本文關(guān)鍵詞：聚砜平板膜的低溫等離子表面改性及其在膜式人工肺中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人工肺,又稱為膜式氧合器,是在開胸手術(shù)的體外循環(huán)中代替或者輔助人體肺臟,排出體內(nèi)代謝過程中所產(chǎn)生的二氧化碳、同時攝取人體必需的氧氣,以維持肺病患者的生命的輔助設(shè)備。人工肺最基本的要求是要具有良好的氣體傳輸性能及生物相容性,前者可以通過對膜材料的甄選達(dá)到要求,而生物相容性則需要對材料表面進(jìn)行相應(yīng)的改性才能滿足需要。本文在實驗室以往研究的基礎(chǔ)上,選取最優(yōu)條件下制得的聚砜(PSF)平板膜作為基膜,。通過低溫等離子體法對其進(jìn)行接枝改性,在其表面分別接枝聚乙二醇(PEG)和肝素,丙烯酸(AA)以及聚乙二-醇丙烯酸酯(PEGA),以提高膜材料的生物相容性。1、PSF膜表面進(jìn)行PEG及肝素的接枝利用低溫等離子技術(shù)在PSF基膜表面接枝PEG和肝素。首先考察了工作氣體、放電功率、處理時間及氣體流速對材料親水性的影響,確定了等離子體處理的最佳條件。氬氣等離子體處理在放電功率為50W,處理時間為2min時改性PSF膜的親水性相對較好。接著考察了PEG分子量對改性后的材料生物相容性的影響,實驗結(jié)果表明,當(dāng)PEG分子量為6000時,改性后的PSF膜表面的牛血清白蛋白和血小板吸附量最少。最后考察了接枝后PSF膜的傳輸性能,實驗結(jié)果表明接枝后的PSF膜材料保持了材料的本體性能,滲透通量基本保持不變,同時血液條件下氣液雙側(cè)傳輸性能測試結(jié)果顯示,血液流速為1.5L/min時,氧氣和二氧化碳的傳輸性能分別達(dá)到107mL/min,99mL/min,已經(jīng)接近臨床上常用的氧合器氣體傳輸效率。2、PSF膜表面進(jìn)行丙烯酸的聚合接枝利用低溫等離子體技術(shù)在PSF基膜表面聚合接枝丙烯酸,采取了浸泡接枝和汽化接枝兩種方法。對于浸泡接枝法,考察了丙烯酸溶液濃度和溫度對改性后的材料親水性的影響。當(dāng)丙烯酸溶液濃度為40wt%,溫度為60℃時,改性后的PSF膜具有較好的親水性,牛血清白蛋白吸附量明顯減少,但是血小板黏附情況仍然比較嚴(yán)重。由于丙烯酸的聚合度難以控制,過度聚合的丙烯酸接枝到材料表面,PSF膜的氣體滲透通量明顯減小。血液條件下的氣液雙側(cè)傳輸性能測試結(jié)果也不理想,氧氣和二氧化碳的傳輸性能僅為70mL/min和62mL/min。對于汽化接枝法,實驗結(jié)果表明其彌補了浸泡接枝法的不足,不會發(fā)生丙烯酸的過度聚合,改性后的PSF膜具有良好的傳輸性能,滲透通量與未改性PSF膜相比基本保持不變。3、PSF膜表面進(jìn)行PEGA的接枝利用低溫等離子體技術(shù),在PSF膜表面接枝PEGA。PEG具有良好的親水性,PSF膜表面接枝PEG后具有優(yōu)異的生物相容性。PEG在與丙烯酸發(fā)生酯化反應(yīng)后,生成一端或兩端帶雙鍵的PEGA,更加容易與激活后的PSF膜材料發(fā)生接枝。考察了PEGA溶液濃度和溫度對改性后的材料親水性的影響。實驗結(jié)果表明,PEGA溶液濃度為50g/L時,改性后的PSF膜親水性較好,牛血清白蛋白及血小板黏附量也明顯減少。滲透通量及氣液雙側(cè)傳輸性質(zhì)測試結(jié)果表明,改性后的PSF膜保留了材料的本體性能,具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：PSF膜 低溫等離子體 表面改性 傳輸性能 生物相容性
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318.1;TQ320.721
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 人工肺簡介12-14
• 1.1.1 人工肺基本概念12
• 1.1.2 人工肺的發(fā)展歷史12-13
• 1.1.3 理想的人工肺所具備的的條件13-14
• 1.2 膜材料簡介14-17
• 1.2.1 膜材料的使用歷程14-17
• 1.2.2 膜材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)17
• 1.3 生物相容性17-21
• 1.3.1 生物相容性基本概念17-18
• 1.3.2 血液相容性的評價標(biāo)準(zhǔn)18-19
• 1.3.3 材料生物相容性的影響因素19-20
• 1.3.4 提高材料表面血液相容性的方法20-21
• 1.4 高分子材料表面改性方法21-24
