Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови

Классы МПК:B01D67/00 Способы, специально предназначенные для изготовления полупроницаемых мембран для процессов разделения, или устройства для этих целей
B01D71/06 органический материал
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "НАНО КАСКАД" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-24
публикация патента:

Изобретение относится к способам изготовления трековых мембран и может быть использовано для получения мембранных материалов, пригодных для ультрафильтрации жидких сред в медицине, биотехнологии, фармацевтике и микробиологии, а именно мембранных материалов для фильтрации крови. Способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови включает облучение полимерной пленки ускоренными заряженными частицами, ее сенсибилизацию излучением в ультрафиолетовом диапазоне и последовательную обработку облученной пленки травящим щелочным реагентом, раствором полиэтиленимина и раствором поливинилпирролидона. В качестве заряженных частиц используют ионы криптона при плотности облучения 0.9·109÷1.1·1010 ионов/см2. Время экспозиции при сенсибилизации пленки излучением в ультрафиолетовом диапазоне составляет 9-17 минут при интенсивности ультрафиолета А 5.8-12.5 Вт/м2, а ультрафиолета В - 2.6-4.4 Вт/м2. Изобретение позволяет повысить задерживающую способность изготавливаемой трековой мембраны по отношению к липопротеинам низкой плотности в крови человека при сохранении альбуминовой фракции. 4 ил., 6 табл., 3 пр.

Рисунки к патенту РФ 2519184

способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, патент № 2519184 способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, патент № 2519184 способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, патент № 2519184 способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, патент № 2519184

Изобретение относится к способам изготовления трековых мембран и может быть использовано для получения мембранных материалов, пригодных для ультрафильтрации жидких сред в медицине, биотехнологии, фармацевтике и микробиологии, а именно, мембранных материалов для фильтрации крови.

Известен способ изготовления трековой мембраны, включающий облучение полимерной пленки ускоренными заряженными частицами, ее сенсибилизацию излучением в ультрафиолетовом диапазоне, и последовательную обработку облученной пленки травящим щелочным реагентом, раствором полиэтиленимина и раствором поливинилпирролидона (см. патент RU 2325944, кл. МПК B01D 61/00, опубл. 10.06.2008). Недостатком известного способа является невозможность получения мембраны, селективно задерживающей выбранные компоненты плазмы крови.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка. Технический результат заключается в повышении задерживающей способности изготавливаемой трековой мембраны по отношению к липопротеинам низкой плотности в крови человека при сохранении альбуминовой фракции. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, включающем облучение полимерной пленки ускоренными заряженными частицами, ее сенсибилизацию излучением в ультрафиолетовом диапазоне, и последовательную обработку облученной пленки травящим щелочным реагентом, раствором полиэтиленимина и раствором поливинилпирролидона, в качестве заряженных частиц используют ионы криптона при плотности облучения 0.9·10 9÷1.1·1010 ионов/см2, а время экспозиции при сенсибилизации пленки излучением в ультрафиолетовом диапазоне составляет 9-17 минут при интенсивности ультрафиолета A 5.8-12.5 Вт/м2, а ультрафиолета B - 2.6-4.4 Вт/м 2.

На рисунке № 1 представлено распределение пор полученной мембраны по их размеру.

На рис. № 2 - Гистограмма распределения пор по размерам в исследуемых образцах мембраны по примеру 1.

На рис. № 3 - Гистограмма распределения пор по размерам в исследуемых образцах мембраны по примеру 2.

На рис. № 4 - Гистограмма распределения пор по размерам в исследуемых образцах мембраны по примеру 3.

Первой стадией получения трековой мембраны является облучение полимерной пленки на ускорителе с целью образования треков - каналов радиационного повреждения без сквозных отверстий в пленке. При изготовлении трековой мембраны для снижения уровня липопротеинов низкой плотности в крови человека тонкую (12 мкм) полимерную пленку (материал - полиэтилентерефталат) облучают на циклотроне ионами криптона (Kr) с плотностью 0.9-1·1010 ионов/см2 . Выбор Kr в качестве ускоряемого иона заряженных частиц обусловлен увеличенной (по сравнению с Ar) скоростью облучения полимерной пленки на ускорителе, а также диапазоном пор трековой мембраны 0,02-0,13 мкм, изготовленной на основе этой пленки. Указанная плотность облучения позволяет впоследствии получить необходимое количество пор в мембране (при большем количестве пор механическая прочность мембраны падает, при проведении фильтрации возможно нарушение целостности мембраны), а при меньшем - неоправданно увеличивается гидравлическое сопротивление, создаваемое мембраной, и скорость отбора фильтрата значительно уменьшается).

