高钰淼

摘 要：本文的目的在于研究不同高分子材料包膜以及两种包膜方法下，球形活性炭对模拟血液中分子的吸附效果，并找出相对最佳包膜材料以及最佳包膜浓度。主要采取的方法为制备不同种类的包膜活性炭，在一定条件下对VB12，戊巴比妥钠，肌酐三种物质进行液相吸附，用紫外分光光度计测量其吸附前后吸光度，计算出吸附率。从结果可得，改变高分子溶液的种类和浓度后所得包膜活性炭对各物质吸附率不同，存在相对最佳点。

关键词：球形活性炭；高分子；包膜；血液吸附

1 引言

血液灌流是指利用体外循环灌流器中吸附剂的吸附作用，清除体内的外源性或内源性物质、药物，以达到血液净化目的的一种血液净化技术与方法。灌流器常用的吸附剂有活性炭、多糖类、树脂、阳离子吸附剂免疫吸附剂等。其中，活性炭孔径较小，孔隙率高，孔径分布较宽，是一种良好的广谱性吸附剂，价廉且吸附范围广，特别是对药物、毒物、具有很高的清除率。但是直接用活性炭存在活性炭表面杂质污染血液以及活性炭与血液相容性小的问题，这使得研究者将目光对准活性炭包膜技术，这项技术解决了血液相容性差和微小炭粒脱落的问题，改善了活性炭的临床应用[1]。前人已经对血液灌流中所使用的吸附剂及吸附质做过许多研究，如比较包膜活性炭和HA230树脂对血液中甲基对硫磷，丙溴磷，甲胺磷的灌流清除率[2]-[4]，对包膜活性炭清除血中毒鼠强的清除率及吸附规律的研究[5]，对NK107树脂、日本活性炭对外周血中阿霉素吸附效果的研究[6]等，但膜本身对活性炭吸附效果的影响还有待研究。目前，用来包膜的材料已经有白蛋白，火棉胶，硅橡胶，聚氨酯[7]等，本实验以聚乙烯醇缩丁醛（PVB）作为薄膜材料，使用了两种包膜方法，并通过改变两种包膜法中的包膜高分子材料以及其浓度来探究活性炭吸附能力的差异，并找出最佳包膜材料以及包膜浓度。

2 实验材料和方法

2.1 主要试剂和仪器

球形活性炭，PVB-YL（分子量和宽度适中），PVB 3.5s（分子量和宽度偏小），PVB 5s（分子量和宽度偏大），25mg/L VB12，80mg/L戊巴比妥钠，35 mg/L肌酐，无水乙醇。戊巴比妥钠为小分子代表，VB-12为中分子代表，肌酐为大分子代表。

恒温水浴振荡器，紫外分光光度计，电磁恒温搅拌器。

2.2 实验方法

无水洗法（包膜方法一）：配置一定浓度的PVB乙醇溶液，称取10g球形活性炭，将PVB倒入球形活性炭烧杯中，置于磁力搅拌器中恒温35℃搅拌20min后迅速过滤。重复上述操作，进行二次包膜，而后置于烘箱中烘干。

水洗法（包膜方法二）：配置一定浓度的PVB乙醇溶液，称取10g球形活性炭，将PVB乙醇溶液倒入球形活性炭的烧杯中，置于磁力搅拌器中恒温35℃搅拌20min，过滤，用去离子水冲洗过滤后的活性炭，重复以上步骤一次，进行二次包膜。

吸附操作：分别称取上述两种包膜活性炭1g，加入锥形瓶，再加入25ml被吸附溶液，将锥形瓶置于37±1℃以60次/min±10次/min的速率运行的恒温水浴振荡器中进行吸附操作2小时。

