水性聚氨酯/硫酸酯化壳聚糖的合成与血液相容性研究

论文摘要

生物相容性，特别是血液相容性是生物医用材料极其重要的性能。提高血液相容性一直是生物材料研究与发展（RPD）的主要内容之一，半个多世纪来，血液相容性材料的RPD已取得了很大的发展。但还不能满足心血管植入物及心血管医物对血液相容性的需要，聚醚聚氨酯（PU）由于具有良好的机械强度和较好的血液相容性而被用于许多生物医用装置中，如人工心脏血液导管等。但是，因为聚氨酯血液相容性还不够理想，使其应用受到很大限制。甲壳素是自然界生物合成量仅次于纤维素的天然高分子化合物，每年生物合成量约100亿吨，壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物。二者作为广泛存在的多聚糖资源，具有无毒、可生物降解等优异性质，如何充分利用这一宝贵的资源一直是人们探索的重要课题。在众多的衍生物当中，甲壳素、壳聚糖硫酸化修饰成为最为诱人的领域，由于甲壳素、壳聚糖具有与肝素相似的骨架结构，比其他多糖更适合制备类肝素物质。肝素系硫酸化的糖胺聚糖，是临床应用重要的抗凝药物之一。本文的主要研究工作分为三大部分：第一部分制备阴离子型水性聚氨酯，并讨论了nNCO／nOH、亲水性单体、交联剂、中和度等对乳液性能和涂膜耐水性能的影响，通过实验发现：nNCO／nOH=1.1，亲水性单体（二羟甲基丙酸DMPA）6～8％，交联剂（三羟甲基丙烷TMP）3％，中和度90～100％时可获得综合性能良好的乳液及乳液涂膜；在第二部分工作中，以硫酸／氯磺酸作为硫酸酯化试剂制备出类肝素衍生物，实验结果证明该硫酸酯化反应主要发生在6位羟基，该体系的最佳实验条件为硫酸：氯磺酸=1：2，反应最佳时间为4h，反应温度为5℃，有机硫含量可达10.45％；第三部分把水性聚氨酯与6-O-硫酸酯化壳聚糖混合，以戊二醛作交联剂，制备出WPU／6S-CS复合膜。通过红外和偏光显微镜测试技术对复合膜的结构和形态进行表征，并通过溶血实验、动态凝血时间、复钙化时间等对其血液相容性进行了表征。研究结果表明WPU／6S-CS复合膜具有较好的血液生物相容性，是一种理想的生物医用材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 血液相容性聚氨酯的研究进展
• 1.2.1 聚氨酯的结构特点
• 1.2.1.1 软段和硬段
• 1.2.1.2 微相分离
• 1.2.1.3 性能可控
• 1.2.2 医用聚氨酯的改性
• 1.2.2.1 肝素修饰
• 1.2.2.2 类肝素化修饰
• 1.2.2.3 亲水性修饰
• 1.2.2.4 白蛋白修饰
• 1.2.2.5 磷酸酯基团
• 1.2.2.6 其他
• 1.3 甲壳素/壳聚糖及衍生物应用研究进展
• 1.3.1 酯化反应
• 1.3.2 酰化反应
• 1.3.3 烷基化反应
• 1.3.4 Shiff碱反应
• 1.3.5 壳聚糖季铵盐反应
• 1.3.6 醚化反应
• 1.3.7 交联反应
• 1.4 本论文的主要研究目的和意义
• 参考文献
• 第二章 水性聚氨酯的合成
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂及仪器
• 2.1.2 阴离子型水性聚氨酯（WPU）的制备原理
• 2.1.3 涂膜的制备
• 2.1.4 性能测试
• 2.1.4.1 红外测试
• 2.1.4.2 固含量的测定
• 2.1.4.3 铅笔硬度的测定
• 2.1.4.4 耐水性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 水性聚氨酯的红外谱图分析
• 2.2.2 各因素对水性聚氨酯的影响
• 2.2.2.1 原料水份的控制
• 2.3.2.2 体系粘度的控制
• 2.2.2.3 温度控制
• NCO/n_OH对水性聚氨酯性能的影响'>2.2.2.4 n_NCO/n_OH对水性聚氨酯性能的影响
• 2.2.2.5 二羟甲基丙酸的含量对水性聚氨酯的性能影响
• 2.2.2.6 TMP含量对水性聚氨酯性能的影响
• 2.2.2.7 中和度对水性聚氨酯性能的影响
• 2.3 结论
• 参考文献
• 第三章 6—0硫酸酯化壳聚糖的合成
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 药品与仪器
• 3.1.2 实验步骤
• 3.1.2.1 硫酸酯化壳聚糖的合成
• 3.1.2.2 产品的纯化
• 3.1.3 测试手段和方法
• 3.1.3.1 红外测试
• 3.1.3.2 硫含量测试
• 3.1.3.2.1 试验步骤
• 3.1.3.2.1 硫含量的计算
• 3.1.3.3 溶解性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 壳聚糖磺化条件的正交实验
• 3.2.2 氯磺酸用量的影响
• 3.2.3 反应温度的影响
• 3.2.4 反应时间的影响
• 3.2.5 硫酸酯化壳聚糖的红外光谱分析
• 3.2.6 硫酸酯化壳聚糖的溶解性能分析
• 3.2.7 硫酸酯化反应机理分析
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 水性聚氨酯/硫酸酯化壳聚糖复合膜的制备及性能研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 药品与仪器
• 4.1.2 聚氨酯/硫酸酯化壳聚糖复合膜（WPU/6S-CS）的制备
• 4.1.3 复合膜理化性能的测定
• 4.1.3.1 红外测试
• 4.1.3.2 形态观测
• 4.1.4 复合膜血液相容性的测试
• 4.1.4.1 溶血实验
• 4.1.4.2 复钙时间实验
• 4.1.4.3 动态凝血时间实验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 复合膜的红外光谱分析
• 4.2.2 偏光显微镜观察
• 4.2.3 溶血实验
• 4.2.4 复钙化时间实验
• 4.2.5 动态凝血时间实验
• 4.3 结论
• 参考文献
• 硕士期间所公开发表论文
• 致谢