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分子吸附再循环系统(Molecular Adsorbents Recycling System, MARS)是目前临床治疗重症肝病效果优良的非生物型人工肝支持系统。在以人血清白蛋白(Human serum albumin, HSA)为分子吸附剂的吸附透析过程中,添加到透析液中的HSA与血液中的蛋白质竞争性结合疏水性毒素并被透析液带走,从而有效、广谱去除患者血液中的蛋白质结合毒素及水溶性毒素,实现改善患者体内环境、促进肝脏功能恢复和为肝移植争取时间的目的。MARS的治疗效果已经得到医生和患者的广泛认可,在国外被推荐作为各类肝衰竭的标准治疗方案。由于HSA是MARS实现解毒功能的关键分子吸附剂,用量较大,而作为注射制剂的HSA来源有限,价格昂贵。HSA来源受限及其再生设备复杂等问题导致MARS临床治疗费用高昂,其应用人群范围受限。鉴于此,本论文设计合成了一种水溶性胆红素分子吸附剂替代HSA用于对肝病病人血液的吸附透析,该吸附剂在实现对胆红素等毒素高效去除的同时,可以简化治疗设备,显著降低治疗成本。在本论文中,首先针对胆红素分子的结构特点,选择壳聚糖、右旋糖酐、聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine, PEI)等水溶性高分子为载体,制备了带有不同吸附功能基的系列胆红素分子吸附剂。对其胆红素吸附能力评价的结果表明：以PEI为载体、以β-环糊精(β-cyclodextrin,β-CD)为功能基的水溶性吸附剂P-CD-PEI在相同条件下对胆红素的吸附透析能力最强。进一步以P-CD-PEI为研究对象,对其合成过程进行了优化。最终获得的β-CD-PEI的平均分子量约为157kD,平均每个β-CD-PEI分子上具有366个分枝点,偶联β-CD的数量约为51个。选择Nipro Sureflux-130G透析器,采用200mL含1%(w/v) p-CD-PEI的透析液对150mL含300mg／L胆红素的人血浆进行吸附透析,其对血浆中胆红素的1h吸附量达到3.55mg／g。采用分子模拟的方法研究了分子吸附剂功能基p—CD与胆红素的结合方式以及结合能,并与α-CD、γ-CD及HSA与胆红素的相互作用进行了比较。研究结果表明：在环糊精家族中,α-CD由于疏水内腔太小,不能与胆红素形成包合物；β-CD及Y-CD与胆红素形成的2：1包合物比1：1包合物更稳定,其中p—CD胆红素2：1包合物稳定性高于HSA与胆红素的复合物,意味着β-CD与胆红素的结合能力强于HSA,有能力与HSA竞争结合胆红素。偶联反应对β-CD分子结构的改变不会减弱其与胆红素的结合能力。进一步通过将α、β、γ-CD分别偶联到PEI载体上合成了三种分子吸附剂,吸附透析实验结果表明β-CD-PEI对胆红素的结合能力最强；使用Benesi-Hildebrand法分析β-CD与胆红素包合后胆红素紫外可见光谱变化,进一步确认了β-CD与胆红素以2：1的比例形成包合物,从而证实了分子模拟研究的结果。在吸附透析治疗中,对血浆胆红素的去除效果取决于透析膜的特性、血浆流速、透析液流速、血浆中的胆红素浓度、透析液中水溶性吸附剂的浓度以及吸附透析时间等因素。在吸附透析系统的参数优化中发现：当血浆及透析液流速分别为300和50mL/min时,β-CD-PEI吸附透析对血浆胆红素的去除效果最佳；超滤形成的跨膜液流产生的浓差极化现象增加了胆红素的传质阻力,降低了β-CD-PEI在透析膜内的分子扩散,不利于β-CD-PEI吸附透析对胆红素的去除；以聚醚砜为膜材质的Lengthen LST140透析器对于胆红素的传质效果强于以三醋酸纤维素为膜材质的Nipro Sureflux-130G透析器；透析膜表面及孔道中吸附的白蛋白能够对胆红素进行协助传递,进而提高透析膜对胆红素的传质效果。在吸附透析过程中,β-CD-PEI的吸附量随着血浆中胆红素浓度的升高而增加,采用1L浓度为1%的β-CD-PEI透析液对200mL胆红素初始浓度分别为80.3、140.4、214.8、267.3、305.2mg／L的肝病病人血浆进行吸附透析,6h的总胆红素去除率均能达到30-40%,适用于不同患病程度的肝病病人。增加分子吸附剂β-CD-PEI的用量可以提高吸附透析对胆红素的去除效果。使用1L4%的β-CD-PEI透析液可以去除血浆中44.8%的胆红素(初始浓度140.4mg／L),比相同情况下4L1%分子吸附剂的胆红素去除率提高9个百分点。β-CD-PEI对血浆胆红素的清除率比相同质量分数的牛血清白蛋白高9.5个百分点,同时β-CD-PEI对血浆中的总胆汁酸、芳香族氨基酸等疏水毒素也具有明显的去除能力,说明β-CD-PEI具有替代白蛋白进行吸附透析的潜力。通过基于物料衡算的数学模型描述了吸附透析过程中血浆胆红素浓度变化规律。通过实验数据回归,计算得到了Nipro Sureflux-130G血液透析膜对胆红素的总传质系数Dt为1.7L/min, p-CD-PEI与胆红素的吸附平衡常数Ka1为22.7L/μmoL。进一步使用该模型预测了同一体系中血浆胆红素初始浓度和吸附剂用量改变时胆红素的吸附透析效果,平均误差<5%。上述研究结果证明,胆红素水溶性分子吸附剂β-CD-PEI对肝病患者血浆中的胆红素及其它疏水性毒素具有较高的清除能力,同时具有价格低廉、治疗设备简单的优势。具有替代白蛋白应用于临床治疗的潜力。