一种低温等离子体改性膜式人工肺方法
【专利摘要】本发明公开了一种低温等离子体引发膜式人工肺接枝改性方法。所述改性方法包括如下步骤：将应用于膜式人工肺的聚4-甲基戊烯-1膜材料放入等离子体处理仪腔体中，采用的工作气体为纯氨气、纯氧气、纯氩气及纯二氧化碳的任意一种或两种气体混合，保持工作气体压力为20Pa，在放电功率处理为30-300W下处理1-5min，气体流量为30ml/min-120ml/min，向腔体中通入磷酰胆碱类化合物蒸汽引发气相接枝，并稳定蒸汽压力在20Pa，在放电功率处理为30-300W处理1-5min。本发明利用低温等离子体技术改性人工肺膜材料，工艺简单，耗时少，效率高，能耗低，改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜生物相容性得到显著提升，O2和CO2传输性能较改性前略有下降，但仍具有广阔的医疗应用前景。
【专利说明】一种低温等离子体改性膜式人工肺方法
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及膜式人工肺的改性方法，具体涉及利用低温等离子体对聚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。
【背景技术】
[0002]膜式人工肺，也称膜式氧合器或气体交换器，它的主要功能是当机体肺部发生病变或损伤时，在开胸手术的体外循环中代替人体肺脏排出体内代谢过程中所产生的二氧化碳、同时摄取人体必需的氧气，以维持肺病患者的生命。
[0003]聚4-甲基-1-戊烯(PMP)是一种具有立体规整结构的结晶型透明聚烯烃材料，它是由4-甲基-1-戊烯为单体通过定向聚合得到，其力学性能优异、耐高温，在成膜方面有着非常良好的发展前景。
[0004]直接制备的高分子膜一般不具备生物相容性，不能很好地满足临床的需要，因而对膜进行接枝、镶嵌、熔融共混以及等离子体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，是当今国内外研究的热点和方向之一。
[0005]低温等离子体技术具有诱发固体表面化学反应的性质，同时与化学改性相比，低温等离子体改性聚合物效果显著，工艺简单，清洁无污染，可以通过控制不同的处理条件获得不同的表面性能，进而在聚合物表面接枝一些生物友好型的物质，从而提高材料的血液相容性。同时，低温等离子体改性一般只限于材料表面而不影响其本体性能，近年来被广泛应用于聚合物的改性。Chu.P.K研究利用低温等离子体技术处理生物材料表面，以避免非特定性蛋白质的吸附，应用于隐形眼镜，伤口愈合等方面。(Chu, P.K.；Chen, J.Y.Wang,L.P, Huang, N.Materials Science&Engineering R-Reports [J], 2002, 36 (5-6): 143-206.)Ivanira等通过低温等离子体化学沉积的方法在医用级的PVC材料表面引入肝素，研究抗凝血性倉泛指标。(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)
【发明内容】
[0006]为了克服现有聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜式人工肺生物相容性不足的缺陷，本发明提供了一种利用低温等离子体改性聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜，通过接枝磷酰胆碱类化合物，使聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜达到医用膜式人工肺膜标准的方法，制备的膜式人工肺有望在医疗领域得到广泛应用。
[0007]为了达到上述目的，低温等离子体引发聚4-甲基-1-戊烯膜式人工肺接枝改性方法如下:
[0008] I)将应用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜放入等离子体处理仪腔体中，系统抽真空至20Pa，通入工作气体，工作气体压力稳定在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为30-300W，处理时间为l_5min，气体流量为30ml/min-120ml/min。[0009]2)处理完毕后停止放电和供气，不取出试样。
[0010]3)向腔体中通入磷酰胆碱类化合物蒸汽引发气相接枝，并稳定蒸汽压力在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为30-300W，处理时间为l-5min。
[0011]优选地，所述的工作气体为纯氨气、纯氧气、纯氩气及纯二氧化碳的任意一种或两种气体混合。
[0012]优选地，所述的磷酰胆碱类化合物是2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)。
[0013]优选地，所述的聚4-甲基-1-戊烯膜的形态为中空纤维膜、平板膜或卷膜的一种。
[0014]本发明具备的优点和积极效果:
[0015](I)低温等离子体改性技术效果显著，工艺简单，清洁无污染。该技术一般只限于膜表面而不影响其本体性能，在聚合物生物相容性改性方面有着非常广泛的前景。
[0016](2)改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜生物相容性得到显著提升，O2和CO2传输性能较改性前略有下降，但仍具有广阔的医疗应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是改性前聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜吸附牛血清蛋白的扫描电镜图像。
[0018]图2是改性后聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜吸附牛血清蛋白的扫描电镜图像。
[0019]图3:采用所设计的膜式人工肺，利用模拟液和牛血进行的氧气、二氧化碳双侧气液交换速率测定流程示意图。其中1，2，11-C02、N2、02钢瓶；3_模拟液或者牛血储罐；4，8_模拟液或血液储罐；5_血液泵；6，10-流量计；7_膜式人工肺装置；9-02预热罐
