不同电荷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
本文关键词：不同电荷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，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：聚氨酯材料广泛应用于生物医药领域,在人工血管和各种诊断治疗器械中发挥着重要的作用。但是聚氨酯材料与生物组织相接触时,会引发一些不良反应,限制了其在生物医药方面的高端应用。提高聚氨酯材料的血液相容性是生物材料研究与发展的首要任务。对聚氨酯生物材料进行改性是解决其血液相容性的重要方法。本论文采用表面改性的方法在聚氨酯表面接枝聚合三种不同电荷类型的亲水性单体,以提高其血液相容性。本文在聚氨酯材料表面分别接枝聚合了苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、磺胺甜菜碱单体、双离子型单体。论文详细讨论了引发剂浓度、单体浓度、温度以及时间等因素对自由基聚合的影响,确定最佳的反应条件。然后对改性后的聚氨酯进行了一系列的表征,如红外光谱(ATR-FTIR)、热失重分析(TGA)、表面水接触角(WCA)等来表征接枝膜的表面结构。研究结果表明：三种不同电荷类型亲水性单体在聚氨酯膜表面接枝成功,并且改性后聚氨酯膜亲水性有了显著的改善。在此基础上,又对材料的血液相容性进行了初步的研究,包括溶血实验、蛋白质吸附实验、体外血小板粘附实验,结果显示,PU-g-PSS、PU-g-PMA、PU-g-PDMC、PU-g-PDMDAAC、 PU-g-PDMAPS、PU-g-Dual ion膜溶血率都符合相关国际标准,蛋白质吸附量都有明显的减少,且材料表面吸附了较少的血小板,表明材料的血液相容性显著提高。改性后的聚氨酯材料都具有良好的抗凝血活性,有望以后在生物医学工程方面得到广泛的应用。最后,初步研究了三种不同电荷类型亲水单体聚氨酯膜材料的抗凝血机理。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。结果显示材料的抗凝血性能需要在亲水性区域和疏水性区域有一个适宜的平衡。另外,PU-g-PMA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的自然状态,使“维持自然状态”说得到了进一步的实验验证。
【关键词】：聚氨酯 电荷类型 亲水改性 表面改性 血液相容性 抗凝血机理
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08;TQ323.8
【目录】：
- 摘要3-4
- Abstract4-9
- 第一章 绪论9-17
- 1.1 生物材料9-10
- 1.1.1 生物材料概述9
- 1.1.2 生物材料的分类9-10
- 1.2 聚氨酯生物材料10-13
- 1.2.1 医用聚氨酯的结构特点与特性11
- 1.2.2 聚氨酯表面改性方法11-13
- 1.3 聚氨酯表面改性常用的高分子材料13-15
- 1.3.1 肝素13
- 1.3.2 聚乙二醇13-14
- 1.3.3 两性离子14-15
- 1.4 研究目的和技术路线15-17
- 1.4.1 研究的目的15
- 1.4.2 研究意义15
- 1.4.3 实验方法与步骤15-17
- 第二章 表面接枝阴离子型亲水单体的聚氨酯的合成及血液相容性研究17-37
- 2.1 实验内容17-20
- 2.1.1 实验原料和试剂17
- 2.1.2 实验仪器17-18
- 2.1.3 实验原理18
- 2.1.4 样品膜的制备18
- 2.1.5 聚氨酯膜材料结构测试与表征18-19
- 2.1.6 血液相容性的初步评价19-20
- 2.2 表面接枝苯乙烯磺酸钠的PU膜的制备与结果讨论20-26
- 2.2.1 反应条件对接枝量的影响20-24
- 2.2.2 红外光谱分析24
- 2.2.3 接触角分析24-25
- 2.2.4 热稳定性分析25-26
- 2.3 表面接枝甲基丙烯酸钠的PU膜的制备与结果讨论26-31
- 2.3.1 反应条件对接枝量的影响26-29
- 2.3.2 红外光谱分析29-30
- 2.3.3 接触角分析30
- 2.3.4 热稳定性分析30-31
- 2.4 表面接枝阴离子型单体的聚氨酯血液相容性的研究31-33
- 2.4.1 血小板粘附实验31-32
- 2.4.2 溶血实验32
- 2.4.3 蛋白质吸附实验32-33
