專(zhuān)利名稱：血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)用的血液相容性材料及其制備方法，更詳細(xì)地是涉及用聚合物/液晶復(fù)合膜作為制造人工器官及其它與血液直接相接觸的材料及其制備方法。
血液相容性材料的研究與開(kāi)發(fā)歷史悠久。從無(wú)機(jī)材料、金屬材料到有機(jī)材料，從天然材料、半合成材料到合成材料，都有被選作血液相容性材料進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)。目前已經(jīng)臨床應(yīng)用的血液相容性材料有醫(yī)用聚氨酯、醫(yī)用聚硅氧烷、醫(yī)用聚氯乙烯等，，但是用這些材料制造的人工器官及其它與血液直接相接觸的材料均存在如下缺點(diǎn)1、材料的抗凝血性能與人體器官的抗凝血性能差距較大，達(dá)不到人體器官抗凝血性能的要求；2、材料表面與人體組織界面之間的生物相容性與人體組織之間的生物相容性相差甚遠(yuǎn)，由此可導(dǎo)致人體組織的變性、炎癥以致熱。
到目前為止，現(xiàn)有技術(shù)還沒(méi)有一種較理想的血液相容性材料。究其原因，一是人們對(duì)人體的生理環(huán)境、組織器官的結(jié)構(gòu)與性能還沒(méi)有完全真正了解；二是人們至今還不能真正掌握材料的結(jié)構(gòu)與血液相容性之間的關(guān)系；尚未清楚材料與血液之間的界面現(xiàn)象，無(wú)法真正以材料的結(jié)構(gòu)與血液相容性之間的關(guān)系為依據(jù)對(duì)材料進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。
要想開(kāi)發(fā)一種理想的血液相容性材料，應(yīng)該了解人體器官，尤其是了解血管為什么具有極好的血液相容性。盡管有些原因還須進(jìn)一步探討，但只要設(shè)計(jì)的材料在結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能上與血管內(nèi)壁有相似之處，就能得到一種較理想的血液相容性材料。眾所周知，人體血管分三層內(nèi)膜、中膜和外膜。內(nèi)膜是與血液直接接觸的表面，應(yīng)具有極好的血液相容性。盡管血管內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，但最外層含有大量碳水化合物早已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，此碳水化合物處在異常的吸水膨潤(rùn)狀態(tài)，其中水分子與血液中的水分子處于同一準(zhǔn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使內(nèi)膜與血液之間的界面能極低，這是正常血管很難發(fā)生凝血的重要原因之一。為此，要求人造的這種血液相容性材料具有高流動(dòng)性和易膨脹性，使血液中的水分子可膨潤(rùn)這種材料，降低材料表面與血液之間的界面能，從而阻止材料表面的蛋白吸附，改善材料的血液相容性。
本發(fā)明的目的在于仿造血管內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)提供一種血液相容性材料，使材料的抗凝血性能達(dá)到人體器官抗凝血性能的要求，并使材料表面與人體組織界面之間的生物相容性接近人體組織之間的生物相容性。
本發(fā)明的目的還在于提供一種血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜的制備方法聚合物/液晶復(fù)合膜是八十年代初發(fā)展起來(lái)的一種新型功能膜，由于液晶態(tài)的低粘度、高流動(dòng)性，易膨脹性和有序性使其具有許多優(yōu)異性能，在氣體分離、液體分離以及光電顯示等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明正是利用聚合物/液晶復(fù)合膜的這種特點(diǎn)，仿造血管內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)一種與血液相容的聚合物/液晶復(fù)合膜。
