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。     

“刚／柔”可控的新型聚氨酯材料的制备与表征

背景：生物可降解聚氨酯是生物医用材料领域研究的-个热点。基于聚乳酸的智能型聚聚氨在生物医学领域具有广阔的应用前景。目的：以D，L-丙交酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、1，4-丁二醇和1，4-丁二胺作为原料，从分子设计角度出发，制备-种基于聚乳酸的“刚，柔”可控多嵌段聚氨酯材料。方法：采用熔融聚合法首先合成羟基封端聚（D，L-乳酸），加入六亚甲基二异氰酸酯作为交联剂，再聚合得到基于聚（D，L-乳酸）的聚氨酯。通过红外光谱仪、核磁共振波谱仪、热重，差热综合热分析仪、万能材料试验机等仪器对羟基封端聚（D，L-乳酸）及基于聚（D，L-乳酸）的聚氨酯进行结构表征和性能测试。结果与结论：实验发现，经熔融聚合后的产物与预期分子结构设计相符，通过调节材料中反应物的比例调节硬段和软段的比例，从而实现调控该材料“刚，柔”转变程度（断裂伸长率从472％-112％）和“刚，柔”转变温度（玻璃化转变温度从36．33-44．04℃）。结果表明由可降解生物材料制备的基于聚（D，L-乳酸）的聚氨酯材料具备热敏效应，且其断裂伸长率和玻璃化转变温度可控，具备应用于生物医学工程领域的基础。     

涂覆聚氨酯材料植入神经电极的细胞相容性评价

背景:由于植入式电极在长期使用后会形成组织包囊,从而严重影响了电极的性能.课题组提出采用生物相容性好、离子导通能力强的聚合物涂层来包裹整个电极.这样,就能在不影响电极的电化学性能的前提下提高电极的生物相容性,使得电极在长期植入后的稳定性增强.目的:观察合成聚氨酯材料的离子导通性能以及与PC12细胞和小鼠小脑颗粒神经元的细胞相容性.设计、时间及地点;对比观察实验,于2007-10/2008-04分别在武汉大学化学院神经电极研究室和华中科技大学生科院完成.材料:首先用2,4-异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇合成预聚体,然后直接用水为交联剂,二丁基二月桂酸锡为催化剂进行交联形成聚氨酯.方法:将硅橡胶片在空气中等离子处理1 min后,将一定景合成的聚氨酯溶液铺展在处理后的硅橡胶片上,形成一层均匀的薄膜.以未经涂层处理的硅橡胶片为对照.主要观察指标:采用红外测试仪对合成的聚氨酯进行官能团的分析;测试电极上涂敷聚氨酯涂层前后的循环伏安性能;观察不同材料上PC12细胞和小鼠颗粒神经元的贴附状况;计算不同材料上细胞的相对存活率.结果:红外测试说明聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯反应完全;循环伏安测试证明离子在聚氨酯膜内的导通能力较强,而且不影响电极的电化学性能;PC12细胞和小脑颗粒神经元在涂覆有聚氨酯材料的硅橡胶上的贴附状况均好于未经涂层处理的硅橡胶;MTT法实验结果表明,涂覆有聚氨酯材料的硅橡胶上细胞的存活率高于未经涂层处理的硅橡胶(P<0.001).结论:在聚氨酯合成的过程中引入聚乙二醇,使得其不仪具有良好的离子导通性能,而且与PCI2细胞和小脑颗粒神经元具有良好的细胞相容性.     

