DOI:10.1016/j.seppur.2020.117881
透析是治療腎衰竭患者的主要手段,其實際應用對透析膜用材的要求非常苛刻。此外，可穿戴人工腎（WAK）被認為是終末期腎病（ESRD）患者日常透析的一種簡單有效的方法。因此，本研究開發了一種核-殼電紡復合納米纖維以去除肌酐，從而進行血液凈化。通過在同軸系統中靜電紡絲兩種聚合物和兩種沸石來制備功能性核-殼結構復合納米纖維。此外，與血液相容的核-殼結構納米纖維由不同濃度的聚乙烯吡咯烷酮和沸石（PVP和沸石，殼）以及聚醚砜（PES，核）組成。經研究發現，PES/PVP-沸石核-殼納米纖維可以選擇性地吸附肌酐。使用掃描電子顯微鏡（SEM）、能量色散光譜（EDS）、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TGA）和X射線衍射（XRD）對所制備的核殼納米纖維的結構和性能進行了全面的研究。此外，本研究還考慮了影響血液相容性的四個重要因素，包括Zeta電位、BSA吸附、血小板粘附以及PES/PVP-沸石核-殼納米纖維的細胞毒性。EDS結果表明溶液中超過90％的沸石已成功摻入PVP納米纖維中。因此，核-殼納米纖維對牛血清白蛋白（BSA）的保留性能表明了負電荷的有效性。最后，評估了核-殼納米纖維對從溶液中去除肌酐的影響，并且發現使用β沸石（4831.19μg/g）可以顯著提高肌酐的去除率。MTT分析顯示，具有最佳性能的核殼納米纖維與L929成纖維細胞具有良好的生物相容性。實驗結果表明，在PES/PVP-β沸石核-殼納米纖維上未觀察到血小板粘附。
圖1.核殼靜電紡絲過程的示意圖。
圖2.電紡PES/PVP-沸石核-殼納米纖維的SEM/EDX映射（Si，Al和O映射）和納米纖維的直徑分布圖像。
圖3.（a）PES/PVP-β沸石（25/10-10wt％），（b）PES/PVP-ZSM-5沸石（25/10-10wt％），（c）PES/PVP-β沸石（25/10-20wt％），（d）PES/PVP-ZSM-5沸石（25/10-20wt％）的EDX。
圖4.PES和PVP納米纖維，ZSM-5沸石粉和PES/PVP-ZSM-5沸石核-殼納米纖維的FT-IR光譜（a），PES和PVP納米纖維，β沸石粉和PES/PVP-β沸石核-殼納米纖維（b）的FT-IR光譜。
圖5.沸石、PES/PVP納米纖維和PES/PVP-沸石核-殼納米纖維的XRD圖。
圖6.不同樣品（a），（b）的N2吸附-解吸等溫線和沸石的BJH曲線（c）。
圖7.（a）沸石粉對溶液（120μmol/L）的吸附容量，（b）核-殼納米纖維對肌酐的吸附容量（*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001）。肌酐吸附NZ20（c）和NB20（d）后核-殼納米纖維的SEM圖像。
圖8.核-殼納米纖維吸附肌酐的動力學模型擬合。
圖9.具有不同沸石含量的細胞培養納米纖維在540nm處的吸光度（****p<0.0001）（a），光學顯微鏡圖像顯示L929細胞在組織培養板（作為對照）（b），商用PES（c），N0（d），NZ20（e），NB20（f）上的細胞活性（上圖（24小時后））以及在組織培養板（作為對照）（g），商用PES（h），N0（i），NZ20（j），NB20（k）上的細胞活性（下圖（48小時后））。
圖10.核-殼納米纖維的BSA吸附（*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001）。
圖11.粘附在樣品PES（a），N0（b），NB20（c）和NZ20（d）上的血小板的SEM圖像。
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