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中空纤维管是微创介入医疗器械的关键部件。由于需要在复杂血管中弯曲穿行,中空纤维管既要具有足够的轴向和径向强度、合适的柔软性、一定的刚性以及优良的扭控性能,又要有稳定的生物相容性,以满足其作为微创伤介入医疗器械对穿越、跟踪、扭控和耐压等复杂性能的要求。聚醚嵌段酰胺(PEBA)中空纤维管以其硬度范围跨度广,物理机械性能优异和易加工性等优点,广泛应用于微创伤介入医疗器械。但是,低硬度PEBA生物学稳定性、球囊耐爆破压强度、中空纤维管韧性和扭控性能的不足等问题一直制约着其在高性能医疗器械产品中的开发应用。本论文针对上述问题,对PEBA中空纤维管制备的关键科学和技术问题开展深入研究。系统研究了吹胀诱导流动成型PEBA球囊的新方法,形成有序层状凝聚态结构,提高了球囊的拉伸强度和耐爆破压;通过对金属编织丝表面进行涂层改性,改善了金属编织丝接触节点的结合强度以及金属编织丝与聚醚嵌段酰胺基体界面,提升了中空纤维管的扭控性能;采用层层自组装及表面接枝肝素的改性方法,有效提高了低硬度聚醚嵌段酰胺的生物相容性。为高性能微创伤介入医疗器械PEBA中空纤维管工业化生产奠定基础,具有理论意义和应用价值。1、聚醚嵌段酰胺生物学相容性影响因素探究选取邵氏25D~72D硬度范围内的PEBA,通过熔融挤出制备PEBA中空纤维管。采用FT-IR、XRD和DMA分析了中空纤维管的微观结构发现,随着硬度的增加,硬段的PA12的比例逐渐升高,而软段的PTMO的比例逐渐下降;硬段的PA12具有较好的结晶性能以及软硬两段分子的极性不同等原因使得PEBA中空纤维管内部存在明显的微相分离结构。通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)可以很清楚的观察到PEBA中空纤维管的微相分离程度随着硬度的增加而增加。采用静态接触角研究了PEBA中空纤维管的浸润性,并对邵氏硬度25D-72D范围内的PEBA中空纤维管的体外溶血率、体外细胞增值率和细胞粘附测试。结果表明,体外溶血率随着硬度的增加而降低,体外细胞增值率随着硬度的增加而增加,表面细胞粘附量随着硬度的增加而增加,可以推测PEBA中空纤维管的生物相容性与其微相分离程度和表面性能息息相关。邵氏硬度较低(25D-55D)范围内的PEBA中空纤维管的体外细胞增值率较低,生物安全性低。而低硬度的PEBA中空纤维管常用于球囊扩张导管的头端,因此,需要对低硬度的PEBA中空纤维管进行生物学改性。2、低硬度聚醚嵌段酰胺中空纤维管表面生物学相容性改性及机理研究将邵氏35D的低硬度的PEBA通过单螺杆挤出机制备低硬度PEBA中空纤维管。分别采用聚多巴胺(PDA)以及聚左旋多巴(L-PDOPA)对低硬度的PEBA中空纤维管进行涂层改性,然后将肝素接枝在涂层改性后的PEBA中空纤维管表面。FT-IR结果证明,聚多巴胺和聚左旋多巴可以很好的黏附在PEBA中空纤维管表面;并且当肝素浓度为3 mg/ml和左旋多巴自聚层数为5层时,肝素能有效接枝到PEBA中空纤维管表面。SEM和AFM结果显示多巴胺在PEBA中空纤维管表面会发生自聚,形成聚多巴胺,使中空纤维管的表面粗糙度增加;但是肝素接枝改性又可以使得PEBA中空纤维管表面重新变得光滑。而左旋多巴的层数达到五层时,PEBA中空纤维管表面光滑平整。当肝素浓度为3 mg/mL时,肝素涂层均匀,没有团聚现象,粗糙度略微提升。静态接触角的测试结果显示PEBA中空纤维管的接触角随着聚左旋多巴的层数增加而降低;当肝素浓度为3 mg/mL,PEBA中空纤维管的接触角降到最低,继续增加肝素的浓度,会使PEBA中空纤维管的接触角增加。随着肝素浓度的增加,PEBA中空纤维管的体外细胞增长率逐渐增加、溶血率逐渐降低、APTT逐渐升高、细胞生长形态逐渐完善、细胞密度逐渐增加,说明多巴胺自聚接枝肝素涂层是提升PEBA中空纤维管生物相容性的很好方法。随着左旋多巴胺层数的增加,PEBA中空纤维管的体外细胞增长率逐渐增加、溶血率逐渐降低、APTT逐渐升高、细胞生长形态逐渐完善、细胞密度逐渐增加,说明层层组装左旋多巴胺接枝肝素涂层是提升PEBA中空纤维管生物相容性的很好方法。