳胶医用制品中蛋白质的影响及消除研究.doc

天然乳胶医用制品中蛋白质的影响及消除研究104广东化工,v2009年第6期第36卷总第194期天然乳胶医用制品中蛋白质的影响及消除研究李静伶,敖宁建,孙蓉,严拓,邓华(1.暨南大学生物医学工程系,广东广州510632;2.暨南大学化学系,广东广州510632)摘要因具有优异综合性能,生产环保和价格低廉,用天然橡胶乳胶制备的导尿管,输血胶管,医用手套,避孕套及其它医用制品在国内外获得广泛应用,但胶乳制品中蛋白质残留及过敏问题一直未能解决.文章综述消除蛋白质影响的各种方法,包括酶分解法,多次离心法,表面活性剂置换法等对胶乳的处理方法,以及对获得的剌品进行处理的包括溶剂溶解法,气相法白炭黑和蛋自质变性处理等,并对进行消除乳胶制品中蛋自质过敏影响研究提出新的建议.【关键词】天然橡胶;乳胶刮品;蛋自质,过敏中图分类号ir【文献标识码】a【文章编号10071865(2009)06010403theeliminationofproteinsinnaturallatexmedicalproductslijingling,aoningjian,sunrong,yantuo,denghua(1.biomedicalengineeringdepartment,jinanuniversity,guangzhou510632;2.depamentofchemistry,jinanuniversity,guangzhou510632,china)abstract:becauseofitsexcellentperformance,lowcostandlowimpactonenvironment,themedicalproductspreparedbynaturalrubberlatexincludingcatheter,bloodtransfusiontube,medicalgloves,condomsandotherswerewidelyusedathomeandabroad,buttheresidualproteinanditsallergyhadnotbeensolvedinthepaper,theeliminationmethodsoftheallergyproteins,includingenzymedecomposition,centrifugation,surfactantreplacement,aswellasthetreatmenttolatexproducts,includingsolventsdissoh,ed,fumedsilicatreatmentandproteindenaturationwerereviewedthenewproposalsfortheeliminationoflatexproteinallergywerecarryoutkeywords:naturalrubber;latexproducts;proteins;allergy近年来,随着人们对健康问题日益关注,以及艾滋病,肝炎等流行疾病的蔓延,医用橡胶制品需求大增,其中,天然胶乳制备的医用制品已是世界各国广泛使用的医疗产品.天然胶乳制备的医用产品具有如下优点:直接由天然产物胶乳生产,工艺简单,无有害三废产生,属环保型生产;生产成本低,制品综合性能优异,抗病毒渗透性好;来自三叶橡胶树的胶乳是可再生资源材料,符合当今世界普遍追求可持续发展的需要.因此,尽管部分产品可被合成橡胶取代,但美国食品与药物管理局仍将天然橡胶作为全美医用弹性体主要材料,其它各国也都把其作为主流产品.中国人口众多,目前大量生产和使用各类医用导管,手术手套,检查手套,避孕套等天然胶乳制品,2008年,我国生产避孕套超过45亿只,输血胶管2000万米以上,检查手套12亿只,医用手套超过6亿双.医用乳胶制品为我国经济建设和人民健康做出显着贡献.随着胶乳制品的广泛应用,因胶乳中蛋白质引起的过敏性反应问题已是医用天然胶乳制品面临的最大问题.研究发现,在大多数经常接触天然胶乳及其制品的人群中,过敏患者数量已达流行病程度.这些个体在接触制品时出现鼻炎,眼结膜炎和接触性荨麻疹,支气管哮喘等过敏反应,甚至突然死亡.根据美国约翰霍普金斯医院的估计,大约15%的全职医疗工作人员对乳胶会产生各种的过敏现象,而且80%有脊柱裂和膀胱外翻症状的小孩也面对乳胶过敏的问题.另外,对乳胶敏感的人在普通人群中大约有6%.若人长期与乳胶接触,也会使这一比例上升_jj.不同人对天然乳胶的过敏程度不同,自种人对天然乳胶手套的过敏相对较严重,其症状包括皮肤痒,发炎,长水泡,起疙瘩等,严重时甚至会引起过敏性休克和死亡j.