（材料学专业论文）抗凝血聚酯的制备及其性能研究.pdf

乾索掇装攀潦2 0 0 6 年馁秘越论文 摘要 聚獠纤雅在生貔医璃材辩隽i 矗f 蠲途j + 泛，毽礴分子枣毒觏表疆静凝斑在缀太疆艘上隈制 r 鬻酸涎应用。本文的主要籍蕊惫遁过对辫赣盼改性，改薅其血溅秘密性，并黠装骧纾黎 麴生物蠢学瞧戆遴露了体羚的译徐与表拯；蔻簸终实戏体内力学镶筑懿可鞭测性捺供必娶 鹄袄舞。 搴麓究紧溺z n o 翁米粉嚣鞠聚魏摹 零辩苯二甲酸己二貉( b h e t ) 共漫，疆趟声波处 爨鼗赢速浚挣棚缭袁鲢方式馁粉体努觳在b h e t 中，然蜃游b h e t 练紧，裁出禽z n o 熬 寒狳俸靛改髂聚黪。著逶毽添露g 蘩乙二黪p e 6 ) 玻善煞漾耪捧在聚戆中戆分教链。搀撩 电髓照片表明，p e g 能够大大提高细米粉体的分敞效果。 蕊究了爨米粉体靛添热爨黠蘩黪藐凝盎髅栽斡影嗡，嚣时磷究了p e g 懿添鸯鳖及努予 鬃粒聚璐挽凝血性熊的黪响，以及不鄹瓣织物缝秘黠聚龋纾维麦惹凝斑性熬艇影峨。褥究发 虢，缩米z n o 粉体添热量为0 6 ( 张) 鹃改健聚酯抗激斑性栽簸好；当p e g 分子豢为 1 0 0 0 、p e g 与z n o 续岽羚体添加攫逡秀2 ：i 对，爨嚣改性爱醋撬凝窳效鬃较驽。 讫学改褴聚黼酾方法主甏是在蒙酯中引入磺酸旗豳。警零i 入- - s 0 3 n a 酾蘧在6 f m 0 1 ) 对，改瞧蘩爨瓣捩凝盘浚筑较好；采臻薅予交挟貔方瀵，穗疆酸菠褴鬃戆土楚- - s 0 3 n a 转 变裁- - s o ，薹差，霹鼷霞撬褰箕撬凝蠢篷翡。 不蠲麓缓瀚绣梅对聚稳野壤麓燕液瓣容器畜一定懿影蹶。在撬缀秘三三蘸寇缀平跛、斜 纹、缎纹及针织物基本组织缚乎针、双罗纹等五黜姐织结槐中，通过横糊练合评判，发现 缎纹在寰程壤上不暴零 怒凝盘嫠生。毽赞缀黪在生褥办学性等方藤器爨壤缓鹣好，要 适台a 体躺逡螺壤。 同时测试了箨辩改性聚黼酌接触绍，邋过表礤畿军珏界筒能的比较，初步探讨了馥性聚 藩瀚抗凝纛魏瑷。翼考蠢极性、蕊裳嚣鼗虢及谯器露蠢国愁簿耪辩可艇巽煮鞍好涤盎液穗 窬性。 本文黪裁粼之楚在予，逡矧穰糖综合浮翔，评价了蠢释改澄聚黼黪撬凝盘缓糍露j 绞糖 蘩秘霹蒙麓纤维斑滚疆褰瞧豹影蕊，为黧嚣浚羧轰橥酪纾绫黎霉l 捺援了臻多熬箨逡；在 聚黼孛引入s 岛n a 基溺，势遴过离子交热耱磺酸敬| 雯猥蝤二骑- - s n a 变痰- s 0 3 珏，实 溅了聚黪熟类野索诧，改饕7 凝酯豹撬凝般注麓。出于磷酸蔽瞧聚酯与e ：盐纯产麓c d p 癸戳，亵予交换捺痒方壤、斌本戳豢，这鸯靛凝蠹聚酝纤维鼹王鼗讫生产撬供了鬻实懿疆 论蹙璐，具有耄太滟毯实意义。 罴键词：聚酯纳米氧化锌浆乙二醇磺黻基团m 液棚容性模糊综合评判生物力学性能 2 北京般熬学院2 0 0 6 年顺卜学位论文 a b s t r a c t a p a r tf r o mt h ea p p l i c a t i o n si nc l o t h i n gi n d u s t r y ，p o l y e s t e rf i b e ri sa l s ou s e da sb i o m e d i c a l m a t e r i a l sh o w e v e r ，t h ea p p l i c a t i o no fp o l y e s t e rf i b e ri n t h i ss e c t i o ni sl i m i t e dh e a v i l yb yt h e b l o o dc o a g u l a t i o no nt h es u r f a c eo ft h ep o l y e s t e rm a t e r i a l s t h eg o a lo ft h i sp a p e ri st oe n h a n c e t h eb l o o d c o m p a t i b i l i t yo fp o l y e s t e ra n di t sf i b e r s t nt h i s a r t i c l e ，p o l y e s t e rw a sb l e n d e dw i t hz n on a n o p a r t i c l e s b yt h ec o a l e s c e n to f m e c h a n i c a la n ds u p e r s o n i cw a v ed i s p e r s i o n ，z n on a n o p a r t i c l e so b s e r v e du n d e rs e mc a nb e d i s p e r s e di nn a n os c a l ei np o i y e s t e r ；h o w e v e r ，t h eu n i f o r m i t yo fn a n o p a r t i c l ed i s p e r s i o ni sn o t s a t i s f a c t o r y ，t h ea d d i t i o no fp e gc a nh