3、吹胀诱导流动场(BIF)调控聚醚嵌段酰胺中空纤维管球囊凝聚态的结构与性能研究选取邵氏72D硬度的PEBA,采用吹胀诱导流动场(BIF)制备调控PEBA中空纤维管球囊凝聚态结构和性能。根据球囊吹胀比(BR)的计算公式设计并采用单螺杆挤出制备了不同尺寸的PEBA中空纤维管,然后通过球囊成型制备了等厚度的球囊;在同一个BR的条件下,采用不同的吹胀温度(BT)制备了等厚度的球囊。采用DSC、XRD、DMA研究了不同BR和吹胀温度对PEBA球囊的结晶性能和热性能和机械性能的影响发现,随着BR和吹胀温度的增加,聚合物在吹胀诱导流动场的作用下分子链规整性增加,球囊结晶度和熔融小幅度增加,其软段和硬段的玻璃化转变温度均有所升高,球囊的耐热性也变好。通过抗拉、耐爆破等手段研究了BR和吹胀温度对PEBA球囊的机械性能的影响。结果表明,PEBA球囊的拉伸强度、球囊的耐爆破压强度随着BR和BT的增加而增大。球囊的顺应性随着BR和BT的增加而降低,说明球囊的耐受力强度随着BR的增加而增加,说明球囊的耐受力强度随着吹胀温度的增加而增加。采用AFM和SEM观察了PEBA球囊微观结构,发现随着BR和BT的增大,球囊内部出现更多规整的层状结构,这可能是吹胀过程产生的碎晶堆砌的有序性增加,逐步趋于错落有致的层状结构,可以在外力的作用下吸收更多的能量,从而提高了PEBA球囊的拉伸强度、球囊的耐爆破压强度。4、共混改性聚醚嵌段酰胺中空纤维管的结构与性能研究采用热塑性聚氨酯(TPU)对聚醚嵌段酰胺(PEBA)进行增韧改性,并通过单螺杆挤出成型制备TPU/PEBA中空纤维管。采用FT-IR、XRD和DMA等方法研究了不同TPU含量对于PEBA/TPU共混中空纤维管的结构和性能影响发现,加入少量的TPU可以与PEBA形成较强的分子间氢键;当TPU含量为3%时,共混物具有更高的结晶度和更加完整的晶形;TPU的加入了增加PEBA/TPU中空纤维管的微相分离程度,且随着TPU含量的增加,微相分离程度越严重。采用三点弯曲、拉伸和耐爆破压测试系统研究了不同含量TPU的PEBA/TPU共混中空纤维管的力学性能,并通过SEM分析了PEBA/TPU共混中空纤维管的断裂形貌,结果表明当TPU的含量为3%时,PEBA/TPU中空纤维管的断裂伸长率、断裂强度、弯曲强度、耐爆破压强度最优,分别提高了12.4%、21.5%、19.05%、25%,断面具有较高的粗糙度并且存在较多小裂纹,属于典型的韧性断裂。因此,低含量TPU可以均匀分散到PEBA基质中,PEBA和TPU之间产生氢键作用,并提高共混物的结晶规整度,同时提高中空纤维管的韧性和强度。5、涂层改性不锈钢丝及热处理调控编织增强中空纤维管复合管的扭控性能研究采用TPU涂层溶液浸渍涂覆的方法对不锈钢丝表面涂层处理,通过编织和包覆挤出工艺制备了编织增强复合中空纤维管,系统研究了不同提拉速率、不同乳液粘度对涂层厚度的影响,用接触角测试研究了不锈钢丝表面涂层的浸润性能,采用SEM以及AFM等分析测试方法,表征了涂层改性前后不锈钢丝表面的微观形貌以及粗糙度,通过扭控性能、拉伸强度、三点弯曲、ILSS和抗冲击强度等测试方法表征了力学性能,并对编织增强复合中空纤维管的表面形貌进行了分析。结果表明,涂层厚度随着提拉速率的增加而增加,当提拉速率达到V=4.0 m/min时,涂层厚度达到最大,继续提高速率,涂层厚度基本没有变化;涂层厚度随着涂层溶液粘度的增加而增加。通过涂层前后不锈钢丝的接触角分析,涂层后不锈钢丝的接触角下降了很多,说明改性后不锈钢丝的润湿性能得到提高,有利于与树脂基材的浸渍和界面相结合性能的提升。力学性能的测试表明,不锈钢丝涂层后的复合中空纤维管的扭控性能显著提升,正向扭转角度最高可提高将近14.8%,反向扭转角度可提高近41.4%;不锈钢丝浸渍涂覆后,复合中空纤维管的剪切强度显著增加。不同热处理温度对不锈钢丝编织增强TPU复合中空纤维管的性能发现,通过调控热处理温度可以得到优越扭控性能不锈钢丝编织增强TPU复合中空纤维管。