热塑性聚氨酯医用材料的表面结构化修饰及其浸润性研究

商务也能小清新热塑性聚氨酯医用材料的表面结构化修饰及其浸润性研究答辩人：许铭阳班级：材料04学号：10021101指导老师：郭朝维以聚氨酯人造血管为对象进行的探究课题背景人类健康需要人体器官的损伤寻找替代品医用高分子材料

每年需要大量的人造器官，尤其是与血液相接触的人造器官需求很大，聚氨酯是理想材料。聚氨酯人造血管作用：连接或替代人体部分血管。如心脏搭桥手术。要求：①具备有良好的组织相容性和血液相容桂。②与宿主健康血管相近似的动力学性能。③能与所替代的血管愈合成一体，有血管内膜长入。④不易发生退行性改变，性能稳定。⑤良好的力学性能。⑥缝合容易，不易撕裂。能选择不同的口径和长度。研究内容聚氨酯具有优良的力学性能和组织相容性，是人造血管的理想材料。行业现状部分进入商用，但尚不能满足更高的要求。更好的力学性能更好的组织相容性更好的血液相容性综合性能尚未完全解决，尤其是口径较小的血管。是攻坚方向。基本解决基本解决

血液相容性定义：血液相容性指高分子材料与血液接触时不引起凝血及血小板粘着凝聚，不出现溶血现象。材料的血液相容性关键是抗凝血性。组织相容性定义：组织相容性指高分子材料与生物活体组织及体液接触后，不会致使细胞、组织的功能下降，不会发生炎症、癌变以及生物排异反应等。

血液的亲和性抑制血小板附着形成模拟生物组织表面发生生物融合反应抗凝血性

不损伤生物体组织没有毒性

没有抗原性没有致癌性要求材料

含有-COONH-的聚酯，具有优良的综合性能，应用广泛，但—COONH—基团是亲水基团，聚氨酯表现为一定的亲水性。而超亲水性具有良好血液相容性，但是相关的实验确没有取得合理结果。而超疏水表面也具有良好血液相容性。聚氨酯

人造血管凝血原理阻碍聚氨酯人造血管推广大量使用的障碍是：血液相容性不佳。如何改善聚氨酯人造血管的血液相容性？

表面改性表面涂层物理共混微相分离结构的覆盖控制理论等离子体表面聚合光化学固定表面肝素化表面磷脂化物理方法化学方法微相分离改性方法

表面涂层涂层物质有：２－甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱的共聚物甲基丙烯酸月桂醇酯甲基丙烯酸羟丙酯甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯的共聚物优点：操作简单使用方便表面均一缺点：稳定性差耐久性差脱落后对人体致害

微相分离

当微相分离材料和血液接触时，立即吸附血浆蛋白，亲疏水性不同的蛋白质被选择性地吸附到不同微区，这种特定的蛋白质吸附层不会激活血小板表面的糖蛋白，血小板就不以异物来识别，从而阻碍了凝血的发生

因此，材料表面微相分离也是获得良好血液相容性的有效途径。微相分离示意图表面肝素化

肝素是最早被认识的天然抗凝血药物，通过抑制凝血酶原的活化，延缓和阻止纤维蛋白网络的形成而阻止凝血，具有很好的抗凝血效果，亦可能会减少导管介入所引起的细菌感染。将肝素固定于高分子材料表面，是材料的抗凝血性改善的重要途径，采用的方法有物理吸附法和化学偶合法。

肝素分子结构

Heyman等以异丙醇为膨胀剂，将聚氨酯在碱液中水解，将羧基和氨基引入聚氨酯上，采用共价键合的方法成功将肝素固定，但所用原料毒性大，限制了其应用范围。

罗祥林等以二元胺为空间臂，采用共价键合方法在不带侧链官能团的聚醚氨酯表面将肝素固定。刘建伟等采用逐步偶合接枝方法，先将聚乙二醇接枝在聚对苯二甲酸乙二醇酯表面，然后在聚乙二醇末端通过化学偶合方法接枝抗凝血药物肝素。

经过对聚氨酯人造血管的浸润性和血液相容性研究以及对表面改性的研究发现

聚氨酯本身不具有超疏水性，而超疏水表面具有良好的血液相容性，增加表面粗糙度又可以增加疏水性。生活中很多超疏水的实物给我们启示。

因此我们考虑通过表面结构化改性在聚氨酯表面制造处具有良好疏水性能表面，在对其进行打磨，增加其粗糙度或许是提高血液相容性的有效办法。研究方案随意模板制作的聚氨酯表面进行表征和性能测试用砂纸打磨表面，增加粗糙度，在对其进行性能测试根据各组测得数据进行对比分析选择结构化物理改性：采用具有特殊表面结构的模板。对制成聚氨酯材料表面进行表征，和性能测试材料：聚氨酯

方法：模板法

砂纸表面扫描图进行表征和测试后，对表面进行粗糙化处理，在进行表征和性能测试对多组数据进行对比分析，最终得出结论氧化铝表面扫描图模板：氧化铝模板：任意普通模板模板：砂纸预期结果

聚氨酯材料，用模板法进行表面改性后，可能具有了超疏水的微观表面结构，砂纸打磨增加了粗糙度，所以经过改性的聚氨酯很可能会具有超疏