阅读说明：本技术 一种具有高血液相容性血液净化膜的制备方法 (Preparation method of blood purification membrane with high blood compatibility ) 是由 何春菊 王建秀 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有高血液相容性血液净化膜的制备方法。该方法包括：将氨基化芳香族聚合物与丙基甜菜碱反应,将得到的两亲性两性离子聚合物、成膜化合物、致孔剂和有机溶剂混合,均质,脱泡,成膜。该方法简单、快速,得到的两亲性两性离子芳香族聚合物能够大量溶解在有机溶剂中且与成膜聚合物有极好的共混相容性,得到的两性离子共混膜有效地降低了血液净化膜使用过程中引起的凝血,在用于血液净化膜的开发与应用中具有极高的价值。(The invention relates to a preparation method of a blood purification membrane with high blood compatibility. The method comprises the following steps: reacting an aminated aromatic polymer with propyl betaine, mixing the obtained amphiphilic zwitterionic polymer, a film-forming compound, a pore-forming agent and an organic solvent, homogenizing, defoaming and forming a film. The method is simple and rapid, the obtained amphiphilic zwitterionic aromatic polymer can be greatly dissolved in an organic solvent and has excellent blending compatibility with a film-forming polymer, the obtained zwitterionic blending film effectively reduces blood coagulation caused in the use process of the blood purification film, and the amphiphilic zwitterionic aromatic polymer has extremely high value in development and application of the blood purification film.)

一种具有高血液相容性血液净化膜的制备方法

技术领域

本发明属于血液净化膜的制备领域，特别涉及一种具有高血液相容性血液净化膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着国内肾病患者的数量不断增加，慢性肾脏病已经发展成为一种重大的公共卫生问题。慢性肾病的最后阶段称为终末期肾病，此阶段肾脏功能会发生不可逆转的衰退，病患者仅仅只能依靠血液净化或肾移植的方法来维持正常生命的基本需求。由于肾脏供体有限，大多数患者只能接受血液净化以延长生命，因此血液净化治疗受到越来越广泛的关注。

血液净化是将血液引出体外，通过净化膜清除血液中的某些致病物质(毒素)，或补充营养成分到血液中，达到净化血液，治疗疾病的目的。在血液净化领域，净化膜是血液净化设备中最重要的部分，血液净化治疗效果好坏决定于净化膜材料质量之优劣。目前应用于血液净化的膜材料按材质可分为纤维素材料和合成材料两类。到二十世纪六十年代末期大多数的净化器材料都为再生纤维素，然而纤维素膜的耐热性和化学稳定性较差，若对其消毒或清洗时，膜结构会被破坏，从而限制了纤维素膜在血液净化中的应用。近年来，随着高分子科学的迅猛发展，研究人员新开发了各种各样的聚合物用于制备血液净化膜。

然而临床使用的多为疏水合成聚合物膜，其固有的疏水性使其在与血液接触时易受蛋白质吸附和血小板粘附的污染，进一步促进凝血的形成。一方面堵塞膜孔，影响净化效果和效率；另一方面还可能引起溶血和免疫反应，对患者有害甚至致命。临床上多采用向患者体内注射或表面直接涂覆抗凝药物肝素来避免膜表面凝血的发生。然而，肝素可能会引起患者的自发性出血，其表现为各种黏膜出血，关节腔积血和伤口出血等。因此，开发具有自抗凝血液净化膜材料是未来发展的趋势。

目前膜材料抗凝改性最主要的方法是提高膜表面的亲水性。亲水改性通过亲水表面和水之间的氢键作用力在膜表面形成一层由水分子构成的水化层，有效地避免了蛋白质或细胞粘附到膜表面，从而抑制凝血的产生。对膜材料实施亲水改性的方法主要有表面改性和共混改性。然而对膜直接进行表面改性比较困难，因此无需预/后处理、易于工业化和适用于各种高分子膜材料的共混改性成为膜亲水改性最受欢迎的方法之一。亲水改性中的亲水物质主要有聚乙二醇及其衍生物、两性离子等。其中两性离子聚合物作为一种新型血液相容性极强的材料，已经被广泛应用在膜的亲水改性中。然而两性离子聚合物在有机溶剂中溶解度的限制，造成其若通过共混改性可能造成铸膜液的相分离，从而限制了两性离子在大规模制备中的应用。

近年来，两亲性两性离子聚合物作为共混改性剂受到了广泛的关注。由于这类聚合物中的疏水链段与膜基体形成强烈的疏水相互作用，这有利于提高两性离子在有机溶剂中的溶解性能，同时能够保持两性离子与膜基体的共混相容性。此外，具有优异的机械强度、热稳定性、耐化学试剂和生物无毒性的芳香族聚合物含有活性官能团氨基(-NH₂)，用其改性制备的两亲性两性离子膜在血液净化领域具有较高的应用潜力。(Applied SurfaceScience,2018,427:38-47.)

