Создание фильтрационных половолоконных мембран для фракционирования плазмозаменителей крови

Актуальность

В настоящее время применяются два основных метода получения декстранов-плазмозаменителей ММ = 70000: кислотный гидролиз высокомолекулярного декстрана бактериального синтеза и облучение порошка сухого нативного декстрана электронами высоких энергий.

Самым сложным этапом в технологической цепи является последующее извлечение целевых декстранов спиртовым фракционированием из полидисперсной смеси [2]. Этот способ разделения требует использования больших объёмов растворителей, является многостадийным, сложным в техническом оформлении, и – главное – при его использовании на разных этапах теряется в общей сложности около 30% целевых декстранов-плазмозаменителей.

Таким образом, реализуемые на сегодняшний день технологические схемы изготовления плазмозаменителей отличаются своей сложностью, многостадийностью и дороговизной. В связи с этим крайне актуален вопрос о разработке доступного метода синтеза искусственной плазмы крови.

Цель

Разработка половолоконных фильтрационных мембран для фракционирования декстранов с различной молекулярной массой.

Задачи

1.     Приготовление формовочных растворов различного состава и исследование их свойств.

2.     Получение половолоконных мембран из приготовленных формовочных растворов.

3.     Исследование влияния состава формовочного раствора на пористую структуру, проницаемость и коэффициент задерживания мембран.

4.     Выбор оптимального соотношения компонентов в формовочном растворе для получения половолоконных мембран для фракционирования растворов.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Магнитная мешалка
• Вискозиметр BROOKFIELD DV2T

Описание

Для изготовления половолоконных мембран авторами был выбран метод инверсии фаз. Инверсия фаз – это процесс фазового разделения, посредством которого полимер контролируемым способом переводится из раствора или расплава в твёрдое состояние. Процесс образования твёрдой фазы во время изготовления мембраны происходит благодаря обмену растворителя и осадителя – полимер осаждается в нерастворителе.

Процесс изготовления мембран можно разделить на несколько стадий:

• приготовление формовочного раствора;
• создание волокна мембраны с помощью осаждения иглы с полученным раствором в нерастворителе.

В качестве осадительной ванны использовалась дистиллированная вода. С одной стороны, она является нерастворителем для полисульфона, обеспечивая формирование основного материала мембраны. С другой стороны, она растворяет полиэтиленгликоль, вымывая его в процессе формирования мембраны и способствуя образованию пор.

Изучение ультрафильтрационных характеристик мембран проводилось при помощи ультрафильтрационной установки.

Поток пермеата определялся весовым методом. Для этого на выходе из ячейки был установлен приёмник жидкости, сконструированный таким образом, чтобы минимизировать испарение пермеата (главным образом, растворителя) во время накопления пробы жидкости. Измерение массы пермеата, прошедшего через мембрану за время эксперимента, производили на лабораторных весах фирмы «Sartorius» с погрешностью измерения 0,001 г. Производительность мембраны характеризовалась проницаемостью жидкости (P), которую рассчитывали следующим образом:

где m – масса пермеата (кг) прошедшего через мембрану с площадью S (м²) за промежуток времени Δt (ч), и Δp – перепад давления.

Определение разделительных характеристик мембран проводилось с использованием спектрофотометра ПЭ-5400УФ (ПромЭкоЛаб), измеряющего оптическую плотность растворов. По градуировочной кривой вычислялись концентрации модельных задерживаемых веществ, красителей, в питающем растворе и пермеате, после чего рассчитывался коэффициент задержания R (%), используемый для оценки разделительных свойств

где c₀ и c_P – концентрация растворённого вещества в питающем потоке и пермеате, соответственно.

Результаты работы/выводы

1. Была подобрана оптимальная концентрация ПСФ 24 мас. % в формовочном растворе.
2. Были получены мембраны, позволяющие выделять декстраны
   (70 000 Да) с эффективностью до 99,9%.

Перспективы использования результатов работы

•  Введение порообразующих добавок для получения высокопроницаемых и селективных мембран.
• Создание мембран, позволяющих выделять декстраны с другими молекулярными массами.
• Исследование влияния состава осадительной ванны на транспортные и разделительные свойства мембран.