估计目前世界上大约有几百万人对天然胶乳产生过敏反应,但是,至今为此,天然胶乳医用制品中残留蛋白质对人体产生过敏影响的问题一直没有解决.文章将讨论消除医用乳胶制品中残留蛋白质影响的一些研究工作.1消除天然胶乳及制品中蛋白质残留影响的研究目前国内外研究进行的消除蛋白质影响的方法很多,主要集中在两个方面,一是在制品成型前,即对胶乳进行处理;二是在制品成型后进行一系列处理.1.1对天然乳胶的处理在天然乳胶制品成型前,主要针对天然乳胶及其中蛋白质【收稿日期】200903-05【作者简介】李静伶(1986一),女,福建人,本科,主要研究方向为天然胶乳应用制品的研究.2009年第6期第36卷总第194期广东化工:105进行处理,以减少或去除蛋白质.主要有以下几种方法:1.1.1酶分解法用蛋白酶分解乳胶中的蛋白质是消除蛋白质的主要方法之一.2709碱性蛋白酶与稳定体系并用时对各种乳胶都有很好的脱蛋白效果,其中在相同条件下对鲜乳胶的脱蛋白效果最好j.为了获得更好的效果,有研究表明,在脱除蛋白质和蛋白质分解的同时加入表面活性剂,会使脱蛋白效果更好,并能将影响天然乳胶质量与硫化特性的磷脂一起去除,制成柔软性极佳的手套j.日本住友橡胶工业公司通过蛋白水解酶处理,成功开发出高度脱蛋白天然橡胶乳胶,并制成商品大量生产【l.yapat6-vj先后用了木瓜酶和含菠萝蛋白酶的菠萝汁处理天然乳胶,制得了低蛋白天然乳胶.用蛋白酶分解乳胶中的蛋白质的可行性得以证明,蛋白酶也能直接购买,但是由于酶分解过程有严格的环境条件,且分解过程较为耗时,不利于低蛋白医用乳胶制品的大量生产.1.1.2多次离心法袁子成提出多次离心以除去天然乳胶中的蛋白质.此法是运用每一次离心浓缩乳胶后,便从乳清ti除去一定量杂质颗粒和非橡胶物质的原理,重复加水稀释乳胶和离心浓缩来制成含非橡胶物质量极低的乳胶.若再用蛋白酶处理乳胶能得到更高的纯度,约减少了50%的蛋白质,并以月桂酸铵作为稳定剂,进行稀释和离心乳胶3次即成.另外,肖伟明等四次离心后制出了含氮量约为0.14%的低蛋白天然乳胶.离心法不但能去除部分蛋白质,也能减少其他非橡胶物质的含量,使天然乳胶的纯度大大提高,不只能减少其制品的蛋白质过敏问题,也能降低天然乳胶内其他成份引起问题的机率.虽然如此,生产医用乳胶制品需用大量乳胶,以离心法来获得低蛋白乳胶消耗不少的时问和能源,因此此法不适合在生产上应用.1.1.3表面活性剂置换法由于以上方法一般只能清除乳清中的蛋白质,而橡胶粒子吸附的蛋白质仍旧在凝固的时候遗留在生胶中.黎沛森等ul提出置换法,用表面活性剂置换出乳胶中橡胶粒子吸附的蛋白质,然后凝固乳胶中的橡胶,再用丙酮或无水乙醇抽出表面活性剂和胶粒中原有的类脂.此实验利用了十二烷基硫酸钠为表面活性剂,其用量为干胶的十分之一.实验结果制得白色半透明状态的高纯度橡胶,其蛋白质保留量为原材料的5.5%.并需保存于充有氮气的有色容器以防树脂化.由于水分会影响十二烷基硫酸钠的抽提,因此乳胶形成胶膏后必须先干燥后形成凝块再进行抽提,但固态的橡胶不利于dh_t_成乳胶制品.1.1.4其它方法用辐射能诱使乳胶中的蛋白质分解,而易于去除,sibyverghese等利用辐射法生产不含可溶性蛋白质的预硫化乳胶,其程序为先用y一射线辐射硫化离心浓缩乳胶,然后进行稀释再离心.此外,engl_提出生产制品的沥滤过程中配合超声波技术的使用,能使预硫化和后硫化乳胶胶膜中可溶性蛋白质的含量的降低更迅速,并且不对样品老化前后的拉伸强度有影响.以上两种方法涉及专业技术的使用,虽然能达到效果但制品生产程序需加入专业工艺和技术,生产成本提高.一些公司研发出独特的方法,解决其产品中存在的蛋白质过敏问题.vystartl31公司发明的vytex乳胶应用类似多价螯合的方法,降低了乳胶中抗原体蛋白质的活性.另外,江苏的国泰集团以中药配方加入乳胶制品基材达到抗过敏效果,他们选择了成本低廉的阿魏酸钠,苦参碱和黄芩并添加其他药物制成多种成品,并进行了大量试验及观察试用情况.研究表明,配戴该集团生产的重要手套和避孕套后,产生过敏反应的案例显着减少.1_2乳胶制品成型后的处理研究对天然乳胶制品成型前的乳胶进行加工处理,可获得低蛋白的理想结果.乳胶制品成型后再加工去除蛋白的难度相对较大,但仍有一定的可行性,因此在这方面也有不少的相关研究.1.2.1溶剂溶解法铜氨溶液,溴化锂水溶液,六氟异丙醇,磷酸/dmf,水合六氟丙酮等强酸,强碱和高浓度的盐溶液能打断肽链,使蛋白质溶解,但这种方法步骤多,且会对环境造成污染,因此不被广泛用于蛋白质的溶解.近来有不少研究发现被称为绿色溶剂的离子液体可以溶解蛋白质.离子液体由阴阳离子构成,被认为是高极性溶剂.通过调节阴阳离子可以改变其疏水性,极性和溶解性能,可以合成适合某种需求的离子液体.