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高血液相容性血液净化膜的制备方法，以克服现有技术中血液净化膜的抗凝血效果不佳以及铸膜液相分离等缺陷。

本发明提供一种血液净化膜，将氨基化芳香族聚合物与丙基甜菜碱反应，然后与成膜化合物、致孔剂、有机溶剂混合，均质，脱泡，成膜得到。

本发明还提供一种血液净化膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氨基化芳香族聚合物与丙基甜菜碱以质量比(2-6)：(1-4)溶解于有机溶剂中，反应，沉淀，清洗、干燥，得到两亲性两性离子聚合物，其中有机溶剂占反应体系总质量的75％-95％；

(2)将成膜化合物、步骤(1)中两亲性两性离子聚合物、致孔剂和有机溶剂以质量比为(8-18)：(0.1-10)：(2-8)：(64-89.9)混合，均质，脱泡，将得到的铸膜液成膜，得到血液净化膜。

所述步骤(1)中丙基甜菜碱为NCO-丙基甜菜碱。

所述NCO-丙基甜菜碱的制备方法包括：将二异氰酸酯、二甲基胺类试剂和季铵化试剂以质量比为(1-6)：(1-4)：(1-5)混合后在20-90℃下反应0.5-48h，干燥，即得。

所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。

所述二甲基胺类试剂包括3-(二甲氨基)-1-丙胺或N，N-二甲基乙醇胺。

所述季铵化试剂包括1,3-丙磺酸内酯、β-丙内酯或3-溴丙酸。

所述步骤(1)中氨基化芳香族聚合物的制备方法包括：将芳香族聚合物分散在浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中，在10-80℃下反应0.5-36h，沉淀，清洗、干燥，将得到的硝基化芳香族聚合物与还原剂加入到有机溶剂中，在20-100℃下反应0.5-36h，沉淀，清洗、干燥，即得。

所述芳香族聚合物包括聚醚砜、酚酞基聚醚砜、聚芳醚砜、聚苯乙烯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚苯醚或聚苯并咪唑。

所述芳香族聚合物、浓硝酸和浓硫酸的质量比为(1-5)：(10-90)：(3-20)。

所述硝化芳香族聚合物和还原剂的质量比为(1-5)：(6-13)，有机溶剂占总质量的75％-95％。

所述还原剂为处于低化合价盐类中的一种。

所述有机溶剂为高沸点强极性非质子溶剂中任意一种或任意两种的混合液。

所述沉淀是在沉淀剂中进行，沉淀剂为极性溶剂中任意一种或任意两种的混合液。

所述步骤(1)中有机溶剂包括二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

所述步骤(1)中反应温度为20-100℃，反应时间为0.1-24h。

所述步骤(1)中沉淀是在沉淀剂中进行，沉淀剂为极性溶剂中任意一种或任意两种的混合液。

所述步骤(2)中成膜化合物包括聚醚砜、聚砜、聚苯乙烯、聚苯硫醚、酚酞基聚醚砜、聚丙烯腈、磺化聚醚醚酮、醋酸纤维素、聚芳醚砜、聚醚酰亚胺、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-乙烯醇共聚物或聚偏氟乙烯。

所述步骤(2)中致孔剂为高分子致孔剂、盐类致孔剂中的至少一种。

所述步骤(2)中有机溶剂为高沸点强极性非质子溶剂的任意一种或任意两种的混合液，优选地，有机溶剂包括二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

所述步骤(2)中均质温度为25-100℃，均质时间为0.5-36h；脱泡时间为0.5-36h。

所述步骤(2)中成膜的方式包括平板刮膜或纺丝机纺中空纤维膜。

所述平板刮膜的方法包括：将铸膜液刮成膜，预蒸发0-600s后浸入10-80℃凝固浴中固化成膜。

所述纺丝机纺中空纤维膜的方法包括：将铸膜液以及一定含量的芯液压滤后经两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维在空气中经过0-50cm距离后再进入到10-80℃凝固浴中成型，再经过牵伸卷绕，得到中空纤维膜。

所述凝固浴和芯液由有机溶剂和水组成，有机溶剂的质量控制在0-85％，优选地，有机溶剂包括二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

本发明还提供一种血液净化膜的应用。

本发明可以减少血液净化膜在使用过程中的凝血现象。本发明以芳香族聚合物原料为改性基质，首先利用硝化还原反应在芳香族聚合物分子链上引入可进一步接枝改性含有高活性官能团的氨基化芳香族聚合物，然后将两性离子通过简单、快速的加成反应接枝到氨基化芳香族聚合物原料上。由于制备这种两亲性两性离子芳香族聚合物中的疏水链与成膜聚合物基体形成强烈的疏水-疏水相互作用，这有助于两性离子聚合物的溶解，同时能够保持两性离子与成膜聚合物之间的共混相容性，因此所得到的膜具有持久、稳定的自抗凝性能，在用于血液净化的开发与应用中具有极高的价值。

有益效果

(1)本发明制备的含有高活性官能基团的芳香族聚合物可用于进一步修饰；

(2)本发明制备的两亲性两性离子芳香族聚合物在大部分有机溶剂中具有优异的溶解性，且与基材有很好的共混相容性；

(3)本发明所制备的两亲性两性离子聚合物膜的平均孔径尺寸为4.5-377.5nm，水通量可达106.9-2260.0L·m^-2·h^-1；血浆复钙时间上升至80-169s；溶血率降低至0.21-0.90％。