本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜由聚合物和液晶化合物組成，聚合物是醫(yī)用的聚醚型聚氨酯(簡(jiǎn)稱PU)，液晶化合物是膽甾型液晶化合物或向列型液晶化合物，其配比是L.C∶PU=30∶70-60∶40重量，其中L.C代表液晶化合物；聚合物還可以是醫(yī)用聚二甲基硅氧烷(簡(jiǎn)稱DMSO)，液晶化合物是膽甾型液晶化合物或向列型液晶化合物，其配比是L.C∶DMSO=30∶70-40∶60重量；聚合物還可以是聚氯乙烯(簡(jiǎn)稱PVC)，液晶化合物是膽甾型液晶化合物或向列型液晶化合物，其配比是L.C∶PVC=30∶70-60∶40重量。
本發(fā)明所使用的聚合物是已經(jīng)臨床用作血液相容性材料的醫(yī)用聚氨酯、醫(yī)用聚硅氧烷、醫(yī)用聚氯乙烯，本發(fā)明所使用的膽甾型液晶可以是膽甾醇油烯基碳酸酯(簡(jiǎn)稱COC)、膽甾醇一縮二乙二醇碳酸酯(簡(jiǎn)稱CDC)、膽甾醇二縮三乙二醇碳酸酯(簡(jiǎn)稱CTC)、膽甾醇三縮四乙二醇碳酸酯(簡(jiǎn)稱CTeC)等；向列型液晶可以是4-甲氧基芐叉-4’-一正庚基苯胺(簡(jiǎn)稱MBHA)、4-正戊基-4’-氰基聯(lián)苯(簡(jiǎn)稱PNP)。
液晶類(lèi)型對(duì)血液相容性的影響。在相同基質(zhì)和液晶含量相同的條件下，液晶類(lèi)型對(duì)血液相容性的影響比較明顯。一般而言，親水性膽甾型液晶最好，非親水性膽甾型液晶次之，含極性基因向列型液晶再次之。所以可以得出結(jié)論，在其它條件相同的條件下，親水性膽甾型液晶最有利于改善聚合物材料的血液相容性。
基質(zhì)材料對(duì)血液相容性的影響。探討在液晶類(lèi)型和含量相同的條件下，基質(zhì)材料的性能對(duì)血液相容性影響，發(fā)現(xiàn)聚硅氧烷液/液晶復(fù)合膜的血液相容性最好，但力學(xué)強(qiáng)度稍差；聚氯乙烯/液晶復(fù)合膜的力學(xué)強(qiáng)度好，但血液相容性稍差；而聚氨酯/液晶復(fù)合膜的血液相容性及力學(xué)性能均好，通過(guò)皮膚刺激試驗(yàn)，皮內(nèi)刺激試驗(yàn)，熱原試驗(yàn)以及全身急性毒性試驗(yàn)表明，上述所有材料均對(duì)生物體表現(xiàn)出較佳的生物相容性，可作為體內(nèi)植入材料使用。
復(fù)合膜中的液晶含量對(duì)膜的強(qiáng)度影響較明顯，如聚氨酯/膽甾醇油烯基碳酸酯復(fù)合膜，當(dāng)液晶含量為零時(shí)，其拉伸強(qiáng)度為16Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為500，而當(dāng)液晶含量達(dá)30％時(shí)，其拉伸強(qiáng)度為12Mpa。斷裂伸長(zhǎng)率為400。成年人動(dòng)脈血管軸向和縱向的抗斷強(qiáng)度分別為2.4Mpa和1.5Mpa。斷裂伸長(zhǎng)率為200左右。所以，盡管液晶化合物的加入影響了復(fù)合膜的強(qiáng)度，但從力學(xué)強(qiáng)度上講該復(fù)合膜可用作制造人工血管。
本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜的制備方法是1、將聚合物與液晶化合物按規(guī)定比例溶解在溶劑中，配制成3-12％溶液；2、在室溫下用框架法在玻璃板或聚四氟乙烯板上澆鑄成膜，在20-50℃下使溶劑揮發(fā)，成膜；3、將膜放入真空干燥器中減壓5-25小時(shí)抽去膜中殘余溶劑，撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周后制成復(fù)合膜。
本發(fā)明使用的溶劑是聚合物和液晶化合物的溶劑，例如四氫呋喃、二氯乙烷、石油醚等。
在成膜過(guò)程中，聚合物溶液的濃度應(yīng)在3-12％(wt)之間，濃度太低難易脫膜，且膜易卷曲，濃度太高時(shí)由于粘度太大，膜中間的氣體難以揮發(fā)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣泡，影響膜的強(qiáng)度。
