【所属领域】

生命健康

【痛点问题】

高血脂是一种常见的代谢异常症状，可由遗传、饮食、生活习惯、药物、其他疾病等多种因素引起。高血脂可导致血液粘稠度增加，促进动脉粥样硬化和血栓形成，增加冠心病、心肌梗死、脑卒中、肾功能损害等严重并发症的风险。

血脂清除治疗是指通过体外循环或其他方式，将血液中过多的脂类物质(如胆固醇、甘油三酯等)清除出去，以降低血脂水平，预防或治疗高血脂相关的心脑血管疾病，具有作用快速强效、广泛特异、安全温和、持久稳定等优点。据报道，在国内外已有多个临床试验或观察性研究验证了这些技术在高血脂患者中的有效性和安全性。然而，目前体外血脂清除技术原理包括吸附、沉淀和过滤，常用的主要有五种方法，包括硫酸葡聚糖吸附法(DSA)、肝素介导 LDL-C 沉淀法(HELP)、双重过滤血浆置换法(DFPP)、免疫吸附法(IA)和全血脂蛋白吸附(DALI)。这些方法普遍面临耗时长、分离柱昂贵、有效性不足、难以回收利用等一种或多种问题，亟需成本低廉、可靠性高、操作简便的新型体外血脂清除技术产品迭代更新。

【解决方案】

理想的血脂吸附材料必须具有巨大的比表面积、高效的吸附性能、坚固的结构、出色的再生能力和良好的生物相容性。因此，构建一种能实现有效回收的微纳米级多孔网络材料是实现这些目标的首选方案。花粉作为一种随处可见的自然资源，为开发高性能吸附剂开辟了新途径。通过精细的加工方法，可以提取出具有独特中空结构和多孔表面的孢粉外皮，并且不会破坏花粉与生俱来的精密结构。其中，油菜花粉是一种容易获得且成本效益高的材料，具有天然复杂的多孔结构，且结构稳定均一，能够进一步开展理化修饰。因此，我们选择油菜花粉为基本载体来构建低成本、可复用、高吸附率的体外血脂吸附材料。

本项目核心技术包括：

1）油菜花粉碳化技术

油菜花粉经过除去内核、固定形态、碳化、洗涤四步处理之后可得到碳化油菜孢粉素外壳，呈椭球形，具有多孔网状和比表面积大的特点，长度和宽度约为20um。碳化油菜孢粉素外壳的电镜图如图1、2所示：

图1 碳化油菜孢粉素外壳TEM图

图2 碳化油菜孢粉素外壳SEM图

2）碳化油菜孢粉素外壳修饰技术

孢粉素外壳修饰技术总共分为三部分：a.四氧化三铁磁颗粒原位生长；b.聚多巴胺涂层修饰；c.通过酰胺化反应修饰硫酸软骨素。修饰四氧化三铁磁颗粒后方便利用外部磁场回收利用，聚多巴胺涂层为修饰硫酸软骨素提供反应基团，硫酸软骨素则作为低密度脂蛋白LDL的特异性配体，增强材料的特异性吸附。硫酸软骨素和聚多巴胺涂层修饰的磁性孢粉素(MPS)的合成示意图如图3所示：

图3 硫酸软骨素和聚多巴胺涂层修饰的磁性孢粉素(MPS)合成示意图

硫酸软骨素和聚多巴胺涂层修饰的磁性孢粉素(MPS)合成过程中的电位变化如图4所示，可以看出，在修饰PDA和硫酸软骨素后，磁性孢粉素的电位变得更负，更有利于吸附低密度脂蛋白：

