一种用于体外膜肺氧合系统气体交换膜的血液相容性涂层及其制备方法和应用技术方案

本发明专利技术公开了一种用于体外膜肺氧合系统(ECMO)气体交换膜的血液相容性涂层及其制备方法和应用。该制备方法包括对膜材料进行等离子体清洗，得到干净的富含羟基的表面；然后通过熏蒸的方式对表面进行气相硅烷化处理，得到富含氨基的表面；最后对膜材料进行肝素溶液灌注并使用交联剂固定肝素，得到的膜材料具有抗凝血、抗血栓形成的效果。先等离子体处理再气相硅烷化的方法对材料要求较低，可以适用于多种材料，整个过程使用的试剂安全，流程简单，适合工业化生产，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于体外膜肺氧合系统气体交换膜的血液相容性涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及医疗器械表面改性领域，具体涉及一种用于体外膜肺氧合系统(ECMO)气体交换膜的血液相容性涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]体外肺膜氧合系统(ECMO)作为一种体外生命支持设备，自1972年首次用于临床以来，一直是一种治疗严重心肺功能障碍患者的有效手段。ECMO在治疗中用于替代患者的肺部功能，为患者提供长期持续的体外呼吸和循环，为患者延长治疗时间。ECMO主要由代替心脏功能的血泵和代替肺部功能的氧合器构成。氧合器的气体交换膜为中空纤维膜，内部通过气体，表面通过血液。由于氧合器中需要将血液与中空纤维膜充分接触以达到气体交换目的，在此过程中易引发蛋白质沉积、血栓形成、溶血等问题，因此需要对气体交换膜进行一些处理以达到足够高的生物相容性尤其是血液相容性。
[0003]天然的生物活性分子包括肝素、白蛋白、丝素等众多蛋白和多糖类高分子，合成类的包括磷酰胆碱、甜菜碱等两性离子聚合物。其中肝素作为临床上常用的抗凝剂被广泛应用于血液相容性涂层。丝素作为天然高分子材料因其生物相容性而被广泛关注，且丝素可以通过疏水表面的作用发生自组装。但是由于很多材料表面并没有可结合的位点或基团，因此需要对材料表面进行表面改性处理，使其能够结合血液相容性涂层。
[0004]硅烷化是一种应用广泛的表面改性方法。它可以在材料表面产生烷氧基硅烷分子的自组装单分子膜，其中氨基硅烷可以使材料表面带有氨基。硅烷单分子膜常用于在液体中成形，但是其前体在存在微量水的情况下很容易发生自聚，在材料表面形成无序或块状的硅烷分子层，影响后续的涂层功能。并且即使在严格控制试剂纯度和在受控气氛下工作的情况下，对聚合的控制也是非常困难的。液体程序的低重复性和高成本严重限制了有机硅烷前体的使用。而在气相状态下分子的密度较低，可以一定程度上降低硅烷前体的自聚。因此可以使用气相的方法对材料进行氨基硅烷化处理使其富含氨基基团。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种简单易行、安全无毒性的用于气体交换膜的血液相容性涂层方法，该方法过程简单、材料价格低廉且实验过程中未涉及有毒试剂，所制成的涂层稳定，可以长期使用，适合于工业化生产，具有良好的应用前景。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于体外膜肺氧合系统气体交换膜的血液相容性涂层的制备方法，该方法包含以下步骤：
[0007]步骤一：通过等离子体处理气体交换膜表面，使膜表面具有羟基；
[0008]步骤二：将处理后的膜材料采用氨基硅烷化试剂进行气相硅烷化处理；
[0009]步骤三：将处理后的膜材料灌注生物活性分子溶液并使用交联剂固定；
[0010]其中，生物活性分子溶液为具有血液相容性且具有羧基的试剂。
[0011]优选地，上述制备方法中的等离子体处理方法，其气体环境为氧气和氩气。
[0012]优选地，上述制备方法中等离子体处理时的条件为本底真空度为10Pa、氧气流速30sccm、氩气流速20sccm、功率100w、时间30s。
[0013]优选地，上述制备方法中的交联剂为1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N
‑
羟基丁二酰亚胺。
[0014]优选地，上述制备方法中的生物活性分子为带有羧基的大分子，包括肝素、丝素、白蛋白、两性离子聚合物中的任意一种或多种。
[0015]优选地，上述制备方法中生物活性分子溶液的使用浓度为0.2
‑
2mg/mL，处理时间为12h
‑
18h。