附图说明

图1为实施例1中聚醚砜、氨基化聚醚砜和两亲性两性离子聚醚砜的红外光谱图。

图2为实施例1中原聚醚砜膜和两亲性两性离子共混聚醚砜膜的DSC曲线。

图3为实施例1中原聚醚砜膜和两亲性两性离子共混聚醚砜膜的上表面和截面扫描电镜图，其中，a，b分别是膜的上表面图，a’,b’；a”,b”和a”’,b”’分别是膜的截面图。

图4为对比例1中Z-PI的合成路线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例涉及的主要原料的规格和来源如表1所示。

表1主要原料、规格及来源

(1)膜孔径测试

膜的孔隙率和平均孔径通过干湿称重法确定。将膜样品浸入25℃的去离子水中24小时，并在用滤纸擦去过多的水后称重。然后将湿膜样品在真空中干燥至恒重。膜的孔隙率(ε)和平均孔径(r_m)通过Guerout-Elford-Ferry方程计算：

其中W_w和W_d(g)分别是干膜和湿膜的重量，ρ_w(g·cm^-3)是水的密度，A(cm²)是膜的面积，δ(cm)是膜的厚度，η(8.9×10^-4Pa s)是水的粘度，Q(m³·s^-1)是渗透水的体积，ΔP(0.1MPa)是跨膜压差。

(2)通量测试

将平板膜或中空纤维膜装入封闭的过滤装置中，将供给液经过蠕动泵输送至膜组件平板膜的上表面或中空纤维膜的内表面，并将过滤得到的过滤液经量筒收集。测试时，先在0.15MPa跨膜压差下使用去离子水预压30min，然后将压力降低至0.1MPa，记录一定时间内的透水体积，每5分钟测试一次，然后将容器内的去离子体更换为1.0g·L^-1的BSA溶液，待通量稳定后，记录其通量数值，每个样品测试5次求取平均值。通量的计算方程如下：

其中J为通量(L·m^-2·h^-1)，V是渗透液体积(L)，Δt是指测试的时间(h)，A为有效的膜面积(m²)(A_平板膜＝3.95×10^-3m²，A_{中空纤维膜}＝1.88×10^-3m²)。

(3)血浆复钙时间

新鲜全血以500g离心5分钟，以获得贫血小板血浆(PPP)。将面积为1cm²的膜与2mL生理盐水在24孔板中于37℃孵育1h。随后，除去生理盐水，将膜在500μL新鲜的PPP中于37℃孵育2h。然后，将100μL孵育的PPP和100μL的0.025M CaCl₂水溶液添加到96孔板中以进行钙化反应。将96孔板立即置于酶标仪中，并且在室温下以30秒的间隔测量混合溶液的吸光度(405nm)。血浆复钙时间(PRT)定义为达到平滑吸收所需的时间，并根据吸收时间曲线估算。

(4)溶血率

将新鲜的兔血在1500r.p.m离心10分钟以获得红细胞悬液。将面积为1cm²的膜用生理盐水洗涤3次，然后加入2ml生理盐水在37℃下浸泡在24孔板中2h。随后在37℃下将30μL红细胞悬浮液(C＝10g/L)添加到每个孔中1h。将每个孔中的2ml稀释血液转移到EP管中，并在2500r.p.m离心5分钟。之后，将20μL上清液转移至96孔板。通过使用酶标仪测量545nm处的吸光度来计算溶血百分比。溶血率(HR)计算如下：

其中A_S是样品的吸收值，A_N是阴性对照(0.9wt％生理盐水)的吸收值，A_P是阳性对照(超纯水)的吸收值。

在下列实施例中，所涉及的组分百分比和份数，除特别说明之外，均为质量百分比和质量份数。

实施例1

第一步：氨基化聚醚砜(PES-NH₂)的制备

(1)硝基化聚醚砜(PES-NO₂)的合成

将6份聚醚砜原料(6g)分散在60份浓硝酸和18份浓硫酸的混合溶液中，在10℃下反应36h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

(2)PES-NH₂的合成

将6份PES-NO₂、36份氯化亚锡加入至53份二甲基亚砜中，在20℃下反应36h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚醚砜的制备：

(1)NCO-磺丙基甜菜碱的合成

将4份异佛尔酮二异氰酸酯、4份3-(二甲氨基)-1-丙胺、4份1,3-丙磺酸内酯在20℃下反应48h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-磺丙基甜菜碱接枝PES-NH₂

将4份PES-NH₂、8份NCO-磺丙基甜菜碱溶于48份二甲基亚砜中，在20℃下反应24h后，将溶液在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将9份聚醚砜、9份NCO-丙基甜菜碱接枝PES-NH₂、4份聚乙二醇20000和78份二甲基亚砜置入反应容器中，在25℃搅拌下36h，脱泡36h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，立即浸入10℃、200份去离子水中固化成膜。