生物可降解材料聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物与人脐静脉内皮细胞的相容性

背景:聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片材料在构建组织工程支架上具有良好的应用前景,内皮细胞能否在该材料上存活和稳定生长将直接影响其作为载内皮细胞载体支架表面可降解材料的应用.目的:观察聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物与人脐静脉内皮细胞的相容性.设计;随机对照观察.单位:吉林大学第二临床医学院.材料:本实验于2006-02/10于吉林大学基础医学院病理生理教研室完成.长约20 cm脐带来自吉林大学第二医院妇产科1名正常足月分娩的新生儿,标本采集经新生儿家属知情同意,本实验经过医院伦理委员会批准.聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片由中国科学院长春应用化学研究所提供.倒置显微镜及相差显微镜为日本Olympus公司产品.方法:将从脐带中分离培养的稳态生长的人脐静脉内皮细胞接种于聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片上培养作为实验组,对照组为未放聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片的培养皿.①以相差显微镜下观察细胞生长情况评价人脐静脉内皮细胞与聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片的细胞相容性.②采用MTT法检测细胞种植后1,3,5及7 d的细胞增殖指数.主要观察指标:①人脐静脉内皮细胞与聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片的细胞相容性.②细胞种植后1,3,5及7 d的细胞增殖指数.结果:①人脐静脉内皮细胞与聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片的细胞相容性:相差显微镜下种植在聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片上的细胞4～6 h后即开始贴壁、伸展,3 d后细胞开始呈集落样生长,生长较快,5 d后细胞集落开始融合,呈现特征性的鹅卵石样形态,经多次传代后,细胞呈长梭形或多角形,与对照组相比无明显差异.扫描电镜下观察在聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物膜片上培养15 d的人脐静脉内皮细胞嵌入膜片间隙生长,但没有连接成片铺在膜片上.②细胞增殖指数:MTT法检测结果显示实验组及对照组实验后1,3,5及7 d的细胞增殖指数差异无显著性意义(P＞0.05).结论:内皮细胞在聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸三嵌段共聚物上生长良好,两者具有良好的细胞相容性.     

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。     

聚乙二醇选择性接枝壳聚糖共聚生物材料★

背景:聚乙二醇具有良好的水溶性和生物相容性,兼具亲水性与柔韧性,是改善大分子材料水溶性的常用材料.目的:把聚乙二醇接枝到壳聚糖的大分子链上,改善壳聚糖的亲水性.方法:使用铜离子对壳聚糖大分子上的氨基进行保护,将甲氧基聚乙二醇的端羟基与六亚甲基二异氰酸酯缩合成端基为异氰酸酯的聚乙二醇大分子单体,进而与保护后的壳聚糖链节上的羟基进行选择性地缩合接枝共聚反应,合成聚乙二醇接枝壳聚糖共聚物.观察甲氧基聚乙二醇的用量对接枝率、接枝效率及其在水中的溶胀性质的影响.结果与结论:甲氧基聚乙二醇的用量越多,接枝率越高;当甲氧基聚乙二醇/壳聚糖质量比为5,接枝效率达到最大,为24%;当甲氧基聚乙二醇/壳聚糖质量比为8.75时,平衡溶胀度最高可以达到120%;在水中浸泡同样的时间,甲氧基聚乙二醇的用量越多,聚乙二醇接枝壳聚糖共聚物的溶胀能力越强.     

聚己内酯-聚乙二醇共聚物复合软骨细胞构建组织工程化软骨

目的:观察聚己内酯-聚乙二醇共聚物与兔关节软骨细胞在体外复合培养以及体内植入后异位成软骨情况。方法:实验于2006-01/06在北京积水潭医院骨科研究所完成。①实验材料:3周龄新西兰白兔1只,SPF级4～6周龄BALB/C-nu/nu裸鼠7只,雌雄不限,聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物(由清华大学机械系提供)。②实验干预:取兔双膝及股骨头关节软骨,通过酶消化法获取软骨细胞,进行原代和传代培养;将聚己内酯-聚乙二醇载体材料切成小块,乙醇浸泡并三蒸水冲洗后晾干,60Co辐照灭菌;收集第3代软骨细胞,以3×10~(10)L-1浓度接种于6片材料上,孵箱中培养1周。③实验分组:将7只裸鼠随机分为材料细胞复合组5只,背部植入培养1周的材料细胞复合物,单纯材料组2只,植入单纯材料。④实验评估:对第3代软骨细胞通过甲苯胺蓝染色进行鉴定;通过倒置显微镜和扫描电镜观察软骨细胞在载体材料上的生长增殖情况;材料种植于体内6周后取材,进行大体观察和组织学观察。结果:①关节软骨细胞形态学观察和鉴定:1～3代软骨细胞形态基本一致,大多呈多角形,少数为梭形,核圆且清晰可见,3代以后软骨细胞形态变宽变扁。甲苯胺蓝染色证实第3代软骨细胞胞浆内呈蓝紫色异染颗粒。②软骨细胞在载体材料上的生长增殖情况:细胞接种于材料1d后,倒置显微镜下观察,可见细胞以单个、多层或团状形式吸附在材料表面。电镜观察:细胞形状为圆球形,贴附在材料表面。③体内植入物大体和组织学观察:体内植入6周后,材料细胞复合组材料孔隙间形成透明软骨组织,单纯材料组材料孔隙间为纤维组织充填。结论:聚己内酯-聚乙二醇共聚物可以作为软骨细胞生长的支架载体,可以异位构建组织工程化软骨,材料的降解性还需要继续观察。     

