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活性炭：由于其较大的比表面积，早在1964年即被用于药物中毒血液灌流去除肌酐、尿酸盐、苯酚、水杨酸盐、巴比妥酸盐和谷胱甘肽等，但天然活性炭其固有的选择性差，粗糙表面和碳在器官中的沉积阻碍了进一步应用；其后应用活性炭包被技术以降低表面粗糙度，不过也常导致包被后活性炭的孔道也被封闭，降低了吸附性能。再其后又开发了其他来源的活性炭吸附材料，例如树脂基活性炭等，然而由于瓶状孔隙影响，其实际吸附容量小于理论吸附容量。总的来说，吸附性能和生物相容性等多种因素的影响，活性炭基材料的开发还有待突破。 无机多孔材料：石墨烯材料具有良好的多孔结构，具有高吸附容量和快速胆红素的吸附率，二氧化硅基材料、二氧化钛和多孔玻璃都可能替代活性炭材料，其中多孔二氧化硅具有高比表面积、均匀的孔径和大量的硅醇基团，可用作靶向吸附治疗。硅酸钠聚集形成的硅胶由于表面充满了硅烷醇基团，二氧化硅纳米管因为具有良好的可重复使用性能和优异的胆红素吸附能力，都是较好二氧化硅基材料。二氧化钛是另一种很有潜力无机吸附材料，生物相容性良好，比表面积更大，另外其良好的光催化特性，可自我消毒以及对吸附的胆红素的光催化分解能力。 最近开发出一种用以清除脓毒症患者血液中的病原体的微磁-微流体组合装置，由磁纳米珠涂装基因工程版本的人类甘露糖结合凝集素，可以与多种病原体结合，研究显示可以清除大肠杆菌和脂多糖。总体而言，无机材料具有独特的优势，但高成本是开发瓶颈。 高分子聚合物材料：是目前开发热点，优良的功能、稳定的理化特性和生物相容性是评价聚合物吸附材料的主要依据。离子交换树脂早在1976年就被用于临床去除尿素氮，血氨，胆红素和巴比妥酸盐，但血小板破坏的副作用制约了其进一步应用。后来的进化包括合成树脂或主要依靠极性和非极性相互作用的合成高分子吸附材料开始进入临床。在聚合物的合成过程中，特定的吸附基团可以通过分子设计或表面引入树脂来修改，能够获得良好的化学稳定性，逐渐成为主流。 聚合物材料包括天然聚合物和合成聚合物，前者包括多糖、纤维素及衍生品，虽然这些材料生物相容性良好，但是纤维素基材料的吸附选择性较差，通常需进行材料改性。合成高分子吸附材料由于可规模生产，快速进入临床，常见的合成高分子吸附材料由烃类聚合物（聚乙烯PE、聚丙烯PP和聚丙烯腈PAN）、芳香族共聚物（聚砜PS）和聚醚砜（PES）、脂肪族聚酰胺和一些特殊聚合物，如聚乙烯醇PVA和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。其中芳香族聚合物和聚酰胺由于其功能性端基可修改，具备特殊开发优势，不过这两种聚合物由于强疏水性，非特异性结合能力也较强。 总体来看，活性炭、无机多孔材料，大多数聚合物由于其非生物惰性，决定了其疏水性和特定的病原体吸附能力，因此，有必要将这些疏水性合成聚合物中引入亲水性基团，作为配体或抗凝剂载体而使其成为功能化吸附材料。 血液吸附材料的功能化 控制和改善材料的表面性能可以改善有利的相互作用例如血液相容性和吸附特异性，抑制不利的相互作用。吸附材料的修饰通常手段是表面涂层和表面接枝。 表面涂层：吸附材料常见的副作用包括血栓形成、凝血、活性炭栓塞、白细胞减少症、热原反应、非特异性血蛋白吸附等，表面涂层是一种简单而有效的方法，最早的涂层应用是活性炭颗粒的微胶囊化，另外模拟血管内壁的亲水涂层材料也日渐普及；两性离子基材料以其优异的亲水性和抗粘连性而闻名，也被用于表面涂层材料，例如聚羧基甜菜碱涂层和聚羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯水凝胶。近年，新型的兼具良好血液相容性和吸附性的改性材料不断涌现，如含大量阳离子基团聚乙烯亚胺PEI涂层的AN69膜具有高的LPS吸附能力。 表面接枝：表面改性方法通常仍然无法明显改善低吸附选择性，表面接枝反应基团/配体可提高生物相容性并赋予特定的有毒物质去除能力。接枝配体可分为生物亲和配体和理化亲和配体两种类型，生物亲和配体与其受体的结合需要构象匹配，理化亲和配体结合受体通过静电和疏水相互作用。生物亲和配体具有良好选择性和高生物相容性，常由蛋白质、肽、氨基酸和其他一些仿生分子，例如较典型的多粘菌素B结合内毒素，和蛋白A结合炭疽毒素，东丽在聚苯乙烯纤维上固定多粘菌素B的吸附灌流国外应用较多，但多粘菌素B导致肾毒性和神经毒性，以及最近的临床研究结果，也还存在争议。理化亲和配体通常具备良好的抗生物降解性，易于固定高选择性亲和力的吸附剂互补分子，PEI接枝电纺聚丙烯腈PAN膜对胆红素的吸附；聚丙烯酸PAA引入到交联壳聚糖珠，对低密度脂蛋白LDL结合能力和选择性吸附；在AN69膜材上接枝肝素，通过凝血酶-抗凝血酶逆转程序激活凝血酶活性，使得oXiris适应高出血风险患者。 除了吸附材质本身外，吸附材料的基体构建也很大程度影响吸附效能的发挥，我们最后看看吸附血液吸附材料的矩阵基体构建 微球填充柱：微球装置来源于活性炭颗粒灌流器设计，新型凯夫拉复合凝胶制备的微粒珠有更好的机械强度、自抗凝能力和对各种毒素强大的吸附构建，但由于血液是非牛顿流体，因此微球填充的准确性、吸附剂的设计和吸附颗粒内血液的流动分布是极其重要，非均质中填充柱就会出现大小不一的通道，导致血流流体的显著变化，多数颗粒填充柱构建最好是分离血浆吸附。 中空纤维膜：中空纤维膜的孔径较规则，相比微球填充的吸附构建具有结构优势，最近开发的中空纤维吸附膜（AN69 oXiris®）不仅对低分子量蛋白质具有吸附能力，还由于在制备过程中加入的特定聚合物，具有对内毒素的吸附能力。 综上所述，血液净化吸附材料的开发应遵循以下原则：1，材料结构具备优良的血液相容性，2，优良的功能性以实现更好病原体特异性结合能力，3，高比表面积和优良的基质构建。 【相关回顾】 |
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