基于两性离子酯类前体的医用材料制备和性能研究

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生物材料的发展不可避免的要解决材料表面和血液接触时的生物相容性问题,两性离子在结构上类似于天然氨基酸的正负等量电荷分布,具有优异的生物相容性,同时因其溶剂离子化效应能够比传统的亲水材料具备更加优异的抗生物污染性能。本文基于两性离子酯类前体单体羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯的乙酯衍生物(CBE),制备了几种生物材料并作性能研究。(1)制备了含两性离子酯类单体的共聚物p(CBE-MMA-PEGMA)。甲基丙烯酸羧基甜菜碱乙酯(CBE)为功能单体,起抗蛋白质非特异性吸附和提高生物相容性的作用;甲基丙烯酸甲酯(MMA)是高玻璃化温度的单体,能够提供该共聚物材料的刚性支撑性,少量的聚乙二醇类单体PEGMA发挥协同抗蛋白质吸附作用并作为保留交联位点。通过NMR、GPC对单体和聚合物的结构进行表征。实验发现MMA含量在35%-60%的MMA4-MMA6材料具备较好的拉伸性、物理强度、黏附性;进一步地,将p(CBE-MMA-PEGMA)材料制备成膜和涂层进行蛋白质、细菌、细胞等黏附实验,发现均可以在碱性条件下快速暴露出两性离子表面,取得较好的的生物抗污黏附效果和长效稳定性,但MMA比例提高会延缓材料的水解速率;通过体外血浆凝固实验、血小板黏附实验、溶血实验来测试该材料在体外的血液相容性,证明MMA系列聚合物能够减少因材料和血浆接触时而引起的激活,降低Ⅻ因子的活化程度,延长凝血时间。(2)借鉴聚氨酯微相分离结构的思路,同时提高CBE在表面的堆积密度,将前文制备的CBE单体以聚合支链形式,将PDMS嵌入主链制备改性线性聚氨酯PCTD。以链转移剂硫代甘油调节分子量制备得到双羟基官能团封端的活性聚合物支链p(CB)OH2。然后将该活性支链和聚四氢呋喃(PTMG)和双氨丙基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为混合软段通过预聚-扩链两步法制备高生物相容性的聚氨酯PCTD并通过核磁共振氢谱(1H NMR,400M)、表面衰减全反射红外光谱(ATR-IR)等表征证明了该系列聚合物的成功制备。通过血浆蛋白吸附实验、细菌吸附和细胞黏附实验证明该系列聚合物在水解1小时左右具备优异的抗生物污染性能;血浆复钙实验和血小板黏附实验中发现PDMS改性的聚合物抗凝血性能有所提升,且当PDMS质量分数控制在12.8%时取得最好的抗凝血效果。(3)在前2章的基础上,基于人体自身抗凝系统中赖氨酸作为纤维溶酶原和激活剂t-PA特异性结合位点的促纤溶原理,设计并制备了双键修饰的含赖氨酸结构的单体LysMA和基于LysMA改性的共聚物p(CBE-MMA-LysMA),对其进行血栓溶解测试,发现该材料初步具备在凝血过程中加快血栓溶解的性能,能够和两性离子协同发挥抗凝-促凝的抗凝血效果,为血液相容性材料进一步开发提供新思路。
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