上海硅酸鹽所介孔碳材料的應(yīng)用與合成研究取得新進(jìn)展
血液灌流作為一種臨床治療血液疑難疾病和降低尿毒癥患者血液中毒素分子濃度的手段，得到了廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的活性碳吸附劑由于孔徑小且分布不均一，所以無(wú)法對(duì)中分子和大分子毒素進(jìn)行有效吸附。
中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷超微結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室施劍林研究員帶領(lǐng)的課題組首次發(fā)現(xiàn)了介孔碳材料對(duì)人體內(nèi)毒素“膽紅素”具有很好的吸附性能和良好的血液相容性，并提出介孔碳材料作為血液凈化用吸附劑的設(shè)想。
普通介孔碳和介孔空心碳球?qū)δ懠t素的吸附速率和飽和吸附容量均明顯高于醫(yī)用活性碳。此外，溶血實(shí)驗(yàn)表明介孔碳具有良好的血液相容性。如果介孔碳材料作為血液灌流用吸附劑應(yīng)用于臨床，則灌流時(shí)間大大縮短，并顯著降低治療時(shí)間，減少病人的痛苦。同等條件下，介孔碳吸附劑用量明顯少于活性碳吸附劑用量，從而有助于灌流吸附柱的小型化。由于血細(xì)胞大小為幾個(gè)微米到十幾個(gè)微米，醫(yī)用活性碳顆粒大小約為0.5-0.8毫米(500-800微米)左右，因此血細(xì)胞可以在全血灌流中從吸附劑顆粒間隙順利通過(guò)。但是普通介孔碳顆粒大小一般為幾個(gè)微米，介孔空心碳球尺寸為幾百個(gè)納米，假如裝入吸附柱用于全血灌流時(shí)，將造成血細(xì)胞無(wú)法通過(guò)。
針對(duì)全血灌流需要，課題組研究人員合成了毫米級(jí)介孔碳球，碳球表面光滑，并具有6-11nm的貫穿介孔孔道。體外膽紅素吸附試驗(yàn)結(jié)果顯示，這種毫米級(jí)介孔碳球?qū)δ懠t素飽和吸附量是醫(yī)用活性碳球的兩倍多。溶血和凝血實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種毫米級(jí)介孔碳球具有良好的血液相容性。
英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)Hightlights in Chemical Biology以Cleaning blood with carbon為題對(duì)該研究小組的科研工作進(jìn)行了報(bào)道。相關(guān)工作發(fā)表在Chemical Communications，2010,DOI: 10.1039/c0cc02060e (hot article), Chemical Communications，2009, 40,6071, Chemistry-An Ansian Journal，2009, 4, 1480期刊上，并申請(qǐng)多項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利。
目前，該研究小組相關(guān)研究探索工作主要集中在提高毫米級(jí)介孔碳球的產(chǎn)率和降低合成成本，以及進(jìn)一步考察介孔材料的血液相容性和進(jìn)行針對(duì)多種內(nèi)毒素分子的灌流吸附試驗(yàn)。
上述研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院創(chuàng)新方向性項(xiàng)目、上海納米專項(xiàng)、上海市青年科技啟明星計(jì)劃和上海硅酸鹽所研究生培育計(jì)劃資助。
