生物相容性是生物材料的核心问题,特别是血液相容性更是一个世界难题。磷脂双分子层是天然的生物相容性表面,磷脂化高分子材料已成为提高高分子材料抗凝血性的研究方向。本课题在文献的基础上对聚氨酯生物材料进行分子设计,其特征在于将磷脂酰胆碱衍生物通过长链疏水链(氟碳链和聚硅氧烷链)接入聚氨酯分子两端或侧链上,这是一种新的分子模型。在空气介质中,疏水链具有表面活性,将磷脂极性头部带到表面过渡层;在水相中,磷脂极性头部发生构象翻转,朝向水相排列,形成生物膜样表面。研究材料的合成方法及工艺,探索材料组成、结构以及后处理工艺(空气中热处理和水相处理)对生物膜样表面形成的影响。力争达到在体内长期植入不凝血的要求,为长期植入体内的人工器官及制品提供新型的生物相容性材料。采用新型"白光反射干涉光谱仪"研究蛋白在生物膜样表面的吸附行为,探索界面结构与生物相容性的关系。
为了研究具有生物膜样表面的聚氨酯,首先合成出了两种二元醇,一种为含氟碳链的二元醇,3-(2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8,8-十五氟辛烷氧基)-丙烷-1, 2-二醇;另一种为含氟碳磷脂的二元醇,2-[2-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-16氟-10-乙氧基-癸氧基-N-(2-羟基-1-羟甲基-1-甲基-乙基)-乙酰胺]磷脂酰胆碱。其次以上述二元醇为扩链剂合成出了一系列的聚氨酯材料。最后研究了其本体和表面性能。氟碳磷脂链增加了聚碳酸酯聚氨酯的本体和表面的相混合,而增加了聚醚聚氨酯的相分离。在含氟碳链和氟碳磷脂链的聚氨酯中,氟碳链都能向表面的富集迁移。氟碳链的迁移能将磷脂酰胆碱向材料的次表面富集,这种富集受到本体结构、溶液浓度和基质表面结构的影响。用ATR-FTIR、Raman 光谱和AFM 证实了氟化磷脂酰胆碱链在水相作用下,磷脂链朝向水相翻转,形成了类生物膜表面。这种结构降低了材料对蛋白和血小板的吸附和变形,大大提高了生物相容性。而同时保持了材料优良的本体性能,如优良的力学强度,低的吸水率以及微相分离结构。