HB-H-6树脂的血液相容性研究

吴 迪，田帅帅，李依宸，郭红星，李 涛

（1.天津医科大学生物医学工程学院，天津300070；2.天津市第三中心医院肝胆疾病研究所，天津300170）

论著

HB-H-6树脂的血液相容性研究

吴 迪1，田帅帅1，李依宸2，郭红星2，李 涛2

（1.天津医科大学生物医学工程学院，天津300070；2.天津市第三中心医院肝胆疾病研究所，天津300170）

目的：用白蛋白预充技术改善HB-H-6树脂的血液相容性。方法：实验分为两部分，首先用HB-H-6树脂对血浆和全血进行体外动静态吸附实验，对比二者之间共有成分之间的差异；然后用白蛋白预充后的HB-H-6树脂和未预充的HB-H-6树脂对全血进行体外动静态吸附实验，对比未预充组与预充组血细胞与血小板的变化情况。结果：（1）血浆未预充组和全血未预充组的动静态吸附实验结果表明，未经处理的HB-H-6树脂对血浆和全血之间共有成分的吸附效果基本一致，灌流前后仅部分电解质有所变化。（2）动静态实验结果均表明，全血预充组中白细胞、红细胞和血小板的吸附率较全血未预充组均明显改善。结论：白蛋白预充技术改善了HB-H-6树脂的血液相容性，为临床上直接进行全血灌流提供了理论基础。

HB-H-6树脂；血液灌流；血液相容性；白蛋白

随着医学、化学、生物医学工程等领域的发展，血液灌流领域涌现出了许多人工合成的新材料，比如离子交换树脂、大孔吸附树脂等[1]。但大多数这些合成材料本身并不具备很优异的血液相容性，随着在临床中投入使用，材料血液相容性方面的一些弊端也逐渐显现[2]。近年有学者报道利用白蛋白包裹大孔吸附树脂为大孔吸附树脂提供了良好的生物相容性，并保持了对胆红素、血氨、胆汁酸等的吸附性[3-4]。包裹白蛋白对于实验来说很容易，但是对于树脂的产业化来说，却需要繁琐复杂的技术手段及苛刻的技术条件，大批量生产不太现实。目前临床上对高胆红素血症患者均采用血浆灌流进行治疗，还未有人直接采用全血进行灌流，本研究通过对比研究白蛋白预充组HB-H-6树脂和未预充组HBH-6树脂在进行体外动静态吸附实验过程中血细胞和血小板的变化，期望白蛋白预充能为树脂提供良好的血液相容性，从而去掉临床上血浆分离的步骤，为患者在临床上直接进行全血灌流提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 试剂与仪器 HB-H-6树脂由天津市紫波高科技有限公司提供；5%的250mL人血清白蛋白(Baxter Healthcare Corporation)；宁波甬星医疗仪器智能输液泵；HZS-H型水浴恒温振荡器（哈尔滨东联有限公司）；新鲜正常人全血与血浆；自制灌流吸附柱(由输血器改装)；TBA 120-RF全自动生化分析仪（日本TOSHIBA公司）；NOVACRT-16电解质分析仪(美国NOVA公司)；NaOH（分析纯）；HCl（分析纯）；无水乙醇（分析纯）

1.2 HB-H-6树脂的处理 将树脂用无水乙醇淋洗72 h，用注射用水淋洗至中性；然后以5%NaOH淋洗24 h，用注射用水淋洗至中性；再以5%HCl淋洗24 h，用注射用水淋洗至中性；最后121℃高压蒸汽灭菌20min，浸泡于生理盐水保存。

1.3 体外静态吸附实验 准确量取30份HB-H-6树脂，将树脂分为血浆未预充组、全血未预充组和全血预充组，每组10份，每份1mL。将血浆未预充组和全血未预充组树脂分别放入10mL血浆和10 mL全血中 (树脂和正常人全血/血浆按体积比1：10比例混合)，然后置37℃恒温水浴振荡2 h，振荡前后测定蛋白质、电解质和血细胞及血小板浓度。将全血预充组树脂在实验前进行白蛋白预充1 h，然后放入10mL全血中，置37℃恒温水浴振荡2 h，振荡前后测定血细胞及血小板浓度。

