南开化学：高效血液净化和吸附树脂

自身免疫性疾病属疑难疾病，发病率很高，如我国系统性红斑狼疮（SLE）发病率约0.3‰～0.7‰，类风湿性关节炎发病率约0.35%～0.4%，且每年新增病例约400万。由于医学界对发病机制尚不完全明了，临床上仅依靠激素和免疫抑制剂，没有其他有效治疗方法，致残、致死率很高。我国肝炎患者众多（病毒携带者占人口10%），急性药物中毒人数居世界首位，都是迫切需要解决的医疗问题。

血液净化方法直接去除患者血液中存在的致病物质，是一种十分有效的治疗方法，具有操作方便、安全性高、价格相对较低的特点，适合我国国情。目前临床常使用的净化方法为血液透析，但很多毒素易于血液蛋白结合，如：胆红素在人体内主要以胆红素-白蛋白结合的大分子形式存在，常规的血液透析技术不能清除这类物质，因此临床对开发新型血液净化技术的需求日益迫切。国外在20世纪60年代开始血液灌流净化疗法，如Yatzidis研究了活性炭血液净化疗法清除尿毒症患者血中的肌酐、尿酸等。1979年Terman首次报道了免疫吸附柱治疗免疫性疾病。目前德国Fresenius、日本Kuraray和Kaneka、美国Gambro分别有自己的产品，主要以血浆吸附树脂为主。德国和日本的产品几乎占领了全球市场，价格昂贵。近年来，Kaneka和Fresenius公司先后上市了适用于全血灌流的吸附柱。该疗法所使用的医用吸附树脂是决定疗效的关键因素。

俞耀庭，出生于1932年，1955年本科毕业于南开大学化学系，1959年研究生毕业，导师为杨石先先生，毕业后担任何炳林院士的科研秘书。1979年起，在南开大学化学系高分子教研室从事生物医学材料研究，1981—1983年公派到加拿大麦吉尔大学研修，1984年担任新组建的南开大学分子生物学研究所所长，1994年创立了生物活性材料教育部重点实验室。历任中国生物材料联合会副主席，中国生物医学工程学会常务理事长，天津市生物医学工程学会副理事长。2000年，获得国际生物材料科学与工程学会Fellow称号；2007年获得何梁何利奖。因为血液成分复杂，血液净化吸附树脂技术含量高，难度大。1979年Terman等采用活性炭为载体材料，制成DNA免疫吸附剂，经血浆灌流治疗了一名SLE患者，使病人生命延长了31天。活性炭虽然吸附性能好，但是机械强度差，易破碎造成血管栓塞。而利用蛋白A免疫吸附柱治疗SLE，同样存在载体强度低，具有免疫源性的问题。临床治疗时只能进行血浆灌流，而血浆灌流费用高，治疗过程复杂，且一支吸附柱售价5000美元以上，尽管反复使用，但治疗费用仍然高昂。我国20世纪80年代以前没有开展血液净化吸附疗法，吸附树脂的研究与生产均属空白。

为了推动该疗法在我国的临床应用，开发具有自主知识产权、适合国情的吸附树脂，1980年起南开大学高分子化学教研室及分子生物所在国内率先组成血液净化研究团队，进行攻关。经过20多年的努力，先后承担多个国家863计划项目、973项目、重大攻关项目，研究成功十余种吸附树脂。其中三种已经批量生产并在全国范围推广应用，不仅有效消除患者病痛，挽救了病危患者的生命，而且大幅度降低了治疗费用，打破了国外产品在我国血液净化吸附树脂市场的垄断，对提高人民健康水平，构建和谐社会均具有十分重大的意义。

1.免疫吸附剂的研制

针对国外免疫吸附树脂存在的力学强度差、价格高昂的缺点，俞耀庭课题组首次采用丙烯腈共聚物经自创的两步高温碳化技术处理，生产出高强度、多孔球状碳化树脂，用火棉胶包膜固定高纯小牛胸腺DNA，制成特异性免疫吸附剂，用于全血灌流治疗系统性红斑狼疮患者。制成的吸附树脂在强度上远高于活性炭，在治疗中不会产生微小颗粒脱落，保证了在全血灌流应用中的安全可靠性。火棉胶包膜既有固定DNA的作用，又能充分暴露DNA分子的结合位点，血液相容性优良，保证了对抗核抗体致病因子及其复合物的特异性吸附能力。该免疫吸附树脂对抗核抗体（ANA）具有85%的选择性和平均55%（临床数据）的吸附率。该产品是我国第一个具有自主知识产权的全血灌流吸附剂，其性能达到国际领先水平。SLE患者经过本项目产品治疗1～2次后，症状在1～2天后消失，2周后绝大多数患者的红斑狼疮完全消失，治疗总有效率达90%。这也是国际上第一个治疗SLE的全血灌流树脂。