e l pd i s p e r s i n gn a n o p a r t i c l e sh o m o g e n e o u s l y ，w h i c ha r e b e n e f i tt oe n h a n c et h ea n t i t h r o m b o g e n i c yo ft h ep o l y e s t e r t h ee f f e c t so ft h ea m o u n t so fn a n o z n op a r t i c l e so nt h ea n t i t h r o m g e n i c yo f p o l y e s t e rw e r e s t u d i e d ，a n dt h ea m o u n t so fa d d i t i o na n dm o l e c u l a rw e i g h to fp e ga r ea l s oc o n s i d e r e d m e a n w h i l e ，t h ee f f e c t so fd i f f e r e n tf a b r i cs t r u c t u r e so nt h ea n t i t h r o m g e n i c yo fp o l y e s t e rw e r e i n v e s t i g a t e d ，t h ef a c t ss h o w e dt h a t ：t h eo 6 o fz n on a n o p a r t i c l e sw a st h eb e s t a n dw h e nt h e m o l e c u l a rw e i g h to fp e gi s10 0 0w i t ht h er a t i o2 ：1o nt h ez n on a n o p a r t i c l e s ，t h e a n t i t h r o m b o g e n i c yp r o p e r t yw a s b e t t e r ， d i f f e r e n tf a b r i cs t n l c t u r e so ft h ep o l y e s t e rf i b e r sh a v ed i f f e r e n tb l o o d c o m p a t i b i l i t y t h e r e s u l t so ft h em a t h e m a t i c a lm o d e l i n go ff i t z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns h o w e dt h a tt h es a t i n w e a v ei sn o te a s yt oc a u s et h eb l o o dc o a g u l a t i o n h o w e v e r ，t h e b i o l o g i c a l m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c eo f l m i t t i n gi sm o r ep e r f e c tt h a nw o v e n o n e s ， s u l f o n i cr a d i c a lw a si n t r o d u c e di n t ot h ep o l y e s t e rt oe n h a n c et h ea n t i t h r o m b o g e n i c y t h e i m p r o v e m e n tb e c a m eo b v i o u sw h e nt h ea m o u n to f s 0 3 n aw a s6 ( m 0 1 ) ，f u r t h e r m o r e ，b yt h e i o ne x c h a n g ew i t hh c l ，t h ea n t i t h r o m b o g e n i c yp r o p e r t yw a sm o r es i g n i f i c a n t 。 t h ec o n t a c ta n g l e so fd i f f e r e n tm o d i f i e dp o l y e s t e r sw e r eo b s e r v e d w i t ht h ec o m p a r i s o no f t h es u r f a c ef r e ee n e r g ya n di n t e r f a c i a ie n e r g y ，i ti ss h o w e dt h a tam a t e r i a lw i t hh i g hp o l a r i t ya n d s u r f a c ef r e ee n e r g ya n dl o wi n t e r t h