[发明专利]在医用聚氨酯材料表面制备高亲水性薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在医用聚氨酯材料表面制备高亲水性薄膜的方法。

背景技术

聚氨酯是一种高分子生物材料，具有其它生物医学材料所没有的独特性能，比如生物相容性、化学特性以及加工特性等，聚氨酯已成为众多医疗应用的理想选择。特别是碰到复杂的力学和生物相容性问题时，聚氨酯是最常用的选择，例如聚氨酌被用于介入装置的薄膜，制备介入导管和介入气囊等。介入导管技术含量好、附加值高，每支价值从几十到几百或上千美元以上，例如在美国做一例心脏微创手术需要消耗4500美元的各种介入导管。在2005年我国与介入医疗器械与材料相关的市场销售额约为50亿，在2015年，市场需求量有可能达到300～400亿元。然而在国内市场，具有高亲水性、高润滑性的聚氨酯生物材料及产品几乎依赖进口。

聚氨酯作为血液接触生物材料和医用器械时，在临床应用的主要指标包括：抗血栓性为主的血液相容性，抗菌性和表面润滑性等。提高聚氨酯的血液相容性，减少血栓的形成和对组织的损失是研究和开发产品的关键。由于人体组织和血液只对物体的表面有反应，薄膜和表面改良在某种程度上帮助欺骗身体接受外来的材料；同时，表面薄膜不会改变聚氨酯优异的力学性能。因此，表面改性和薄膜技术，能够获得生物相容性、生物持久度以及生物活性，成为提高聚氨酯生物医用材料或器械性能的主要方法之一。

目前提高血液相容性的改性研究主要有两个基础：一是血栓是如何形成的，其次是在人体体内如何实现抗血栓功能的。在人体内，具有强抗血栓的肝素材料，具有丰富的氨基和羟基亲水性官能团。因此，根据水和蛋白的相互作用的研究成果表明：表面亲水性容易被人体血液和组织接受。

临床和实验研究表明，亲水性表面能具有更好的血液相容性和组织相容性。具有如下优点：实现表面高润滑性减少器官与导管之间界面的损伤，减轻病人的痛苦；能够减少血小板和血纤维蛋白黏附，提高材料的抗血栓能力；表面负电荷能够减少病毒吸附，在一定程度上减少相应的感染。

目前的表面薄膜可以分为高吸水性能聚合物改性、亲水单体改性和抗凝血活性物质(肝素及其类肝素物质)等。聚氧化乙烯有高表面亲水性、流动性、高吸水性、无毒性等特点，能够极大改性材料表面的血液相容性和抗蛋白折叠性能。使用聚乙烯基吡咯烷酮作为生物材料薄膜可提高材料与血液接触性能，大大提高表面润滑性行。肝素是一种天然硫酸多糖类化合物，具有很强的抗凝血性。肝素用于压制促凝血蛋白的吸附和活化，提高抗凝血蛋白的修复，提高血液活性。目前研究最广泛的是亲水性单体在聚氨酌表面的嫁接，单体种类繁多，主要包括含丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯等。

采用液相非均相反应，制备亲水性表面薄膜，具有反应物组成容易调控，减少和消除反应中的有害物质，调控薄膜厚度等优点。采用加热作为反应条件，在工程上温度是最容易控制的反应条件，容易实现工业化生产。

发明内容

本发明目的是：提供一种在医用聚氨酯材料表面制备高亲水性薄膜的方法，该薄膜具有高亲水性，且持久稳定、无副作用，具有良好的血液相容性，可广泛使用在医用高分子材料和医疗器械表面。

本发明的技术方案是：一种在医用聚氨酯材料表面制备高亲水性薄膜的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：在聚氨酯材料表面，采用过氧化物或臭氧或等离子溅射或紫外光照，进行活化处理；

步骤二：制备亲水薄膜原液，把上述聚氨酯材料加入到亲水薄膜原液中，加热反应2～6小时；

步骤三：取出具有亲水薄膜的聚氨酯材料，依次采用乙醇、蒸馏水超声清洗2小时，在蒸馏水中浸泡12小时，后经真空干燥过夜后保存。

所述医用聚氨酯材料为医用级聚酯系聚氨酯、聚醚系聚氨酯、芳香族异氰酸酯系聚氨酯、脂肪族异氰酸酯系聚氨酯中的一种。

所述亲水薄膜原液组份的重量比例为：亲水性聚合物或单体0.5％-15％、无机酸0-2.0％、添加剂0-2.0％、催化剂0.02％-0.4％、余量为蒸馏水；亲水薄膜原液制备方法为：在搅拌条件下，各组分加入顺序依次为蒸馏水、亲水性聚合物或单体、无机酸、添加剂、催化剂。

所述亲水薄膜原液在反应前须除去溶液中的氧气，并在氮气保护下反应，反应的温度范围为20-90℃。

所述亲水性聚合物或单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚乙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯的一种或几种组合。

所述有机溶剂为四氢呋喃或N-N二甲基甲酰胺。

所述催化剂为正四价铈离子。

所述无机酸为硝酸或盐酸。