Следующей стадией получения трековой мембраны является сенсибилизация облученной пленки ультрафиолетовым излучением с целью ускорения последующего химического травления. При изготовлении трековой мембраны для снижения уровня липопротеинов низкой плотности в крови человека устанавливают экспозицию 9-17 минут при интенсивности ультрафиолета A 5.8-12.5 Вт/м2, а ультрафиолета B - 2.6-4.4 Вт/м2. Экспериментально было обнаружено, что именно такие параметры сенсибилизация обеспечивает получение такого распределения пор по размерам, которое обеспечивает максимальную задерживающую способность изготавливаемой трековой мембраны по отношению к липопротеинам низкой плотности в крови человека при сохранении альбуминовой фракции.

Завершающей стадией изготовления трековых мембран является избирательное химическое травление - на местах образования треков формируются сквозные отверстия - поры. При изготовлении трековой мембраны для снижения уровня липопротеинов низкой плотности в крови человека исходную облученную и сенсибилизированную пленку подвергают воздействию щелочи (NaOH) в течение 5-20 минут при температуре 80°C. Концентрация щелочи 1-2 моль/л, скорость на установке травления 40-70 м/ч.

Химическую модификацию мембраны с указанными выше характеристиками проводят в динамическом режиме путем последовательной обработки поверхности мембраны водорастворимыми полимерами - полиэтиленимином (средний молекулярный вес не более 1800) и поливинилпирролидоном (средний молекулярный вес 10000). Время модифицирования каждым раствором варьируется от 5 до 30 минут. Обычно эту стадию проводят уже в готовом изделии - плазмофильтре.

После модифицирования вышеуказанными реагентами и непосредственно перед фильтрацией плазмы крови трековая мембрана также в динамическом режиме обрабатывается физиологическим раствором хлорида натрия (с целью удаления следов вышеуказанных реагентов и блокирования попадания их в кровеносное русло человека).

Конкретные варианты реализации предложенного метода иллюстрируются нижеследующими примерами.

Пример 1.

Полиэтилентерефталатную пленку (ПЭТФ) толщиной 12 мкм облучали на циклотроне ускоренными ионами криптона, плотность облучения ~ 0,9·109 ионов/см2. Сенсибилизацию пленки проводили на воздухе в ультрафиолетовом излучении в течение 17 минут при интенсивности ультрафиолета A равной 5,8 Вт/м2, а ультрафиолета B - 2.6 Вт/м2.

Химическое травление треков проводили путем обработки пленки в течение 6,5 минут водным раствором щелочи (NaOH) с концентрацией 1 моль/л при температуре 80°C. Затем мембрана последовательно обрабатывалась растворами полиэтиленимина с концентрацией 2% масс и поливинилпирролидона с концентрацией 2% масс.

Получили трековую мембрану с эффективным диаметром пор 92±3 нм и пористостью ~ 6%.

Результаты полученных данных сведены в Табл.1. Гистограмма распределения пор полученной вышеописанным способом трековой мембраны приведена на Рис. № 2.

Таблица 1.
Сводная таблица полученных результатов распределения пор по размерам.
Диапазон по размерам, птВремя экспозиции УФ
17 мин

способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, патент № 2519184 Распределение пор по размерам, %
№ образца1 234 5среднее
dэф.ср., пт89,4 92,994,793,8 91,592,46
0-200 000 00
20-30 0,30,1 000,2 0,12
30-40 2,72,41,4 2,11,9 2,1
40-50 3,22,83,1 3,72,4 3,04
50-60 5,64,24,8 5,34,3 4,84
60-70 9,18,39,6 8,88,9 8,94
70-80 11,411,611,3 12,212,7 11,84
80-90 29,226,223,1 21,725,8 25,2
90-100 31,435,537,2 36,935,9 35,38
>100 7,18,99,5 9,37,9 8,54

Пример 2.