c i a le n e r g ym i g h th a v eb e t t e rb l o o d c o m p a t i b i l i t y k e yw o r d s ：p e t ，z n on a n o p a r t i c l e s ，p e g 、s u l f o n i cr a d i c a l ，b l o o d c o m p a t i b i l i t y ，f u z z y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ，b i o l o g i c a lm e c h a n i c sp e r f o r m a n c e 3 北京服数学院2 0 0 6 年坝卜学位论史 y8 5 9 3 5 9 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除r 文巾特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京服装学院或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名签字日期：沪g 年；月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权北京服装学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 j 弘 签字日期： f 年；月o 日 ， 新虢幽w 蔫 签字f 1 期：乙n 二年j月，d 日 北京服装学院2 0 0 6 年硕士学位论文 第一章文献综述 1 1 生物医翔材料的盔滚捆容瞧 生物榜瓣( b i o m a t e f i a l s ) ，或生秘嚣簿材料( b i o m e d i c a lm a t e r i a l s ) 麓一类买有特殊性能， 特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾患等隧疗、保健领 域而对人体组织、血液不产生不良影响的材料。 1 1 1 生物医闱高分予材料 生物医用商分子材料是和生物学、医学发展有关的高分子材料的总称”。，它以医用为 曩豹，鼹予与活髂经织接魅，暴煮诊瑟、治疗或替换援俸中缝织、器富或辔遴英功戆豹无 生命高分子材料，亦称生物医用高分子材料( b i o m e d i c a lp o l y m e r i cm a t e r i a l s ) 。但在习惯上， 将药物释藏体系、医潮糟合裁、蠢定纯生耪懑往物质、诊断及襄和层拆角的瀚定化酶、抗 原体、生物传感器等也归纳于医用高分子材料的范畴，特别是和电子学结合起来，在未来 的复合新材料中将显示出其潜在的应用前景。 俘为医学应用鲍生物医用离分子树燃要求具有逢好黪生物裙容性，对于与矗滚壹接接 触的材料则不仅要求其组织相容性好，而且要求其具有良好的抗凝血性能”。 1 1 2 聚酯纤维在生物医用材料方面的应用 随着人们对p e t 认识的不断深入，p e t 在生物医学材料领域内的应用越来越广泛。聚 臻纾终对a 钵安全、无毒，吴套蓬好豹孛晁裁缝麓，蘸的啜东狡，毽诧蕊俸为生筏医学材籽 具有广阔的应用前景【4 】。目前，p e t 纤维已应用于血管修复 5 】、外科用手术线【6 】、人工心脏 瓣膜曩人工巍管、缝合缘等方面。 1 3 矗滚稻豢往研突进震 。1 。3 ， 盘滚撩容注 携辩懿盘波提客毪( b l o o dc o m p a t i b i l i t y - ) 主要龟摇誊孝褥表嚣攘翻盘管疼盘液形成藏拴 1 一 北京服装学院2 0 0 6 年删十学位论文 的能力抗凝廊能力以及不破坏血液成分功能两方面。抗凝瓶性主要是指材料不引起血 液凝匿，不弓l 发瓶拴形成，这是豫l 滚翅容性懿主要方垂，不破塥瞧渡成分功能主要是掺秘 制不引起溶m 。 ， i 锈医嗣耪辩戆表露逶常对枣季籽静生耪稿容睦具有决定淫麓影稳 8 1 。函为鬃自矮或缀 胞首先慰吸附在材料的表面，进而引起异体排斥反应。如果材料表面不平整或带正电，与 莫接籁的缓胞或缀织会受翻物理或纯学的损坏。譬：物穗容往是一个很复杂的概念，生物稠 密性可分为两部分：一部分是与材料的本体性能有关的，材料本体的生物相容憾通常对诸 如心血管系统植入器械以及承受载荷的人工骨等有重要的影响，如果材料的硬度和韧性与 周围环境不匹配，则会发生组织增生或吸收从藤器致植入的失败。另一方疆是爨藤翔容性， 它和材料与活体组织之间的界面有密切的关系，液面改性的目的就是提高这种相容性。 1 1 3 2 生物医用材料与生物体之间的相互作嗣 生物医学材料与生物体之阍的褶互作用是极其复杂的，涉及到材料的化学结构、表丽 结构、血浆蛋白和血细胞与材料农面的楣互作用，以及照流动力学等多秘因素( 圈1 ) 。 生物医学材料及制鼎植入体内后主袋发生三种生物反应：组织反应、血液反应、免疫 凝应。这墨主要奔缨斑滚反应。生甥医爱零葶料及铡瑟与纛液接魅形残盘滚反应( 冕整2 ) 。 当材料与m 液接触时，首先在材料表面脊一层蛋自质粘附，然后在几秒到几分钟内由血细 稳窝纤维骚自形藏盘捡。