医用金属表面等离子体聚烯丙胺薄膜制备及抗凝分子固定研究

论文摘要

与血液接触的生物医用金属材料,其血液相容性是最基本的问题,然而,这些长期与血液接触的医用金属材料其自身抗凝血性能却远未达到临床需求。白蛋白和聚乙二醇分子被应用于医用高分子材料表面改性,以提高其血液相容性。但由于金属生物材料表面官能团的数量少,使得金属表面难以固定白蛋白和聚乙二醇抗凝分子。因此如何通过表面处理,在金属材料表面形成较高浓度的反应性官能团,并通过官能团有效的固定白蛋白和聚乙二醇,以提高金属生物材料表面的抗凝血性成为研究关键。本文以316L医用不锈钢为研究对象,通过改变射频放电功率在不锈钢基底沉积出一系列含胺基的聚烯丙胺薄膜。再对薄膜进行真空热处理。通过接触角测定、FTIR、XPS及AFM表征结果表明:经过热处理后的聚烯丙胺薄膜亲水性有所下降。在功率30W下脉冲等离子体聚烯丙胺薄膜能较好的保持原单体的结构,薄膜伯胺基含量（NH2/C）由真空热处理前的2.27%降为热处理后的1.95%。薄膜的均方根粗糙度（RMS）也由热处理前的0.375nm降为热处理后的0.298nm,薄膜表面得到了明显的细化。SEM表明聚烯丙胺薄膜经过真空热处理后,在水溶液中的动态稳定性显著提高。本文采用真空热处理后聚烯丙胺薄膜表面的胺基为反应位点用1,6-二甲基二异氰酸酯（HMDI）化学接枝一系列不同分子量的PEG分子,通过接触角测定表明,等离子体聚烯丙胺薄膜接枝不同分子量的PEG后,薄膜亲水性得到不同程度的提高;随着接枝PEG分子量的不断增加,薄膜的亲水性呈现出先增后减的趋势,当PEG分子量为6000时,薄膜接触角最小,亲水性最好。FTIR和XPS分析证明PEG分子被成功接枝到聚烯丙胺薄膜表面。采用体外血小板粘附实验对材料的抗凝血性能进行评价,结果表明被PEG改性过的聚烯丙胺薄膜抗凝血性能均有所提高,且接枝PEG分子量为6000时,薄膜表面血小板粘附数量和激活量最小。经真空热处理的聚烯丙胺薄膜表面通过戊二醛共价固定BSA（牛血清白蛋白）分子,通过接触角测定、FTIR和XPS分析表明,等离子体聚烯丙胺薄膜固定BSA后,薄膜亲水性得到了提高;蛋白质所特有的酰胺吸收峰及S元素的出现都证明BSA分子被成功固定到聚烯丙胺薄膜表面。体外血小板粘附实验结果表明聚烯丙胺薄膜固定BSA后能较显著地抑制血小板粘附和活化。接枝PEG6000和固定BSA的聚烯丙胺薄膜的体外血小板粘附实验结果对比表明,表面固定BSA的聚烯丙胺薄膜的抗凝效果要优于表面接枝PEG6000的聚烯丙胺薄膜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 与血液接触的生物医用材料
• 1.1.1 与血液接触的生物医用金属材料
• 1.1.2 与血液接触的高分子医用生物材料
• 1.1.3 与血液接触的无机医用生物材料
• 1.2 与血液接触的生物材料的血液相容性及其表面改性
• 1.2.1 生物材料血液相容性的概念
• 1.2.2 血液相容性评价方法
• 1.2.3 与血液接触的生物医用材料的表面改性
• 1.3 等离子体及等离子体的表面改性技术
• 1.3.1 等离子体的基本理论
• 1.3.2 等离子体处理对表面的改性
• 1.4 国内外相关技术发展现状
• 1.5 选题意义与研究目的
• 1.6 研究内容与技术路线
• 第2章 医用不锈钢表面等离子体聚烯丙胺薄膜的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 等离子体聚合沉积聚烯丙胺薄膜
• 2.2.1 材料及设备
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 薄膜合成工艺
• 2.2.4 薄膜材料学性能表征
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 薄膜结构及成分分析及讨论
• 2.4 本章小结
• 第3章 热处理等离子体聚烯丙胺薄膜的表征与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 研究内容与方法
• 3.2.1 热处理等离子体聚烯丙胺薄膜的制备
• 3.2.2 热处理改性的等离子体聚烯丙胺薄膜的材料学表征与评价
• 3.2.3 体外血液相容性评价
• 3.3 实验结果及讨论
• 3.3.1 薄膜结构及成分分析及讨论
• 3.3.2 体外血液相容性评价
• 3.4 本章小结
• 第4章 等离子体聚烯丙胺薄膜表面接枝PEG及体外血小板粘附研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 材料和实验原理
• 4.2.2 接枝PEG的聚烯丙胺薄膜表面的表征分析
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 接枝分子量为600的PEG的等离子体聚烯丙胺薄膜表面分析
• 4.4.2 体外血小板粘附评价
• 4.5 本章小结
• 第5章 等离子体聚烯丙胺薄膜表面固定BSA及其血小板粘附研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 HT-PPAa薄膜表面固定牛血清白蛋白（BSA）
• 5.2.2 接枝BSA的等离子体聚烯丙胺薄膜材料学表面性能表征
• 5.2.3 体外血液相容性评价
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 固定BSA的等离子体聚烯丙胺薄膜表面分析
• 5.3.2 体外血小板粘附
• 5.3.3 HT-PPAa薄膜表面固定BSA与接枝PEG改性的体外血小板粘附对比研究
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文