80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
東華大學(xué)洪楓教授團(tuán)隊(duì) IJBM：可用于血液透析的細(xì)菌納米纖維素平板膜
2024-05-08  來源：高分子科技

  近日，東華大學(xué)洪楓教授團(tuán)隊(duì)采用負(fù)壓浸漬法將殼聚糖線性分子引入細(xì)菌納米纖維素（Bacterial NanoCellulose，BNC）凝膠膜，再通過離子凝膠法在BNC網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)內(nèi)原位形成殼聚糖顆粒充填，以縮小BNC膜的纖維網(wǎng)絡(luò)孔隙，從而制備了內(nèi)嵌殼聚糖顆粒的細(xì)菌納米纖維素（Chitosan particle/bacterial nanocellulose，CSP/BNC）復(fù)合膜。文中詳細(xì)研究了該復(fù)合膜的孔徑特征、力學(xué)性能、透析性能、血液相容性和細(xì)胞相容性等，并評估了CSP/BNC膜在血液透析領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。該成果以Chitosan particles embedded bacterial nanocellulose flat membrane for hemodialysis為題，發(fā)表于International Journal of Biological Macromolecules上（DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.130646）。


  慢性腎臟疾病影響全球10%以上的人口，過去二十年中導(dǎo)致死亡率不斷攀升。血液透析是治療腎病的主要方式之一。曾經(jīng)商業(yè)化的血液透析膜是由再生纖維素構(gòu)成的，然而再生纖維素膜可能誘發(fā)患者的炎癥反應(yīng)或淀粉樣變，并且不能去除中等分子量的尿毒素；另一方面，目前常用的聚砜類合成高分子膜屬于石油基產(chǎn)品，從原料、加工和用后處理方面均不具有綠色環(huán)保等優(yōu)勢，可持續(xù)性差。因此，發(fā)展零碳的生物基血液透析膜非常必要，但是也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。細(xì)菌納米纖維素（BNC）也稱為細(xì)菌纖維素，是一種環(huán)境可降解的天然生物聚合物，血液相容性良好，已被廣泛研究用于血液接觸材料，譬如傷口敷料、止血海綿和人工血管等。BNC天然的多孔納米纖維網(wǎng)絡(luò)非常適合去除尿毒癥毒素，然而BNC基血液透析材料卻鮮有報(bào)道，另一方面該纖維網(wǎng)絡(luò)孔隙偏大，不利于保留血液中的有益成分，如白蛋白等。殼聚糖（Chitosan，CS）是應(yīng)用最廣泛的生物基材料之一，具有生物相容性好、抗菌性能強(qiáng)和自由基清除能力高等優(yōu)點(diǎn)。該團(tuán)隊(duì)曾首次在BNC網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)引入殼聚糖并原位形成顆粒（Chitosan particle，CSP）以包封藥物等活性分子。這是一種簡單、高效和環(huán)保的方法，而且通過改變CS溶液的濃度，還可以很容易地調(diào)節(jié)CSP的粒徑和數(shù)量。然而，CSP尚未被用于調(diào)節(jié)BNC膜的孔隙特性以應(yīng)用于血液透析領(lǐng)域。因此，該團(tuán)隊(duì)為充分利用BNC的天然納米纖維網(wǎng)絡(luò)，采用負(fù)壓浸漬和離子凝膠法，通過在BNC網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)內(nèi)原位形成CSP充填來縮小BNC膜的纖維網(wǎng)絡(luò)孔隙，制備了CSP/BNC膜（圖1），評估了CSP/BNC膜在血液透析領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。這是全球首個(gè)利用BNC膜實(shí)施血液透析的有益嘗試，實(shí)現(xiàn)了從0到1的原始創(chuàng)新。