斑拴形成还取决予井麓辩近盘滚速率嚣流动方式。盘裣有时司修 复治愈；有时会发生破裂，形成捻子而随舡液流动。在后一种情况下，随时都可能发生柃 爨，危及生命，因此和血液相接触的材料都必须矮有优髯的抗凝斑性能【。 撬棱箍踅捧囊 澍蠼证擎蕊鞫馆辱 格出、氍艇、疆建) 恁擎糖童俸壕 蠹簪、辫嚣， r 1惫矬垒妻爱窨 il 斗( 窝巷曩蠢、惫蝗毒建 f茨蠹、挣缫黪攀、笈蒜， i 褥拜照碍搏 生l _ 。浸搜垒璺雯枣 l( 霪建毒毪鹱鏖、拽豢 i i 物l蕊严、艘张摊照 ll 学一案建舞簿曩鏖 事矗跫薄藤、惫整趣 癌，蒋嚣异静摊鼯 i 薄) ll 。_ 嘎建辱辩菠整 i 虢嘉黄健建褰 l _ j 群磕羞麝尊) 霉l 齄蓑毒耋蒋母毫舞辩 鬈撂黉 、燮攮 _ ，鸯 性褥。建 鹅；誊 r 纛毂 b 一 一纯囊魍、 一亿朔缝 受箍瀛 蟹嚣b 嚣一，麟褰、 一蜃一h，意 蔫囊寨一 熏器 北京服装学院2 0 0 6 年颂卜学位论文 厂并骊幂面 - 。_ h - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 一 1 r 一_ 一鬻翻质暇酣 i 毯疆野一 i 糯；垂攀鬻蛳槎l 幸塌 l 一一嬲卉剐 决 嚣羲静建魏琏蠹基钝 图2 生物材料及制品与血液接触形成的血栓度嗷 。 3 。3 凝盘过程的传统理点与现代理焱 - 匿 ( a ) 血液凝固的瀑布学说 9 1 ( 传统溉点) 血液凝固的瀑布学说是由m a c f a r l a n e 和d a v i e 等分别于1 9 6 4 年同时提出的，他们认 为盘滚凝霾过覆楚由内滚睦途经( i n t r i n s i cp a t h w a y ) 、终源牲途经( e x t r i n s i cp a t h w a y ) 以 及共同凝血途径( c o m m o np a t h w a y ) 组成，通过多种酶原相继被激活而得到加强和放大的 一嵇连镁反应。其中，内源淫途径是主要懿。淘源凝稳途径是锘露子礤被激活副因子x 。 形成的过程；外源凝血途径是指组织因予( t f ，t i s s u ef a c t o r ) 与因子。缡合直至形成因予 x 。的过程；共同凝血途径是指溺子x 。形成之后囊至纤维蛋白形成的过程，该过程是肉源 和外源凝血途径共同作用的作用过程，敝稼共同凝血途径。它们共同的过程是( 1 ) 凝照 酶原激活物的形成( c a ”，x 。，vp f 3 ) ；( 2 ) 凝血酶原变成凝血酶；( 3 ) 纤维蛋白原降解为 纾维蛋爨。 ( b ) 血液凝固的现代观点 矗液凝固熬鬻伐或点主要骞以下一些要点：( 1 ) 凝盘主要壶缀织因子途径( t i s s u ef a c t o r p a t h w a y ) 外源性途径激发的；( 2 ) 凝血的维持需要有因子和因子参与；( 3 ) 凝血途径 之闻和凝斑反应之间存在密切的联系，对凝盘过程起反馈性作用；( 4 ) 凝血过程受t f p l ( t i s s u e t l a c t o r p a t h w a yi n h i b i t o r ) 以及其它抗凝调节蛋白魄调节，如图3 所示。 北京服装学院2 0 0 6 年硕士学位论文 冁 。 ，【 捧鬻戈睇薯 图3 血液凝固的现代观点 1 1 3 4 高分子材料本体结构与抗凝血的关系 高分子材料与血液接触虽然产生凝血和形成血栓，但是，并非所有的材料产生的凝血 程度以及形成凝血的时间都是一样的。因此，进一步研究高分子材料的结构与其抗凝血性 能之间的关系是很有意义的。近4 0 年来人们作了大量的研究工作，发展了多种凝血假说 ( 例如表面能“、界面自由能“、负电荷表面“、流动性亲水表面、微相分离结构1 、 肝素化表面m 1 、生物化表面 1 63 以及维持正常构象假说1 等) 。合成了具有形形色色表面结 构的高分子材料，希望抑制导致凝血的过程，得到良好血液相容性的医用高分子材料。但 是，这一问题至今没有得到很好的解决。 11 3 5 高分子材料织物结构与抗凝血的关系 生物材料表面的宏观结构也会影响材料表面生物相容性，国外有人对机织d a c r o n 与针 织d a c r o n 表面分别涂覆亲水丙烯与水杨酸的共聚物，结果发现机织物表面吸附的血小板数 量比针织物表面吸附的血小板的数量更少“，因此织物结构也会影响其血液相容性。 材料的孔隙率、材料的结构甚至植入材料与组织之间的机械压力分布是影响材料相容 性的其他因素“4 ”1 。确- a n nn a o h 溶液使d a c r o n 的直径变细，结果发现不同n a o h 浓度 北京服装学院2 0 0 6 年硕士学位论文 对p e t 的拉伸应力、质量损失以及白蛋白吸附能力均有影响。“。而人造血管的管壁则要求 多孔性以帮助管道内膜的生长”。 1 2 生物医用聚酯的抗凝血研究进展 作为生物医用材料，其抗凝血性是很重要的，也是大多数生物材料工作者首先关注的 材料的性质之一，而许多生物医用材料由于其抗凝血性能不好而限制了它的应用。抗凝血 性能的研究一直是生物医学材料领域研究的热点问题。在开本，抗凝血生物高分子材料的 研究被认为是未来5 0 年内高分子领域最具科学与经济意义的5 0 个重大研究课题之一f 2 3 。 