该聚醚砜血液净化膜的平均孔径尺寸为29.1nm，通量达到243.3L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达140s，溶血率为0.36％。

PES、PES-NH₂和两性离子聚醚砜的红外光谱图如图1所示，1032cm^-1处的SO₃ ^-团的伸缩振动峰以及3400cm^-1处的氨基甲酸酯基团中的N-H伸缩振动，证明了两亲性两性离子聚醚砜的成功合成。原聚醚砜膜和两性离子共混聚醚砜膜的DSC曲线如图2所示，表明聚醚砜和两亲两性离子聚醚砜有很好的共混相容性。

图3表明：经过两亲性两性离子共混改性后的聚醚砜膜表面及截面孔数目大幅度增加。

实施例2

第一步：氨基化聚醚砜(PES-NH₂)的制备

(1)硝基化聚醚砜(PES-NO₂)的合成

将6份聚醚砜原料(6g)分散在108份浓硝酸和24份浓硫酸的混合溶液中，在80℃下反应0.5h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

(2)PES-NH₂的合成

将6份PES-NO₂、30份氯化亚锡加入至1200份二甲基亚砜中，在100℃反应0.5h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚醚砜的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将6份二环己基甲烷二异氰酸酯、4份二甲基乙醇胺、5份β-丙内酯在90℃下反应0.5h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝PES-NH₂

将4份PES-NH₂、6份NCO-羧丙基甜菜碱溶在190份二甲基亚砜中，在100℃下反应0.1h，将溶液在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将8份聚砜、10份NCO-羧丙基甜菜碱接枝PES-NH₂、4份聚乙烯吡咯烷酮K30、4份聚乙二醇20000和74份二甲基亚砜置入反应容器中，在100℃搅拌下0.5h，脱泡0.5h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，预蒸发600s后浸入80℃、200份20％二甲基亚砜水溶液中固化成膜。

该聚砜血液净化膜的平均孔径尺寸为33.2nm，通量达到278.1L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达160s，溶血率为0.21％。

实施例3

第一步：氨基化聚苯乙烯(PS-NH₂)的制备

(1)硝基化聚苯乙烯(PS-NO₂)的合成

将10份聚苯乙烯原料(10g)分散在150份浓硝酸和30份浓硫酸的混合溶液中，在60℃下反应10h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

(2)PS-NH₂的合成

将10份PS-NO₂、36份焦亚硫酸钠加入至30份N，N-二甲基甲酰胺中，在30℃反应12h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚苯乙烯的制备：

(1)NCO-磺丙基甜菜碱的合成

将6份异佛尔酮二异氰酸酯、4份3-(二甲氨基)-1-丙胺、6份1,3-丙磺酸内酯在40℃下反应12h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-磺丙基甜菜碱接枝PS-NH₂

将3份PS-NH₂、2份NCO-磺丙基甜菜碱溶在25份N，N-二甲基甲酰胺和25份N，N-二甲基乙酰胺中，在60℃下反应10h，将溶液在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将12份聚苯乙烯、0.07份NCO-磺丙基甜菜碱接枝PS-NH₂、1.3份聚乙烯吡咯烷酮K17和27份N，N-二甲基甲酰胺和26份N，N-二甲基乙酰胺置入反应容器中，在50℃搅拌下12h，脱泡16h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，预蒸发100s后浸入50℃、200份去离子水中固化成膜。

该聚苯乙烯血液净化膜的平均孔径尺寸为19.9nm，通量达到178.1L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达80s，溶血率为0.90％。

实施例4

第一步：氨基化聚砜(PSF-NH₂)的制备

(1)硝基化聚砜(PSF-NO₂)的合成

将6份聚砜原料(6g)分散在60份浓硝酸和18份浓硫酸的混合溶液中，在10℃下反应36h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

(2)PSF-NH₂的合成

将6份PSF-NO₂、240份焦亚硫酸钠加入至23份N，N-二甲基甲酰胺和30份N，N-二甲基乙酰胺，在20℃下反应36h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚砜的制备：

(1)NCO-磺丙基甜菜碱的合成

将6份六亚甲基二异氰酸酯、3份3-(二甲氨基)-1-丙胺在50℃反应2h，随后将3份1,3-丙磺酸内酯加入继续反应16h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-磺丙基甜菜碱接枝PSF-NH₂

将6份PSF-NH₂、4份NCO-磺丙基甜菜碱溶在40份N，N-二甲基甲酰胺和20份N，N-二甲基乙酰胺中，在35℃下反应10h后，将溶液在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将18份聚砜、8份NCO-磺丙基甜菜碱接枝PSF-NH₂、2份聚乙二醇20000和36份N，N-二甲基甲酰胺和36份N，N-二甲基乙酰胺置入反应容器中，在40℃搅拌下2h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，立即浸入30℃、200份15％的N，N-二甲基乙酰胺溶液中固化成膜。

该聚砜血液净化膜的平均孔径尺寸为4.5nm，通量达到106.9L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达135s，溶血率为0.34％。

