Способ получения сферического углеродного биоадсорбента

(21 шарики биологически покрытия о. т л и ч тем, что, с целью п ности биоадсарбента ведут в присутствии жащего углевадородн в количестве 0,1-7, си пека и ароматиче ля.2, Способ по и. щ и й с я тем, что температурой размяг содержанием углерод атомным соотношение 0,54-0,61 и содержа май в нитробензале совместимого аю 4 ий ся авышения прочдиспергирован полимера, соде ые цепи, взятог 0 от массы сме ского растворит р"о ра, Ясубе Уе та Кабусик с од 48291,(протот кл арамаензал по и. 1, о т л что в качеств орителя берутСФЕРИ- ЕНТРов пуннойаство- онизаных шам на ПОЛУЧЕНИЯ ВИОЛДСОРВ ание шарик расплавле ического р твор, карб трагирован нанесениетипо и. 1, о т л что полимер держащей полиэ палибутадиен нилацетатный сичавыбиран)тилен,палистополиме ро СУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛДМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТий 2723052/23-2606.02.7953-1214006.02.78Япония23.04,84. Бюл, Р 1Куниаки Хина, Йсуосимура, Казухиро Во Окада Япония)Куреха Кагаку Коги(54)(57) 1.ЧЕСКОГО УГЛЕРОДНОГО включающий формиров тем диспергировани смеси пека и арама рителя в водный ра цию и активацию зк риков с последующи 3, Способ щийсяте ческого раст наФталин.4. Способ щ и й с я те из группы, с полипропиленл, зтиленв 1, атлича используют пек чения 201-225 Са 94-95 мас.Ъ,м водород/углер нием нераствориФракции 21 1088649Изобретение относится к способу получения сферического углеродного биоадсорбента и может быть использовано в медицинской промышленности, например в искусственных почках и печени, и т.д., а также в пищевой 5 промышленности.Известен способ получения углеродного адсорбента для гемодиализа, включающий обработку гранул адсорбента, в том числе активированного 10 угля раствором сополимера, содержащего карбоксильную и аминогруппы, в растворителе, например диметилформамиде. На адсорбент с полимерным покрытием дополнительно наносят плазму протеина 1 3.Недостатком способа является то, что полимерное покрытие снижает адсорбционную способность полученного биоадсорбента, что не дает возможности использовать его в клинической практике для искусственных органон - печени и почек.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигае мому результату является способ получения сферического биоадсорбента, включающий формование шариков из расплавленной смолы - пека и ароматического растворителя путем диспергирования в водном растворе, отверждение и активацию полученных шариков, промывку, с целью удаления пыли, и нанесение на них биосовместимого полвмерного покрытия из альбумнна 23,Недостатком известного способа З 5 является то, что полученный адсорбент не обладает достаточной прочностью, вследствие чего адсорбент при эксплуатации выделяет угольную пыль, что ограничивает использование 40 его в .искусственных органах.Целью изобретения является повышение прочности биоадсорбента. Поставленная цель достигается тем,45 что сбгласно способу получения сферического углеродного биоадсорбента, включающему Формование шариков путем диспергирования смеси пека и ароматического растворителя в водный раствор, карбонизацию и активации экстра 5 гированных шариков и нанесение на них биологически совместимого покрытия, диспергирование ведут в присутствии полимера, содержащего углеводородные цепи, взятого в количестве 0,1-7,0 от массы смеси пека и ароматического растворителя.При этом используют пек с температурой размягчения 201-225 С, содержа" нием углерода 94-95, атомным отношеО нием водород/углерод 0,54-0,61 и со" . держанием нерастворимой в нитробензоле Фракции 21-37 мас.Ф.Причем в качестве ароматического растворителя берут бензол и нафталин. 