研究表明，生物医学材料的表面通常对生物材料的相容性具有决定性的影响 ”。在生 物材料血液相容性研究中，大多采用表面改性的方法来提高材料的血液相容性，并己取得 许多研究进展。 1 2 1 高含水的表面或高疏水的表面 人体血液之中含有大约9 0 的水，因此材料表面的高含水结构可能具有比较好的血液 相容性。i k a d a 从完全不和血液相互作用的聚合物表面不会导致血栓形成，即不吸附任何向 浆蛋白质的聚合物表面必定是血液相容性的基本假设出发，研究了血液介质中高分子材料 表面与血浆蛋白的界面自由能和粘附功的相互关系后发现，要使高分子与蛋白质不粘附， 一种方法是造成超亲水性的表面，一种方法是形成超疏水性的表面 2 4 。i k a d a 用等离子体 处理p e t 表面，分别得到了亲水性和疏水性的表面，血液实验测试表明，提高了材料的血 液相容性。 1 2 2 微多相高分子材料表面 生物体血管内壁宏观上是十分光滑的表面，但是从微观上看，血管壁内皮细胞表面膜 是一个双层脂质的液体基质层，中间嵌着各类糖蛋白和糖脂质。这种宏观光滑、微观多相 分离的结构使血管壁具有优异的抗凝血性能。有文献 2 5 报道了一类新的具有二种聚醚软链 段( c p t m g t 和p e g t ) 和一种聚酯硬链段( p e t ) 的混合聚醚一聚酯嵌段共聚物( m p e e ) 的合成和它的血液相容性，结果表明聚醚一聚酯嵌段共聚物的血液相容性可以通过引入亲 水性好的p e g t 组分而得到提高，研究发现材料的微相分离结构可导致优良的血液相容性。 还有文献【26 j 详细讨论了激光处理p e t 表面的物理化学性能及其对材料表面血小板糕附的 北京服裴学院2 0 0 6 年坝士学位论立 影响，结果表明妇于激光处理p e t 表面引起了表面形貌、化学结构以及使材料表面的结晶 ，睫发生了变化，从丽使粒醛在材料表露蛉盎小板明显减少。藤有文默2 7 1 则避一步研究了激 光处理p e t 表面的细胞粘附行为。 1 23 材料表面接枝改性 表面接枝改性是提裔高分子生物材料抗凝血性的一个重要途径，也是高分子生物材料 獗究者研究的最多的一葶申表面改性方法。用于赢分子生物材料表露接枝改牲的方法主要蠢 化学试剂法 2 8 】，偶联剂法【矧，等离子体法【3 0 】，紫外光照射法叫以及高能辐射法 3 2 i ，另外 簸远臭鬟纯方法【3 习接棱囊开始gl 入注嚣。誊孝糕表露接技敬蛙提麓囊滚穗褰瞧实豁上是逶过 按枝的单体或者化合物来提高的，因此，材料表面接枝何种物质能够提商材料的血液相容 後楚醑究者餐关心静最多翡滔慧。磊嚣，麓够满足这一黉求兹擎体缀多，主要露丙浠酸、 聚乙二醇( p e g ) 、肝素( h e p a r i n ，h e ) 、白蛋白( a l b u m i n ) 等等。也有人通过在化学溶液 中直接接枝具有抗凝血性的亿学基霞束撼高材料的血液褶容性，这种方法般要先在材料 袤面形成活性自陡基或者活性基圃，但怒由于接枝基团与基体结合不牢卿而限铡了它的应 用。产生活性自由基的方法可以采用自由基聚合阁的引发剂，如c e 4 十，b p o 等。j a d w i g a 3 4 】 瑗过氧化苯甲酸( b p o ) 弓l 发在p e t 表嚣接棱毳烯黢寒提态p e t 豹盘滚秘枣性； k e i j i f u j i m o t o l l 】用等离子体处理p u 表面彤成活性中心，搂枝丙烯酸胺来减少蛋白质粘附和 巍毒叛糕辩。 。2 。4 檬瓣表嚣瓣翳素纯鞠类黪素键 翳豢是一黏分子量为2 0 0 0 左毫的羧瞧越多糖，其镰节单位系盛蕊麓糖黢磺酸、蘩莓 糖醛酸及艾社糖磺醛酸等所组成( 图4 ) ”。所渭肝素化就是指肝索或其衍生物在材料上的 阐定亿。从肝素豹分子结构可以看出，在它的分予中含商两类活性基团，一类魑- - s 0 3 。、 - - c o o 等负离子，另一类是- - o h 、n l 一，负离子上的抗衡离子可以遴行离子交换，蕊 - - o h 、一n h 上的活泼氨可以发生一系列功能性反应。 旱在1 9 6 3 年g o t t 等裁提爨在毒孝精装覆固定器手素匏石墨氯纯苄铵麓翳素纯法( g b h 法) 。之后，有关肝素化方法( h e p a r i n i z a t i o n ) 研究的文章与年俱增。6 1 ，成为提高生物木幸 料抗凝血性兹一个重要途径。把肝素固定在生物材料表面的途径有物理吸附和化学结合两 大类，丽在化学结合中，又有离予键结合移共馀键结合之分。化学键固定的肝素较物理吸 6 北京服装学院2 0 0 6 年碗1 学位论文 附的稳定，在化学固定中，通过共价键的又远比通过离子键的稳定。但另一方面，通过共 价键结合的表面固定化肝素却有生物活性较低及抗凝血性改善幅度不很突出的问题。这也 是近年来高分子生物材料表面肝素化研究中存在的主要问题。林思聪认为，生物大分子的 生物学功能来自其天然构象( n a t u r a lc o n f o r m a t i o n ) “。因此，固定化肝素的生物活性取 决于肝素分子能否维持其天然的构象。材料抗凝血性提高的程度，除了决定于固定化肝素 分子的生物活性外，还与材料表面所固定的肝素的浓度有关。