  該研究制備工藝簡單高效，無需有毒化學(xué)交聯(lián)劑，巧妙利用線性CS分子滲入BNC網(wǎng)絡(luò)，再原位形成顆粒致使體積增大，成功卡在BNC纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，為BNC的網(wǎng)絡(luò)孔隙調(diào)節(jié)提供一種新的策略（圖2）。該研究結(jié)果表明，CSP的引入可有效縮小BNC的纖維網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)（圖3）。進(jìn)一步對膜的比表面積、孔隙率、孔體積和孔徑等進(jìn)行分析（表1），發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜的比表面積隨著CS濃度升高而降低。四種膜的孔隙度均為98%左右，這表明膜中存在大量孔隙，有利于尿毒素的滲透。與BNC膜相比，CSP/BNC膜的體密度提高了8.8-57.9%，骨架密度提高了0.9-4.5%；3% CSP/BNC膜的孔體積和孔徑分別減少了42.2%和32.1%。這表明CSP的復(fù)合使天然BNC纖維網(wǎng)絡(luò)變窄，孔的數(shù)量和尺寸顯著減小（表1）。此外，CS的引入增加了BNC膜的密度，提高了膜的力學(xué)性能。相比BNC膜，3% CSP/BNC膜的楊氏模量提高了22.2倍，拉伸強(qiáng)度提高了88.9%（圖4）。CSP/BNC膜具有較高的水通量，篩分系數(shù)符合要求。3% CSP/BNC膜的水通量為290±76 L/m2/h，尿素篩分系數(shù)為0.68±0.07，溶菌酶篩分系數(shù)為0.50±0.03，牛血清白蛋白篩分系數(shù)為0.05±0.03（圖5）。3% CSP/BNC膜具有出色的血液透析性能，對中小分子量的尿毒素的清除率為已知文獻(xiàn)的2-14倍，對牛血清白蛋白的截留率與已知報(bào)道相近。3% CSP/BNC膜的尿素清除率為16.37±2.71%/cm2，溶菌酶清除率為3.54±1.69%/cm2，牛血清白蛋白截留率為98.04±0.05%/cm2（圖6）。結(jié)果顯示，CSP/BNC膜具有良好的血液相容性，溶血率低于0.3%，屬于不溶血材料（圖7），同時(shí)具有良好的細(xì)胞相容性，無細(xì)胞毒性，并且能夠支持HUVECs的粘附、增殖和鋪展（圖8）。


圖1. 文章設(shè)計(jì)概念圖


圖2. CSP/BNC膜的制備流程圖


圖3. BNC和CSP/BNC膜的形態(tài)形貌：a）宏觀形貌；b）微觀形貌；c）殼聚糖顆粒的直徑統(tǒng)計(jì)分析（*p＜0.05）


表1. BNC和CSP/BNC膜的比表面積、體密度、骨架密度和孔參數(shù)

附注：標(biāo)注相同字母的數(shù)值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（#p＞0.05） 


圖4. BNC和CSP/BNC膜的力學(xué)性能：a）應(yīng)力-應(yīng)變曲線；b）楊氏模量；c）斷裂伸長率；d）拉伸強(qiáng)度（*p＜0.05） 


圖5. BNC和CSP/BNC膜的滲透性能：a）水通量；b）尿素篩分系數(shù)；c）溶菌酶篩分系數(shù)；d）牛血清白蛋白篩分系數(shù)（*p＜0.05） 


圖6. BNC和CSP/BNC膜的透析性能: a）尿素清除率；b）溶菌酶清除率；c）牛血清白蛋白截留率 


圖7. BNC和CSP/BNC膜的血液相容性：a）全血凝固時(shí)間；b）溶血率；c）血漿復(fù)鈣曲線；d）血漿復(fù)鈣時(shí)間（*p＜0.05） 


圖8. BNC和CSP/BNC膜的細(xì)胞相容性：A）細(xì)胞存活率；B）細(xì)胞增殖情況；C）細(xì)胞熒光染色及FE-SEM圖（#p＞0.05，*p＜0.05）


  論文第一作者為東華大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士研究生林露露，通訊作者為細(xì)菌納米纖維制造及復(fù)合技術(shù)科研基地的陳根強(qiáng)副研究員和洪楓教授。該研究得到了東華大學(xué)博士研究生創(chuàng)新基金的資助。


  全文下載鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.130646

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章？锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載，請聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