图4 硫酸软骨素和聚多巴胺涂层修饰的磁性孢粉素(MPS)合成过程中的电位变化

3）硫酸软骨素和聚多巴胺涂层修饰的磁性孢粉素(MPS)填充的血脂吸附柱技术

针对目前已有的耗时长、分离柱昂贵、有效性不足、难以回收利用等体外血脂清除技术，将上述硫酸软骨素和聚多巴胺涂层修饰的磁性孢粉素(MPS)用于体外血脂清除柱填料部分。制备低密度脂蛋白吸附剂的关键在于对低密度脂蛋白有良好的吸附性能，同时对高密度脂蛋白的吸附量尽可能低。使用修饰后的磁性孢粉素填充体外血脂清除柱，通过静电相互作用和亲疏水相互作用吸附高脂血症患者血浆中的致病性LDL、TCH、TG，同时利用所得的磁性孢粉素带有的负电荷可以排除对高密度脂蛋白(HDL)的吸附，清除后的血液(血清+血浆)全程无需分离，直接回输静脉。工作后的柱填料MPS通过外加磁场进行富集提取，外部超声乳化清洗后可重复使用。既减少了体外清除的繁复操作，又大幅降低成本，同时利用MPS的两亲性和负电特性，实现对不同血脂成分的全面清除(或保留)。

图5 经聚多巴胺涂层和硫酸软骨素修饰磁性孢粉素(MPS)填充的血脂吸附柱技术示意图

【技术指标】

为了验证上述MPS的吸附作用，对静态吸附高脂血症患者血清中致病性总胆固醇(TCH)的过程进行模拟，吸附结果如图6所示。一般来说，高脂血症患者血清中胆固醇浓度高于6.2mmol/L，而模拟过程中使用的TCH PBS溶液浓度远高于6.2mmol/L，模拟结果表明：MPS的最终吸附效率保持在85%以上，在适当条件下可保持在95%以上。

图6 使用TCH PBS溶液模拟静态吸附高脂血症患者血清中致病性总胆固醇(TCH)的吸附率(图A为在固定MPS浓度条件下，TCH PBS溶液中TCH浓度与吸附率的关系；图B为在固定MPS和TCH浓度条件下，MPS和TCH的体积比与吸附率的关系)

【竞争优势】

经济性：目前临床采用的体外血脂清除治疗，以武汉市三甲医院血液中心单膜血浆置换疗法为主，单次耗时3小时，耗费1根血液灌流柱，不可复用，单次治疗成本为1.2万元-1.8万元。本产品预期血液灌流柱可本人重复使用，单次治疗成本约2000-3000元(含血浆分离)。可大幅降低治疗成本。

可替代性：现有的单膜血浆置换和血浆吸附治疗，均为一次性使用耗材，不具备回收重复使用、多次使用性能。本产品通过成熟的磁控方式，可在超洁净的工作状态下完成填充材料的自动洗脱过程，实现多次安全使用。具有较高的不可替代性。

制备难度：目前市场已有的同类产品，制备难度普遍不高，属于成熟的透析或吸附技术，同时具有较高的制备成本。本产品制备难度较高，技术壁垒较高，但研发完成后单位成本极低，在技术支撑条件下量产难度不大。

显著效果：根据前期实验结果，本产品能够达到可重复的85%以上血脂吸附效果，且特异性较高，副作用低。性能基本达到市场同类产品水平。

【技术熟化度】

研发阶段。

【产业化应用】

人工合成的微纳米多孔网络材料(如水凝胶和纤维素衍生物)在制备过程中往往会遇到程序复杂、稳定性不足、成本高昂、难以实现循环利用等难题。相比之下，天然来源的仿生微纳米材料因其独特优越的结构和性能，可提供更经济、更可持续的解决方案。这些源自大自然的材料的应用，具有独特的优势。

市场前景

本项目应用领域为医疗大健康领域，产品属于第二类医疗器械中临床检验分析仪器类。

在当前高血脂患者数量不断增加，心脑血管疾病危害日益严重的形势下，血脂清除治疗有望成为一种重要的补充手段，为高血脂患者提供更多的选择和希望。根据相关数据，预计到2027年，中国降血脂药物市场规模将达到350亿元，其中血脂清除治疗市场规模将达到10亿元左右，占比约为3%。因此，血脂清除治疗技术有着广阔的市场前景和发展空间。

发展规划

当前-2025年1月：开展纳米磁控血脂体外分离材料的小试合成(kg级别)；设计配套填充柱；

2025年1月-2025年7月：开展小鼠、兔子等动物实验，验证纳米磁控血脂体外分离柱性能及相关指标；申请配套填充柱知识产权保护；构建模型样机；

2025年7月及以后：推进量产研发，尝试中试合成，验证大规模量产性能稳定性。

知识产权

该成果已申请/授权多项中国发明专利。

合作方式

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。

【联系方式】

CG24027