65 Кроме того, полимер выбирают из группы содержащей полиэтилен, полипропилен полибутадиен, полистирол и этиленвинилацетатный сополимер.Способ осуществляют следующим образом.Смолу с точкой размягчения в диапазоне от 201 до 225 С смешивают с совместимым ароматическим соединением в качестве растворителя и после их расплавления и смешения друг с другом при температурах в диапазонеот 150 до 250 С с ними смешивают разветвленный углеводородный полимер, обладающий низкой способностью к разложению и молекулярным весом менее 500000 для лучшего смешения со смесью в диапазоне температур смешения, в количестве от 0,1 до 7 от массы смеси, с последующим выливанием расплавленной смолистой смеси в воду, содержащую суспендирующее вещество и поддерживаемую при температуре в диапазоне от 50 до 200 С, при необходимости в автоклаве, и диспергированием смеси в виде сферических частиц (шариков . После этого шарики подвергают обработке для удаления ароматического соединения, использованного в качестве органического растворителя в процессе Формования путем экстрагирования растворителем, в котором смола и полимерный материал растворяются недостаточ"но но который проявляет хорошую смешиваемость с добавленным ограническим растворителем, подвержен отверждению, карбонизации, активированию и отмывке обычным способом.Отверждающую обработку проводят на воздухе, постепенно нагревая продукт от комнатной температуры, и за" вершают при температуре ниже 400 С.Отвержденную сферическую смолу затем нагревают и карбонизируют в атмосфере И или паре и активируют при 900- 10000 С. Б результате этого получается сферический, мало пылящий активированный уголь высокой прочности.В предпочтительном варианте используемая в качестве одного из компонентов исходного материала смола имеет точку размягчения 01-225 С, содержание углерода 94-95 мас.Ъ атомное отношение водородуглерод ;0,54-0,61 и содержание нитробензола ,нерастворимого вещества 21-37 мас.Ъ.Используемый термин"точка размягчения" предназначен для обозначения температуры, при которой пистон прибора типа "испытатель текучести КОКА", заполненный 1 г образца, приходит к первой остановке в период уменьшения движения, которое происходит после нагрева образца при температуре, увеличивающейся со скоростью 6 С/мин, под нагрузкой 10 кг/см.Под термином "содержаниенитробензолнерастворимого вещества"понимается отношение в массовых процентах нерастворимого вещества,остающегося после добавления 1 гпорошка смолы, к 100 мл нитробензола и растворения при 40 С. 5Обычно с равным успехом применяютлюбую смолу, как полученную от крекинга нефти, так и полученную из ка-.менного угля.Полученные таким образом шарикиадсорбента являются истинными сферами со следующими физическимисфойствамиг диаметр частицы от 0,1 до1,5 мм плотность частицы от 0,5до 1,5 г/мл; удельная поверхность 35от 800 до 1600 м 2/г; не менее 0,3 мл/гобъема пор имеет по измерениям радиус пор 100 Й и менее 0,5 мл/г объемапор имеет по измерению радиус пор вдиапазоне от 100 до 100000 Х, Содер" 20жание эолы н адсорбенте составляетменее 0,5 мас.Ъ.Ьдсорбцию биосовместимого вещества шариками адсорбента осуществляютпутем погружения их в водный растворбиологического вещества (компонентакрови), например альбумина или гепарина, удаления влажных шариков израствора и их сушки. При использовании углеродного адсорбента, на который нанесен биологический компонент,,в качестве адсорбента в искусственноморгане кровь заставляют течь через адсорбент, при этом кровь и биологический компонент отлагаются на адсорбенте и удержинаются в равновесном З 5состоянии вблизи поверхности шариков.