医用吸附剂

吸附剂是一类可以吸着气体、液体的分子、原子或离子的固体或液体材料。吸附作用可分为物理的和化学的两种。物理吸附主要是靠吸附剂与被吸附物的分子、原子或离子之间的范德瓦尔力，氢键的结合也是一种物理吸附。化学吸附是由于它们之间形成了化学键而达到结合。物理吸附由于结合力较弱，当温度升高时会发生解吸作用。化学吸附结合力强，在外界条件发生变化时，一般不会发生解吸作用。
近几年吸附剂在医学临床上的应用有较大发展。典型应用是血液灌流。这种装置的作用可以代替部分肝、肾的解毒功能，用以抢救肝功能衰竭、肾功能衰竭及某些急性药物中毒。其治疗原理是将患者的血液引出体外，通过血流灌流装置，与吸附剂直接接触，清除因肝、肾疾病在患者体内潴留的有毒代谢物质和不易为肝、肾排泄的外源性毒物。净化后的血液再送回患者体内，达到治疗目的。
吸附剂用于血液灌流的初步设想是在1948年提出的。当时采用了离子交换树脂进行动物实验，结果表明这一设想是可行的。在体外实验时，对尿毒症、急性肝功能衰竭患者血液中的尿素、血氨有明显的清除效果。但对血液电解质平衡及血液有形成分的破坏相当严重，因此没有临床应用的意义。Yatzidis 1964直接用活性炭颗粒进行血液灌流。临床实验表明，活性炭对肌酐、尿酸、胍基化合物等代谢产物的吸附效果很好。同时也可以迅速清除许多外源性毒物，如过量服用的巴比妥类药物等。由于活性炭对血液有形成分破坏严重，而且不可避免有颗粒脱落，进入血流而形成血栓，因此，限制了它的临床使用。T.M.S.Chang (1966)提出将人工细胞原理应用于活性炭吸附剂上。1970年制成火棉胶——白蛋白微胶囊型活性炭(ACAC)，该方法保持了活性炭的吸附性能，同时又防止了颗粒脱落，改善了血液相容性。这一方法的提出标志着吸附型人工肾、人工肝辅助装置进入了临床实用的新阶段。
合成吸附树脂应用于血液灌流是七十年代开始的。Rosenbaum(1970)采用了苯乙烯——二乙烯苯大孔吸附树脂Amberlite XAD-2，对药物中毒的动物模型及患者先后进行了血液灌流，取得很好的效果。1976年他们又采用合成吸附树脂Amberlite XAD-4对某些脂溶性药物进行了试验，应用结果表明其吸附性能优于活性炭，尤其是对一些与蛋白质结合的大分子物质具有较好的吸附能力。
在血液灌流中所用的吸附剂必须具备以下条件： 吸附剂应具有较快的吸附速度和较高的吸附容量，对人体无毒，无过敏反应，不破坏血液正常成分和电解质平衡，即具有优良的血液和生物相容性。在物理性能方面，吸附剂必须具备良好的机械性能，无颗粒脱落，几何尺寸稳定。
吸附剂在血液灌流中吸附性能的衡量，可用廓清率来表示：

C_c——廓清率(ml/min)
C_B1——血液中被吸附物质的进口浓度(mg/ml)
C_B0——血液中被吸附物质的出口浓度(mg/ml)
Q_B——血液的流速(ml/min)
目前，血液灌流所用的吸附剂主要是活性炭和合成吸附树脂两大类。
活性炭 是一种多孔性、高比表面积的颗粒型无机吸附剂。由木材、煤炭、椰子壳等坚果壳类材料在有控制的氧化条件下，高温碳化、活化制成的。其比表面积在1000m²/g以上，孔径分布宽，孔隙率高。属于广谱型吸附剂。活性炭对血液中肌酐、尿酸、外源性药物等小分子毒物有较好的清除率，但不能清除尿素、磷酸盐和脱除水分。为改善活性炭的血液相容性及机械性能，相继提出了活性炭微胶囊、活性炭纤维、活性炭膜等多种医用活性炭吸附材料。它们在不同程度上保留了活性炭的吸附性能，改善了使用性能。其中活性炭微胶囊已经广泛应用于血液灌流临床，治疗急性药物中毒、肝功能衰竭及肾功能衰竭。
碳化树脂 是一种新型吸附剂。它的物理结构和吸附性能与活性炭相近。碳化树脂表面光滑，机械强度高，不易脱落颗粒，血液相容性好，可不需包膜直接用于临床血液灌流。体外和临床实验表明：碳化树脂对尿酸、肌酐等代谢产物及巴比妥类药物具有优良的吸附性能。最近有报道，采用口服型碳化树脂，可在胃肠系统吸附有毒物质，治疗肠道感染、甲型和乙型病毒性肝炎、烧伤中毒及食物和饮料中毒等疾病。近几年国内也已开始了碳化树脂的研究工作。
合成树脂 是一类应用较广的医用吸附剂。可分为吸附树脂与离子交换树脂两大类。
❶吸附树脂： 在制备吸附树脂过程中，可以人为地调节试剂比例、致孔剂种类和用量等来制取具有不同孔径、不同比表面积，吸附性能各异的球型吸附树脂。每克吸附树脂的比表面积可以调节在几十m²至近千m²。树脂的孔径分布可在几A到几百A之间。由于采用的原料不同，所制得的树脂又可分为极性吸附树脂和非极性吸附树脂。由于这些特殊的性能使得树脂对一定分子尺寸和一定化学结构的物质具有选择性吸附性能。吸附树脂还具有化学稳定性好、机械强度高、不易脱落颗粒等优点。合成吸附树脂应用于血液灌流临床治疗急性药物中毒已成为有效、可靠的方法。临床实验表明：非极性的Amberlite XAD-4吸附树脂对巴比妥、安眠酮、地高辛、安宁等药物的清除效果优于活性炭。并已商品化生产。国内自行研制的吸附树脂——NK107已应用于临床治疗急性安眠药物中毒，效果良好。近年来国内外开始研究用吸附树脂去除某些蛋白质结合的大分子代谢产物，如胆红素，以及清除某些中等分子量物质；
❷离子交换树脂： 是一类化学吸附剂。由于它对血液，尤其是电解质平衡，有一定影响，因此在血液灌流装置中的应用受到较大的限制。在口服吸附剂方面，离子交换树脂可以去除钾离子，用来治疗高血钾症，同时还可以降低血氨。
免疫吸附剂 是一类新型血液灌流用吸附剂。主要用来治疗一些免疫性疾病。已经有报道在治疗红斑狼疮、类风湿病、乙型肝类等疾病方面初见成效。
氧化淀粉 其医用研究开始于1972年。是淀粉经高碘酸氧化制成的一类化学吸附剂。对尿素和氨有一定的吸附能力。目前在临床上通常以口服方法进入胃肠来降低人体内的尿素和氨的浓度。临床治疗表明，口服氧化淀粉可使尿毒症患者的临床症状有明显改善。
医用吸附剂还包括其它一些吸附剂，如氢氧化铝口服凝胶型用于治疗慢性肾功能衰竭，纠正高磷酸盐平衡。磷酸锆和脲酶的口服型微胶囊制剂已有临床使用的报道，它的作用是脲酶将尿素水解为氨，用磷酸锆吸附，达到降低血中尿素的目的。
医用吸附剂在生物医学领域，特别是在血液灌流方面的应用还为时不长，为适应医学发展的要求，必须合成具有高吸附容量、高吸附选择性、高吸附速度和优良的血液和生物相容性的医用吸附剂。