生物医用高分子材料的表面改性及其抗凝血性能的研究

摘要

生物医用高分子材料被广泛应用于生物学、医学领域。当高分子材料长期或临时与人体接触时，生物体可能发生炎症、致癌、血栓等生物反应，这取决于材料表面与生物环境之间的相互作用。对高分子材料进行表面改性，可大幅度改善高分子材料与生物体的相容性。本文采用等离子体和紫外照射接枝技术对医用高分子材料聚乙烯进行表面改性，以提高其抗凝血性能。进一步采用等离子体技术，对生物可降解高分子材料聚乳酸进行表面改性。 (1)以聚乙烯(PE)膜为基材，利用Ar等离子体对其进行预处理，在无光引发剂的条件下，紫外照射接枝丙烯酰胺(AAm)。接枝AAm后的PE膜与十八醇进行醇解反应，将十八烷基固定到PE膜表面，以改善PE膜表面的抗凝血性能。探讨了等离子体复合参数(W/FM)、等离子体预处理时间、AAm单体浓度以及紫外照射时间对AAm接枝反应的影响。确定最佳反应条件为：W/FM=0.08～0.10GJ/kg，等离子体预处理时间=2min，AAm单体浓度=20wt.％，紫外照射时间=30min。通过接触角测定、X-射线光电子能谱(XPS)、衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和原子力显微镜(AFM)研究了PE膜接枝AAm前后和醇解反应前后表面性能和表面形貌的变化。接触角测定、XPS和ATR-FTIR分析表明，AAm和十八烷基分别依次被固定在PE膜表面，在PE膜表面形成了以聚丙烯酰胺为“间隔臂”，十八烷基为末端基的“尾状”结构。采用血小板黏附实验对材料的抗凝血性能进行评价，实验结果表明被修饰过的PE膜抗凝血性能显著提高。抗凝血作用的改善可能是由于聚丙烯酰胺阻碍蛋白质的非特异性吸附和十八烷基选择性吸附白蛋白的协同作用的结果。 (2)以PE膜为基材，利用Ar等离子体对其进行预处理，在无光引发剂的条件下，紫外光照射接枝丙烯酸(AAc)，对接枝AAc后的PE膜进行肝素化处理，以改善PE膜表面的抗凝血性能。探讨了W/FM、等离子体预处理时间、AAc单体浓度以及紫外照射时间对AAc接枝反应的影响。确定最佳反应条件为：W/FM=0.06～0.07GJ/kg，等离子体预处理时间=1min，AAc单体浓度=10wt.％，紫外照射时间=20min。通过接触角测定、AFM、XPS和ATR-FTIR研究了PE膜接枝AAc前后和肝素化前后表面性能和表面形貌的变化。XPS和ATR-FTIR分析表明AAc和肝素分别依次被成功地固定于PE表面。采用血小板黏附实验对材料的抗凝血性能进行评价，结果表明，被修饰PE膜的抗凝血性能显著提高。 (3)分别采用N2等离子体和N2/H2混合气体等离子体对生物可降解高分子材料聚乳酸(PDLLA)进行表面处理，以提高其亲水性。实验得出，N2等离子体改善PDLLA膜表面亲水性的最佳条件为：等离子体处理时间=2min，等离子体放电功率=30W，气体压强=50～60Pa。通过接触角测定、XPS和AFM研究了PDLLA膜经N2等离子体和N2/H2混合气体等离子体处理前后表面性能和表面形貌的变化。接触角测定结果表明PDLLA-N2的表面亲水性优于PDLLA-N2/H2，XPS分析表明PDLLA-N2的表面氨基含量高于PDLLA-N2/H2，AFM分析表明PDLLA-N2的表面刻蚀程度较PDLLA-N2/H2弱。因此采用N2等离子体可比N2/H2混合气体等离子体更好地改善PDLLA膜表面的亲水性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章概述

第二章丙烯酰胺接枝与醇解改善医用高分子材料聚乙烯膜表面抗凝血性质的研究

第三章聚乙烯表面共价键合肝素及抗凝血性质的研究

第四章N2和N2/H2等离子体对可降解生物医用材料聚乳酸的表面改性

总结

参考文献

致谢

攻读学位期间研究成果