П р и м е р 1. Исходныйпек получают путем распыления сырой нефтиместорождения Сегда в водяной парпри 2000 СС со временем контактирования 0,005 с с последующим термическимкрекингом сырой нефти, быстрым охлаждением подвергнутой таким образомкрекингу нефти, ректификацией полученного таким путем смолоподобного вещества и сбором Фракций, отгоняющихсяпри температуре ниже 430 фС, которыепри обычной температуре затвердеваютв виде пека. Полученный таким путемпек характеризуется температурой размягчения 201 фС, содержанием. 37-ногонерастворимого в нитробензоле вешества, содержанием углерода 95 мас.Ъ иатомным отношением водород/углерод,равным 0,54, и его используют дляполучения активированного угля.55В автоклаве на 1 л смешивают300 г полученного таким путем пека,100 г нафталина и полимерные матерналы, например полиэтилен, полипропилен, полибутадиен, полистирол, эти Оленвинилацетатный сополимер в количестве от 0,1 до 7 Ъ по массе пека,и смесь расплавляют или ожижают приперемешивании и нагревании при 180 Св течение 2 ч. 65 Расплавленную смесь выливают н горячую воду, содержащую 0,5 мас.Ъ полининилоного спирта при 160 С н другом антоклане при перемешинднни, и диспергируют н растворе пут:и дальнейшего перемешннания при 1200 об/мин в течение 20 мин для превращения н сферические частицы, после чего систему охлаждают с образованием твердых сферических частиц пеконой смеси. После сбора частиц Фильтрованием и дегидрации частиц нафталин из частиц удаляют экстракцией н -гексаном. Обработанные таким путем частицы переводят в псендоожихенное состояние при одновременном нагревании их от комнатной температуры до 300 С со скорсстью нагрева 30 фС/ч для получения несплавляющихся частиц, После этого неспланляющиеся частицы нагревают до 900 С н газовой смеси, состоящей из 50 об.Ъ азота, 47 об.Ъ водяного пара при 900 С и 3 об.Ъ кислорода для преобразования в сферические частицы активированного угля (н дальнейшем именуют активиронанным углем).В 500 мл дистиллированной воды диспергируют 100 г полученных шариков, Диспергиронанные шарики промывают в ультразвуковом промывателе с помощью ультразвуковых колебаний в течение 30 мин, затем помещают на сетку из нержавеющей стали.и промывают проточной водой Промытые подушки диспергируют в 200 мл этанол-водяной смеси (80-20),содержащей 0,1 мас.Ъ полигидроксиэтилметакрила" та. К дисперсии осторожно добавляют 800 мл дистиллированной воды для изолирования полигидроксиэтилметакрилата в качестве независимой Фазы для осуществления первого покрытия шариков полигидроксизтилметакрилатом. Покрытые шарики помещают на сетки из нержавеющей стали, промывают дистиллированной водой для удаления избытка материала покрытия и сушат для получения несо- держащих пыли шариков, покрытых полигндроксизтилметакрилатом.П р и м е р 2. Путем ректификации кубового остатка получения этилена для удаления фракций, кипящих ниже 540 С, получают остаточный продукт с температурой размягчения 225 С,содер" жанием нерастворимого в нитробензоле вещества 21 мас,Ъ, содержанием углерода 94 мас.Ъ и атомным отношением водород/углерод 0,61, и этот продукт используют н качестве исходного пека.В автоклане на 1 л смешинают 300 г полученного таким путем пека, 100 г бенэола и 9 г (30 по весу пека) поли" этилена, и все это нагревают при 170 С в течение 2 ч при перемешивании для получения расплавленной или ожиженной смеси. Эту смесь выливают в .горячую воду, содержащую 0,5 мас.Ъполивинилового спирта при 170 С вдругом автоклаве при перемешивании,и диспергируют в раствор при непрер.,вном перемешивании в течение 20 минна 100 Об/мин для превращения всферические частицы, с последующим5охлаждением системы для получениятвердых сферических частиц смеси,После сбора частиц Фильтрацией и дегидратацни собранных частиц бенэолв частицах удаляют зкстракцией н-гек саном, Полученные таким путем частицы переводят в псевдоожиженное состояние при Одновременном нагреванииих От комнатной температуры до 300 Ссо скоростью нагрева 30 С в час для 15получения несплавляющихся частиц.