聚硅氧烷液晶的合成及其聚合物共混材料的结构与血液相容性研究

论文摘要

高分子生物材料的研究开发已成为推动现代医学进步重要手段,而与人体血液环境相接触的血液相容性高分子材料始终是其中研究重点。以往研究表明,根据“仿生设计”思路,将小分子液晶引入聚合物基材制成聚合物/液晶复合材料,可表现出优异的抗凝血性能。本文将小分子液晶CTGC偶联至聚含氢硅氧烷PMHS上得到高分子液晶PMHS-CTGC,通过红外光谱、偏光显微镜等检测手段对PMHS-CTGC的结构和性能进行了表征,结果表明:一定反应条件下,PMHS活泼的Si-H键断裂发生偶联反应,反应的取代度为0.636。产物液晶可以观察到胆甾型液晶的彩色条纹织构,具有明显的热致液晶行为,且在人体体温下呈液晶相。将两种聚合物与液晶化合物共混,采用溶剂致相分离法制备系列聚合物/液晶复合膜,通过偏光显微镜、扫描电镜和原子力显微镜观察各种不同复合膜的表面形貌特征,研究了不同复合膜的相分离程度、液晶畴形状、液晶畴分布等表面形态及其与液晶种类、液晶含量的相关关系和理论机制。结果表明,液晶在基质材料中均成圆盘织构,PMHS-CTGC形成的圆盘织构分布更为均匀;PMHS-CTGC液晶分子以条带状存在于复合膜中,并随着液晶含量的增加而逐渐交织成网状结构;而PU/液晶复合膜能形成较好的相分离结构。接触角测试结果显示液晶的加入提高了材料的亲水性,其中PMHS-CTGC有着更大的提升作用。通过考马斯亮蓝法对各种聚合物/液晶复合膜表面白蛋白的吸收性质进行研究,结果表明:经过结构修饰的液晶复合膜对BSA的吸附能力均有增强,其中以PU/PMHS-CTGC系列复合膜的BSA吸附量最高。而随着温度的升高,复合膜表面蛋白吸附量因液晶的流动性增大而迅速增加。采用溶血率测试、红细胞形态表征、动态凝血和血小板粘附试验对各复合膜的血液相容性进行评价。结果显示,液晶含量不同的复合膜溶血率均小于5%,符合生物材料要求,且聚合物/液晶复合膜能更好地维持粘附在其表面的红细胞的形态。复合膜中共混液晶为PMHS-CTGC对膜材的抗凝血性有着更明显的改善。所有聚合物/液晶复合膜表面所附血小板的状况都优于纯基材,其中PU/PMHS-CTGC血小板粘附的数量少,且基本无变形。综上所述,与传统的聚合物/CTGC复合膜相比,新型聚合物/PMHS-CTGC复合膜更大程度地提高了聚合物膜材的抗凝血性能,且改善了以往复合膜中小分子液晶流失的缺陷。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 生物材料与血液相容性材料
• 1.2 血液相容性材料研究
• 1.2.1 材料导致的凝血与溶血机理
• 1.2.2 血液相容性材料研究现状
• 1.3 生物材料的血液相容性评价
• 1.3.1 生物材料表面的蛋白吸附研究
• 1.3.2 生物材料的体外血液相容性评价
• 1.4 聚合物/液晶复合膜血液相容性材料研究概况
• 1.4.1 液晶与生物膜
• 1.4.2 聚合物/液晶复合膜血液相容性材料
• 1.5 本课题的设计思路
• 1.5.1 液晶的选择
• 1.5.2 基质材料的选择
• 1.5.3 聚合物/液晶复合膜相关性能评价
• 参考文献
• 第二章 聚含氢硅氧烷偶联液晶的合成及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂与仪器
• 2.1.2 液晶的合成
• 2.1.3 液晶化合物的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 红外光谱测试结果分析
• 2.2.2 聚含氢硅氧烷偶联胆甾醇三缩四乙二醇碳酸酯产物取代度
• 2.2.3 偏光显微镜观察
• 2.3 小结
• 参考文献
• 第三章 聚合物/液晶复合膜的制备及其形貌、性能表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂与仪器
• 3.1.2 聚合物/液晶复合膜的制备
• 3.1.3 复合膜的表面形貌表征
• 3.1.4 复合膜液晶流失测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 PU为基质材料的复合膜表面形态观察
• 3.2.2 PVC为基质材料复合膜的表面形态观察
• 3.2.3 基材和液晶影响聚合物/液晶复合膜表面形态原理初探
• 3.2.4 聚合物/液晶复合膜中液晶流失率与液晶种类及时间的关系
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 聚合物/液晶复合膜白蛋白吸附初探
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要试剂与仪器
• 4.1.2 水接触角测试
• 4.1.3 BSA吸附测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 基材及液晶类型对复合膜表面亲疏水性的影响
• 4.2.2 复合膜表面BSA吸附研究
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第五章 聚合物/液晶复合膜的血液相容性评价
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 试剂与仪器
• 5.1.2 溶血试验
• 5.1.3 红细胞粘附试验
• 5.1.3.1 试验方法
• 5.1.3.2 试验结果评价
• 5.1.4 动态凝血试验
• 5.1.5 血小板粘附试验
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 聚合物/液晶复合膜溶血率
• 5.2.2 聚合物/液晶复合膜对粘附红细胞形态影响
• 5.2.3 聚合物/液晶复合膜的动态凝血性能
• 5.2.4 聚合物/液晶复合膜表面的血小板粘附
• 5.3 小结
• 参考文献
• 总结与展望
• 致谢
• 附录