虽然目前没有实验表明离子液体能溶解乳胶制品中的蛋白质,但有许多关于离子液体溶解蛋白质的研究.philips等_j刨对已脱胶丝的蚕丝蛋白进行研究,结果发现丝蛋白的溶解度在阴离子为cl一的离子液体1一丁基一2,3一二甲基咪唑氯化物(dmb1mci),1一丁基一3一甲基咪唑氯化物(bmimc1)和1一乙基一3一甲基咪唑氯化物(emimci)中较高,尤其在emimc1中,溶解度可高达23.3%,并形成了透明琥珀色的高粘度溶液.另外,xie等研究了离子液体对羊毛角蛋白的溶解特性,发现在bmimc1,130下10h其溶解度可达10%,比在100下高6%.当阳离子相同,阴离子为c1一的离子液体比阴离子为br一的离子液体具有更强的蛋白质溶解能力.在biswas等h以离子液体为溶剂进行淀粉和玉米蛋白的酰化反应中,发现8o时淀粉和玉米蛋白在bmimc1中的溶解度可以达到15%.虽然离子液体不能完全溶解蛋白质,目前也没有运用离子液体做天然乳胶中蛋白质消除的研究,但在其他方面的成功代表其有一定可行性.然而离子液体价格昂贵,只适合用于实验室研究,若用在乳胶制品的生产上会使成本大大提高.1_2.2气相白炭黑处理法气相法白炭黑本身能取代蛋白质与橡胶粒子连接,并使蛋白质在制品的后处理中较容易的去除.shimonamdurt191利用此方法去除乳胶制品中的可抽提蛋白质.自炭黑除了能取代乳胶中的蛋白质,也能增dnsl胶制品的伸长率和稳定性,但乳胶制品生产上运用白炭黑的主要目的不是取代蛋白质,因此这种方法仍然有待深入研究.1_2_3蛋白质变性处理法蛋白质变性的处理方法有两种,以医用乳胶手套为例,包括乳胶手套表面的氯化处理和二次浸渍处理.氯化处理是将氯气与蛋白质反应,使可溶性蛋白质变性而失去水溶性,氯气同时与天然乳胶产生环化和交联反应,在乳胶手套表面形成屏106广东化工w,2009年第6期第36卷总第194期蔽层,阻止蛋白质的迁移.二次浸渍处理是乳胶手套表面形成二次浸渍涂层,阻隔蛋自质使之不与人体接触.原理是该涂层与天然胶乳产生化学结合,使可溶性蛋白质变性而失去水溶性.虽然这两种方法能有效阻隔蛋白质,但其成本高,工艺复杂,残留物对人体有害,因此不适合手套的加工.尽管目前有不少研究工作集中在如何消除孚l胶制品中蛋白质的影响方面,但是,依然没有找到一个成熟而又可行的方法.因此,不少学者研究采用其它材料或制品替代乳胶制品.一些工作包括:研究了采用合成橡胶制备手套.由氯丁橡胶和羧基丁二烯系橡胶并用胶制成的医用手套,以氯丁橡胶占6o%最为理想,不但过敏性低,而且还具有较高的触摸灵敏度和强度.另外,丁腈胶乳和氯丁胶乳手套20-22是医用乳胶手套较为理想的替代产品,是以丁腈胶乳和氯丁胶乳作原料浸渍成型,在医疗行业中已被广泛应用.这两种手套价格适中,延伸率大,强度高,手感较好.据估计,全世界每年用于制造薄型手套的丁腈乳胶约为2.5万t.此外,有学者提出以产于沙漠灌木的银菊胶提取的乳胶代替天然橡胶乳胶,虽然优点多,但由于产量少,因此完全替代天然橡胶的可能性并不大lij.在手套的脱模过程为防止手套粘结,常以粉末如改性淀粉或滑石粉作为隔离剂.一些专家认为手套粉末是过敏源的主要载体,因此目前不少厂商积极研发无粉手套.ansell公司开发了无粉,低蛋白手套,并依聚氨酯涂层,使穿戴和操作更方便.2前景与展望我国已是世界第三大胶乳制品生产国,生产的胶乳制品除满足国内需求外,还有约三分之一出口.由于在世界范围内因接触天然胶乳制品,特别是医疗卫生制品导致的过敏事件频繁发生,已经把天然胶乳及其制品生产商和销售商逼入窘迫境地.此外,在国内,随着我国天然胶乳制品使用量日益增多,蛋自质过敏问题已出现在我们面前.因此,今后有必要在如下方面加强研究工作:(1)我国胶乳制品行业的企业大多属劳动力密集型企业,无论在基础性研究,还是在新型生产技术,产品与设备开发以及生产原料质量控制等方面都缺乏必要能力,企业迫切需要高等院校和科研单位开发低蛋白质天然胶乳及其制品,提出科学理论与知识指导生产与控制制品中蛋白质残留,提出新的技术规范.(2)可在采用后酶法处理方面开展研究;(3)可开发针对蛋白质吸附产生作用并且能够消除其过敏影响的化学试剂或生化试剂.(4)有必要采用一系列辐射处理方法,消除过敏蛋白质的影响.参考文献1卞恭.医用天然乳胶产品使用受争议j.世界橡胶工业,2008,(3):l212.2袁小龙,陈鹰.天然橡胶胶乳制品蛋白质过敏症问题与对策研究综述lj】.热带作物研究,1998(1):6973.【3袁小龙,陈鹰,黄茂芳,等.低蛋白天然胶乳的制备及其性能研究j.热带作物,2002,23(2):17-26.4唐孝先.去蛋白质天然胶乳的配制j.世界橡胶工业,2008,35(6):10.14.5卢光.