[发明专利]一种改性聚合物膜及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种改性聚合物膜及其制备方法和用途，具体涉及改性聚合物膜领域。本发明将磺胺酸重氮盐溶液逐滴加入到Na⁺插层MXene中，待反应后，经离心、过滤、洗涤、超声和冷冻干燥，得到磺化MXene粉末；将聚合物膜浸没于含有三羟甲基氨基甲烷和金属盐的GA/聚乙烯亚胺(PEI)混合液中，待反应后，得到GA涂层改性聚合物膜；将所述磺化MXene粉末沉积在所述GA涂层改性聚合物膜上，并通过重复上述操作，得到单层或多层GA/MXene改性聚合物膜。本发明将真空辅助抽滤和层层自组装两种方法结合，具有涂膜均匀、膜厚可控、稳定性更好、低能耗、易操作的特点。此外，本发明制备的改性聚合物膜具有高效去除中、小分子毒素且具备良好的抗氧化能力及抗蛋白质吸附能力的功能。

技术领域

本发明涉及改性聚合物膜领域，具体涉及一种改性聚合物膜及其制备方法和用途。

背景技术

血液透析是目前肾脏替代治疗的主要手段，而血液透析膜的中、小分子毒素清除效率以及膜材料自身的血液相容性是当前研究及其发展的关键问题，决定着血液透析在临床应用中的治疗效果。随着近几十年血液透析膜的发展演变，对于中、小分子毒素清除效率也逐渐得到了改善，但尽可能提高透析效率依旧是研究者致力发展的方向。由于透析膜与血液接触时生物膜的不相容性，因此血液透析治疗过程极易诱发氧化应激这一并发症。氧化应激使机体释放出大量的活性氧。正常细胞若长期暴露于高水平的活性氧中将导致不可逆的功能改变，甚至会使核酸、脂质和碳氢化物完全被破坏。过量的活性氧的毒性作用甚至会导致包括癌症、心血管疾病和神经退行性疾病在内的一系列疾病的发生。在材料表面与血液接触后，几秒钟内血浆中的蛋白质就会被吸附到材料表面上，进而形成浓差极化，加剧膜的污染。

MXenes是由MAX去除A层后形成的层状二维材料，其结构类似于石墨烯(graphene)，因此发现者Yury Gogotsi将其命名为MXenes。MXene纳米片具有较大的横向面积，使得纳米片在基体中主要是水平排列，因此对分子的传质过程产生了影响。MXene因具有大量亲水基团及电负性等特性可应用于抗污表面的构建。

针对于该领域的研究，现有技术的透析技术主要分类以下几类：

(1)层层自组装：文章《MXene/Polymer Membranes:Synthesis,Properties,andEmerging Applications.》(Gao,L.ect.,Chemistry of Materials，2020)中公开了MXene薄片的高纵横比及其高度功能化的表面使它能够使用层层自组装功能组装成多功能柱状结构。层层自组装通常是一个循环过程，其中两种带相反电荷的物质交替沉积在基板上，形成多层结构，其厚度随层数成比例增加。在层层自组装体系结构中，不同的层通过静电相互作用、共价键和氢键或离子电荷转移结合在一起。

(2)真空辅助抽滤：由于超薄片的独特性质，MXene能通过真空辅助抽滤法很简单的组装成膜。在真空抽滤前，将MXene悬浊液剧烈搅拌或超声处理。

(3)浸涂：文章《Automated Scalpel Patterning of Solution Processed ThinFilms for Fabrication of Transparent MXene Microsupercapacitors》(Salles,P.；Quain,E.；Kurra,N.；Sarycheva,A.；Gogotsi,Y.，Small 2018,14,1802864.)中公开了Salles等用肥皂溶液清洗玻璃基板，以除去油脂，然后依次在去离子水和乙醇溶液中超声处理，吹入氮气进行干燥。为了使玻璃基板表面更加亲水，用O2/Ar对其进行等离子处理。使用自动浸涂机将玻璃基板浸入MXene浴中，将膜放入干燥器中过夜。