吸光度测量：本实验用紫外分光光度计测量吸光度[8]：

分光光度计示数=k*溶液浓度+水的吸光度（1）

其中，k为常数，因此吸附率可由（2）计算：

吸附率=1-（吸附后的示数-水的示数）/

（吸附前的示数-水的示数） （2）

VB12溶液的测量波长为361nm，戊巴比妥钠溶液的测量波长为240nm，肌酐溶液的测量波长为232nm。

3 结果与讨论

3.1 空白组实验

包膜实验前设置未包膜对照组，未包膜活性炭吸附结果如下表1可见。

3.2 确定最佳包膜方法以及最佳PVB包膜溶液用量

使用PVB-5s包膜溶液进行实验以确定最佳包膜溶液用量。用250ml烧杯称取0.5gPVB-5s，加入99.5g无水乙醇，配置质量浓度0.5% PVB-5s溶液。分别用20ml，30ml，40ml0.5% PVB-5s乙醇溶液与10g活性炭混合制备包膜活性炭。称取1g包膜活性炭于锥形瓶中后加入25ml被吸附溶液，将锥形瓶置于37℃的恒温水浴振荡器内以60次/min±10次/min的速率震荡吸附2h。测量吸附后吸光度并计算吸附率，结果如表2。由此表可看出，包膜方法一相对于包膜方法二的吸附效果更佳。当使用包膜方法一时，30ml效果最佳，但是20ml，40ml包膜溶液用量下三者的吸附效果相差不大，考虑到经济效益采取20ml包膜溶液用量，故下述实验采取包膜方法一以及20ml包膜溶液用量。

包膜活性炭吸附率

3.3 采用不同浓度PVB溶液进行包膜，确定最佳包膜溶液浓度

分别配置质量浓度0.15% PVB-5s乙醇溶液和质量浓度0.25% PVB-5s乙醇溶液进行吸附实验，操作同（1）。此后分别对PVB-YL，PVB-3.5s进行同样操作，得以下数据：

3.4 结果讨论

将包膜后数据和空白组对照可知，包膜会使活性炭吸附能力变弱，这一原因可能是包膜过程中高分子膜堵塞了一部分活性炭孔道，使得活性炭的比表面积减小，因此吸附能力下降。同时可观察到，包膜法一整体优于包膜法二，可能的原因是方法二需要通过水洗，这一过程可能使得包膜不均匀，影响吸附效果。而表2、表3和表4的结果对比可发现，低浓度下吸附效果更佳，原因可能是高浓度PVB会形成较厚的膜，更易堵住活性炭孔道，从而减小吸附能力。对比以上三表中的三种包膜材料可知，PVB-YL包膜后的吸附效果最佳，因为PVB3.5s分子量小，且分子宽度小，进行包膜时会进入微孔，堵塞微孔，对吸附造成阻碍，而PVB 5s分子量大，分子宽度大，会使包膜不均匀，对吸附影响也较大。可见适当的分子宽度和分子量，最适宜包膜。

4 结论

通过PVB-YL、PVB-3.5s和PVB5s三种高分子材料、水洗和无水洗两种方法对活性炭进行包膜，来吸附血液中的分子毒素，尋找出最佳实验条件。采用适当分子量和分子宽度的高分子PVB-YL、较低浓度的高分子溶液和无水洗包膜法，在吸附去除VB12、戊巴比妥钠和肌酐的实验中具有最优效果，去除率可达90%上，符合血液清除标准。因此，本文的研究在医学领域具有一定的潜力和价值。

参考文献

[1]刘莎，刘文虎.血液灌流技术应用与进展[J].中国血液净化，2008，7（11）.

[2]陈雁军，金永久，赵艳霞等.两种吸附剂血液灌流对丙溴磷的灌流清除率的影响[J].济宁医学院学报，2008，31（2）.

[3]陈雁均，高知义，张建萍等.包膜活性炭血液灌流清除甲胺磷的实验研究[J].中国血液净化，2006，5（12）.

[4]陈雁军，高知义，曹华伟等.HA230树脂和包膜活性炭灌流吸附剂清除甲基对硫磷比较[J].济宁医学院学报，2007，30（1）.

[5]杜云波，王彦庆，赵英萍等.包膜活性炭吸附血液灌流清除人血浆中毒鼠强的实验[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，11（26）.

[6]张志友，钱绍诚.NK107树脂、日本活性炭对外周血中阿霉素吸附效果的实验研究[J].天津医科大学学报，2000，6（1）.

[7]董光皎，刘有初.吸附解读装置中活性炭包膜新材料的初步研究[J].中国生物医学工程学报，1983，2（3）.

[8]华东理工大学分析化学教研组；分析化学[M].高等教育出版社，

2009，237.