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生物人工肝用聚砜非对称中空纤维膜的制备及表征

田猛  
【摘要】: 多年来,中空纤维膜广泛应用于体外血液治疗过程,包括血液透析(人工肾),血浆分离,氧合器(人工肺)等。这些血液净化技术通过扩散、对流等传输方式,除去血液中的有害物质或调节血液中的各种成分,至今已取得了显著的进步,特别是在血液透析领域。然而,传统的血液净化仅仅局限于解毒。随着细胞分离技术的进步,开发出具有合成代谢功能的生物反应器成为可能。近年来生物人工肝的开发吸引了人们越来越多的兴趣。然而,人们对生物人工肝系统的研究还处于早期阶段,最终目标是开发出适合临床使用的完美的生物人工肝。本论文的目的是制备和表征一系列用于生物人工肝系统的中空纤维膜。 本文中,首先采用干一湿纺丝技术来制备中空纤维膜。铸膜液是四元体系,包括聚砜,溶剂,非溶剂和添加剂。实验结果显示通过调节非溶剂的量可以消除膜中的大孔泡。聚合物浓度对膜横截面结构的影响也进行了讨论。最后,制备了三种中空纤维膜,这三种中空纤维膜对应的铸膜液分别含有10%,12%和15%的聚砜。制备的中空纤维膜的特点是:单皮层;一体化非对称结构;无大孔泡的完全三维网状结构。接下来表征部分涉及到表面孔径:孔径分布:孔隙率;表面粗糙度;力学性能;润湿性和纯水透过率。结果表明,随着铸膜液中聚砜浓度的增加,对应制备的中空纤维膜的(1)平均孔径减小而孔径分布变窄;(2)表面和本体孔隙率都降低;(3)内表面粗糙度增加而外表面粗糙度减小;(4)拉伸强度增加而断裂伸长率减小;(5)接触角和纯水透过率都减小。 当中空纤维膜在使用中接触到细胞时,中空纤维膜的细胞相容性是非常重要的。本文从几方面对中空纤维膜的细胞相容性进行了评价,包括细胞毒性,细胞粘附和细胞生长。细胞毒性实验表明制备的中空纤维膜能用于和细胞接触。通过内皮细胞在中空纤维膜表面的生长实验表明了这些中空纤维膜适合细胞粘附和生长。 上述结果表明制备的膜材料具有在生物人工肝领域应用的潜力。


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