• 1.4.1 表面涂覆法21
• 1.4.2 表面氧化和腐蝕21-22
• 1.4.3 接枝改性法22-23
• 1.4.4 表面活性劑法23
• 1.4.5 分子自組裝法23-24
• 1.5 等離子體技術(shù)簡介24-27
• 1.5.1 等離子體簡介24
• 1.5.2 低溫等離子體改性技術(shù)24-27
• 1.6 本論文的主要研究工作27-28
• 1.7 本論文的主要創(chuàng)新點28-29
• 第二章 PSF膜表面等離子接枝PEG及肝素29-51
• 2.1 前言29-30
• 2.2 實驗部分30-38
• 2.2.0 主要實驗藥品30
• 2.2.1 主要實驗儀器設(shè)備30-31
• 2.2.2 PSF平板膜的制備31-32
• 2.2.3 等離子體改性32-33
• 2.2.4 氣體滲透性能測試33-34
• 2.2.5 膜材料的臨界透水壓力測試34
• 2.2.6 紅外光譜分析34
• 2.2.7 膜材料氣液雙側(cè)傳輸性能測試34-36
• 2.2.8 PSF平板膜空隙率的測定36
• 2.2.9 膜接枝率測試36
• 2.2.10 接觸角測試36
• 2.2.11 光電子能譜36-37
• 2.2.12 掃描電鏡(SEM)37
• 2.2.13 BSA吸附分析37-38
• 2.2.15 血小板吸附測試38
• 2.2.16 肝素接枝含量測定38
• 2.3 實驗結(jié)果38-49
• 2.3.1 孔隙率測試結(jié)果38-39
• 2.3.2 等離子體接枝條件對改性膜的接觸角的影響39-42
• 2.3.3 不同分子量PEG接枝對改性膜的接觸角的影響42
• 2.3.4 紅外光譜42-43
• 2.3.5 光電子能譜(XPS)43
• 2.3.6 臨界透水壓力測試43-44
• 2.3.7 肝素含量測試結(jié)果44
• 2.3.8 牛血清蛋白的吸附44-46
• 2.3.9 血小板黏附性能測試46-47
• 2.3.10 氣體通量實驗結(jié)果47
• 2.3.11 氣液雙側(cè)傳輸性質(zhì)測試結(jié)果47-49
• 2.4 等離子體改性PSF膜材料反應(yīng)機理探討49-50
• 2.5 本章小結(jié)50-51
• 第三章 PSF膜表面等離子體聚合接枝丙烯酸51-62
• 3.1 前言51-52
• 3.2 實驗部分52-54
• 3.2.1 實驗藥品及實驗器材52
• 3.2.2 丙烯酸溶液浸泡接枝52-53
• 3.2.3 丙烯酸汽化接枝53-54
• 3.2.4 膜材料物理化學(xué)性能測試54
• 3.2.5 膜材料生物相容性指標(biāo)測試54
• 3.3 結(jié)果分析及討論54-61
• 3.3.1 丙烯酸溶液溫度及濃度對改性膜的接觸角的影響54-55
• 3.3.2 丙烯酸溶液溫度及溶液濃度對改性膜的接枝度的影響55-56
• 3.3.3 紅外分析結(jié)果56-57
• 3.3.5 滲透通量測試57-58
• 3.3.6 牛血清蛋白吸附結(jié)果58-59
• 3.3.7 血小板黏附實驗結(jié)果59-60
• 3.3.8 氣液雙側(cè)傳輸性質(zhì)結(jié)果60-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 PSF膜表面等離子體接枝PEGA62-71
• 4.1 前言62-63
• 4.2 實驗部分63-65
• 4.2.1 實驗藥品及實驗器材63
• 4.2.2 PEGA溶液浸泡接枝63-64
• 4.2.3 膜材料物理化學(xué)性能測試64
• 4.2.4 膜材料生物相容性指標(biāo)測試64-65
• 4.3 實驗結(jié)果及討論65-69
• 4.3.1 PEGA溶液濃度、處理功率及溶液溫度對改性膜接觸角的影響65-66
• 4.3.2 紅外測試結(jié)果66
• 4.3.3 浸泡溶液濃度對改性膜接枝度的影響66-67
• 4.3.4 滲透通量實驗結(jié)果67
• 4.3.5 BSA吸附實驗67-68
• 4.3.6 血小板吸附結(jié)果68-69
• 4.3.7 氣液雙側(cè)傳輸性質(zhì)測試結(jié)果69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第五章 結(jié)論與展望71-74
• 5.1 結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 碩士期間發(fā)表論文78-79
• 致謝79-81

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本文編號：379526