人工心脏辅助装置硬段相改性新型聚氨酯材料的血液相容性

目的:应用硬段相改性的新型聚氨酯材料建立犬心脏辅助转流模型,观察这种用于制造人工心脏辅助装置的新型材料与血液的相容性。方法:实验于2002-03/2004-12在西京医院完成。选取杂种成年犬12只,随机分为硬段相改性新型聚氨酯材料组和未改性医用聚氨酯材料组,6只/组。①两组动物采用戊巴比妥钠肌肉注射麻醉后,气管插管呼吸机辅助呼吸,股静脉置管测中心静脉压及输液,股动脉插入动脉测压管并接生理监护仪有创压换能器,四肢连接监护仪心电标准肢体导联电极。②犬仰卧位,正中切口开胸,悬吊心包,肝素化后于升主动脉插入人工辅助装置血泵主动脉供血管,于左心耳插入引流管,分别连接血泵出入口。为防止出现心律失常,给予利多卡因100mg静推,以自行研制的动力装置给予辅助装置动力支持。③硬段相改性新型聚氨酯材料组选用材料硬度90A的硬段相改性医用聚氨酯,未改性医用聚氨酯材料组选用未改性的医用聚氨酯材料建立犬心脏辅助转流模型,分别测定两组材料表面对血小板的黏附情况。④于左心辅助转流开始后0,1,4,12,24,48,72h检测两组动物游离血红蛋白含量的变化以及纤维蛋白原、白蛋白的吸附情况。结果:实验选取杂种成年犬12只,全部进入结果分析。①两组血小板黏附情况:与未改性医用聚氨酯材料组比较,硬段相改性新型聚氨酯材料组表面血小板黏附数量明显减少犤(12.5±2.7),(5.2±1.2)/视野,P<0.01犦。②两组左心辅助转流后不同时间点游离血红蛋白含量的变化:左心辅助转流4h前两组材料对血液破坏程度均较轻,组间比较基本相似(P>0.05)。4h后未改性医用聚氨酯材料组游离血红蛋白含量明显升高,而硬段相改性新型聚氨酯材料组游离血红蛋白含量上升趋势缓慢(P<0.05)。③两组左心辅助转流后不同时间点吸附纤维蛋白原吸光度值的比较:两组材料随转流时间的延长,对纤维蛋白原的吸附含量均逐渐增加,但硬段相改性新型聚氨酯材料组在左心辅助转流后各时间点吸附纤维蛋白原均低于未改性医用聚氨酯材料组(P<0.05)。④两组左心辅助转流后不同时间点吸附白蛋白吸光度值的比较:两组材料随转流时间的延长,对白蛋白的吸附含量均逐渐增加,但硬段相改性新型聚氨酯材料组在左心辅助转流后各时间点吸附白蛋白均高于未改性医用聚氨酯材料组(P<0.05)。结论:硬段相改性的新型医用聚氨酯材料比未改性的常见医用聚氨酯材料更具有良好的血液相容性,可作为人工心脏辅助装置的首选材料进一步推广应用。     

表面改性聚氨酯平面膜与人下咽成纤维细胞的相容性

背景：聚氨酯具有良好的机械物理特性，被广泛应用于医学临床和实验研究，但聚氨酯表面的疏水性使其与组织细胞相容性不理想，从而在一定程度上制约了它作为组织工程中生物材料支架的应用。
　　目的：观察聚氨酯平面膜在接枝丝素蛋白和明胶蛋白后的亲水性及其与人下咽细胞的相容性。
　　方法：采用接触角测试仪分析丝素蛋白或明胶蛋白改性前后聚氨酯平面膜的亲水性能。将体外培养原代人下咽成纤维细胞分别接种于聚氨酯平面膜、丝素蛋白改性聚氨酯平面膜、明胶蛋白改性聚氨酯平面膜及组织培养平板中，采用细胞计数法、细胞形态观察法比较改性前后聚氨酯平面膜的细胞相容性变化。
　　结果与结论：与改性前比较，丝素蛋白或明胶蛋白改性后的聚氨酯平面膜亲水性显著增高(P<0.01)，并且丝素蛋白改性聚氨酯平面膜的亲水性高于明胶蛋白改性的聚氨酯平面膜(P<0.01)。在组织培养平板中黏附的细胞数量最多，增殖最快；在丝素蛋白或明胶蛋白改性聚氨酯平面膜中黏附的人下咽成纤维细胞均多于聚氨酯平面膜上的黏附细胞数量，且以丝素蛋白改性聚氨酯平面膜上的细胞较多。表明丝素蛋白或明胶蛋白改性聚氨酯平面膜的亲水性及细胞相容性均有所提高。     