[0016]优选地，上述制备方法中的生物活性分子溶液的灌注流速为200mL/min。
[0017]优选地，上述制备方法中交联剂的固定时间为2h。
[0018]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制备得到的具有血液相容性涂层的气体交换膜。
[0019]本专利技术提供上述制备方法可被应用于医疗器械材料表面改性领域中，尤其可用于ECMO中气体交换膜的处理。
[0020]本专利技术的一种用于体外膜肺氧合系统(ECMO)气体交换膜的血液相容性涂层及其制备方法，解决了现有技术中ECMO中膜材料的血液相容性差等问题，为临床应用提供了有利的参考，并具有以下优点：
[0021]本专利技术通过借助等离子体处理技术，同时添加了丝素作为保护，丝素的疏水聚合性质可以填充材料表面未结合肝素的部分，可以使本身没有可结合基团的聚合物表面具有可反应的基团，涂层稳定性提升，且与化学方法相比步骤简单，过程中没有使用有毒性的试剂。
[0022]本专利技术中通过气相沉积的方法可以使表面基团更均匀。
[0023]本专利技术中所用的试剂均无毒性，且整个过程简便易操作，有利于工业化生产。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中采用Plasma处理前后的膜丝表面电镜对比结果。
[0025]图2为本专利技术中不同功率处理后的膜丝表面电镜对比结果。
[0026]图3为本专利技术中不同处理后的膜丝结合肝素量的对比结果。
[0027]图4为本专利技术中处理前后膜丝的血小板黏附对比结果。
[0028]图5为本专利技术中不同处理后的膜丝的血小板黏附实验的对比结果。
具体实施方式
[0029]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]使用Plasma清洗仪处理PMP膜丝，清洗并活化表面，使其带有羟基。抽真空至10Pa
后以20sccm通入氩气和氧气，腔室的输出功率为100w，处理30s，结束后取出膜丝。将处理好的膜丝放在电镜下观察表面形貌，结果如图1所示，其中，图1中的A为未处理的膜丝表面电镜结果，图1中的B为Plasma处理后的膜丝表面电镜结果，经过处理没有明显变化，膜丝表明的多孔结构仍存在。
[0032]将处理好的膜丝放入真空罐内，罐中提前滴入5mL的APTES(3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷)溶液，随后抽真空至7*10
‑2MPa，将真空罐放入烘箱中，温度设置为80℃，反应持续16h，之后取出膜丝冲洗三次。
[0033]按照下面两种方案分别制备丝素+肝素涂层和肝素涂层。
[0034]丝素+肝素涂层：按2mg/mL浓度的肝素溶于MES缓冲溶液(50mM/L、9.76mg/mL)制成溶液，将硅烷化的膜丝放入灌注系统中，填充肝素溶液，浓度为2mg/mL，以0.5L/min的流速循环18h，然后通入去离子水循环5min；再通入1mg/mL的丝素溶液循环2h，然后通入去离子水循环5min；再通入EDC/NHS溶液(EDC：50mM、9.585mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于体外膜肺氧合系统气体交换膜的血液相容性涂层的制备方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：步骤一：通过等离子体处理气体交换膜表面，使膜表面具有羟基；步骤二：将处理后的膜材料采用氨基硅烷化试剂进行气相硅烷化处理；步骤三：将处理后的膜材料灌注生物活性分子溶液并使用交联剂固定，所述生物活性分子溶液为具有血液相容性且具有羧基的试剂。2.根据权利要求1所述的用于体外膜肺氧合系统气体交换膜的血液相容性涂层的制备方法，其特征在于，所述的等离子体处理方法，其气体环境为氧气和氩气。3.根据权利要求1所述的用于体外膜肺氧合系统气体交换膜的血液相容性涂层的制备方法，其特征在于，所述等离子体处理时的条件为本底真空度为10Pa、氧气流速30sccm、氩气流速20sccm、功率100w、时间30s。4.根据权利要求1所述的用于体外膜肺氧合系统气体交换膜的血液相容性涂层的制备方法，其特征在于，所述的交联剂为1
‑
乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊瑜波，李林昊，张文博，陈增胜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：