1.4 体外动态吸附实验 模仿血液循环过程，体外动态吸附实验采用循环吸附模式，如图1。准确量取30份HB-H-6树脂，将树脂同样分为血浆未预充组、全血未预充组和全血预充组，每组10份，每份3 mL装入各吸附柱中，将血浆未预充组和全血未预充组树脂分别连接30mL血浆和30mL全血 (树脂和正常人全血/血浆按体积比1：10比例混合)，然后在循环速度为4mL/min下，体外循环动态吸附2 h，分别在0、30、60、120min取样测定蛋白质、电解质和血细胞及血小板浓度。将全血预充组树脂先连接白蛋白预充1 h，然后连接30mL全血重复以上步骤，取样测定血细胞及血小板浓度。

图1 体外动态吸附示意图Fig 1 Schem atic diagram of dynam ic adsorption experim ent in vitro

1.5 统计学方法 数据采用SPSS 13.0软件处理，数据经正态检验，用均数±标准差表示，用方差分析对数据进行方差齐性检验，对方差齐性的数据采用t检验，对方差不齐性的数据采用t′检验，以P＜0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1 血浆未预充组和全血未预充组动静态吸附实验的结果

2.1.1 血浆未预充组和全血未预充组静态吸附实验的结果

2.1.1.1 蛋白质和补体的变化情况：从表1和表2可以看出，血浆未预充组和全血未预充组中的蛋白质进行静态吸附实验前后无明显变化（P＞0.05），补体C3、C4有一定的改变，但不明显（P＞0.05），且均在正常值范围内。

表1 血浆未预充组进行静态吸附实验前后蛋白质和补体的浓度（n＝10）Tab 1 Theconcentrationsof protein and complement in theplasma unprefilled group before and after the static adsorption experim ent(n=10)

表2 全血未预充组进行静态吸附实验前后蛋白质和补体的浓度(n=10)Tab 2 The concentrations of p rotein and comp lem ent in the whole blood unprefilled group before and after the static adsorption experim ent(n=10)

2.1.1.2 电解质的变化情况：由表3和表4可以看出血浆未预充组和全血未预充组电解质P、K、Na、Cl前后均无明显变化（P＞0.05），血浆未预充组Ca和Mg分别下降了22.19%，57.6%（P＜0.05），全血未预充组Ca和Mg分别下降了24.38%，63.33%（P＜0.05）。

表3 血浆未预充组进行静态吸附实验前后电解质的浓度(n=10)Tab3 The concentrations of electrolyte in the plasm a unp refilled group beforeand after thestaticadsorption experiment(n=10 )

表4 全血未预充组进行静态吸附试验前后电解质的浓度(n=10)Tab 4 The concentrations of electrolyte in thewhole blood unprefilled group beforeand after thestatic adsorption experiment (n=10)

2.1.2 血浆未预充组和全血未预充组动态吸附实验的结果 表5和表6描述了体外动态吸附实验的结果，从表5和表6可以看出在灌流结束时，血浆未预充组和全血未预充组中的蛋白质均无明显变化（P>0.05）；补体C3、C4有一定的改变，但变化不明显（P＞0．05），且均在正常值范围内；P、K、Na、Ca、Cl前后无明显变化（P>0.05），电解质Mg变化明显（P＜0．05），血浆未预充组Mg下降了50.7%（P< 0.05），全血未预充组Mg下降了48.7%（P<0.05）；在30、60、120min时间点，进吸附柱前和出吸附柱后血浆未预充组和全血未预充组各项指标均无明显变化（P>0.05）。

表5 血浆未预充组进行动态吸附实验各时间段各项指标的浓度(n=10)Tab 5 The concentration of each index ateach time segment in the plasm a unp refilled group in the dynam ic adsorption experim ent(n=10)

表6 全血未预充组进行动态吸附实验各时间段各项指标的浓度(n=10)Tab 6 The concentration ofeach index ateach time segment in thewholeblood unprefilled group in the dynam icadsorption experiment(n=10)