- 2.5 表面接枝阴离子型亲水单体的聚氨酯抗凝血机理的研究33-36
- 2.5.1 粘度计法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用33-35
- 2.5.2 圆二色谱法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用35-36
- 2.6 小结36-37
- 第三章 表面接枝阳离子型亲水单体的聚氨酯的合成及血液相容性研究37-53
- 3.1 实验内容37-39
- 3.1.1 实验原料和试剂37
- 3.1.2 实验仪器37
- 3.1.3 样品膜的制备37
- 3.1.4 实验反应机理37-38
- 3.1.5 聚氨酯膜材料结构测试与表征38
- 3.1.6 血液相容性的初步评价38-39
- 3.2 表面接枝甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的PU膜的制备与结果讨论39-43
- 3.2.1 反应条件对接枝量的影响39-41
- 3.2.2 红外光谱分析41-42
- 3.2.3 接触角分析42-43
- 3.2.4 热稳定性分析43
- 3.3 表面接枝二甲基二烯丙基氯化铵的PU膜的制备与结果讨论43-48
- 3.3.1 反应条件对接枝量的影响43-46
- 3.3.2 红外光谱分析46-47
- 3.3.3 接触角分析47
- 3.3.4 热稳定性分析47-48
- 3.4 表面接枝阳离子型单体的聚氨酯血液相容性的研究48-50
- 3.4.1 血小板粘附实验48
- 3.4.2 溶血实验48-49
- 3.4.3 蛋白质吸附实验49-50
- 3.5 表面接枝阳离子型亲水单体的聚氨酯抗凝血机理的研究50-52
- 3.5.1 粘度计法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用50-51
- 3.5.2 圆二色谱法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用51-52
- 3.6 小结52-53
- 第四章 表面接枝两性离子型亲水单体的聚氨酯的合成及血液相容性研究53-68
- 4.1 实验内容53-56
- 4.1.1 实验原料和试剂53
- 4.1.2 实验仪器53
- 4.1.3 样品膜的制备53-54
- 4.1.4 实验原理54-55
- 4.1.5 聚氨酯膜材料结构测试与表征55-56
- 4.1.6 血液相容性的初步评价56
- 4.2 表面接枝聚合磺胺甜菜碱单体的聚氨酯膜的结果讨论56-61
- 4.2.1 反应条件对接枝量的影响56-59
- 4.2.2 红外光谱分析59-60
- 4.2.3 接触角分析60
- 4.2.4 热稳定性分析60-61
- 4.3 表面接枝聚合双离子单体的聚氨酯膜的结果讨论61-63
- 4.3.1 红外光谱分析61-62
- 4.3.2 接触角分析62
- 4.3.3 热稳定性分析62-63
- 4.4 表面接枝两性离子型亲水单体的聚氨酯血液相容性的研究63-65
- 4.4.1 血小板粘附实验63
- 4.4.2 溶血实验63-64
- 4.4.3 蛋白质吸附实验64-65
- 4.5 表面接枝两性离子型单体的聚氨酯抗凝血机理的研究65-67
- 4.5.1 粘度计法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用65-66
- 4.5.2 圆二色谱法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用66-67
- 4.6 小结67-68
- 第五章 结论与展望68-77
- 5.1 结果与讨论68-75
- 5.1.1 接触角分析68-69
- 5.1.2 血小板粘附实验69-70
- 5.1.3 溶血实验70-71
- 5.1.4 蛋白质吸附实验71-72
- 5.1.5 粘度计法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用72-74
- 5.1.6 圆二色谱法研究聚氨酯材料与牛血清蛋白相互作用74-75
- 5.1.7 小结75
- 5.2 展望75-77
- 参考文献77-87
- 在读期间发表的学术论文及研究成果87-88
- 致谢88
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