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]将应用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去离子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，将烘干的膜放入等离子体处理仪腔体中，系统抽真空至20Pa，通入氩气，工作气体压力稳定在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为300W，处理时间为5min，气体流量为60ml/min。处理完毕后停止放电和供气，不取出试样，向腔体中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱蒸汽引发气相接枝，并稳定蒸汽压力在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为300W，处理时间为5min。
[0022]实施例2
[0023]将应用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去离子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，将烘干的膜放入等离子体处理仪腔体中，系统抽真空至20Pa，通入氧气，工作气体压力稳定在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为30W，处理时间为lmin，气体流量为120ml/min。处理完毕后停止放电和供气，不取出试样，向腔体中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱蒸汽引发气相接枝，并稳定蒸汽压力在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为30W，处理时间为lmin。
[0024]实施例3
[0025]将应用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去离子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，将烘干的膜放入等离子体处理仪腔体中，系统抽真空至20Pa，通入二氧化碳，工作气体压力稳定在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为200W，处理时间为2min，气体流量为30ml/min。处理完毕后停止放电和供气，不取出试样，向腔体中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱蒸汽引发气相接枝，并稳定蒸汽压力在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为200W，处理时间为2min。
[0026]实施例4
[0027]将应用于膜式人工肺的聚4-甲基-1-戊烯膜在去离子水中浸泡24h，在真空干燥箱中烘干，将烘干的膜放入等离子体处理仪腔体中，系统抽真空至，20Pa，按流量比1:1通入氨气和氩气，工作气体压力稳定在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为100W，处理时间为4min，气体流量为90ml/min。处理完毕后停止放电和供气，不取出试样，向腔体中通入2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱蒸汽引发气相接枝，并稳定蒸汽压力在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为100W，处理时间为4min。
[0028]实施例5
[0029]牛血清白蛋白吸附测试 [0030]将改性前原膜样品及实施例1中改性后膜样品分别放入装有4ml、pH = 7.4的Ig/L BSA溶液中浸泡60min，取出，再放入pH = 7.4的磷酸缓冲溶液中，浸泡8小时后取出，自然晾干去除表面水分。
[0031]将处理后的两种样品用液氮冷冻，迅速取出，手指轻弹获取横截面，然后将液氮处理后的样品固定在测试架上并喷金增强其导电性，用扫描电镜观察其表面和断面形态。
[0032]结果见图1和图2
[0033]由图1和图2对比可看出，改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜较改性前对牛血清蛋白吸附明显减少。由此可知，改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜较改性前生物相容性得到显著提升。
[0034]实施例6
[0035]接触角测试
[0036]将实施例1、2、3、4和未改性的原膜放在样品架上，使用接触角测试仪测定静态接触角，每个点测试5次，每次滴加蒸馏水I μ 1，测试结果取平均值。结果见表2
[0037]表2不同改性条件下纯水接触角测定值
[0038]
【权利要求】
1.一种低温等离子体引发膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于包含如下步骤: 1)将聚4-甲基-1-戊烯膜放入等离子体处理仪腔体中，系统抽真空至0.8Pa，通入工作气体，工作气体压力为20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为30-300W，处理时间为l_5min,气体流量为 30ml/min-120ml/min。 2)处理完毕后停止放电和供气，不取出试样，重新将真空度抽到20Pa。 3)向腔体中通入磷酰胆碱类化合物蒸汽引发气相接枝，并稳定蒸汽压力在20Pa，启动射频电源，调节放电功率处理为30-300W，处理时间为l-5min。
2.如权利要求1所述的一种低温等离子体引发膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的工作气体为纯氨气、纯氧气、纯氩气及纯二氧化碳的任意一种或两种气体混合。
3.如权利要求1所述的一种低温等离子体引发膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的磷酰胆碱类化合物是2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)。
4.如权利要求1所述的一种低温等离子体引发膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的聚4-甲基-1-戊烯膜的形态为中空纤维膜、平板膜或卷膜的一种。
【文档编号】A61M1/16GK104001224SQ201410263564
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】李磊, 刘耀东, 黄鑫, 王伟平 申请人:南京大学