组织工程血管材料体外细胞毒性评价实验研究

目的:为构建组织工程化血管选择支架材料,对材料进行体外细胞毒性评价.方法:以L929为实验细胞,采用四唑盐比色法、琼脂覆盖法对自行合成的4种构建组织工程血管的支架材料进行体外细胞毒性评价实验.结果:以辛酸亚锡为催化剂合成的聚氨酯、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二酯,经四唑盐比色法及琼脂覆盖法实验为合格的医用材料,四唑盐比色法中吸光度值与阴性对照材料比较差异无统计学意义(P>0.05).以二月桂酸二丁基锡为催化剂合成的聚氨酯经四唑盐比色法及琼脂覆盖法实验为不合格的医用材料,四唑盐比色法中吸光度值与阴性对照材料比较差异有统计学意义(P<0.05).结论:四唑盐比色法、琼脂覆盖法在评判生物材料毒性方面,是快速、简便、有效的方法.以辛酸亚锡为催化剂合成的聚氨酯、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二酯可用于进一步的实验研究.     

血液相容性抗凝血生物医用高分子材料的制备及其机制

背景:由于生物医用材料要接触人体内环境,甚至必须植入生物体内,因此要求具有无毒性、优良的生物相容性、高化学稳定性、合适的物理机械性能以及易加工成型性.目的:从生物惰性材料、生物活性表面和白蛋白的结构及其在抗凝血上的应用几个方面分析血液相容性抗凝血生物医用高分子材料的制备及其机制.方法:由第一作者检索1969/2010 PubMed数据及万方数据库有关血液相容性抗凝血生物医用高分子材料的制备及其机制等方面的文献.结果与结论:目前抗凝血材料的制备基本上只是采用单独的生物惰性表面或生物活性表面,虽然都获得了较好效果,但不能长期保持其生物相容性尤其是血液相容性,如果能将惰性表面与活性表面结合起来,使材料同时具备两者的长处,并能充分利用人体血液中的天然组分白蛋白或许会是抗凝血材料的一个发展趋势.今后希望通过采用高生物惰性的PEU和具有生物活性的白蛋白识别因子cibacron blue复合,合成具有优良性质的活性改性物,并以此对聚氨酯进行改性.     

聚乙二醇选择性接枝壳聚糖共聚生物材料

背景：聚乙二醇具有良好的水溶性和生物相容性,兼具亲水性与柔韧性,是改善大分子材料水溶性的常用材料。目的：把聚乙二醇接枝到壳聚糖的大分子链上,改善壳聚糖的亲水性。方法：使用铜离子对壳聚糖大分子上的氨基进行保护,将甲氧基聚乙二醇的端羟基与六亚甲基二异氰酸酯缩合成端基为异氰酸酯的聚乙二醇大分子单体,进而与保护后的壳聚糖链节上的羟基进行选择性地缩合接枝共聚反应,合成聚乙二醇接枝壳聚糖共聚物。观察甲氧基聚乙二醇的用量对接枝率、接枝效率及其在水中的溶胀性质的影响。结果与结论：甲氧基聚乙二醇的用量越多,接枝率越高;当甲氧基聚乙二醇/壳聚糖质量比为5,接枝效率达到最大,为24%;当甲氧基聚乙二醇/壳聚糖质量比为8.75时,平衡溶胀度最高可以达到120%;在水中浸泡同样的时间,甲氧基聚乙二醇的用量越多,聚乙二醇接枝壳聚糖共聚物的溶胀能力越强。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯表面接枝改性及其血液相容性的研究进展

背景:聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种具有优良的力学性能、化学惰性的聚酯材料,但由于聚合材料的血液相容性不高,因此需对其表面进行修饰,改善其血液相容性。目的:结合凝血机制简要介绍聚对苯二甲酸乙二醇酯材料表面接枝改性方法及其改性后的血液相容性。方法:检索1990/2009PubMed、SDOS及CNKI数据库有关凝血发生机制、抗凝血药物的种类和其对凝血发生的影响以及聚对苯二甲酸乙二醇酯材料本体性质、材料表面接枝的方法及其血液相容性评价等方面的文献。结果与结论:目前聚对苯二甲酸乙二醇酯表面接枝改性的方法局限性在于表面接枝的分子只能改变材料某种特性,而生物材料在人体内所处环境极为复杂,通过单一的改变材料某些性质很难使材料血液相容性得到根本性的改善。因此从仿生学角度通过接枝特殊分子诱导具有生理活性的血管内皮细胞黏附和生长,构建一种类似于天然血管壁模式的材料表面势必成为未来提高生物材料血液相容性的重要方向。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯表面接枝改性及其血液相容性的研究进展

