聚碳酸酯聚氨酯表面肝素化改性研究

论文摘要

为了改善聚碳酸酯聚氨酯的血液相容性,得到良好的抗凝血材料,本文主要研究了三种聚氨酯膜表面接枝肝素方法,并用各种测试方法对改性后的聚合物进行考察。将肝素降解得到含有端醛基的肝素,并用红外分析了降解后肝素的结构。采用末端固定法在聚氨酯膜表面接枝肝素,经甲苯胺蓝显色法定量测定聚氨酯表面的肝素含量,结果证明没有接枝上肝素。氨气等离子体处理法在聚氨酯膜表面引入含氨基团,然后接枝肝素,考察了不同的反应物浓度对接枝效果的影响,得到了优化反应条件。X射线光电子能谱(ESCA)分析表明肝素已接枝到聚氨酯膜表面,水接触角测试也说明等离子体处理引入氨基后的聚氨酯膜的亲水性有很大提高。紫外光接枝法在聚氨酯膜表面接枝肝素,通过两种途径将肝素接枝到聚氨酯膜上。首先通过紫外光接枝反应将丙烯酸接枝到聚氨酯材料表面,第一种途径通过肝素分子上的氨基与接枝丙烯酸的聚氨酯材料表面上的羧基反应将肝素共价键合到聚氨酯材料表面;第二种途径是在聚氨酯膜表面接枝丙烯酸后继续与己二胺反应,随后与肝素分子上的羧基反应接枝肝素。水接触角测试考察了两种质量百分数的丙烯酸单体对改性后薄膜的亲水性的影响,结果显示丙烯酸在反应溶液中的浓度为10 wt%时显著提高改性后聚氨酯膜的亲水性。X射线光电子能谱分析表明肝素能够接枝到聚氨酯表面。溶血实验和细胞毒性测试第一种途径接枝肝素后的聚氨酯膜,结果证明改性材料具有良好的血液相容性和细胞相容性。通过对比X射线光电子能谱检测的等离子处理法和光接枝法得到的肝素化聚氨酯,发现等离子体处理法能够更好地在聚氨酯膜表面接枝肝素。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 概述
• 2.2 凝血产生的基本过程
• 2.3 材料表面结构与抗凝血性能的关系
• 2.4 聚氨酯生物医用材料
• 2.4.1 聚氨酯结构特点
• 2.4.2 聚碳酸酯聚氨酯材料
• 2.5 聚氨酯的表面改性
• 2.5.1 影响聚氨酯材料凝血的因素
• 2.5.1.1 表面电荷
• 2.5.1.2 聚氨酯的微相分离结构
• 2.5.1.3 材料表面亲疏水性
• 2.5.2 聚氨酯改性的主要方法
• 2.5.2.1 改善聚氨酯的亲水性
• 2.5.2.2 构造离子型聚氨酯表面
• 2.5.2.3 接枝生物活性大分子
• 2.6 医用高分子材料的肝素化方法
• 2.6.1 物理固定法
• 2.6.2 离子键固定法
• 2.6.3 共价键固定法
• 2.7 本文的研究意义与研究工作
• 第三章 末端固定和等离子体处理法在聚氨酯上接枝肝素及讨论
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要原料及仪器
• 3.1.2 溶液配制
• 3.1.2.1 柠檬酸钠溶液（pH = 4.7）的配制
• 3.1.2.2 甲苯胺蓝染色液的配制
• 3.1.2.3 pH = 7.38 的 PBS 缓冲液的配制
• 3.1.2.4 Triton X-100 溶液的配制
• 3.1.3 实验内容
• 3.1.3.1 聚氨酯膜的制备
• 3.1.3.2 肝素的降解及纯化
• 3.1.3.3 降解肝素接枝聚氨酯 PU-d-Hep
• 3.1.3.4 肝素接枝等离子体处理的聚氨酯 PU-P-Hep
• 3.1.4 测试与表征
• 3.1.4.1 IR 测定
• 3.1.4.2 紫外分光光度计甲苯胺蓝法测定肝素接枝量
• 3.1.4.3 ESCA 测试
• 3.1.4.4 水接触角测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 降解肝素接枝聚氨酯
• 3.2.1.1 肝素降解的影响因素
• 3.2.1.2 降解前后肝素的红外谱图
• 3.2.1.3 降解后肝素接枝量的结果及分析
• 3.2.2 肝素接枝等离子体处理聚氨酯PU-P-Hep
• 3.2.2.1 PU-P-Hep 的红外谱图
• 3.2.2.2 肝素接枝量的结果及分析
• 3.2.2.3 PU-P-Hep 的 X 射线光电子能谱分析
• 3.2.2.4 聚氨酯膜改性后的接触角变化
• 3.3 小结
• 第四章 在光化学法改性聚氨酯上接枝肝素及讨论
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要原料及仪器
• 4.1.2 准备性工作
• 4.1.2.1 柠檬酸钠溶液（pH = 4.9）的配制
• 4.1.2.2 单体纯化
• 4.1.3 实验内容
• 4.1.3.1 制备丙烯酸接枝聚氨酯膜（PU-AA）
• 4.1.3.2 制备肝素改性PU-AA 膜（PU-AA-Hep）
• 4.1.3.3 在PU-AA 上引入氨基
• 4.1.3.4 肝素接枝 PU-AA-NH2 膜
• 4.1.4 测试与表征
• 4.1.4.1 溶血试验
• 4.1.4.2 细胞毒性实验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 紫外光接枝法在聚氨酯膜上接枝丙烯酸
• 4.2.2 在接枝丙烯酸聚氨酯膜上接枝肝素
• 4.2.2.1 WSC 活化聚氨酯表面 COOH 基团的机理
• 4.2.2.2 pH 值在肝素和活化的 COOH 基团的反应中的作用机理
• 4.2.2.3 接枝肝素聚氨酯膜的红外谱图分析
• 4.2.2.4 肝素接枝量的结果及分析
• 4.2.2.5 水接触角测试结果与分析
• 4.2.2.6 PU-AA-10%-Hep 的 X 射线光电子能谱分析
• 4.2.2.7 PU-AA-5.9%-Hep 溶血实验和细胞毒性测试结果
• 4.2.3 肝素接枝 PU-AA-NH2 膜
• 4.2.3.1 肝素接枝量结果及分析
• 4.2.3.2 水接触角测试结果与分析
• 4.2.3.3 聚氨酯膜接枝肝素后的 X 射线光电子能谱分析
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文及科研情况
• 致谢