天然胶乳手套蛋自质过敏问题及对策j1_橡胶工业,2001,48(4):235238.【6yapapaj,lionelwa.enzymedepr0temizacionofhevealatex3.clonalsuitabilityforpapaintreatmentj.journaloftherubberresearchinstituteofsrilanka,1979,(56):4147.【7yapapaj.manufactureoflowproteinnaturalrubber(lpnr)bypineapplejuice(orbromelain)treatmentofhevealatexj.bulletinoftherubberresearchinstituteofsrilanka,1995,(35):14.8袁子成.借鉴国外技术,积极发展改性天然胶乳ij.胶乳工业,l992,f3):4149肖伟明,吴文天,云俊,等.纯化胶乳的生产工艺和性质的研究a.橡胶加工学术讨论会科技资料汇编,1982,3:9497.1o黎沛森,陆成海,李思东.高纯度天然橡胶的制备j】.热带作物研究,1984,(1):69.11sibyv,yosukek,kiozm,eta1.productionofsolubleproteinfreelatexbyradiationprocessj.rubberchemistryandtechnology,2000,73(1):8o一88.12engah.repuctionofextracableproteinsinnaturalrobberlatexfilmsc.internationalrubberconference(irc)99,seoul,korea:1999.i3陈维芳.vystar公司展示一种新的天然乳胶j_橡胶科技市场,2005,21.14张红霞,周政明.诠释健康生活新理念-江苏国泰集团的新乳胶制品j.中国发明与专利,2006,(3):8687.15谢桂军,程凌燕,张玉梅,等.天然蛋白质材料在离子液体中的溶解与再生fjj.丝绸,2008,(5):4952.16davidmp,lawrencefd,deborahgc,eta1.dissolutionandregenerationofbombyxmorisilkfibroinusingionicliquidsj.jacs.2004,126(44):1435014351.17xiehb,lish,zhangsb.ionicliquidsasnovelsolventsforthedissolutionandblendingofwoolkeratinfibersj.greenchem,2005,7(18):606608.18atanub,shogrenrl,stevensondg,eta1.ionicliquidsassolventsforbiopolymers:acylationofstarchandzeinproteinj.carbohydratepolymers,2006,66(4):546550.19shimona.removingnaturallatexproteinsfromdippedrobbergoodswithfumedsilicaadditivej.rubberchemistryandtechnology,2000,73(1):161.162.20赵科.一次性天然胶乳手套的过敏性问题及解决措施橡胶工业,2004,51(1i):679681.【21唐翠芳.低过敏性高强度医用手套fj.世界橡胶工业,2002,29(1):21.23.22梁金兰.马来西亚胶乳工业概况ji.世界橡胶工业,2006,33(11):4547.23罗卫云.21世纪国内外乳胶制品的展望j.特种橡胶制品,2000,21(2):(下转第258页)258广东化工www.gdchem.cowl2009年第6期第36卷总第194期【2】马树才,赵桂芝.我国发展清洁生产障碍分析与对策思考fj.辽宁大学:哲学社会科学版,2004(6):109.112.3石磊,钱易.国际推行清洁生产的发展趋势【j.中国人151,资源与环境,2002(11:6467.(本文文献格式:齐水冰,罗爱武,陈泽宏.广东省清洁生产发展现状及对策思考j.