实施例5

第一步：氨基化聚苯硫醚(PPS-NH₂)的制备

(1)硝基化聚苯硫醚(PPS-NO₂)的合成

将5份聚苯硫醚原料(5g)分散在80份浓硝酸和10份浓硫酸的混合溶液中，在80℃下反应0.5h，将反应后的产物在甲醇和去离子水的混合溶液中沉淀、清洗后干燥。

(2)PPS-NH₂的合成

将6份PPS-NO₂、16份氯化亚锡加入至80份N，N-二甲基甲酰胺中，在100℃反应0.5h，将反应后的产物在甲醇和去离子水的混合溶液中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子PPS的制备：

(1)NCO-磺丙基甜菜碱的合成

将4份二苯基甲烷二异氰酸酯、4份N，N-二甲基乙醇在20℃反应12h，随后将3.6份1,3-丙磺酸内酯加入继续反应36h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-磺丙基甜菜碱接枝PPS-NH₂

将6份PPS-NH₂、4份NCO-羧丙基甜菜碱溶在40份N，N-二甲基甲酰胺中，在60℃下反应6h，将溶液在甲醇中沉淀后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将8份聚苯硫醚、2份NCO-磺丙基甜菜碱接枝PPS-NH₂、4份聚乙烯吡咯烷酮K30和82份N，N-二甲基甲酰胺置入反应容器中，在80℃搅拌下10h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，预蒸发5s后浸入20℃、200份30％N，N-二甲基甲酰胺水溶液中固化成膜。

该聚苯硫醚血液净化膜的平均孔径尺寸为377.5nm，通量达到2260.0L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达89s，溶血率为0.70％。

实施例6

第一步：酚酞基PES-NH₂的制备

(1)PES-NO₂的合成

首先将60份酚酞基聚醚砜(60g)分散在900份浓硝酸和240份浓硫酸的混合溶液中，在40℃下反应10h，将反应后的产物在乙醇中沉淀、清洗后干燥。

(2)酚酞基PES-NH₂的合成

将60份酚酞基PES-NO₂、216份焦亚硫酸钠加入至500份N，N-二甲基乙酰胺中，在30℃反应12h，将反应后的产物在乙醇中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子酚酞基聚醚砜的制备：

(1)NCO-磺丙基甜菜碱的合成

将30份异佛尔酮二异氰酸酯、20份3-(二甲氨基)-1-丙胺在90℃反应0.5h，随后将30份1,3-丙磺酸内酯加入继续反应2h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-磺丙基甜菜碱接枝PES-NH₂

将60份酚酞基PES-NH₂、40份NCO-磺丙基甜菜碱溶在500份N，N-二甲基乙酰胺中，在60℃下反应10h，将溶液在乙醇中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将100份酚酞基聚醚砜、100份NCO-磺丙基甜菜碱接枝酚酞基PES-NH₂、60份聚乙烯吡咯烷酮K17和740份N，N-二甲基乙酰胺置入反应容器中，在30℃超声下5h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及800份65％的N，N-二甲基乙酰胺的水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维在空气中经过15cm距离后再进入到25℃、600份去离子水中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该酚酞基聚醚砜血液净化膜的平均孔径尺寸为17.5nm，通量达到180.4L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达140s，溶血率为0.37％。

实施例7

第一步：PSF-NH₂的制备

(1)PSF-NO₂的合成

将60份聚砜原料(60g)分散在600份浓硝酸和180份浓硫酸的混合溶液中，在30℃下反应3h，将反应后的产物在丙酮中沉淀、清洗后干燥。

(2)PSF-NH₂的合成

将60份PSF-NO₂、160份硫酸亚铁溶于200份N-甲基吡咯烷酮和200份二甲基亚砜中，在60℃反应5h，将反应后的产物在丙酮中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚砜的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将25份甲苯二异氰酸酯、25份3-(二甲氨基)-1-丙胺、20份β-丙内酯在60℃下反应24h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝PSF-NH₂

将50份PSF-NH₂、50份NCO-羧丙基甜菜碱溶在200份N-甲基吡咯烷酮和100份二甲基亚砜中，在35℃下反应10h，将溶液在丙酮中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将90份聚丙烯腈、20份NCO-磺丙基甜菜碱接枝PSF-NH₂、20份氯化锂、20份聚乙二醇20000和390份N-甲基吡咯烷酮和460份二甲基亚砜置入反应容器中，在60℃搅拌下12h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及800份85％的N-甲基吡咯烷酮的水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维进入到10℃、600份20％N-甲基吡咯烷酮水溶液中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该聚丙烯腈血液净化膜的平均孔径尺寸为330.5nm，通量达到1940.5L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达93s，溶血率为0.64％。

实施例8

第一步：PS-NH₂的制备

(1)PS-NO₂的合成

首先将60份聚苯乙烯原料(60g)分散在520份浓硝酸和120份浓硫酸的混合溶液中，在30℃下反应3h，将反应后的产物在乙醇和水中沉淀、清洗后干燥。

(2)PS-NH₂的合成

将60份PS-NO₂、240份氯化亚锡溶于200份N，N-二甲基甲酰胺和150份N，N-二甲基乙酰胺中，在50℃下反应6h，，将反应后的产物在乙醇和水中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚苯乙烯的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将28份六亚甲基二异氰酸酯、12份3-(二甲氨基)-1-丙胺、17份3-溴丙酸在50℃下反应18h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝PS-NH₂

将60份PS-NH₂、30份NCO-羧丙基甜菜碱溶解在400份N，N-二甲基甲酰胺中，在60℃下反应10h后，将溶液在乙醇和水中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将80份磺化聚醚醚酮、90份NCO-羧丙基甜菜碱接枝PS-NH₂、40份氯化锂和790份N，N-二甲基甲酰胺置入反应容器中，在80℃搅拌下10h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及80份纯水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维在空气中经过30cm距离后再进入到80℃、600份去离子水中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该聚醚醚酮血液净化膜的平均孔径尺寸为42.6nm，通量达到405.2L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达169s，溶血率为0.35％。

实施例9

第一步：PPS-NH₂的制备

(1)PPS-NO₂的合成

将60份聚苯硫醚原料(60g)分散在780份浓硝酸和180份浓硫酸的混合溶液中，在30℃下反应3h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

(2)PPS-NH₂的合成

将60份PPS-NO₂、240份硼氢化钾溶于450份N，N-二甲基乙酰胺中，在80℃下反应6h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚苯硫醚的制备：

(1)NCO-磺丙基甜菜碱的合成

将20份二苯基甲烷二异氰酸酯、20份N，N-二甲基乙醇胺、1,3-丙磺酸内酯在60℃下反应12h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-磺丙基甜菜碱接枝PPS-NH₂

将60份PPS-NH₂、50份NCO-磺丙基甜菜碱溶在200份N，N-二甲基乙酰胺中，在65℃下反应10h，将溶液在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将90份醋酸纤维素、90份NCO-磺丙基甜菜碱接枝PPS-NH₂、40份聚乙烯吡咯烷酮K17和780份N，N-二甲基乙酰胺置入反应容器中，在25℃超声下6h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及800份65％的N，N-二甲基乙酰胺水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维在空气中经过25cm距离后再进入到30℃、600份50％N，N-二甲基乙酰胺水溶液中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该醋酸纤维素血液净化膜的平均孔径尺寸为71.4nm，通量达到542.6L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达135s，溶血率为0.33％。

实施例10

第一步：氨基化聚芳醚砜(PAES-NH₂)的制备

(1)硝基化聚芳醚砜(PAES-NO₂)的合成

将60份聚芳醚砜原料(60g)分散在600份浓硝酸和180份浓硫酸的混合溶液中，在30℃下反应3h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

(2)PAES-NH₂的合成

将60份聚芳醚砜-NO₂、240份硫酸亚铁加入至400份N-甲基吡咯烷酮中，在80℃下反应6h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱聚芳醚砜的合成

将30份二环己基甲烷二异氰酸酯、20份3-(二甲氨基)-1-丙胺在50℃反应4h，随后将20份β-丙内酯加入继续反应16h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝聚芳醚砜-NH₂

将40份聚芳醚砜-NH₂、60份NCO-羧丙基甜菜碱溶在400份N-甲基吡咯烷酮中，在55℃下反应10h，将溶液在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将90份聚芳醚砜、90份NCO-羧丙基甜菜碱接枝聚芳醚砜-NH₂、40份聚乙烯吡咯烷酮K30和780份N-甲基吡咯烷酮置入反应容器中，在80℃搅拌下10h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及800份65％的N-甲基吡咯烷酮水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维在空气中经过15cm距离后再进入到25℃、600份27％N-甲基吡咯烷酮水溶液中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该聚芳醚砜血液净化膜的平均孔径尺寸为31.9nm，通量达到277.7L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达156s，溶血率为0.32％。

实施例11

第一步：氨基化聚醚酰亚胺(PEI-NH₂)的制备

(1)硝基化聚醚酰亚胺(PEI-NO₂)的合成

将6份聚醚酰亚胺原料(6g)分散在60份浓硝酸和18份浓硫酸的混合溶液中，在30℃下反应3h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

(2)PEI-NH₂的合成

将6份PEI-NO₂、24份硫酸亚铁加入至40份N-甲基吡咯烷酮中，在80℃下反应6h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚醚酰亚胺的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将3份二环己基甲烷二异氰酸酯、2份3-(二甲氨基)-1-丙胺在50℃反应4h，随后将2份β-丙内酯加入继续反应16h，将产物真空干燥24h。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝PEI-NH₂

将4份PEI-NH₂、6份NCO-羧丙基甜菜碱溶在40份N-甲基吡咯烷酮中，在55℃下反应10h，将溶液在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将8份聚醚酰亚胺、7份NCO-羧丙基甜菜碱接枝聚醚酰亚胺-NH₂、4份聚乙烯吡咯烷酮K30和81份N-甲基吡咯烷酮置入反应容器中，在80℃搅拌下10h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，立即浸入40℃、200份55％的N-甲基吡咯烷酮的水溶液中固化成膜；

该聚醚酰亚胺血液净化膜的平均孔径尺寸为135.2nm，通量达到799.2L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达159s，溶血率为0.28％。

