一種低溫等離子體改性膜式人工肺方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫等離子體引發(fā)膜式人工肺接枝改性方法。所述改性方法包括如下步驟：將應(yīng)用于膜式人工肺的聚4-甲基戊烯-1膜材料放入等離子體處理儀腔體中，采用的工作氣體為純氨氣、純氧氣、純氬氣及純二氧化碳的任意一種或兩種氣體混合，保持工作氣體壓力為20Pa，在放電功率處理為30-300W下處理1-5min，氣體流量為30ml/min-120ml/min，向腔體中通入磷酰膽堿類(lèi)化合物蒸汽引發(fā)氣相接枝，并穩(wěn)定蒸汽壓力在20Pa，在放電功率處理為30-300W處理1-5min。本發(fā)明利用低溫等離子體技術(shù)改性人工肺膜材料，工藝簡(jiǎn)單，耗時(shí)少，效率高，能耗低，改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜生物相容性得到顯著提升，O2和CO2傳輸性能較改性前略有下降，但仍具有廣闊的醫(yī)療應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種低溫等離子體改性膜式人工肺方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜式人工肺的改性方法，具體涉及利用低溫等離子體對(duì)聚4-甲基-1-戊烯膜式人工肺的改性方法，尤其是用于提高人工肺膜表面生物相容性。
【背景技術(shù)】
[0002]膜式人工肺，也稱(chēng)膜式氧合器或氣體交換器，它的主要功能是當(dāng)機(jī)體肺部發(fā)生病變或損傷時(shí)，在開(kāi)胸手術(shù)的體外循環(huán)中代替人體肺臟排出體內(nèi)代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的二氧化碳、同時(shí)攝取人體必需的氧氣，以維持肺病患者的生命。
[0003]聚4-甲基-1-戊烯(PMP)是一種具有立體規(guī)整結(jié)構(gòu)的結(jié)晶型透明聚烯烴材料，它是由4-甲基-1-戊烯為單體通過(guò)定向聚合得到，其力學(xué)性能優(yōu)異、耐高溫，在成膜方面有著非常良好的發(fā)展前景。
[0004]直接制備的高分子膜一般不具備生物相容性，不能很好地滿(mǎn)足臨床的需要，因而對(duì)膜進(jìn)行接枝、鑲嵌、熔融共混以及等離子體改性等措施使得透析膜的血液相容性得到改善。提高透析膜的生物相容性，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和方向之一。
[0005]低溫等離子體技術(shù)具有誘發(fā)固體表面化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)，同時(shí)與化學(xué)改性相比，低溫等離子體改性聚合物效果顯著，工藝簡(jiǎn)單，清潔無(wú)污染，可以通過(guò)控制不同的處理?xiàng)l件獲得不同的表面性能，進(jìn)而在聚合物表面接枝一些生物友好型的物質(zhì)，從而提高材料的血液相容性。同時(shí)，低溫等離子體改性一般只限于材料表面而不影響其本體性能，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于聚合物的改性。Chu.P.K研究利用低溫等離子體技術(shù)處理生物材料表面，以避免非特定性蛋白質(zhì)的吸附，應(yīng)用于隱形眼鏡，傷口愈合等方面。(Chu, P.K.；Chen, J.Y.Wang,L.P, Huang, N.Materials Science&Engineering R-Reports [J], 2002, 36 (5-6): 143-206.)Ivanira等通過(guò)低溫等離子體化學(xué)沉積的方法在醫(yī)用級(jí)的PVC材料表面引入肝素，研究抗凝血性倉(cāng)泛指標(biāo)。(IA Perrenoud,EC Rangel,Evaluation of blood compatibility of plasmadeposited heparin-like films and SF6plasma treated surfaces [J].Materials research,2010，13(1)，95-98)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜式人工肺生物相容性不足的缺陷，本發(fā)明提供了一種利用低溫等離子體改性聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜，通過(guò)接枝磷酰膽堿類(lèi)化合物，使聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜達(dá)到醫(yī)用膜式人工肺膜標(biāo)準(zhǔn)的方法，制備的膜式人工肺有望在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0007]為了達(dá)到上述目的，低溫等離子體引發(fā)聚4-甲基-1-戊烯膜式人工肺接枝改性方法如下:
[0008] I)將應(yīng)用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜放入等離子體處理儀腔體中，系統(tǒng)抽真空至20Pa，通入工作氣體，工作氣體壓力穩(wěn)定在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為30-300W，處理時(shí)間為l_5min，氣體流量為30ml/min-120ml/min。[0009]2)處理完畢后停止放電和供氣，不取出試樣。
[0010]3)向腔體中通入磷酰膽堿類(lèi)化合物蒸汽引發(fā)氣相接枝，并穩(wěn)定蒸汽壓力在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為30-300W，處理時(shí)間為l-5min。
[0011]優(yōu)選地，所述的工作氣體為純氨氣、純氧氣、純氬氣及純二氧化碳的任意一種或兩種氣體混合。
[0012]優(yōu)選地，所述的磷酰膽堿類(lèi)化合物是2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(MPC)。
[0013]優(yōu)選地，所述的聚4-甲基-1-戊烯膜的形態(tài)為中空纖維膜、平板膜或卷膜的一種。
[0014]本發(fā)明具備的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0015](I)低溫等離子體改性技術(shù)效果顯著，工藝簡(jiǎn)單，清潔無(wú)污染。該技術(shù)一般只限于膜表面而不影響其本體性能，在聚合物生物相容性改性方面有著非常廣泛的前景。
[0016](2)改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜生物相容性得到顯著提升，O2和CO2傳輸性能較改性前略有下降，但仍具有廣闊的醫(yī)療應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是改性前聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜吸附牛血清蛋白的掃描電鏡圖像。
[0018]圖2是改性后聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜吸附牛血清蛋白的掃描電鏡圖像。
[0019]圖3:采用所設(shè)計(jì)的膜式人工肺，利用模擬液和牛血進(jìn)行的氧氣、二氧化碳雙側(cè)氣液交換速率測(cè)定流程示意圖。其中1，2，11-C02、N2、02鋼瓶；3_模擬液或者牛血儲(chǔ)罐；4，8_模擬液或血液儲(chǔ)罐；5_血液泵；6，10-流量計(jì)；7_膜式人工肺裝置；9-02預(yù)熱罐
