硅基多孔材料的合成及其对胆红素吸附研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oracle_1984
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随着纳米科学的快速发展,各种新型的纳米材料不断涌现。自从1992年首次报道合成M41S介孔分子筛以来,关于介孔分子筛的合成与应用迅速成为材料科学和纳米技术领域的一大热点。硅基介孔分子筛因具有孔径分布均匀且连续可调、高比表面积、大的孔容和良好的生物相容性,使其在催化、吸附分离、化学传感器、酶固载和药物传输等领域得到了广泛的应用。   血液净化吸附剂通常要具有高的吸附选择性、高的吸附容量以及良好的生物相容性。具有优良结构特性的硅基介孔分子筛有可能是一种优良的血液净化吸附剂。本文以“硅基多孔材料的合成及其对胆红素吸附研究”为研究课题,系统研究了胆红素在功能化介孔氧化硅表面的吸附规律,同时考察了介孔氧化硅形貌对胆红素吸附性能的影响。最后,合成了大孔聚赖氨酸功能化二氧化硅/壳聚糖复合整体材料,并考察了其胆红素吸附性能,得到了以下结论:   (1)通过添加不同类型的有机硅氧烷,采用预水解的方法,分别合成了甲基功能化SBA-15(MS)、氨基功能化SBA-15(AS)以及氨基/甲基双功能化SBA-15(AMS)和纯SBA-15介孔分子筛。比较四种不同功能化SBA-15材料的胆红素吸附性能发现:胆红素分子在SBA-15表面吸附的主导作用力为静电作用力。同时,疏水作用也能够促进胆红素分子在SBA-15表面的吸附。这对进一步优化材料设计以增大胆红素吸附容量具有一定的指导意义。   (2)通过在AMS样品合成体系中引入无机盐KCl的方法,合成了氨基/甲基双功能化SBA-15。无机盐的加入不仅有效地提高了AMS样品的介孔有序度,而且得到了具有亚微米级短孔道的六方平板状形貌。在PBS溶液中,短孔道AMS样品(AMS-10%)表现出较快的胆红素清除速率和较大的胆红素清除率,这可能是由于短孔道形貌更加有利于胆红素分子的传输和扩散。在黄疸病人血浆中,AMS-10%样品的总胆红素清除率在11.8%-51.46%范围内,这已经达到临床上的应用要求。同商业化胆红素吸附剂HB-H-6比较,总胆红素浓度较小时,HB-H-6清除率比AMS-10%高,但随着总胆红素浓度的增加,AMS-10%清除率与HB-H-6清除率相当甚至更大。同时,AMS-10%能明显吸附对肝病患者有害的胆红素、胆汁酸,而有益的白蛋白几乎不吸收;对谷氨酰转肽酶和碱性磷酸酶的活性有明显影响,这可能影响临床对疾病的病情判断。AMS-10%与血红细胞(RBC)直接接触时能引发严重的溶血效应。采用血浆分离技术可以避免AMS-10%与RBC直接接触,与AMS-10%接触过后的血浆并不能引起RBC的溶血效应。   (3)将有机硅氧烷交联的壳聚糖溶胶在液氮中垂直冷冻,然后用真空冷冻干燥的方法制备了二氧化硅/壳聚糖复合整体材料(SC),经过聚赖氨酸功能化后,得到聚赖氨酸功能化二氧化硅/壳聚糖复合整体材料(PLL-SC),其功能化量达到70.3mg/g。通过一系列吸附实验考察了SC和PLL-SC整体材料对胆红素的吸附效果。实验结果表明,SC和PLL-SC的胆红素吸附容量都随着胆红素初始浓度的增加而增加,并且相比于未功能化SC整体材料,PLL-SC整体材料对胆红素具有更高的吸附量。PLL-SC整体材料的胆红素吸附量随着循环次数的增加而增加,离子强度对胆红素的吸附有负性影响,温度对胆红素的吸附有正性影响。
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