本文關(guān)鍵詞：平板式聚砜膜的制備、表征、改性及其在膜式人工肺中的應(yīng)用

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【摘要】：人工肺,又稱為膜式氧合器,其主要功能是當(dāng)機(jī)體肺部發(fā)生病變或損傷時(shí)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(shí)攝取人體必需的氧氣,以維持肺病患者的生命。它是治療急性呼吸疾病和等待肺移植階段必需的醫(yī)療設(shè)備,也是心血管手術(shù)的輔助醫(yī)療設(shè)備。人工肺功能得以發(fā)揮的核心在于膜材料的選擇,本文選擇聚砜膜作為基膜,通過優(yōu)化制膜條件制備出性能優(yōu)異的基膜,通過化學(xué)改性和等離子體改性兩種改性方法接枝聚乙二醇(PEG)和肝素鈉分子,以提高膜材料的血液相容性,并對(duì)兩種改性方法進(jìn)行了比較。1.聚砜基膜的制備和優(yōu)化本部分重點(diǎn)研究了鑄膜液的濃度和初始態(tài)的膜在空氣中預(yù)揮發(fā)時(shí)間對(duì)成膜性能的影響,通過測(cè)試膜材料的氣體滲透通量、臨界透水壓力、機(jī)械強(qiáng)度、氣液雙側(cè)傳輸性能等多項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)價(jià)膜材料的綜合性能。結(jié)果表明,隨著鑄膜液濃度的增加,膜材料氧氣和二氧化碳滲透通量減小,臨界透水壓力和機(jī)械強(qiáng)度增大,而濕膜的預(yù)揮發(fā)時(shí)間越長(zhǎng),膜的通量越小,但是臨界透水壓力變化不大,因此優(yōu)化的鑄膜液濃度為15%和預(yù)揮發(fā)時(shí)間為5s。此外針對(duì)膜式氧合器的氣液傳輸測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)模擬液流速為1.5L/min時(shí),氧氣和二氧化碳通過膜的傳輸速率分別達(dá)到8.5ml/min和364.5ml/min,說明聚砜膜完全具備氧氣和二氧化碳的傳輸性能。2.聚砜膜的化學(xué)改性接枝聚乙二醇和肝素鈉分子本部分通過化學(xué)改性的手段先將聚砜膜氯甲基化,然后接枝聚乙二醇(PEG),最后鍵接肝素鈉分子,以提高基膜的生物相容性。實(shí)驗(yàn)中研究了氯化聚砜和PEG的反應(yīng)配比、反應(yīng)時(shí)間,以及聚乙二醇的分子量對(duì)于改性的影響。通過相關(guān)物理化學(xué)性能的測(cè)試,可以得出當(dāng)PEG和氯化聚砜的質(zhì)量比為2：1,接枝反應(yīng)為24h時(shí),改性膜材料能在最大程度上保持了基膜的優(yōu)異性能。接枝肝素鈉以后膜材料的血液相容性實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示,接枝分子量為一萬的PEG改性聚砜膜(PSF-PEGlw-Hep)具有最少的牛血清蛋白吸附、血小板吸附,以及較低的血栓。血液條件下氣液雙側(cè)傳輸性能測(cè)試結(jié)果顯示,血液流速為1.5L/min時(shí),氧氣和二氧化碳的傳輸性能分別達(dá)到110ml/min,102ml/min,已經(jīng)接近臨床上常用的氧合器氣體傳輸效率。3.低溫等離子體改性聚砜膜接枝聚乙二醇和肝素鈉分子本部分在化學(xué)改性接枝研究的基礎(chǔ)上,嘗試使用低溫等離子體改性方法對(duì)聚砜基膜改性接枝分子量為一萬的聚乙二醇(PEG-lw)和肝素鈉分子,并測(cè)試了改性后膜材料的物理化學(xué)性能和血液相容性,對(duì)比了兩種改性方法的優(yōu)劣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于化學(xué)改性,低溫等離子改性方法能在更大程度上保留聚砜膜的本體性能,尤其是臨界透水壓力比化學(xué)改性好；同時(shí),等離子體改性可以在聚砜膜表面激活更多的活性自由基,因此能接枝更多的肝素鈉分子,因而其血液相容性能好于化學(xué)改性的膜材料。此外,通過在聚砜膜表面單純的接枝改性肝素鈉(PSF-Hep)和同時(shí)接枝改性PEG和肝素鈉(PSF-PEG-Hep)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,長(zhǎng)鏈的PEG分子和肝素鈉相輔相成,即PEG分子量的空間位阻更有利于肝素鈉發(fā)揮其抗凝血效果。總體而言,化學(xué)改性和低溫等離子體改性各有優(yōu)缺點(diǎn),前者改性接枝分子穩(wěn)定持久,但是改變了膜材料的本體結(jié)構(gòu)；后者改性簡(jiǎn)單易行,最大程度保持了膜材料本體性能,但是改性接枝的分子容易在溶液中浸泡流失。
【關(guān)鍵詞】：聚砜膜 滲透通量 臨界透水壓力 傳輸性能 生物相容性 化學(xué)改性 等離子體改性
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ317;R318.13
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-42
• 1.1 人工肺的形式及其發(fā)展歷程12-18
• 1.1.1 人工肺的基本概念和功能12
• 1.1.2 早期人工肺的基本形式12-14
• 1.1.3 膜式人工肺的發(fā)展和形式14-18
• 1.2 人工肺的基本原理和膜材料選擇18-26
• 1.2.1 人工肺的基本原理18-19
• 1.2.2 人工肺的氣體傳輸過程19-21
• 1.2.3 人工肺常用膜材料21-25
