类肝素化二维介孔碳纳米吸附材料清除血液毒素的研究

In this project, a heparin-analogue modified two-dimensional mesoporous carbon nano-adsorbent with high adsorption rate and capacity, selective adsorption ability and anticoagulant activity is prepared based on graphene oxide skeleton, which is then investigated for the application in blood purification field. Firstly, series thermal-degradable amphiphilic block copolymers are synthesized, then assembled into size-tunable micelles and used as templates, and then loaded on the surface of GO nanosheets by mussel-inspired dopamine coating. The two-dimensional mesoporous carbon nano-adsorbent is obtained through high-temperature carbonization after removing the micelle templates. Then the nano-adsorbent is further decorated by heparin-mimetic molecules and utilized for blood-purification. The influence of different experimental conditions on mesoporous aperture, adsorption rate and capacity, selective adsorption performance and anticoagulant activity of the obtained nano-adsorbent is intensively investigated. The two-dimensional mesoporous carbon nano-adsorbent has controllable aperture, high adsorption rate and capacity, tunable selective adsorption performance and excellent anticoagulant activity, which can be applied in the field of blood purification. This work has basic creativity, and has great potential in clinical application.

本项目研究基于氧化石墨烯（GO）二维片层骨架，设计制备具有优异吸附速率与容量、选择吸附性能和抗凝血性能的类肝素化二维介孔碳纳米吸附材料，研究其对血液毒素的清除能力。首先设计合成可热降解的两亲性嵌段共聚物，并自组装成纳米胶束作为模板，利用多巴胺的仿生自聚合将纳米胶束模板负载于GO片层上，通过高温碳化法去除胶束模板后制备出孔径可调的二维介孔碳纳米吸附材料，经类肝素化表面涂覆改性后应用于血液毒素的清除。本项目系统研究不同实验条件对材料孔径、吸附速率与容量、选择吸附性能和抗凝血性能的影响，制备出孔径可控、吸附速率快、吸附容量高、选择吸附性强和抗凝血性优异的二维介孔碳纳米吸附材料，并应用于血液净化领域。该项研究既具有较好的创新性，又具有较大的应用前景。

人体血液中的毒素（内源性或外源性毒物或致病物质）主要包括重金属、药物、尿毒症毒素（如肌酐、中分子物质）、低密度脂蛋白、胆红素、抗体及免疫复合物、内毒素、β2-微球蛋白等，当毒素过量或疾病导致代谢和排泄障碍时，需要使用血液净化疗法，包括血液透析、血液滤过和血液灌流等。其中血液灌流（HP）是最早广泛应用于临床的吸附疗法，是通过管路使患者血液流经灌流器得到净化后再返回体内。目前应用于血液净化领域的吸附剂主要有活性炭、吸附树脂和免疫吸附剂等，存在的问题主要包括吸附量较低、吸附速率慢、非特异性吸附、血液相容性较差等。因此，制备具有高吸附速率和容量、良好选择吸附性以及优异血液相容性的新型吸附剂是发展吸附型血液净化技术的关键所在。本项目基于氧化石墨烯（GO）二维片层骨架，设计制备具有优异吸附速率与容量、选择吸附性能和抗凝血性能的类肝素化二维介孔碳纳米吸附材料，系统研究不同实验条件对材料孔径、吸附速率与容量、选择吸附性能和抗凝血性能的影响。本项目成功制备出了介孔吸附材料、改进了材料的血液相容性、将吸附材料负载到了聚醚砜基材上并进一步考察了其吸附性能和抗凝血性能。实验结果表明，本研究所制备材料的吸附性能和抗凝血性能均得到不同程度的提升，在清除血液毒素方面具有较大的应用前景。