丝素/褐藻多糖硫酸酯复合膜的理化性质

背景:丝素膜α-螺旋的结构是水溶性的而且不稳定,不能直接作为医用材料,具而β-折叠构象更为稳定.目的:利用褐藻多糖硫酸酯导致丝素膜的构象转变来制备β折叠构象的丝素膜,观察膜的理化件质.设计、时间及地点:生物材料复合膜的理化性质观察实验,于2003-11/2006-08在中科院北京化学所、承德石油高等专科学校化学实验中心完成.材料:褐藻多糖硫酸酯,从海带中提取,在承德石油高等专科学校化学实验中心完成,蚕丝购于中国进出口公司.方法:将丝素溶液和褐藻多糖硫酸酯的水溶液按一定比例混合,静置脱泡后,注入聚乙烯模具内,于25℃.相对湿度65%的环境干燥成膜,当褐藻多糖硫酸酯含量≤20%时,成膜性较好.根据复合膜中褐藻多糖硫酸酯和丝素的质量比0∶100、5∶95、10∶90、20∶80、100∶0,将膜分别标记.主要观察指标:采用红外光谱、X射线衍射、热失重分析表征观察制成膜的理化性质.结果:红外光谱、X射线衍射结果表明,由于褐藻多糖硫酸酯的引入,促使了丝素β-折替构象的形成.丝素从无规线团转变为β-折叠构象归结于丝素与褐藻多糖硫酸酯之间存在着氢键的相互作用.热失重分析表明,具有β-折叠结晶结构的丝素复合膜热稳定性要比无定形丝素膜高.结论:利用褐藻多糖硫酸酯导致丝素膜的构象转变来制备β折叠构象的丝素膜,构象的转变可通过红外光谱、X射线衍射证实.具有β-折叠结晶结构的丝素膜的热稳定性要比无定形丝素膜高.     

一种血液相容性良好的亲水性聚氨酯材料

背景:当聚氨酯材料与活体组织相接触时,会导致一些不良反应,诸如血栓形成和炎症反应。目的:通过混合亲水性软段来改善聚氨酯材料的亲水性,从而制得抗凝血性能较好的聚氨酯材料。方法:以聚四氢呋喃、聚乙二醇作为混合软段,4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯为硬段,然后在扩链剂1,4-丁二醇以及催化剂二丁基二月桂酸锡的条件下以预聚法合成一系列聚氨酯材料。结果与结论:增加聚乙二醇的含量,聚氨酯材料的亲水性提高。软段中含有聚乙二醇的聚氨酯材料依然能够保持聚氨酯材料优良的机械性能,血小板黏附较少,抗凝血性较好。提示通过在聚氨酯合成原料的软段中添加聚乙二醇,可以提高聚氨酯材料的亲水性和血液相容性。     