Полиэтилентерефталатную пленку (ПЭТФ) толщиной 12 мкм облучали на циклотроне ускоренными ионами криптона, плотность облучения ~ 1,1·109 ионов/см2. Сенсибилизацию пленки проводили на воздухе в ультрафиолетовом излучении в течение 9 минут при интенсивности ультрафиолета A равной 12,5 Вт/м 2, а ультрафиолета B - 4,4 Вт/м2.

Химическое травление треков проводили путем обработки пленки в течение 6 минут водным раствором щелочи (NaOH) с концентрацией 1 моль/л при температуре 80°C. Затем мембрана последовательно обрабатывалась растворами полиэтиленимина с концентрацией 2% масс и поливинилпирролидона с концентрацией 2% масс.

Получили трековую мембрану с эффективным диаметром пор 88±3 нм и пористостью ~ 6,7%.

Результаты полученных данных сведены в Табл.2. Гистограмма распределения пор полученной вышеописанным способом трековой мембраны приведена на Рис. № 3.

Таблица 2.
Сводная таблица полученных результатов распределения пор по размерам.
Диапазон по размерам, птВремя экспозиции УФ
9 мин
Распределение пор по размерам, %
№ образца1 234 5среднее
dэф.ср., пт85,5 91,389,788,8 86,488,34
0-200 000 00
20-30 0,70,1 0,30,50,6 0,44
30-40 3,82,1 5,34,13,1 3,68
40-50 4,13,2 4,13,64 3,8
50-60 9,37,26,6 8,98,1 8,02
60-70 9,65,49,4 9,19,9 8,68
70-80 12,512,111,8 11,512,8 12,14
80-90 32,929,130,4 3335,5 32,18
90-100 25,337,529,5 27,223,4 28,58
>100 1,83,32,6 2,12,6 2,48

Пример 3.

Полиэтилентерефталатную пленку (ПЭТФ) толщиной 12 мкм облучали на циклотроне ускоренными ионами криптона, плотность облучения ~ 1,0·109 ионов/см2. Сенсибилизацию пленки проводили на воздухе в ультрафиолетовом излучении в течение 13 минут при интенсивности ультрафиолета A равной 9,6 Вт/м 2, а ультрафиолета B - 3,2 Вт/м2.

Химическое травление треков проводили путем обработки пленки в течение 6 минут при температуре 80°C водным раствором щелочи (NaOH) с концентрацией 1 моль/л при температуре 80°C. Затем мембрана последовательно обрабатывалась растворами полиэтиленимина с концентрацией 2% масс и поливинилпирролидона с концентрацией 2% масс.

Получили трековую мембрану с эффективным диаметром пор 90±3 нм и пористостью ~ 6,4%.

Результаты полученных данных сведены в Табл.3. Гистограмма распределения пор полученной вышеописанным способом трековой мембраны приведена на Рис. № 4.

Таблица 3.
Сводная таблица полученных результатов распределения пор по размерам.
Диапазон по размерам, птВремя экспозиции УФ
13 мин
Распределение пор по размерам, %
№ образца1 234 5среднее
dэф.ср., пт86,8 90,592,189,6 93,290,44
0-200 000 00
20-30 0,40,2 0,10,50,3 0,3
30-40 3,12,8 2,63,22,3 2,8
40-50 43,3 3,23,83,4 3,54
50-60 8,67,6 5,27,25,1 6,74
60-70 9,49,1 9,38,38,2 8,86
70-80 12,411,2 11,612,312,5 12
80-90 30,129 30,130,527,6 29,46
90-100 29,231,7 34,829,935,4 32,2
>100 2,85,1 3,14,35,2 4,1

Тестирование полученной трековой мембраны показало следующее.

Базовые характеристики получаемой мембраны приведены в табл.4. Примерное содержание пор определенного диаметра на единице поверхности представлено в табл.5 (см. также рис. № 1).

Через поры трековой мембраны с указанными характеристиками была проведена фильтрация плазмы крови в тангенциальном режиме с рециркуляцией. Для рассмотрения эффективности фильтрации введем коэффициент пропускания S:

способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, патент № 2519184

где Cf - концентрация растворенного вещества в фильтрате, Cin - концентрация растворенного вещества на входе в плазмофильтр. Полученные селективные свойства (значения параметра S) вышеуказанной мембраны по целевым компонентам сведены в табл.6.

Результаты по селективным свойствам выбранной мембраны в значительной мере зависят от качества исходной плазмы, однако можно сделать вывод, что модифицированная трековая мембрана с полученным распределением пор позволяет задержать 70-75% патогенных липопротеинов низкой плотности, в то же время сохраняя 70-80% альбумина и общего белка, необходимых для нормальной работы организма.