從正交偏光顯微鏡觀察，對(duì)本發(fā)明所涉及的所有組成的復(fù)合膜，只要液晶含量在30％(wt)以上時(shí)，復(fù)合膜表面均可形成液晶態(tài)，當(dāng)液晶含量超過(guò)60％時(shí)，復(fù)合膜強(qiáng)度太差難以成膜。同時(shí)，從復(fù)合膜的熱性能分析結(jié)果也可以看出當(dāng)液晶含量超過(guò)30％時(shí)，有明顯的液晶相轉(zhuǎn)變吸收峰，說(shuō)明在此條件下，液晶化合物形成了連續(xù)的液晶相(俗稱液晶疇)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明提供的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜，仿造了血管內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)，其抗凝血性能基本達(dá)到人體器官抗凝血性能的要求，在實(shí)際應(yīng)用和理論上提供了新型血液相容性材料的一個(gè)新途徑。
2、本發(fā)明模仿血管內(nèi)壁膜與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)，尤其是固體和流體同存一膜的特點(diǎn)，制備一系列與血管內(nèi)膜或細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)形態(tài)相近的復(fù)合膜，其表面與人體組織界面之間的生物相容性接近人體組織之間的生物相容性。
3、本發(fā)明血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜的溶血率為0.5-1％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的5％。
4、本發(fā)明提供了一種血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜的制備方法，操作簡(jiǎn)便易行。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步敘述。
實(shí)施例1將1.5克醫(yī)用PU溶解在經(jīng)純化蒸餾過(guò)的48.5克四氫呋喃溶劑中，攪拌使其溶解均勻，加入0.75克COC，攪拌2小時(shí)，將溶液慢慢傾注到干凈、無(wú)菌的聚四氟乙烯板上，放入通風(fēng)櫥，在50℃揮發(fā)溶劑，成膜，將膜置入真空干燥器中，減壓至5mmHg，干燥10小時(shí)，然后撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周，制成本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜。復(fù)合膜配比為L(zhǎng)C∶PU=33.3-66.7，溶血率為0.5％。
實(shí)施例2將2.5克醫(yī)用DMSO溶解在經(jīng)純化蒸餾過(guò)的47.5克石油醚溶劑中，攪拌使其溶解均勻，加入1.2克MBHA，攪拌3小時(shí)，將溶液慢慢傾注到干凈、無(wú)菌的玻璃板上，放入通風(fēng)櫥，在30℃揮發(fā)溶劑，成膜，將膜置入真空干燥器中，減壓至20mmHg，干燥24小時(shí)，然后撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周，制成本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜。復(fù)合膜配比為L(zhǎng)C∶DMSO=32.4-67.6，溶血率為1％。
實(shí)施例3將3.5克醫(yī)用PVC溶解在經(jīng)純化蒸餾過(guò)的46.5克二氯乙烷溶劑中，攪拌使其溶解均勻，加入1.6克CDC，攪拌2小時(shí)，將溶液慢慢傾注到干凈、無(wú)菌的聚四氟乙烯板上，放入通風(fēng)櫥，在40℃揮發(fā)溶劑，成膜，將膜置入真空干燥器中，減壓至10mmHg，干燥12小時(shí)，然后撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周，制成本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜。復(fù)合膜配比為L(zhǎng)C∶PVC=39.0-61.0，溶血率為0.7％。
實(shí)施例4將2.0克醫(yī)用PU溶解在經(jīng)純化蒸餾過(guò)的48.0克四氫呋喃溶劑中，攪拌使其溶解均勻，加入2.0克CTC，攪拌3小時(shí)，將溶液慢慢傾注到干凈、無(wú)菌的聚四氟乙烯板上，放入通風(fēng)櫥，在40C揮發(fā)溶劑，成膜，將膜置入真空干燥器中，減壓至10mmHg，干燥10小時(shí)，然后撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周，制成本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜。復(fù)合膜配比為L(zhǎng)C∶PU=50.0-50.0，溶血率為0.7％。