После этого несплавляющиеся частицыобрабатывают по примеру 1 для превращения в сферические частицы активированного угля. 2 ОВ 500 мл дистиллированной водыдиспергируют 100 г шариков, полученных в примере 2. Затем диспергированные шарики промывают с помощьюультразвуковых волн в течение 30 минв ультразвуковом промывателе, используемом в примере 1, Их помещают насетку иэ нержавеющей стали и промыва. -ют проточной водой,Этот продукт погружают в водный15%-ный раствор альбумина и выдержинают в течение примерно 2 ч дляадсорбирования альбумина. Шарикиотделяют путем слива водного раствора альбумина, а затем высушивают иполучают обработанные альбумином 35несодержащие пыли шарики.П р и м е р 3 сравнительный ,К 500 мл дистиллированной воды добавляют 100 шариков из активированногоугля, полученных по известному спосоОбу. 1 арики в воде промывают в ультразвуковом промывателе в течение 30 мини отделяют от промывочной жидкости.Затем их вновь помещают в 500 млсвежей дистиллированной воды и подвергают той же процедуре промывки.Затем подвергают третьей промывке,После удаления третьей промывочнойжидкости чистые шарики иэ актинированного угля промывают н проточнойводе, Очищенные таким образом шарики были еще не полностью свободныот угольной пыли и н дальнейшем покрывались пленкой полигицроксизтилметакрилата способом, указанным в примереСпособность полученного адсОрбента к выделению пыли определялась следующим образом:а) 10 г Образца и 50 мл дистилли;,.Ованной воды помещают в стеклянный сОсуд диаметром 60 мл и ВысОтОЙ 80 мм и взбалтывают с амплитудой 40 мм при 250 Обулин в течение 30 мин, Полученную суспензл 0 прОпускают Для Фильтрации ) чсрез сетчатый Фильтр 100 меш, и промывают свежей дистилл 5 роьанноводой. Фильтрат выпаринаат досуха, после чего измеряют количество полученного тонкого порошка;б ) 5 г образца пол 1 е 1 ают в 200 мл колбуЭрле"ейра и добавляют в нее 50 мл дистиллированной воды. После дегазации колбу герметично закупорив авт и в э балт ывают таким же Обр а ВОм как в щгучСразу же после взбалтывания отби" рают пробу всплывшей жицкости для измерения коэффициента пропускания света при помощи спектрофотомера с использованием длины волны 660 нм.Прочность адсорбента. определяют по стандарту Э/Б -К.Результаты испытаний способности к образованию пыли, прочности и других характеристик адсорбента по гредложенному и известным способам приведены в таблице.Как следует из Гредстазленых данью, адсорбент по предложенному способу превосходит известне по прочности и характеризуется отсутствием пылеобраэования, не теряя при этомвоих адсорбционных характеристик.Испытания полученного адсорбентана адсорбцию различных веществ сразными молекулярными весами мочевина, мочевая кислота, креатанин,витмин В. , инсулин, показали, чтонанесение на шарики биосовместимогопокрытия приводит лишь к небольшомууменьшению адсорбционной способностишарикон,При пропускании полученного биоадсорбента крови кролика, содержащейгять единиц гепарина, было обнаружено, что отсутствует адгеэия к шарикамкровяных тоомбоцитОВ и кОрпускуль950 1150 150 Способность к образованиюпыли Не обнаружена 4,7 0,1895 Прочность 84,1 99,0 Составитель В.Виноградова Редактор А,Шишкина Техред М.Надь- Корректор И.ЭрдейиЗаказ 2 б 95/54 Тираж 533 ПодписноеВНИИПИ Государственного комите:а СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная 4 Адсорбция йода, мг/гОбесцвечивание карамелиКажущаяся плотность, к/см3Удельная поверхность, и /г Адсорбентпо предложенномуспособу Коммерческий активированныйуголь 11