人工心脏辅助装置硬段相改性新型聚氨酯材料的血液相容性

目的：应用硬段相改性的新型聚氨酯材料建立犬心脏辅助转流模型，观察这种用于制造人工心脏辅助装置的新型材料与血液的相容性。方法：实验于2002-03／2004—12在西京医院完成。选取杂种成年犬12只。随机分为硬段相改性新型聚氨酯材料组和未改性医用聚氨酯材料组，6只／组。①两组动物采用戊巴比妥钠肌肉注射麻醉后，气管插管呼吸机辅助呼吸，股静脉置管测中心静脉压及输液，股动脉插入动脉测压管并接生理监护仪有创压换能器，四肢连接监护仪心电标准肢体导联电极。②犬仰卧位，正中切口开胸，悬吊心包，肝素化后于升主动脉插入人工辅助装置血泵主动脉供血管。于左心耳插入引流管，分别连接血泵出入口。为防止出现心律失常，给予利多卡因100mg静推，以自行研制的动力装置给予辅助装置动力支持。③硬段相改性新型聚氨酯材料组选用材料硬度90A的硬段相改性医用聚氨酯，未改性医用聚氨酯材料组选用未改性的医用聚氨酯材料建立犬心脏辅助转流模型，分别测定两组材料表面对血小板的黏附情况。④于左心辅助转流开始后0，1,4，12，24，48，72h检测两组动物游离血红蛋白含量的变化以及纤维蛋白原、白蛋白的吸附情况。结果：实验选取杂种成年犬12只，全部进入结果分析。④两组血小板黏附情况：与未改性医用聚氨酯材料组比较。硬段相改性新型聚氨酯材料组表面血小板黏附数量明显减少[（12．5&;#177;2．7），（5．2&;#177;1．2）／视野，P〈0．01]。②两组左心辅助转流后不同时间点游离血红蛋白含量的变化：左心辅助转流4h前两组材料对血液破坏程度均较轻。组间比较基本相似（P〉0．05）。4h后未改性医用聚氨酯材料组游离血红蛋白含量明显升高，而硬段相改性新型聚氨酯材料组游离血红蛋白含量上升趋势缓慢（P〈0．05）。③两组左心辅助转流后不同时间点吸附纤维蛋白原吸光度值的比较：两组材料随转流时间的延长，对纤维蛋白原的吸附含量均逐渐增加，但硬段相改性新型聚氨酯材料组在左心辅助转流后各时间点吸附纤维蛋白原均低于未改性医用聚氨酯材料组（P〈0．05）。④两组左心辅助转流后不同时间点吸附白蛋白吸光度值的比较：两组材料随转流时间的延长，对白蛋白的吸附含量均逐渐增加，但硬段相改性新型聚氨酯材料组在左心辅助转流后各时间点吸附白蛋白均高于未改性医用聚氨酯材料组（P〈0．05）。结论：硬段相改性的新型医用聚氨酯材料比未改性的常见医用聚氨酯材料更具有良好的血液相容性，可作为人工心脏辅助装置的首选材料进一步推广应用。     

肝素化胶原／丝素共混膜的制备及其抗凝血性能

目的:制备一种新型肝素化胶原/丝素共混膜,观察其抗凝血性能。方法:实验于2003-12/2005-04在北京理工大学材料中心实验室完成。①将50mg胶原溶于0.2g/L醋酸溶液5mL中,然后滴加10g/L肝素溶液0.5mL,均匀搅拌10min,得到肝素化胶原。采用EQINOX55型红外光谱仪(美国NICOLET公司)进行结构表征。②将肝素化胶原与丝素溶液共混(质量比为1∶4),加入戊二醛溶液作交联剂,注入聚乙烯模具内干燥72h得肝素化胶原/丝素膜。测定肝素的标准曲线以及不同戊二醛用量对肝素的结合率和膜的力学性能的影响。③采用体外凝血时间试验评价材料的抗凝血性,包括活化部分凝血活酶时间、凝血酶时间、凝血活酶时间3种凝血时间测定,在COAG-A-MATE-XM型半自动四通道凝血仪(美国OrganonTekinika公司)中进行。结果:①肝素化胶原红外光谱在850cm-1处出现新峰。②当加入5g/L戊二醛溶液0.1mL时,所得共混膜中肝素的结合率为56%,共混膜的断裂强度为45MPa。③共混膜的活化部分凝血活酶时间、凝血酶时间、凝血活酶时间分别超过150,200,50s。结论:肝素化胶原与丝素共混膜中的肝素仍保持良好的抗凝血性。从而得到一种性能优良的新型生物材料。     

一种血液相容性良好的亲水性聚氨酯材料

背景：当聚氨酯材料与活体组织相接触时,会导致一些不良反应,诸如血栓形成和炎症反应。目的：通过混合亲水性软段来改善聚氨酯材料的亲水性,从而制得抗凝血性能较好的聚氨酯材料。方法：以聚四氢呋喃、聚乙二醇作为混合软段,4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯为硬段,然后在扩链剂1,4-丁二醇以及催化剂二丁基二月桂酸锡的条件下以预聚法合成一系列聚氨酯材料。结果与结论：增加聚乙二醇的含量,聚氨酯材料的亲水性提高。软段中含有聚乙二醇的聚氨酯材料依然能够保持聚氨酯材料优良的机械性能,血小板黏附较少,抗凝血性较好。提示通过在聚氨酯合成原料的软段中添加聚乙二醇,可以提高聚氨酯材料的亲水性和血液相容性。     

聚丙烯酰胺接枝改性聚丙烯膜的血液相容性(英文)