2.2 全血未预充组和全血预充组动静态吸附实验的结果

2.2.1 全血未预充组和全血预充组静态吸附实验的结果 从表7和表8可以看到，全血未预充组在吸附2 h后白细胞、红细胞、血小板分别下降了约

11.14 %、2.75%、28.9%。全血预充组结果明显优于未预充组，白细胞、红细胞、血小板分别下降了约5.1%、1.8%、10.3%。

2.2.2 全血未预充组和全血预充组动态吸附实验的结果 在吸附30、60、120min后，全血预充组对体系中白细胞的吸附率、红细胞的吸附率、血小板的吸附率较全血未预充组对体系中白细胞的吸附率、红细胞的吸附率、血小板的吸附率均有明显改善。而且在30、60、120min时间点，全血预充组在进吸附柱前到出吸附柱后对白细胞的吸附率、红细胞的吸附率、血小板的吸附率较全血未预充组在进吸附柱前到出吸附柱后对白细胞的吸附率、红细胞的吸附率、血小板的吸附率也均有明显的降低。见图2～4。

表7 全血未预充组进行静态吸附实验前后血细胞及血小板的浓度(n=10)Tab 7 The concentrations of blood cells and platelets in the whole blood unp refilled group before and after the static adsorption experiment(n=10)

表8 全血预充组进行静态吸附实验前后血细胞及血小板的浓度(n=10)Tab 8 The concentrations of blood cells and p latelets in the whole blood prefilled group before and after the static adsorption experiment(n=10)

图3 体系血液中(左)及进吸附柱前和出吸附柱后(右)红细胞的吸附率随时间变化情况Fig 3 The variation with time on adsorption rate of red blood cells in thesystem(left)and through theadsorption column(right)

图4 体系血液中(左)及进吸附柱前和出吸附柱后(右)血小板的吸附率随时间变化情况Fig 4 The variation with time on adsorption rate of platelets in the system(left)and through theadsorption column(right)

3 讨论

对血液灌流最初的探索是在20世纪中期，研究主要集中在对内源性和外源性毒物的吸附作用[5-6]，而忽略了血液相容性引起的一系列问题（血小板减少、溶血反应、致热原反应、微粒栓塞等）。1970年华裔加拿大籍学者张明瑞教授首创用火胶棉白蛋白包裹活性炭的方法取得成功[7]，提高了活性炭的血液相容性。近些年也有国内学者用白蛋白包裹树脂来提高其生物相容性的报道[8]，于志远等[3]研究了固定牛血清蛋白的大孔树脂对胆红素的吸附性能，结果显示所得到新型树脂具有良好的血液相容性，且具有对胆红素特异性吸附的性能。但是其研究所需要的包膜条件（如室温搅拌24 h等），使树脂很难能大批量生产。而且虽然前人的研究都提到白蛋白包裹树脂提高了血液相容性，但是报告均侧重于对毒素的吸附效果进行研究，并未有人对血液相容性进行系统的研究。所以本研究采用白蛋白预充技术，在不影响树脂的产业化生产的前提下，对树脂的血液相容性进行改进，并作出了系统的血液相容性研究。

HB-H-6树脂是一种大孔阴离子交换树脂，由于其对低密度脂蛋白具有良好的吸附特异性[9-10]，目前已广泛应用于治疗黄疸[11]并取得良好疗效。近些年随着对其不断的研究，在其他疾病方面也有不错的效果，如银屑病[12]等，但在血液相容性方面却一直没有太大的进展。临床上仍采用血浆灌流对患者进行救治[13-14]，这样虽避免了血液中的有形成分与吸附材料的直接接触，但是血浆分离的高成本却大大加大了患者医治的费用。本研究旨在提高树脂血液相容性，去掉血浆分离步骤直接进行全血灌流，节省成本，便于临床开展。

首先对比第一部分的实验结果可以得出，未经处理的HB-H-6树脂对血浆和全血之间共有成分（如电解质、蛋白质等）的吸附效果基本一致，那么决定能否去除血浆分离步骤，直接进行血液灌流的关键因素就集中在了HB-H-6树脂对血细胞以及血小板的影响上。