实施例12

第一步：氨基化聚苯醚(PPO-NH₂)的制备

(1)氨基化聚苯醚(PPO-NO₂)的合成

将60份聚苯醚原料(60g)分散在600份浓硝酸和180份浓硫酸的混合溶液中，在30℃下反应3h，将反应后的产物在去离子水和甲醇中沉淀、清洗后干燥。

(2)PPO-NH₂的合成

将60份PPO-NH₂、200份氯化亚锡加入至180份N，N-二甲基甲酰胺和180份N，N-二甲基乙酰胺中，在60℃下反应12h，将反应后的产物在去离子水和甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚苯醚的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将35份二环己基甲烷二异氰酸酯、25份3-(二甲氨基)-1-丙胺在50℃反应4h，随后将25份β-丙内酯加入继续反应16h，将产物真空干燥24h。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝PPO-NH₂

将45份PPO-NH₂、60份NCO-羧丙基甜菜碱溶在200份N，N-二甲基甲酰胺和200份N，N-二甲基乙酰胺中，在50℃下反应12h，将溶液在去离子水和甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将80份聚乳酸、50份NCO-羧丙基甜菜碱接枝聚苯醚-NH₂、40份聚乙烯吡咯烷酮K17和415份N，N-二甲基甲酰胺和415份N，N-二甲基乙酰胺置入反应容器中，在60℃搅拌下16h，脱泡16h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及800份60％的N,N-二甲基乙酰胺的水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维在空气中经过40cm距离后再进入到40℃、600份25％N,N-二甲基乙酰胺水溶液中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该聚乳酸血液净化膜的平均孔径尺寸为144.3nm，通量达到1365.0L·m^-2·h^-1，BSA截留为92.7％，血液相容性测试中血浆复钙时间长达136s，溶血率为0.32％。

实施例13

第一步：氨基化聚醚砜(PES-NH₂)的制备

(1)硝基化聚醚砜(PES-NO₂)的合成

将6份聚醚砜原料(6g)分散在110份浓硝酸和26份浓硫酸的混合溶液中，在60℃下反应5h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

(2)PES-NH₂的合成

将6份PES-NO₂、40份氯化亚锡加入至300份二甲基亚砜中，在60℃反应5h，将反应后的产物在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚醚砜的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将6份二环己基甲烷二异氰酸酯、4份二甲基乙醇胺、5份β-丙内酯在90℃下反应0.5h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝PES-NH₂

将4份PES-NH₂、6份NCO-羧丙基甜菜碱溶在190份二甲基亚砜中，在100℃下反应0.1h，将溶液在去离子水中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将10份聚甲基丙烯酸甲酯、8份NCO-羧丙基甜菜碱接枝PES-NH₂、4份聚乙烯吡咯烷酮K17、4份聚乙二醇20000和74份二甲基亚砜置入反应容器中，在100℃搅拌下0.5h，脱泡0.5h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，预蒸发100s后浸入30℃、200份10％二甲基亚砜水溶液中固化成膜；

该聚甲基丙烯酸酯血液净化膜的平均孔径尺寸为10.1nm，通量达到242.3L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达139s，溶血率为0.33％。

实施例14

第一步：PSF-NH₂的制备

(1)PSF-NO₂的合成

将60份聚砜原料(60g)分散在600份浓硝酸和180份浓硫酸的混合溶液中，在10℃下反应36h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

(2)PSF-NH₂的合成

将60份PSF-NO₂、2400份焦亚硫酸钠加入至230份N，N-二甲基甲酰胺和300份N，N-二甲基乙酰胺，在20℃下反应24h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚砜的制备：

(1)NCO-磺丙基甜菜碱的合成

将60份六亚甲基二异氰酸酯、30份3-(二甲氨基)-1-丙胺在50℃反应2h，随后将30份1,3-丙磺酸内酯加入继续反应16h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-磺丙基甜菜碱接枝PSF-NH₂

将60份PSF-NH₂、40份NCO-磺丙基甜菜碱溶在400份N，N-二甲基甲酰胺和200份N，N-二甲基乙酰胺中，在35℃下反应10h后，将溶液在甲醇中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将13份乙烯-乙烯醇共聚物、3份NCO-磺丙基甜菜碱接枝PSF-NH₂、4份聚乙二醇20000和40份N，N-二甲基甲酰胺和40份N，N-二甲基乙酰胺置入反应容器中，在40℃超声下2h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及800份30％的N，N-二甲基甲酰胺的水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维进入到30℃、600份10wt％N，N-二甲基乙酰胺水溶液中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该乙烯-乙烯醇共聚物血液净化膜的平均孔径尺寸为62.9nm，通量达到461.9L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达148s，溶血率为0.37％。