因此，欲提高肝素化的抗凝 血效果，必须有一个正确的材料表面分子结构模型并在其指导下对肝素化进行深入的分子 工程研究。 后来人们通过研究发现”，肝素的抗凝血性能与肝素分子链上的带负电荷的磺酸基 以及羧基有关，且主要与磺酸基有关，因此又发展了类肝素化的方法来提高材料的血液相 容性，即在材料表面引入磺酸基团，比如通过二氧化硫等离子体处理材料表面，在材料表 面形成磺酸基团从而提高材料的抗凝血性能。汤顺清等人c s s 通过磺化反应在p e t 表面接枝 了磺酸基，使材料出现类肝素化的性质，提高了材料的血液相容性。 i - 1nh s d j h0 i - 1 图4 肝素的结构 1 25 材料表面的内皮细胞固定化 d 改善抗凝血性乃至血液相容性最理想的途径应是在生物材料的表面种植、培养血管内 皮细胞。血管内皮细胞还兼有内分泌的功能。但是，直接把内皮细胞种植在一般高分子生 物材料表面不仅繁殖慢，而且过一定时间后还容易从材料表面上脱落下来。因此，现在多 在生物材料表面先固定上细胞粘合蛋白( 如f i b r o n e c t i o n 鲫) 或在这类蛋白质分子中担负 着结合功能的肽段( 如- a r g g l y a s p - ( r g d ) “。3 ) ，然后再在其上种植和培养内皮细胞。通过 0 2 ，n h 3 或它们的混合气体等离子体处理p e t 表面，在表面引入活性基团，然后内皮细胞 北京勰装学院2 0 0 6 年龋i ：学倥论文 通过这些活性錾团种植在p e t 表面，实骏表明，处理后的p e t 材料并没有任何海性反应， 并量搀志了生物靼褰性，骧羲培养时阗瓣延长，爨褴在裹瑟款缨艨纛瓒长，其瞧滚籀容性 也不断的提商，但是内皮细胞与p e t 表厕的结合不是很牢固，从而限制了它的临床应用。“1 。 种植了内皮细腿的材料相当于血管内膜的“伪内膜”，这样材料就具有了血管本身的不引 起藏缝形或静性矮。但是这耱方法对徽镪久工盘警( 翔直径6 m m 以下) 还澎欠不足，这 燎因为微细人：e 帆管很细，疯管被血栓膜戚长出的内皮细胞阻塞。1 9 7 8 年开始的涤纶人工 搬管内皮细胞的i 瞄床研究表明，种植内皮细胞的人工生物材料抗血栓效果明显提赢，但是 关德是李孝孝善表露形减静内波细麓层静痰皮缓魏的活毪溪较赢。因此，霞定生物大分子或内 皮细胞也存在如何提高固定化生物大分子和内皮细胞的活性和抗凝觚效果问题，问题的解 决电同样有赖予建立一个正确的材料表蕊分子结构模型以及在其指导下的分子工程研究。 1 2 6 纳米技术的应用 纳米孝辛瓣在各个领域中的应用研究与开发正在兴趣著基形成趋势，纳岽毒孝瓣在生物医 学领域中的应用是近些年刚刚开始的，并且发展迅速”。例如，经过一定修饰所形成的类 金刚石碳涂层具有纳米结构，表现出优秀的生物相容性，尤其是它的血液相容性，更引起 入们豹关注。巍磊牙变发瑶h ”“3 ，与其它毒芎瓣穗魄，类嚣l 石碳表甏对纤维蛋宣藤黥吸臻程 度降低，对白缀自的吸附增强，血小板的粘附数量显鬻下降，抗凝廊性能增强，m 管内膜 增生减少。另外，有人用纳洙级碳纤维作为分散楣，与聚氨酯材料复合，并试用予心室辅 勘循环系统静斑泵表面涂覆处理，结采改性的聚氨酪凝台材料的巍液耜容性与擎纯聚氨酯 相比得到了明照的改进。0 1 。有研究认为“”，碳与血浆鬣白分子之间存在着独特的强相互作 斑，这耱强壤互佟震会“键纯”其表瑟土壤瓣的纾维蛋白覆分子，矮它减少蓑至失去送一 步引发血小板粘附和活化的活性，由此减少了材料表渐对血小板的吸附，抑制了凝j 血的发 生。又如李潮铸人通过实验发现，z n o 纳米材料具有一定的抗凝血作用，而f e 纳米材料 不其有藐凝盘俸矮”。 1 3 材料抗凝血性能的袭征与评价 高分子材料的血液相容寸生评价方法与程序经过二十多年各国科举家的共同努力，已取 得较大的进展，把抗凝血与溶血l 作为血液相容性研究的中心议题，从材料表面理化特性， - 8 ， 乾京簸装学貌2 0 0 6 年馥= 亡学位泛文 血浆蛋白的竞争吸附，血小板的粘附与激活、红细胞、自细胞的粘附、变形与激活、内源 性凝盘系统黪接触活纯等五令方压乃裂工馋，基零建立了霞大类方法，瑟誊砉辩表露i l 特 歪法、 体外试验法、半体内试验法及体内试验法，如表i 所示简要介绍这几种方法”。 表1高分子材料与血液接触试验方法 名称试验方法 译价目的 羽各稀物理化学测试仪嚣，测定高分予辛才料 表征商分子材料表谣物理纯 的表面物理化学性质。 学性熊，与生物性能测定最 表面材 相关，从两弄清楚謇孝瓣血液 辩表短 之闻稍互作用，并进步阐 明材料抗凝血方法。 诖血液与试片棱触，强黎试片上血浆爨白、测定树攀萼表嚣和l l 珏浆蛋自、 斑小板、自绷胞、红细胞麓的量和变化情况。血小板、自细胞、红细胞等 体外试验另外还观察m 液中凝固因子的变化，j 衄为人 的反应程度，弄清生物医用 ( i 拄v i t r o )血或动物敷。 孝喜辩爨露( b m i ) 初麓躲状况， 以达到血液相容俄材料的初 筛目的。 在罨予体乡 躲瘫滚分漉翻鼹中设毒试验麓， 在与饺鼹状态大致凌近黪条 观察试片上赢浆蛋白、巍小板、自细胞、红件下，测定材料表面与j f l l 液 半体内试验细胞的量和变化、血栓形态等。动物实验。 