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]將應(yīng)用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去離子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，將烘干的膜放入等離子體處理儀腔體中，系統(tǒng)抽真空至20Pa，通入氬氣，工作氣體壓力穩(wěn)定在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為300W，處理時(shí)間為5min，氣體流量為60ml/min。處理完畢后停止放電和供氣，不取出試樣，向腔體中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿蒸汽引發(fā)氣相接枝，并穩(wěn)定蒸汽壓力在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為300W，處理時(shí)間為5min。
[0022]實(shí)施例2
[0023]將應(yīng)用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去離子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，將烘干的膜放入等離子體處理儀腔體中，系統(tǒng)抽真空至20Pa，通入氧氣，工作氣體壓力穩(wěn)定在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為30W，處理時(shí)間為lmin，氣體流量為120ml/min。處理完畢后停止放電和供氣，不取出試樣，向腔體中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿蒸汽引發(fā)氣相接枝，并穩(wěn)定蒸汽壓力在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為30W，處理時(shí)間為lmin。
[0024]實(shí)施例3
[0025]將應(yīng)用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去離子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，將烘干的膜放入等離子體處理儀腔體中，系統(tǒng)抽真空至20Pa，通入二氧化碳，工作氣體壓力穩(wěn)定在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為200W，處理時(shí)間為2min，氣體流量為30ml/min。處理完畢后停止放電和供氣，不取出試樣，向腔體中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿蒸汽引發(fā)氣相接枝，并穩(wěn)定蒸汽壓力在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為200W，處理時(shí)間為2min。
[0026]實(shí)施例4
[0027]將應(yīng)用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去離子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，將烘干的膜放入等離子體處理儀腔體中，系統(tǒng)抽真空至，20Pa，按流量比1:1通入氨氣和氬氣，工作氣體壓力穩(wěn)定在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為100W，處理時(shí)間為4min，氣體流量為90ml/min。處理完畢后停止放電和供氣，不取出試樣，向腔體中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿蒸汽引發(fā)氣相接枝，并穩(wěn)定蒸汽壓力在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為100W，處理時(shí)間為4min。
[0028]實(shí)施例5
[0029]牛血清白蛋白吸附測(cè)試 [0030]將改性前原膜樣品及實(shí)施例1中改性后膜樣品分別放入裝有4ml、pH = 7.4的Ig/L BSA溶液中浸泡60min，取出，再放入pH = 7.4的磷酸緩沖溶液中，浸泡8小時(shí)后取出，自然晾干去除表面水分。
[0031]將處理后的兩種樣品用液氮冷凍，迅速取出，手指輕彈獲取橫截面，然后將液氮處理后的樣品固定在測(cè)試架上并噴金增強(qiáng)其導(dǎo)電性，用掃描電鏡觀察其表面和斷面形態(tài)。
[0032]結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2
[0033]由圖1和圖2對(duì)比可看出，改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜較改性前對(duì)牛血清蛋白吸附明顯減少。由此可知，改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜較改性前生物相容性得到顯著提升。
[0034]實(shí)施例6
[0035]接觸角測(cè)試
[0036]將實(shí)施例1、2、3、4和未改性的原膜放在樣品架上，使用接觸角測(cè)試儀測(cè)定靜態(tài)接觸角，每個(gè)點(diǎn)測(cè)試5次，每次滴加蒸餾水I μ 1，測(cè)試結(jié)果取平均值。結(jié)果見(jiàn)表2
[0037]表2不同改性條件下純水接觸角測(cè)定值
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種低溫等離子體引發(fā)膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于包含如下步驟: 1)將聚4-甲基-1-戊烯膜放入等離子體處理儀腔體中，系統(tǒng)抽真空至0.8Pa，通入工作氣體，工作氣體壓力為20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為30-300W，處理時(shí)間為l_5min,氣體流量為 30ml/min-120ml/min。 2)處理完畢后停止放電和供氣，不取出試樣，重新將真空度抽到20Pa。 3)向腔體中通入磷酰膽堿類(lèi)化合物蒸汽引發(fā)氣相接枝，并穩(wěn)定蒸汽壓力在20Pa，啟動(dòng)射頻電源，調(diào)節(jié)放電功率處理為30-300W，處理時(shí)間為l-5min。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低溫等離子體引發(fā)膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的工作氣體為純氨氣、純氧氣、純氬氣及純二氧化碳的任意一種或兩種氣體混合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低溫等離子體引發(fā)膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的磷酰膽堿類(lèi)化合物是2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(MPC)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種低溫等離子體引發(fā)膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的聚4-甲基-1-戊烯膜的形態(tài)為中空纖維膜、平板膜或卷膜的一種。
【文檔編號(hào)】A61M1/16GK104001224SQ201410263564
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】李磊, 劉耀東, 黃鑫, 王偉平 申請(qǐng)人:南京大學(xué)