实施例15

第一步：PS-NH₂的制备

(1)PS-NO₂的合成

首先将6份聚苯乙烯原料(6g)分散在52份浓硝酸和12份浓硫酸的混合溶液中，在40℃下反应3h，将反应后的产物在乙醇和水中沉淀、清洗后干燥。

(2)PS-NH₂的合成

将6份PS-NO₂、24份氯化亚锡溶于35份N，N-二甲基乙酰胺中，在50℃下反应6h，，将反应后的产物在乙醇和水中沉淀、清洗后干燥。

第二步：两亲性两性离子聚苯乙烯的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将3份六亚甲基二异氰酸酯、2份3-(二甲氨基)-1-丙胺、2份3-溴丙酸在50℃下反应18h，将沉淀物干燥。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝PS-NH₂

将6份PS-NH₂、3份NCO-羧丙基甜菜碱溶解在40份N，N-二甲基乙酰胺中，在60℃下反应10h后，将溶液在乙醇和水中沉淀、清洗后干燥。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将68份聚偏氟乙烯、60份NCO-羧丙基甜菜碱接枝PS-NH₂、36份氯化锂、36份聚乙二醇10000和800份N，N-二甲基乙酰胺置入反应容器中，在60℃搅拌下24h，脱泡24h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

中空纤维膜的制备：将800份铸膜原液以及800份纯水芯液压滤后经直径为800μm的两个同心圆的中空纤维喷丝孔挤出的初生纤维在空气中经过25cm距离后再进入到40℃、400份去离子水中成型，再经过牵伸卷绕，最终得到中空纤维膜。

该聚偏氟乙烯血液净化膜的平均孔径尺寸为257.0nm，通量达到1440.0L·m^-2·h^-1，BSA截留为94.0％，血液相容性测试中血浆复钙时间长达112s，溶血率为0.64％。

实施例16

第一步：氨基化聚苯并咪唑(PBI-NH₂)的制备

(1)硝基化聚苯并咪唑(PBI-NO₂)的合成

将6份苯并咪唑原料(6g)分散在60份浓硝酸和18份浓硫酸的混合溶液中，在30℃下反应3h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后，真空干燥24h。

(2)PBI-NH₂的合成

将6份聚苯并咪唑-NO₂、24份硫酸亚铁加入至50份N-甲基吡咯烷酮中，在80℃下反应6h，将反应后的产物在甲醇中沉淀、清洗后，真空干燥24h。

第二步：两亲性两性离子聚苯并咪唑的制备：

(1)NCO-羧丙基甜菜碱的合成

将3份二环己基甲烷二异氰酸酯、2份3-(二甲氨基)-1-丙胺在50℃反应4h，随后将2份β-丙内酯加入继续反应16h，将产物真空干燥24h。

(2)NCO-羧丙基甜菜碱接枝聚苯并咪唑-NH₂

将4份聚苯并咪唑-NH₂、6份NCO-羧丙基甜菜碱溶在40份N-甲基吡咯烷酮中，在55℃下反应10h，将溶液在甲醇中沉淀、清洗后，真空干燥24h。

第三步：膜的制备

(1)铸膜液的制备

将11份醋酸纤维素、11份NCO-羧丙基甜菜碱接枝PBI-NH₂、4份聚乙烯吡咯烷酮K30和76份N-甲基吡咯烷酮置入反应容器中，在80℃搅拌下10h，脱泡12h，得到澄清透明的铸膜液。

(2)膜的制备

平板膜的制备：将90份铸膜液倾倒在玻璃板上使用200μm刮刀刮成膜，预蒸发180s后浸入30℃、200份25％N-甲基吡咯烷酮水溶液中固化成膜；

该醋酸纤维素血液净化膜的平均孔径尺寸为9.4nm，通量达到167.2L·m^-2·h^-1，血液相容性测试中血浆复钙时间长达153s，溶血率为0.34％。

对比例1

Z-PI制备方法：如图4所示所示，两性离子聚酰亚胺的制备可分为两步。

(1)在氮气流下向100mL完全干燥的三颈烧瓶中添加3.184g(10.0mmol)的TPA-NMe2和55mL的间甲酚。获得澄清的均匀溶液后，添加3.1021g(10.0mmol)的ODPA和2.5mL异喹啉。将混合物在室温下搅拌几分钟，将温度升高至60℃下加热4h后，继续将温度升高至180下加热20h。期间，用氮气流连续除去酰亚胺化过程中形成的水。冷却至80℃后，再添加20mL间甲酚稀释高粘度溶液，然后在剧烈搅拌下将其倒入大量过量的甲醇中。滤出绿色纤维状沉淀物，用甲醇彻底洗涤，并真空干燥。

(2)将4.7374g TA-PI溶解于50mL DMSO中，并将2.5749g溴乙酸钠加入反应体系中。在80℃剧烈搅拌24h后，粘稠的溶液沉淀到去离子水中。依次用去离子水洗涤黄色沉淀的聚合物(Z-PI)，然后在真空下于120℃干燥过夜。

膜的制备：将成膜聚合物(Z-PI或R-PI)(17wt％)、致孔剂(PEG400)(5wt％)、有机溶剂(DMSO)(78wt％)置入反应容器中，于温度50℃搅拌下形成均匀溶液后，静置脱泡6h以上。将铸膜液倾倒由玻璃板支撑的无纺布上并使用300μm刮刀刮成膜，立即浸入到室温下去离子水中。

比较：