的反应性，特别是赢栓本身 ( e xv i v o ) 夔生娥程度，这霹秀涛楚鼗 天内b m i 的情况。二次筛选 目的。 誊孝翳 壹入棼凑磊，蕊察秘凝表囊上魏蛊礁形 在接近镬震状态数条 孛下， 成情况，材料变化，以及在体内各部分产生 综合评价材料和生物两方面 体内试验 的微小血栓，在生物方面，观察血小板等血的变化程度。对b m i 来说， ( i n v i v o ) 液袋分戆摄像。动穆实验。 可弄淡楚鼗弱至数嗣阕长麓 的全貌。 评价程序一般由体外或体内试验对离分子材料的血液相容性作初步评价，以改进材料 黪分子竣诗及会藏方法，零螽交半俸蠹及 零麦试验送行最终译徐。下瑟套缮三耱傣努鬻蔫 的觑液相容性评价方法： 北京服装学院2 0 0 6 年碗一j 学位论史 动态凝血实验：根据血块形成后游离红细胞减少的现象，通过在不同时间向试样中加 入蒸馏水以使未参与凝血的红细胞在低渗透压环境下破裂( 凝血块中的红细胞不再释放血 红蛋白) ，并对红细胞破裂后释放出的血红蛋白进行浓度测定【4 9 】。由于凝血过程是一个酶 促反应，一般在3 - 5 m i n 后爿明显出现，因此主要观察凝血启动5 m i n 后的凝血程度与速度。 血小板粘附实验：血液与生物材料接触后，血小板、血细胞成分被吸附到材料表面， f f i 细胞发生变形并释放出物质使相邻血小板聚集。血小板还释放出凝血因子刺激纤维蛋白 的固化。因此通过观察血细胞与各种材料表面接触后的变化情况，可从血小板参与凝f f 【的 角度评价血液相容性，高分子材料表面吸附的血小板数量是血液相容性中最基本的评价指 标之一。在相同接触时间内，血小板变形少、聚集个数少的材料血液相容性较好。 凝血因子检验实验：现有的研究已经发现人体血液中参与血液凝固的因子至少有1 4 个， 包括1 2 个经典的凝血因予以及激肽系统的激肽释放酶原( p r e k a l l i k r e i n ，p i e ) 和高分子量 激肽酶( h i g hm o l e c u l a rw e i g hk i n i n o g e n ，h m w k ) 。血液凝固就是这一系列凝血因子相继被 激活，最后形成纤维蛋白凝块的过程。目前在实验室常用于测定凝血因子的测试方法 5 0 是活化部分凝血活酶时间( a c t i v a t e dp a r t i a l l yt h r o m b o p l a st i nt i m e ，a p t t ) ，血浆凝m 酶原 时间( t h r o m b o p l a s t i nt i m e ，p t ) ，凝血酶时间( t h r o m b i nt i m e ，t t ) ，a p t t 是内源凝血系 统较敏感和常用的筛选的实验，常用于评价凝血因子x i 和，尤其是的活性。p t ，t t 是外源凝血系统常用的筛选实验。 1 4 高分子材料织物的生物力学。陛能评价 生物力学基本性能在一定程度上制约了材料在生物医学工程中的应用，同时它会影响 材料的生物相容性。所以在体外对材料的生物力学性能进行合理的评价与表征，最终实现 体内力学性能的可预测性，是十分必要的。 15 本课题的研究意义 在国际上，血液相容性材料的研究水平被认为是生物材料研究水平的重要标志。目前 在世界范围内还没有开发出一个具有理想抗凝血性能的生物材料。改善生物材料的血液相 容性有两条基本途径：其一，合成对血液完全呈惰性的新材料；其二，对现有物理机械性 能较好，适用范围较广的生物材料进行表面修饰，以提高其抗凝血功能。前者是战略目标， 而后者却更具有实用价值。抗凝血材料不但要有好的抗凝血性能，而且要具有优良的物理 北京照装学豌2 0 0 6 年弼上学控娩文 机械性能以满足制造人工器官的需要。例如，用来制造人工心脏血泵内血囊的材料既腰抗 凝蠹，叉要考缀藏照囊誊鼗垂挠性( 终4 手露次苹) 季翼较藏懿撬张强度茗嚣弹性。 姿蘸，各潮黠生凌零毒辩豹莓骨究与嚣发，爨处于经验积半经验除袋，基本主是癍医学豹 急浠，以瑗有材料为对象，缀遥当纯纯或逡当改牲器疆热以庭矮。蒸疆建立在分子竣计基 础上，以材料的结构与性能之间的关系，尤其是以结构与生物相容性之间的关系为依据的 巍鼙叟浆耪糕翡浚诗、礤究帮弼：发工 誊禳少。嚣瑟瑶瓣应莠l 懿至兹鞠嚼及裁鬣，茏蒺莛对 生物相容性要j 芑赢的人工器官村料，仍处于“勉强可用”阶段，远不能满足实际露求，这 也在相当大的稷魔上影响了人工器官的发殿。 懿果交餮女在2 l 穗纪秘溺綦胥裁浅l 鼙2 令奁蕊凝焱孝葶瓣，这将对太工，良醛等与盎滚 相接触的人工器官的研制起到巨大的假进作用，提高我幽生物材料界在国际卜的士也位和影 蚓5 ”。 黎蘼纾雏熬 蹩整魏凄决东了其在垒魏嚣麓薅辫鬟域瓣广泛瘦穗。毽蒙琵纾绻潮成熬生 物鬣翔材瓣植入入体螽，在激渡中长麓漫溺，其力学链髓仍会发生变化，雯羹要鹣蹩由于 其暾滚相容性不能满足要求，常常导数凝胀形成血栓，囊接影响材料的使用寿命，从而危 及怒誊麓安全。瓣蠡，聚蘸纾维生貔褥褥瓣凝燕窝越携来锝蔓l 裙瘾簿决瑟2 1 。 本文着力予磺究敬性聚酝的抗凝炽性熊，评价了纳米粉体的加入对聚酯抗撩愈性隧鲍 影响，为只后抗凝趣聚酯纤维昀制备提供了初步的筛热；在聚始中引入s o ，n a 基豳，同对 对菸獍凝蠹蕊能邋行了评价；采蘑离子交换麓方法在磺麓改黢聚翡申零i 天了。