不同类型亲水结构表面修饰聚氨酯的合成及其生物相容性研究

论文摘要

聚氨酯材料在生物医药领域中扮演着重要的角色,广泛地应用于人工血管以及各种诊断治疗器械。当聚氨酯材料与活体组织相接触时,会导致一些不良反应,诸如血栓形成和炎症反应。生物相容性,尤其是血液相容性是聚氨酯生物材料重要的性能指标。提高聚氨酯材料的血液相容性一直是生物材料研究与发展的主要内容之一。表面改性是提高聚氨酯生物材料血液相容性的常用方法。本论文采用化学方法在聚氨酯表面接枝聚合三种乙烯类亲水性单体,以提高抗凝血性。即以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂,在聚氨酯材料表面接枝聚合甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺。文中系统地讨论了引发剂浓度、单体浓度、反应温度以及反应时间等各影响因素对接枝量和接枝膜吸水率的影响,并通过傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、热失重分析（TGA）、表面水接触角（WCA）等物理手段来表征接枝膜的结构、热稳定性、亲水性能。实验结果表明：BPO能成功引发三种乙烯类亲水性单体在聚氨酯膜表面接枝聚合,接枝改性后PU膜亲水性有了明显的提高。在此基础上,用溶血实验、复钙实验和体外血小板粘附实验对材料的血液相容性进行了初步的研究。结果显示,PU-g-PHEMA、PU-g-PMAA、PU-g-PAAm膜溶血率都符合相关国际标准,且材料表面吸附较少的血小板。在相对较长的时间内,所制备聚氨酯材料都具有良好的抗凝血活性,因此有望在生物医学工程方面得到广泛的应用。为了进一步研究聚氨酯材料的抗凝血机理,讨论了三种不同亲水单体聚氨酯膜材料前后表面的亲水性能与抗凝血性能的关系,并利用粘度计法和圆二色谱法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用。研究结果表明材料的抗凝血性能需要亲水性区域和疏水性区域有一个适宜的平衡。另外,PU-g-PHEMA膜材料在与牛血清蛋白接触作用后能较好的维持牛血清蛋白分子原有的自然状态,“维持自然状态”说得到了实验的初步验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 生物材料
• 1.1.1 生物材料定义
• 1.1.2 生物材料发展史
• 1.1.3 生物材料的分类
• 1.2 聚氨酯生物材料
• 1.2.1 聚氨酯的结构
• 1.2.2 医用级聚氨酯弹性体的种类
• 1.3 聚氨酯生物材料与血液相互作用
• 1.4 聚氨酯生物材料的表面改性
• 1.4.1 表面改性方法
• 1.4.2 表面接枝材料
• 1.5 聚氨酯生物材料的表面分析表征方法
• 1.5.1 红外光谱（IR）
• 1.5.2 X射线光电子能谱分析（XPS）
• 1.5.3 原子力显微镜技术（AFM）
• 1.5.4 扫描电子显微镜（SEM）
• 1.5.5 快中子活化分析（FNAA）
• 1.6 聚氨酯生物材料的血液相容性的评价
• 1.6.1 研究方法
• 1.6.2 评价方法
• 1.7 聚氨酯材料表面性质与抗凝血性关系的研究
• 1.7.1 林思聪"主链-侧基协同作用"假说及"维持正常构象说"
• 1.7.2 沈健"维持自然状态说"
• 1.7.3 实验验证
• 1.8 本论文的研究思路
• 1.8.1 研究目的
• 1.8.2 研究意义
• 1.8.3 研究方法和手段
• 参考文献
• 第二章 表面接枝共聚甲基丙烯酸羟乙酯的聚氨酯生物材料的合成及血液相容性的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料和试剂
• 2.1.2 样品膜的制备
• 2.1.3 实验原理
• 2.1.4 聚氨酯膜材料结构测试与表征
• 2.1.5 血液相容性的初步评价
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 反应条件对接枝量的影响
• 2.2.2 红外光谱分析
• 2.2.3 接触角分析
• 2.2.4 热稳定性分析
• 2.2.5 血小板粘附实验
• 2.2.6 溶血实验
• 2.2.7 复钙实验
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 表面接枝共聚甲基丙烯酸的聚氨酯生物材料的合成及血液相容性的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原料和试剂
• 3.1.2 样品膜的制备
• 3.1.3 实验反应机理
• 3.1.4 聚氨酯膜材料的结构测试与表征
• 3.1.5 血液相容性的初步评价
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 反应条件对接枝量的影响
• 3.2.2 红外光谱分析
• 3.2.3 接触角分析
• 3.2.4 热稳定性分析
• 3.2.5 血小板粘附实验
• 3.2.6 溶血实验
• 3.2.7 复钙实验
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 表面接枝共聚丙烯酰胺的聚氨酯生物材料的合成及血液相容性的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原料和试剂
• 4.1.2 样品膜的制备
• 4.1.3 实验反应机理
• 4.1.4 聚氨酯膜材料结构测试与表征
• 4.1.5 血液相容性的初步评价
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 反应条件对接枝量的影响
• 4.2.2 红外光谱分析
• 4.2.3 接触角分析
• 4.2.4 热稳定性分析
• 4.2.5 血小板粘附实验
• 4.2.6 溶血实验
• 4.2.7 复钙实验
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 聚氨酯生物材料抗凝血机理的研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 聚氨酯膜材料亲水性与抗凝血性能测试
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 聚氨酯膜材料润湿性能分析
• 5.2.2 动态凝血时间实验分析
• 5.2.3 粘度计法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用
• 5.2.4 圆二色谱法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 结论与展望
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