核壳模板-溶胀破壳法构筑类肝素结构凝胶微球

In this project, a series of heparin-like microgels (HLMs) are synthesized via in situ cross-linked polymerization of functional monomers in core-shell templates, followed by swelling hatched approach. The poly(sodium acrylate) aqueous solution was phase inversed in polyethersulfone organic solution, resulted in the core-shell templates. Subsequently, the core-shell templates were immersed in the mixture of funtional monomers, cross-linker and initior aqueous solution. After the in situ cross-linked polymerization, the HLMs were formed by swelling hatching of microgels/polyethersulfone core/shell particles. The project will systematically study the effect of hydroxyl, carboxyl, sulfonate groups and their ratios on the hemocompatibility, cytocompatibility and low-density lipoprotein (LDL) removal ability of HLMs. The proposed method herein has solved the problem of the poor anticoagulant property of polymeric micogels, and supplied good LDL removal ability for these polymeric micogels. These HLMs have great potential to be practically used in the fields of both blood-contacting materials and adsorption-separation technology.

本项目研究类肝素凝胶微球的设计合成及其血液相容性和吸附分离性能。利用相转化法制备出聚丙烯酸钠水溶液为芯液、聚醚砜为壳层的微球。然后将模板微球浸泡于含有功能单体、引发剂及交联剂的溶液，利用原位交联聚合法制备出核壳结构聚醚砜/类肝素凝胶微球，对其进行溶胀处理，脱除聚醚砜壳层，制备出同时含有羟基、羧基和磺酸基的类肝素凝胶微球。系统考察羟基、羧基、磺酸基及其比例对凝胶微球血液相容性、细胞相容性和低密度脂蛋白（LDL）清除率的影响。通过核壳模板-溶胀破壳法构筑类肝素结构凝胶微球，解决了凝胶微球的抗凝血性能，赋予类肝素凝胶微球良好的LDL吸附性能，制备的类肝素凝胶微球在血液接触材料及吸附分离方面有很大的实用价值。

血液净化技术是指将患者的血液引出体外，通过净化装置，去除血液中的代谢废物、致病物、多余水份等，以治疗肾衰竭、急性中毒等疾病的一种方法。血液净化材料因与血液接触，需要解决其抗凝血等生物相容性问题。临床上使用较多的天然抗凝剂主要是肝素。然而，使用肝素会导致患者存在全身系统性出血的高风险。.本研究项目基于核壳模板-溶胀破壳法，设计合成具有抗凝血及吸附功能的类肝素凝胶微球，探索其在血液净化方面的应用。首先将聚丙烯酸钠（PSA）液滴滴入聚醚砜（PES）有机溶液中，利用相转化技术形成芯液为 PSA、壳层为 PES 的微球，之后浸泡于含有功能单体、引发剂和交联剂的溶液中，通过原位交联聚合，制备出核壳结构微球。再通过凝胶溶胀破壳法（类肝素凝胶芯溶胀、聚醚砜壳层脱落），制备出类肝素凝胶微球，系统研究凝胶中羟基、羧基和磺酸基及其比例对微球抗凝性能及低密度脂蛋白（LDL）吸附性能的影响。类肝素凝胶微球在静态吸附时，对 LDL 的吸附量可以达到 24.8mg/g，而在模拟全血灌流时对 LDL的吸附量也可以达到 8.2 mg/g，并且对 HDL 的影响很小。.除了完成类肝素凝胶微球的设计、抗凝血性能研究及LDL清除性能的探索，还拓展了溶胀破壳法制备外源性毒素吸附剂、基于天然高分子的类肝素凝胶微球用于血液灌流吸附剂、超高离子交换当量的类肝素凝胶微球、模板法制备血液净化用凝胶微球等研究，超额完成任务。发表 SCI 论文 28 篇，申请中国发明专利9项。独立指导博士生5名，硕士研究生8名，协助指导硕博士15名，指导本科毕业论文16人。