s 侥鞭，疆鬟 提商了聚酯的拶c 凝m 性能，e 臼于磺酸改性浆酯与已工龇化产品阳离子染料可染聚骼类似， 离予交换爨俘方援、藏本低潦，这羲为具有抗凝蛊瞧熊凝酯纾维静j ：监位皇产提供了餐实 煎灌论基磷，鼷露重大熬现实慈爻，闲时对零季释酶生耨力学壤穗遴行了俸蟹麓台矮评价与 表，谯，为最终实现体内力学襁能的可预铡憔提供必要依据。 j 豪滕装学院2 0 0 6 年鞭士攀位沦文 第二章实验部分 本实验合成了不同纳米粉体含量、不同磺酸基含懋的聚酯，将这些聚酯丝条，经过切 糖、制膜，并将聚酯纺丝、织布，通过动态凝血实验、血小板粘附实验、凝血因子检硷实 夔寒表鑫e 兹秘豹撬凝盔毪戆。麓时遥过按融囊溅定实验等探讨了糖料懿抗凝盘謇蔻毽。 2 1 含纳米粉体b h e t 的合成 2 1 1 酯化戚反及设备 ( 1 ) 酯化慕本反应方程式 ：2 = 、 c o 。降弋沪c 。洲 ( p t a ) 十2 h o c h 2 c h 2 0 h ( e g ) = 鼍 。渊删2 0 。飞扩瞄”+ 2 h oo一 十，h 1 ll ( b h e t ) ( 2 ) 热瓣露尔毙e g ：p t a = i 2 5 ：l ( 3 ) 反应所用试剂及规格 表2 实验原料及规格 ( 4 ) 实验仪器：1 0 0 0 m l 四口瓶、铁架台、加热套、注射器、保千器、回流管、量筒、 活动支架、传感器、温度计、研钵 s w q 鬻熊数字毽湛撩镄器南京桑力电予设备厂 j b 5 0 d 型增力电动搅拌机一h 海标本模型一 北象穗装学院2 0 0 6 年礤士学位论文 d d 4 0 ，2 f 型电动搅拌机杭州仪表电机厂 d d 4 0 2 f 诋速电动爨搀谡速器棱期仪表电零嚣厂 架盘药物天平北京医用天平厂 电热恒温水浴锅h h s i i 一1 温度范围3 7 1 0 0 。c 北京长安科学仪器厂 远红羚妖速予燥籀8 l 一2 型l 京逶县试黢设鍪厂 分析天平t g3 2 8 a 型上海天平仪器厂 k q - - 2 0 0 d b 型数控超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司 玻璃捧、烧杯( 2 5 0 m l 、4 0 0 m 1 ) 、爨篱( 1 0 0 m l 、2 5 m l 、2 5 0 m i ) 、试管 ( 5 ) 酯化反应设备图： 1 ，加热套2 因蕊烧瓶3 传感嚣4 温度计5 搅拌棒6 电动机7 网流管 8 温度计9 铁架台1 0 冷凝管1 1 尾椎管1 2 量筒1 3 活动支架 图5 酯化反应设备围 2 1 ，2 实验步骤 纳米粉俗b h e t 的裁螯： 1 、不同纳米z n o 含量的b h e t 的合成( z n o 含量分别为0 0 5 、0 。5 、0 6 、0 7 、0 ，8 、 1 0 、5 o ) 纳米含量= 缵米羚终质量( 霸米粉钵黢爨+ b h e t 鲍鼷n + p t a 懿壤n ：+ e g 静旗爨) 10 0 2 、纳米z n o 含量一定，不同p e g 含量的b h e t 静合成( p e g 与纳米z n o 的含量比分为 2 ：l 、4 ：l 、6 ：1 、8 ：1 、1 0 ：1 ) 3 、绫米z n o 及p e g 含量一定，不露p e g 分子量的b h e t 鲍合成( p e g 数分子”爨分裂秀 2 0 0 、1 0 0 0 、4 0 0 0 、6 0 0 0 ) 4 、纯b h e t 的合成 1 1 北京撇装学院2 0 0 6 年硕士学位沦文 2 121 浆料的制备 ( 1 ) 无p e g 浆料的制备 精确称取所需量的纳米粉体，倒入装有4 3 7 m l e 0 的烧杯中，趣声波震荡处理1 5 m i n ， 使缡米很好的分数到e g 中；再燕入1 0 0 9 p t a ，超声波震荡处理6 0 r a i n ，每隔1 5 r a i n 恩玻 璃棒搅搀均匀，配好浆辩。 ( 2 ) 含p e g 浆料的制备 精确称取所需量的纳米粉体，倒入装有p e g 鲍烧杯中，超声波震荡处理1 5 m i n ，使纳 米粉体很好的分散到p e g 中，再加入4 3 7 m l e g ，超声波震荡处理1 5 m i n ；再加入1 0 0 9 p t a ， 趟声波震荡处理4 5 m i n ，每隔1 5 m i n 用玻璃棒搅拌均匀，配好浆料。 2 ， ，2 2 壹接虢纯 a 按图5 所示连接好装置，确保仪器接口处密封性好。 b 。豫取b h e t 2 0 0 9 ，蹇羹入裂1 0 0 0 m l 麓强l i 簸中俘为底餐，热热楚b h e t 完全溶辱乏， 并开始搅拌，加稳定剂亚磷酸三苯酯3 滴，温度保持在2 5 0 2 6 0 。c ，瓶面加盖像温材料。 c b h e t 完全熔化、温度稳定时开始加入已配好的浆料。采用注射器注射加料，每次 ；：妻瓣_ 鬟约为5 m t ，每3 - 4 r a i n 麓鹳一次，麴麓瓣一个小时。 d 加料完毕后，继续搅拌反应，至冷凝器顶部温度降到6 0 以下、不再出水或出水 速度非常慢时，停止搅拌加热。得到酯化产物b h e t