實(shí)施例5將3.6克醫(yī)用DMSO溶解在經(jīng)純化蒸餾過(guò)的46.4克石油醚溶劑中，攪拌使其溶解均勻，加入2.4克CTeC，攪拌2小時(shí)，將溶液慢慢傾注到干凈、無(wú)菌的聚四氟乙烯板上，放入通風(fēng)櫥，在30℃揮發(fā)溶劑，成膜，將膜置入真空干燥器中，減壓至10mmHg，干燥5小時(shí)，然后撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周，制成本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜。復(fù)合膜配比為L(zhǎng)C∶DMSO=40.0-60.0，溶血率為0.5％。。
實(shí)施例6將2.5克醫(yī)用PVC溶解在經(jīng)純化蒸餾過(guò)的47.5克二氯乙烷溶劑中，攪拌使其溶解均勻，加入3.5克PNP，攪拌3小時(shí)，將溶液慢慢傾注到干凈、無(wú)菌的聚四氟乙烯板上，放入通風(fēng)櫥，在40℃揮發(fā)溶劑，成膜，將膜置入真空干燥器中，減壓至10mmHg，干燥10小時(shí)，然后撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周，制成本發(fā)明的血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜。復(fù)合膜配比為L(zhǎng)C∶PVC=58.3-41.7，溶血率為1％。
權(quán)利要求
1.一種血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜，其特征在于由聚合物和液晶化合物組成，聚合物是醫(yī)用的聚醚型聚氨酯(簡(jiǎn)稱PU)，液晶化合物是膽甾型液晶化合物或向列型液晶化合物，其配比是L.C∶PU=30∶70-60∶40重量，其中L.C代表液晶化合物。
2.一種血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜，其特征在于由聚合物和液晶化合物組成，聚合物是醫(yī)用聚二甲基硅氧烷(簡(jiǎn)稱DMSO)，液晶化合物是膽甾型液晶化合物或向列型液晶化合物，其配比是L.C∶DMSO=30∶70-40∶60重量。
3.一種血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜，其特征在于由聚合物和液晶化合物組成，聚合物是聚氯乙烯(簡(jiǎn)稱PVC)，液晶化合物是膽甾型液晶化合物或向列型液晶化合物，其配比是L.C∶PVC=30∶70-60∶40重量。
4.一種血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜的制備方法，其特征在于包括下列步驟(1)將聚合物與液晶化合物按規(guī)定比例溶解在溶劑中，配制成3-12％溶液；(2)在室溫下用框架法在玻璃板或聚四氟乙烯板上澆鑄成膜，在20-50℃下使溶劑揮發(fā)，成膜；(3)將膜放入真空干燥器中減壓5-25小時(shí)抽去膜中殘余溶劑，撤消減壓，在真空干燥器內(nèi)放置一周后制成復(fù)合膜。
全文摘要
一種血液相容性聚合物/液晶復(fù)合膜,由聚合物和液晶化合物組成,聚合物是醫(yī)用的聚醚型聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、聚氯乙烯,液晶化合物是膽甾型液晶化合物或向列型液晶化合物,其制備方法包括制成溶液、澆鑄成膜、揮發(fā)溶劑、干燥,本發(fā)明的復(fù)合膜抗凝血性能達(dá)到人體器官抗凝血性能的要求,膜表面與人體組織界面之間的生物相容性接近人體組織之間的生物相容性,其制備方法簡(jiǎn)便易行。
文檔編號(hào)A61L27/00GK1230405SQ98122268
公開(kāi)日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1998年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月31日
發(fā)明者周長(zhǎng)忍, 牟善松, 屠美, 易正戟, 莫文軍 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)