2.高比表面/大孔径选择性吸附树脂的研发

针对胆红素在人体内主要以胆红素-白蛋白结合的大分子形式存在，难以用常规的血液透析技术清除的问题，俞耀庭课题组充分发挥吸附树脂结构设计和制备的学科优势和丰富经验，制成各种不同孔结构的大孔吸附树脂，对胆红素进行大量筛选性吸附实验，发现树脂孔径对吸附容量具有决定性作用。根据扩散吸附理论，设计制备了一系列不同大小孔径的树脂，发现当树脂孔径在160 Å，比表面为500m2/g时，对胆红素吸附率最高，达到87.5%。而美国大孔吸附树脂Amberlite XAD-4虽然比表面积为750 m2/g，但是孔径只有50 Å，小于胆红素复合物的分子直径，吸附率仅为16.7%。临床治疗结果显示该产品可使患者血液中结合胆红素下降29.6%，非结合胆红素下降31.7%，总胆红素下降30.8%，有效率达90%。(www.xing528.com)

3.纤维素—氨基酸吸附树脂的研发

俞耀庭课题组和袁直课题组通过分子识别机制的研究，首次发现了治疗内毒素血症、类风湿关节炎和重症肌无力的三种最佳氨基酸配基，制备出了三种新型选择性吸附树脂，提高了氨基酸树脂对毒素的清除率。

内毒素血症、类风湿关节炎、重症肌无力是自身免疫性疾病，目前无良好治疗方法。课题组针对该问题进行了技术攻关，以纤维素为载体，与不同的氨基酸进行键联筛选，发现纤维素键联赖氨酸、苯丙氨酸、色氨酸，制成的选择性吸附树脂，对内毒素、类风湿因子、乙酰胆碱受体抗体有较好的吸附性能，分别治疗内毒素血症、类风湿关节炎及重症肌无力。血液相容性良好，七项生物检测指标全部符合中国SFDA要求。

以上技术2001年起由珠海丽珠医用生物材料有限公司（现为：健帆生物科技集团股份有限公司）生产，形成两个系列6种产品。其中固定化DNA配基碳化树脂的商品名为健帆伊美诺，注册号为国食药监械（准）字2005第3451460号；高比表面积和大孔径吸附树脂的商品名为HA系列“一次性使用无菌血液灌流器”，注册号为国食药监械（准）字2002第3450870号（更），已在全国许多省市的医院得到应用，该治疗方法疗效显著，副作用小，适应性广，操作简便，在治疗和挽救急症和危重病人生命中起到关键作用。上述产品近三年来已销售20多万支，产值达到1.5亿，产值呈逐年成倍增加趋势，产品覆盖国内2300多家医院。

课题组研发的具有自主知识产权的吸附树脂打破了国外公司对我国血液净化吸附树脂市场的垄断，大幅度降低了治疗成本，能为大多数患者接受。本项研究对减轻患者痛苦，挽救垂危病人生命，提高人民健康水平，构建和谐社会起到了推动作用。

据第三军医大学附属新桥医院的医疗器械临床报告以及收集到的23家医院的应用证明显示：固定化DNA配基的碳化树脂主要治疗系统性红斑狼疮合并症、狼疮性肾炎、狼疮性肺炎、类风湿关节炎、妊娠合并系统性狼疮。该产品能有效清除患者体内的抗DNA抗体、抗核抗体及其免疫复合物，对红斑狼疮及其并发症有显著的治疗效果。通过免疫吸附治疗，系统性红斑狼疮患者能够在短时间内度过高度危重期和免疫风暴期，使病情缓解或消除，有效率达90%，早期治疗的患者还可以达到临床治愈的效果。HA系列“一次性使用无菌血液灌流器”，可以有效清除患者血液中的胆红素等致病因子，能够暂时替代肝脏的解毒功能，解除临床症状，同时为病损的肝细胞创造再生和功能恢复的内环境，用于治疗重症肝炎、肝衰竭、肝性脑炎等多种肝功能疾病。此外，还有其他HA系列树脂可以用于治疗中毒患者毒物清除、肾脏衰竭、尿毒症等，疗效显著。

本项目研究获得国际和国内发明专利授权6项，发表学术论文138篇，SCI收录69篇，EI收录58篇；提高了我国生物材料的研究和教学水平，编写了多部有关著作，为国家培养了大批科学和技术人才。获得2009年度国家科技进步二等奖和2006年度天津市科技进步二等奖。