介孔碳材料的應用與合成研究取得新進展

　　血液灌流作為一種臨床治療血液疑難疾病和降低尿毒癥患者血液中毒素分子濃度的手段，得到了廣泛應用。但是傳統的活性碳吸附劑由于孔徑小且分布不均一，所以無法對中分子和大分子毒素進行有效吸附。

　　中國科學院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷超微結構國家重點實驗室施劍林研究員帶領的課題組首次發現了介孔碳材料對人體內毒素“膽紅素”具有很好的吸附性能和良好的血液相容性，并提出介孔碳材料作為血液凈化用吸附劑的設想。

　　普通介孔碳CMK-3 (左圖) 和介孔空心碳球 (右圖) 的TEM照片

　　毫米級介孔碳球的數碼照片和表面高分辨SEM照片

　　普通介孔碳和介孔空心碳球對膽紅素的吸附速率和飽和吸附容量均明顯高于醫用活性碳。此外，溶血實驗表明介孔碳具有良好的血液相容性。如果介孔碳 材料作為血液灌流用吸附劑應用于臨床，則灌流時間大大縮短，并顯著降低治療時間，減少病人的痛苦。同等條件下，介孔碳吸附劑用量明顯少于活性碳吸附劑用 量，從而有助于灌流吸附柱的小型化。由于血細胞大小為幾個微米到十幾個微米，醫用活性碳顆粒大小約為0.5-0.8毫米(500-800微米)左右，因此 血細胞可以在全血灌流中從吸附劑顆粒間隙順利通過。但是普通介孔碳顆粒大小一般為幾個微米，介孔空心碳球尺寸為幾百個納米，假如裝入吸附柱用于全血灌流 時，將造成血細胞無法通過。

　　針對全血灌流需要，課題組研究人員合成了毫米級介孔碳球，碳球表面光滑，并具有6-11nm的貫穿介孔孔道。體外膽紅素吸附試驗結果顯示，這種 毫米級介孔碳球對膽紅素飽和吸附量是醫用活性碳球的兩倍多。溶血和凝血實驗結果表明，這種毫米級介孔碳球具有良好的血液相容性。

　　英國皇家化學會Hightlights in Chemical Biology以Cleaning blood with carbon為題對該研究小組的科研工作進行了報道。相關工作發表在Chemical Communications，2010,DOI: 10.1039/c0cc02060e (hot article), Chemical Communications，2009, 40,6071, Chemistry-An Ansian Journal，2009, 4, 1480期刊上，并申請多項中國發明ZL。

　　目前，該研究小組相關研究探索工作主要集中在提高毫米級介孔碳球的產率和降低合成成本，以及進一步考察介孔材料的血液相容性和進行針對多種內毒素分子的灌流吸附試驗。

　　上述研究工作得到國家自然科學基金、中科院創新方向性項目、上海納米專項、上海市青年科技啟明星計劃和上海硅酸鹽所研究生培育計劃資助。