背景:绝大多数高分子材料在与血液接触时都导致不同程度凝血,使其应用受到限制.因此研制有优良抗凝血性能的高分子材料成为生物人工肝材料临床研究中的关键问题.目的:体外检测新型人工肝反应器材料--聚丙烯酰胺接枝改性聚丙烯膜(PP-g-AAm)的血液相容性.方法:对改性前、后的聚丙烯膜行溶血试验、凝血酶原时间和活化部分凝血激酶时间试验,用流式细胞术检测血小板CD62P和CD63的表达率,扫描电镜观察两种膜上血小板的黏附情况.结果与结论:聚丙烯膜和PP-g-AAm膜的溶血率分别为1.32%和1.46%;聚丙烯膜的凝血酶原时间和活化部分凝血激酶时间较PP-g-AAm 膜明显缩短(P<0.05);PP-g-AAm 膜激活血小板表达CD62P、CD63的百分率都明显少于聚丙烯膜(P<0.05);扫描电镜观察两种材料表面黏附的血小板都有明显变形,但PP-g-AAm膜表面黏附的血小板明显少于聚丙烯膜.提示PP-g-AAm膜具有良好的血液相容性.     

用于血液存储与输注的聚丙烯材料的制备

目的研发血液存储与输注的聚丙烯材料。方法采用预辐照(15 kGy)与反应加工相结合的方法,将2种分子量分别为300和475的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯接枝到聚丙烯的分子链上,予以接枝产物通过红外光谱表征,接枝产物力学性能通过拉伸试验予以表征,材料的亲水性通过静态水接触角予以表征,血液相容性通过蛋白质吸附和血小板吸附予以表征。结果聚丙烯接枝产物的最低拉伸强度和断裂伸长率分别为32 MPa和780%,仅略低于纯聚丙烯材料的拉伸强度(39 Mpa)和断裂伸长率(900%)。与纯聚丙烯材料相比,接枝聚丙烯材料表面形成了亲水性膜,牛血清蛋白吸附量和血小板粘附量分别降低70%和80%,有效提高了聚丙烯材料的血液相容性。结论聚丙烯材料的表面结构经过调控,能有效提高其血液相容性,用做聚烯烃类血液存储与输注的材料。     

脂肪族聚氨酯弹性体肝素化的血液相容性

目的:改进脂肪族聚氨酯(polyurethane,PU)弹性体表面接枝肝素(heparin,Hep)的工艺过程,观察共价键合法接枝肝素后其血液相容性。方法:实验于2005-08/2006-08于同济大学材料科学与工程学院实验室完成。材料制备:①脂肪族聚氨酯的合成:采用一步法合成以4,4'-甲烷二苯基二异氰酸酯(HMDI)或异氟尔酮二异氰酸醑(IPDI)、扩链剂1,4-丁二醇为硬段,聚四氢呋喃醚为软段的脂肪族聚氨酯,分别生成IPDI型聚氨酯和HMDI型聚氨酯。②共价键合法聚氨酯表面接枝肝素:形成PU-Hep,PU-聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)-Hep,PU-聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEO)-Hep,PU-PVA-PEO-Hep中间产物。实验评估:①接枝肝素含量的测定:甲苯胺蓝显色法测定聚氨酯表面的肝素含量;甲苯胺蓝分光光度法测定肝素释放速率。②肝素接枝表面的血液相容性测定:通过溶血实验和血小板黏附实验测定。结果:①聚氨酯表面的肝素含量:IPDI型聚氨酯和HMDI型聚氨酯表面肝素(PU-PVA-PEO-Hep)接枝量分别达到64.8,51.0mg/m2。②肝素释放速率:浸泡20d后,IPDI型聚氨酯肝素化表面(PU-PVA-PEO-R-NHCO-Hep)的肝素含量从64.8mg/m2下降到51.7mg/m2(脱落20.2%),HMDI型聚氨酯肝素化表面(PU-PVA-PEO-Hep)的肝素含量从51.0mg/m2下降到39.1mg/m2(脱落23.3%)。肝素的释放速率在浸泡7d后达到稳定,约为0.6×10-8g/(m2·min)。③聚氨酯表面接枝肝素后溶血率:溶血率有一定降低(IPDI型从2.40%降低至1.94%、HMDI型从3.20%降低至2.36%),溶血率均小于5%,符合生物医用材料的溶血性要求,其中IPDI型聚氨酯血液相容性好于HMDI型。④血小板黏附情况:表面改性之前,IPDI型聚氨酯表面黏附的血小板数目多于HMDI型。IPDI型聚氨酯抑制血小板形成血栓的能力好于HMDI型。表面接枝肝素后,PU-PVA-PEO-Hep的血液相容性优于PU-PVA-Hep和PU-PEO-Hep。结论:表面共价键合法接枝肝素的脂肪族聚氨酯有良好的血液相容性,且肝素释放速率慢,基本满足人工心脏瓣膜材料的要求。