背景：聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种具有优良的力学性能、化学惰性的聚酯材料,但由于聚合材料的血液相容性不高,因此需对其表面进行修饰,改善其血液相容性。目的：结合凝血机制简要介绍聚对苯二甲酸乙二醇酯材料表面接枝改性方法及其改性后的血液相容性。方法：检索1990/2009PubMed、SDOS及CNKI数据库有关凝血发生机制、抗凝血药物的种类和其对凝血发生的影响以及聚对苯二甲酸乙二醇酯材料本体性质、材料表面接枝的方法及其血液相容性评价等方面的文献。结果与结论：目前聚对苯二甲酸乙二醇酯表面接枝改性的方法局限性在于表面接枝的分子只能改变材料某种特性,而生物材料在人体内所处环境极为复杂,通过单一的改变材料某些性质很难使材料血液相容性得到根本性的改善。因此从仿生学角度通过接枝特殊分子诱导具有生理活性的血管内皮细胞黏附和生长,构建一种类似于天然血管壁模式的材料表面势必成为未来提高生物材料血液相容性的重要方向。     

Effects of biostability and morphology on host response of polyurethane-based soft tissue implants

Polyurethane has been found to be one of the most successful polymers for soft tissue applications. We have investigated the effect of material biostability and morphology on the host response of polyurethane-based soft tissue implants in rabbits. The polyurethane containing allophanate linkage was prepared by using hexamethylene diisocyanate, polypropylene glycol (400) and 1,4-butane diol. Biuret-based biostable polyurethanes were prepared by using hexamethylene diisocyanate, polytetramethylene glycol and trimethylol propane and water. Samples of circular button and rectangular specimens were implanted subcutaneously in rabbits in the paravertebral region for a post-implantation period of 9 months. Relatively larger polyurethane samples with different morphology elicit a varied tissue response with our candidate polyurethane materials. A favorable tissue response was observed with rectangularly shaped thin polyurethane. Giant cell reaction, absence of fibrous tissue encapsulation and degradation were noticed for the rectangular smooth samples at the end of post-implantation period of 9 months. No malignant changes were noticed in any of these samples.     

输尿管支架生物降解材料丙交酯-乙交酯共聚物在体外的降解及临床应用

背景：目前不同形式的输尿管支架均有其并发症,因此,如何选择适宜的支架来治疗泌尿系统疾病是目前医学界研究的热点。目的：探讨输尿管支架生物降解材料丙交酯/乙交酯共聚物在体外的降解规律及临床应用前景。方法：由第一作者检索1991-01/2009-12PubMed数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed）及万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn）有关输尿管支架生物降解材料丙交酯-乙交酯共聚物在体外的降解及临床应用方面的文献,英文检索词为＂SR-PLGA;in-vitrodegradation;degradalionrate＂,中文检索词为＂丙交酯-乙交酯共聚物;体外降解;降解速率＂。检索文献量总计135篇,排除陈旧及重复性文章,最终纳入17篇文献进一步分析。结果与结论：高分子降解性输尿管支架材料体内外生物降解性质的研究国外报道较少,国内则未见报道,目前该领域处于基础研究阶段。作为生物降解性高分子材料,降解性质及相容性是此种材料得以应用的首要条件,了解材料的降解及相容性对材料的临床应用具有极其重要的意义。输尿管支架生物降解材料丙交酯-乙交酯共聚物的生物相容性良好,通过调整乙交酯与丙交酯的组分比,可有效调节共聚物的降解速率。     

血液相容性抗凝血生物医用高分子材料的制备及其机制（英文）

背景：由于生物医用材料要接触人体内环境,甚至必须植入生物体内,因此要求具有无毒性、优良的生物相容性、高化学稳定性、合适的物理机械性能以及易加工成型性。目的：从生物惰性材料、生物活性表面和白蛋白的结构及其在抗凝血上的应用几个方面分析血液相容性抗凝血生物医用高分子材料的制备及其机制。方法：由第一作者检索1969/2010 PubMed 数据及万方数据库有关血液相容性抗凝血生物医用高分子材料的制备及其机制等方面的文献。结果与结论：目前抗凝血材料的制备基本上只是采用单独的生物惰性表面或生物活性表面,虽然都获得了较好效果,但不能长期保持其生物相容性尤其是血液相容性,如果能将惰性表面与活性表面结合起来,使材料同时具备两者的长处,并能充分利用人体血液中的天然组分白蛋白或许会是抗凝血材料的一个发展趋势。今后希望通过采用高生物惰性的PEU和具有生物活性的白蛋白识别因子cibacron blue复合,合成具有优良性质的活性改性物,并以此对聚氨酯进行改性。     