Таким образом, трековая мембрана, полученная предлагаемым способом, позволяет эффективно и селективно отфильтровывать из плазмы крови человека патогенный компонент, повышенное содержание в крови которого ведет к развитию заболеваний системы кровообращения - ишемической болезни сердца, атеросклероза и др.

Таблица 4
Пористость, %Диаметр пор по СЭМ, нм Эффективный диаметр пор, нм / Газодинамический диаметр пор, нм
не менее 5 15085-95/110-130

Таблица 5.
Диаметр пор, нм% от общего количества пор
0-20 0
20-30 Не более 1%
30-40 Не более 6%
40-50 Не более 8%
50-60 Не более 10%
60-70 Не более 10%
70-80 Не более 13%
80-90 Не менее 21%
90-100 Не менее 21%
>100 Не более 10%

Таблица 6.
КомпонентS
Общий белокНе менее 70%
АльбуминНе менее 75%
Липопротеины высокой плотности Не менее 65%
Липопротеины низкой плотностиНе более 25%

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ изготовления трековой мембраны для фильтрации крови, включающий облучение полимерной пленки ускоренными заряженными частицами, ее сенсибилизацию излучением в ультрафиолетовом диапазоне и последовательную обработку облученной пленки травящим щелочным реагентом, раствором полиэтиленимина и раствором поливинилпирролидона, отличающийся тем, что в качестве заряженных частиц используют ионы криптона при плотности облучения 0.9·109 ÷1.1·1010 ионов/см2, а время экспозиции при сенсибилизации пленки излучением в ультрафиолетовом диапазоне составляет 9-17 минут при интенсивности ультрафиолета А 5.8-12.5 Вт/м2, а ультрафиолета В - 2.6-4.4 Вт/м 2.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2519184

patent-2519184.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B01D67/00 Способы, специально предназначенные для изготовления полупроницаемых мембран для процессов разделения, или устройства для этих целей

Патенты РФ в классе B01D67/00:
способ изготовления полимерной ионообменной мембраны радиационно-химическим методом -  патент 2523464 (20.07.2014)
микроперфорированная полимерная пленка и способы ее изготовления и применения -  патент 2522441 (10.07.2014)
способ изготовления мембраны для выделения водорода из газовых смесей -  патент 2521382 (27.06.2014)
способ обработки полимерных полупроницаемых мембран -  патент 2516645 (20.05.2014)
способ прогнозирования преимущественно проникающего через первапорационную мембрану компонента разделяемой смеси с помощью метода обращенной газовой хроматографии -  патент 2511371 (10.04.2014)
смесь для формования ацетатцеллюлозной ультрафильтрационной мембраны -  патент 2510885 (10.04.2014)
пористый керамический каталитический модуль и способ переработки отходящих продуктов процесса фишера-тропша с его использованием -  патент 2506119 (10.02.2014)
устройство для получения диффузионных полимерных мембран -  патент 2504429 (20.01.2014)
способ получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран -  патент 2501597 (20.12.2013)
тонкие первапорационные мембраны -  патент 2492918 (20.09.2013)

Класс B01D71/06 органический материал

Патенты РФ в классе B01D71/06:
композиционная ионообменная мембрана -  патент 2527236 (27.08.2014)
трековая мембрана для фильтрации крови -  патент 2518972 (10.06.2014)
способ обработки полимерных полупроницаемых мембран -  патент 2516645 (20.05.2014)
способ получения бислойных мембран -  патент 2516160 (20.05.2014)
способ прогнозирования преимущественно проникающего через первапорационную мембрану компонента разделяемой смеси с помощью метода обращенной газовой хроматографии -  патент 2511371 (10.04.2014)
композиционная мембрана на основе высокопроницаемых стеклообразных полимеров -  патент 2491983 (10.09.2013)
способ обработки поверхности полимерных мембранных материалов -  патент 2468856 (10.12.2012)
способ обработки поверхности полимерных мембранных материалов -  патент 2467790 (27.11.2012)
композиционный материал для фильтрационной очистки жидкости -  патент 2465951 (10.11.2012)
способ получения мембран для ультра- и микрофильтрации -  патент 2436811 (20.12.2011)

Наверх