广东化工.2009.36(6):86-87)(上接第91页)5noriotsubokawa,shinjihayashi,junichinishimura.graftingofhyperbranchedpolymersontoultrafinesilica:postgraftpolymerizationofvinylmonomersinitiatedbypendantazogroupsofgraftedpolymerchainsonthesurfacej.progressinorganiccoatings,2002,44(1):6974.6shinjihayashi,kazuhirofujiki,noriotsubokawa.graftingofhyperbranchedpolymersontoultrafinesilica:postgraftpolymerizationofvinylmonomersinitiatedbypendantinitiatinggroupsofpolymerchainsgraftedontothesurfacej.reactiveandfunctionalpolymers,2000,146(2):193-201.7yutakakaneko,yuhsukelmai,kumishirai,eta1.preparationandpropertiesofhyperbranchedpoly(amidoamine)graftedontoacolloidalsilicasurfacecolloidsandsurfacesj】.a:physicochemicalandengineeringaspects,2006,289,1-3(15):212-218.8nobuyoshinishizawa,junichinishimura,hiroshisaitoh,eta1.graftingofbranchedpolymersontonanosizedsilicasurface:postgraftingofpolymerswithpendantisocyanategroupsofpolymerchaingraftedontonanosizedsilicasurfacej.progressinorganiccoatings,2005,vol53,4(1):306311.9shimpeisato,asakotsunokawa,takeshiyamauchi,eta1.scale-upsynthesisofvinylpolymer?graftednanosizedsilicabyradicalpolymerizationofvinylmonomersinitiatedbysurfaceinitiatinggroupsinthesolventfreedrysystemjj.europeanpolymerjournal,2005,41(2):193-200.1o喻颖,容敏智,章明秋.超支化芳香聚酰胺接枝改性纳米sio2c.第14届反应性高分子学术讨论会论文集,2008.11赵辉,罗运军,李杰.纳米si02表面超支化聚合物接枝改性的新方法j.高分子材料科学与工程,2005,21(3):188191.12yanpingwang,shenminzhu,yiyongmai,eta1.controlofporesizeinmesoporoussilicatemplatedbyamultiarmhyperbranchedcopolyetherinwaterandcosolventj.microporousandmesoporousmaterials,2008,114,(13),1:222228.13赵辉,罗运军,李杰.超支化聚(胺-酯)接枝改性纳米sio2增韧增强pvc的研究j1.高分子材料科学与工程,2005,21,05:258.261.(本文文献格式:冯钦邦,李振华,刘莉.sio基超支化聚合物的研究及应用进展j_广东化工,2009,36(6):8891)(上接第106页)60,62.24陈艳,姚成.天然乳胶手套的最新发展j】.工业卫生与职业病,200430(31:182184.25唐翠芳.ansell公司开发无粉手套ijj.中国橡胶,1999,(7):3030(本文文献格式:李静伶,敖宁建,孙蓉,等.天然乳胶医用制品中蛋白质的影响及消除研究j_广东化工,2009,36(6):1o41o61(上接第108页)11(10):36943698.3zanar.aqueoussurfactantalcoholsystems:areviewj.advancesincolloidandinterfacescience,1995,57(1):36943698.4】钱华,叶志文.二聚表面括性剂性能的研究.精细与专用化学品,2004,12(13):18-21.5raoul,zana.dimeric(gemini)surfactants:effectsofthespacegroupontheassociationbehaviorinaqueousso