从静态吸附实验中我们可以看出，全血未预充组中有形成分变化明显，尤其是血小板，下降了28.9%；而全血预充组结果明显优于全血未预充组，对血小板的吸附率更是从28.9%下降到了10.3%。对于动态吸附实验方面，从动态吸附实验的示意图（图1）可以看见，实验设计了两个取样点，分别是吸附柱前和吸附柱后。这样取样不仅能看到体系中（即吸附柱前）各项指标的变化情况，也可以看到进吸附柱前和出吸附柱后的变化情况。从图2～4中可以看到白细胞、红细胞和血小板，无论是体系血液长时间灌流后的吸附率还是在各时间点进吸附柱后的吸附率，全血预充组的吸附率曲线都要远远低于未预充组，尤其是血小板。体系中，未预充组的血小板在动态吸附2 h后下降了55.2%，而预充组动态吸附2 h后仅下降了12.2%；在30、60、120min时间点，进吸附柱后，未预充树脂对血小板的吸附率分别从13.9%、24.3%、14.9%下降到了预充后的3.1%、5.4%、3%。可以看出未预充树脂对血小板有严重影响，而经预充后的树脂对血小板的影响明显减小。所以利用白蛋白预充技术提高HB-H-6树脂的血液相容性是可行的，为临床上直接进行全血灌流提供了理论基础。

本研究选择体外实验作为血液相容性材料的初步筛选实验，虽然其有快速、经济的优点[15]，但是血液相容性的研究归根结底是要研究血液与材料接触时体内血液的情况，对HB-H-6血液相容性的改善能否在动物实验中也得到体现是需要进一步研究的问题。

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[15]许建霞，王春仁，奚廷斐.生物材料血液相容性体外评价的研究进展[J].生物医学工程学杂志,2004,21(5)：861

(2014-07-11收稿)

Study on blood com patibility of HB-H-6 resin

WUDi1,TIANShuai-shuai1,LIYi-chen2,GUOHong-xing2,LITao2
(1.School of Biomedical Engineering,Tianjin Medical University,Tianjin 300070,China;2.Hepatobiliary Disease Institute,The Third CentralHospitalof Tianjin,Tianjin 300170,China)

Objective：To improve the blood compatibility of HB-H-6 resin using prefilling the albumin.Methods:Dynamic and static adsorption experiments in vitro on plasma and whole blood with HB-H-6 resin were carried out,and the difference between the common compositionsofplasmaandwholebloodwereanalyzed.Dynamic and static adsorption experiments in vitro on plasmaandwholebloodwere carried outwith the prefilled HB-H-6 resin be prefilled albumin and theunprefilled HB-H-6 resin,and the changesof theblood cellsand plateletsin the prefilled group and theunprefilled groupwereanalyzed.Results:(1)The resultofstatic and dynamic adsorption experiments in the prefilled group and theunprefilled group showed that the HB-H-6 resin untreated had the same theadsorption effecton the common compositionofplasmaandwholeblood.After theperfusion,theproteinand C3,C4 did notchangesignificantly(P>0.05),and onlypartof the electrolyte changed.(2)The resultofstatic and dynamic adsorption experimentshowed,the adsorption ratesofwhite blood cells,red blood cellsand platelets in the prefilled group was lower than those in the unprefilled group.Conclusion:Prefilling the albumin improves the blood compatibility ofHB-H-6 resin,providesa theoreticalbasis forwholeblood perfusion in clinic.

HB-H-6 resin;hemoperfusion;blood compatibility;albumin

R318.08

A

1006－8147（2015）01-0075-05

天津市科技支撑计划重点项目基金资助（122CZDSY02700）；天津“小巨人”项目（2010-BK130012）；天津市科技型中小企业技术创新基金（122XCXSY04400）；天津市卫生局重点攻关项目（2013-GG-03）；天津市卫生局重点课题（10KG105）

吴迪（1988-），男，硕士在读，研究方向：生物医学工程；通信作者：李涛，E-mail：litao0387@sohu.com。