• 1.2.4 人工肺常用膜材料選擇標(biāo)準(zhǔn)25-26
• 1.3 膜材料生物相容性的概念和測(cè)試指標(biāo)26-28
• 1.3.1 生物相容性的基本概念26
• 1.3.2 生物相容性的測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)26-28
• 1.4 膜材料的改性方法和技術(shù)28-32
• 1.4.1 膜材料表面親水性的改進(jìn)28-29
• 1.4.2 膜材料表面接枝兩性分子(仿生物質(zhì))29-30
• 1.4.3 肝素的抗凝血性能研究30-32
• 1.5 本論文的主要研究工作32-34
• 參考文獻(xiàn)34-42
• 第二章：聚砜基膜的制備和優(yōu)化42-56
• 2.1 聚砜膜制備的影響因素42-44
• 2.2 聚砜膜的制備44-47
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器設(shè)備44
• 2.2.2 聚砜膜的制備44-45
• 2.2.3 聚砜膜的性能測(cè)試45-47
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論47-53
• 2.3.1 鑄膜液濃度和粘度關(guān)系47
• 2.3.2 鑄膜條件的摸索47-49
• 2.3.3 鑄膜液濃度對(duì)氣體分離因子的影響49
• 2.3.4 臨界透水壓力測(cè)試結(jié)果分析49-50
• 2.3.5 機(jī)械強(qiáng)度分析50
• 2.3.6 膜材料斷面和內(nèi)部掃描電鏡圖片50-51
• 2.3.7 膜厚度測(cè)試結(jié)果51-52
• 2.3.8 氣液雙側(cè)傳輸速率測(cè)試52
• 2.3.9 聚砜膜溶劑殘留分析52-53
• 2.4 本章小結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-56
• 第三章：聚砜膜的化學(xué)改性56-76
• 3.1 化學(xué)改性方法和原理簡(jiǎn)介56-57
• 3.2 實(shí)驗(yàn)藥品和器材57-58
• 3.3 不同分子量PEG改性接枝聚砜膜材料的制備58-61
• 3.3.1 化學(xué)改性基本原理58-60
• 3.3.2 聚砜膜接枝聚乙二醇(PEG)60
• 3.3.3 肝素鈉的接枝(PEG-PSF-Hep)和測(cè)試60-61
• 3.4 改性接枝膜材料的化學(xué)性能測(cè)試61
• 3.4.1 滲透通量和傳輸速率測(cè)試61
• 3.4.2 接觸角測(cè)試61
• 3.5 血液相容性指標(biāo)測(cè)試61-62
• 3.5.1 血蛋白的吸附62
• 3.5.2 血小板吸附測(cè)試62
• 3.5.3 血栓的吸附測(cè)試62
• 3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析62-73
• 3.6.1 紅外光譜和核磁圖譜62-65
• 3.6.2 肝素化的表征65-67
• 3.6.3 接觸角測(cè)試結(jié)果67-68
• 3.6.4 改性膜材料臨界透水壓力測(cè)試結(jié)果68
• 3.6.5 改性以后膜材料氣體滲透通量的測(cè)試68-69
• 3.6.6 不同膜材料表面接枝肝素鈉濃度測(cè)試結(jié)果69
• 3.6.7 牛血清蛋白吸附結(jié)果69-71
• 3.6.8 血小板的吸附測(cè)試結(jié)果71-72
• 3.6.9 血栓吸測(cè)試結(jié)果72
• 3.6.10 血液條件下氣液雙側(cè)傳輸性能測(cè)試72-73
• 3.7 本章小結(jié)73-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 第四章 室溫常壓等離子體改性聚砜膜材料的研究76-86
• 4.1 等離子技術(shù)簡(jiǎn)介76-77
• 4.2 實(shí)驗(yàn)藥品和器材77-78
• 4.3 低溫等離子體處理膜材料表面78
• 4.4 膜材料物理化學(xué)性能測(cè)試78
• 4.5 膜材料生物相容性指標(biāo)測(cè)試78
• 4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論78-84
• 4.6.1 等離子體氣源及其處理時(shí)間的優(yōu)化78-79
• 4.6.2 等離子體改性PEG-1w和肝素鈉接枝表征79-80
• 4.6.3 等離子體改性接觸角測(cè)試和肝素鈉含量結(jié)果80
• 4.6.4 等離子體改性膜材料臨界透水壓力測(cè)試80-81
• 4.6.5 等離子體改性膜材料血液相容性實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果81-83
• 4.6.6 等離子體改性聚砜膜材料反應(yīng)機(jī)理探討83-84
• 4.7 低溫等離子體改性膜材料小結(jié)84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 第五章：結(jié)論與展望86-90
• 5.1 結(jié)論86-87
• 5.2 展望87-90
• 碩士期間發(fā)表的論文90-92
• 致謝92-94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 何淑漫;周健;;抗凝血生物材料[J];化學(xué)進(jìn)展;2010年04期

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本文編號(hào)：667673