多种生物材料细胞生物相容性及其安全性的系统评价

目的:探讨生物材料的生物相容性和生物安全性原则.方法:采用电子检索和手工检索进行文献初检,计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI)、中国生物医学数据库(CBM)和维普中文科技期刊数据库(VIP),收集1990-2008发表的生物材料生物相容性的随机细胞对照实验和动物实验中文文献28篇,对纳入的7篇文章主要从细胞毒性试验方法和血液相容性的实验介质、实验分组、实验材料、观察方法、实验结果、实验结论加以整理,同时对生物材料生物相容性进行研究对象基本情况的分析,以进行生物材料生物相容性和生物安全性的全面总结.结果:从选取的有关生物材料生物相容性和生物安全性的实验中,证实了各种生物材料,包括胶原蛋白、壳聚糖、磁性纳米粒子、金属血管支架、热硫化硅橡胶医用硅橡胶材料、聚氨酯、微弧氧化陶瓷膜的细胞毒性实验和血液相容性实验是其生物安全性的必不可少内容,实验结论也均显示了各种生物材料具有良好的生物相容性.结论:从评估标准上可以证实各种生物材料,包括胶原蛋白、壳聚糖、磁性纳米粒子、金属血管支架、热硫化硅橡胶医用硅橡胶材料、聚氨酯、微弧氧化陶瓷膜的生物相容性良好.     

新型肝脏止血捆扎带的研制

背景：如何有效控制肝切除术中出血是降低病死率和术后并发症的关键。目的：寻找适合临床手术需要的材料制作出新型肝脏止血捆扎带。方法：选取对人体无毒无害的常用医用材料：聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟烷氧基聚合物、尼龙、尼龙弹性体、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯,分为10组,每组随机选取10份样品测量其物理机械性能。结果与结论：尼龙具有相对密度轻,强度高,摩擦因数小,易加工,经济实惠等特点,适合用于制作肝脏血流捆扎带的材料。     

Parallel-plate compression test for soft materials: confocal microscopy-assisted ferrule-top nanoindentation

The parallel-plate compression test is one of the simplest ways to measure the mechanical properties of a material. In this test, the Young’s modulus ( E ) and the Poisson’s ratio ( ν ) of the material are determined directly without applying any additional modelling and parameter fitting in the post-processing. This is, however, limited when dealing soft biological materials due to their inherent properties such as being inhomogeneous, microscopic, and overly compliant. By combining an interferometry-assisted parallel-plate compression system and a confocal microscope, we were able to overcome these limitations and measure the E (315 ± 52 Pa) and ν (0.210 ± 0.043) of fixated and permeabilized bovine oocytes.     

Super stretchable chromatic polyurethane driven by anthraquinone chromogen as a chain extender

A novel polyurethane elastomer (PUE) that exhibited high tensile strength, large elongation at break, great color strength and supreme color fastness was successfully designed and synthesized. The PUEs were prepared with isophorone diisocyanate (IPDI) as hard segments, polycarbonate diol (PCDL)/polytetrahydrofuran glycol (PTHF) as mixed soft segments, and anthraquinone chromogen as the chain extender agent. The relationships between the mechanical properties/color performance and chromogen addition content were investigated. The chromogen actual access rate of the obtained BPUEs was evaluated by UV-Vis. The clear tortuous surface and entanglements were exhibited in PUEs micromorphology structure, indicating a significant reinforcement of mechanical properties. Elongation-at-break and tensile strength reached the maximum value 2394% at 1% (BPUE₁) and 18.29 MPa at 5% (BPUE₅), respectively, and then decreased as chromogen addition content increased. Mechanical testing results correlate well with XRD and SEM findings, which proved that anthraquinone chromogen induced an improvement in phase separation. Furthermore, BPUE films displayed high color strength and excellent color fastnesses. The rubbing fastness and washing fastness of BPUE₁ and BPUE_0.5 reached grade 5, respectively. These inspiring findings suggest that PUE films with superb performance have potential to be directly applied in the textile field.

PUEs introducing anthraquinone chromogen as chain extender exhibit superior mechanical and color properties. The improvement of elongation is most significant. BPUE₁ and BPUE_0.5 display high color strength and supreme rubbing and washing fastness.