有气囊式开关的经皮元件的材料制备与结构设计

论文摘要

经皮元件(percutaneous device，简称PD)是一种长期植入皮内进行体内外物质或信息传输的新型介入诊断及医疗装置，临床上可用于血液透析、体液或尿液排出、药物或营养物注入、体内信息采集和组织器官状态的观察等。但是目前没有一种理想的经皮元件，主要是因为以下几个问题：材料生物相容性差，使材料与皮肤之间不能够形成紧密贴附；材料机械性能不好，不能保证经皮元件长期反复使用而不断裂；材料加工性能差，形状复杂的经皮元件不易成型；元件设计不合理，在使用过程中不能保证安全性。单纯的液体硅橡胶(LSR)固化后硬度偏低，不能满足经皮元件的应用需要，本文采用HA粉体填充增强LSR，将不同粒径、不同质量份数的HA和LSR机械混匀，真空脱气后在不同温度、压强下固化。研究发现，随着粒径的减小、固化压强的增加，邵氏硬度增加；HA的质量份数以50—60为宜，过低则硬度提高不够，过高则复合材料不抗撕裂。本文设计的经皮元件采用独特的气囊式开关，其特征是它包括经皮元件本体、双层乳胶气囊、单向充气阀、排气阀、安全帽，乳胶气囊安置在经皮元件内腔，经皮元件本体外端中部设置有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三孔，孔Ⅰ(Φ3)、孔Ⅱ(Φ3)同安置在经皮元件内腔的乳胶气囊相连，孔Ⅰ内设单向充气阀，孔Ⅱ内设排气阀，孔Ⅲ为其它导管或导线穿越通道，安全帽为孔Ⅲ(Φ3.3)的塞子，与孔Ⅲ相配，经皮元件尾端与体内埋植的相关管道密封配合。本文设计的经皮元件在提供体内外物质、信息传输接口的同时也提供开关功能。根据LSR和经皮元件的特性，本文采用压铸模具成型，既可制备形状复杂的经皮元件，又保证了经皮元件的尺寸稳定性。对制备的LSR／HA复合材料进行生物学评价。SBF溶液中稳定性实验中，在浸泡4周内，材料的质量、形貌和溶液的pH值均无明显变化；经MTT实验，LSR和LSR／HA毒性等级均为1级，材料无细胞毒性；溶血实验中不同HA份数的LSR／HA溶血率均＜5％，复合材料不具溶血性。LSR／HA复合材料的生物相容性较好，可以进一步进行动物实验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 经皮元件的研究现状及存在的问题
• 1.1.1 经皮元件的应用
• 1.1.2 经皮元件的研究现状
• 1.1.3 经皮元件目前存在的问题
• 1.2 皮肤组织、皮肤与经皮元件的相互作用
• 1.2.1 皮肤组织
• 1.2.2 经皮元件与皮肤组织的相互作用
• 1.2.3 皮肤的慢性炎症反应
• 1.3 经皮元件失效机理
• 1.3.1 形成窦袋
• 1.3.2 上皮细胞整体迁移
• 1.3.3 感染
• 1.3.4 物理移动导致撕裂
• 1.4 经皮元件失效的改进
• 1.5 论文的选题
• 1.5.1 论文选题的目的和研究意义
• 1.5.2 论文的主要研究内容
• 第2章 经皮元件的设计
• 2.1 经皮元件的设计原则
• 2.1.1 安全性原则
• 2.1.2 经济性原则
• 2.1.3 人性化原则
• 2.2 经皮元件的材料设计
• 2.2.1 医用硅橡胶
• 2.2.2 羟基磷灰石
• 2.2.3 硅橡胶/羟基磷灰石的复合
• 2.3 经皮元件的功能设计
• 2.4 经皮元件的结构设计
• 2.5 本文设计的经皮元件的其它应用
• 2.6 本章小结
• 第3章 经皮元件的模具设计
• 3.1 橡胶模具的分类及应用范围
• 3.2 模具结构的确定
• 3.2.1 模具结构形式和腔数的确定
• 3.2.2 分型面的确定
• 3.2.3 型腔尺寸的确定
• 3.2.4 形位公差及表面粗糙度的确定
• 3.2.5 模具设计图
• 3.2.6 模具材料的选择
• 3.3 本章小结
• 第4章 液体硅橡胶/羟基磷灰石复合材料的制备
• 4.1 主要试剂与仪器
• 4.2 硅橡胶/HA复合材料制备方法
• 4.3 液体硅橡胶A、B组分的红外检测
• 4.3.1 A组分的红外检测
• 4.3.2 B组分的红外检测
• 4.3.3 硅橡胶的硫化
• 4.4 复合材料的性能表征
• 4.4.1 SEM形貌分析
• 4.4.2 邵氏硬度测试
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 复合材料断面形貌分析
• 4.5.2 复合材料硬度的影响因素
• 4.6 HA粒子增强硅橡胶作用机理探讨
• 4.7 本章小结
• 第5章 经皮元件用材料的生物学评价
• 5.1 SBF溶液中材料的稳定性实验
• 5.1.1 SBF溶液的配制
• 5.1.2 样品浸泡前后失重分析
• 5.1.3 材料断面浸泡前后SEM对比分析
• 5.2 细胞毒性实验
• 5.2.1 MTT实验过程
• 5.2.2 细胞毒性实验结果及讨论
• 5.3 溶血实验
• 5.3.1 溶血试验过程
• 5.3.2 溶血实验结果及讨论
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 研究生期间发表论文