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聚氨酯人工血管材料改性进展综述 摘要：聚氨酯因其良好的生物相容性和力学性能被广泛的应用与生物医学领域，如人工器官、药物载体、组织工程支架等。但植入体内会引发炎症反应或者凝血等现象，因此需进一步对聚氨酯材料提高生物相容性。本文从聚氨酯本体改性、等离子体改性、表面接枝、涂覆改性、浸泡改性等方面分析以提高聚氨酯人工血管性能。 关键词：聚氨酯；血管；改性 1.引言 人造血管的开发和研制至今已有近60 年的历史。自1952 年Voorhees 首次研制成功维纶(Vinyon“N”)人造血管,并于次年用于临床取得成功以来,人们陆续研究开发出了各种材料、多种成型和不同孔隙率的人造血管,并且对人造血管的性能有了深入的研究[1]。 良好的组织工程血管生物支架材料应具有良好的组织相容性和血液相容性，与宿主健康血管相近似的动力学性能; 能与所替代的血管愈合成一体，不易形成血栓，性能稳定，可塑性好，能选择不同的口径和长度。还应具有力学强度好，微孔结构、材料降解时间可调控的优点，最后完全降解，避免异物反应所引起的不良反应。 聚氨酯(PU) 材料的微相分离结构使其具有比其它高分子材料好的生物相容性(包括血液相容性和组织相容性) , 同时它具有优异的耐疲劳性、耐磨性、高弹性和高强度, 因而被广泛用于生物医学材料领域。[2]在长期植入体内的材料中,目前仍没有哪种材料具有聚氨酯一样优异的综合性能[3]。尽管如此，在实际工作中，仍需要进一步加工普通PU以满足需要，现阶段的研究中，主要从本体改性和表面改性来研究聚氨酯，本文就近年来PU加工改性及应用进展做简要综述。 2.本体改性PU 聚氨酯是大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段的高聚物。通常聚氨酯主链是由玻璃化转变温度( Tg )低于室温的柔软链段(即软段)和Tg 高于室温的刚性链段(即硬段)嵌段而成。软段由低聚物多元醇(如聚酯、聚醚)构成,硬段由二异氰酸酯和低分子扩链剂(如二胺和二醇)构成。在聚氨酯的合成过程中,可以通过选择不同的嵌段和调节软硬段间的比例对聚氨酯进行设计[4]。 2.1聚碳酸酯型聚氨酯 在聚氨酯医用材料的长期移植中,发现脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯( PCNU)有更好的生物稳定性和生物相容性。但根据合成的原料不同,也可以合成具有良好生物降解性的聚氨酯[5]。刘保华等[6]以CO2和环氧丙烷为原料合成的聚碳酸亚 乙酯聚氨酯经土埋法降解表明具有良好的生物降解性能。Seifalian等[7]合成出一种聚碳酸酯聚氨酯,通过在狗体内的实验证明了这种聚氨酯血管具有良好的生物稳定性,材料的顺应性在植入体内后还能得到保持,长期植入也只在表面发生微弱的水解作用。 2.2聚醚型聚氨酯 一些研究已经显示聚醚型聚氨酯在水解酶如木瓜蛋白酶和细胞衍生酶(如胆固醇酯酶、弹性蛋白酶、羧酸酯酶)等的作用下容易降解[8-9]。常用的聚醚有聚氧乙烯( PEO) 、聚四亚甲基醚( PTMO) 、聚氧化丙烯( PPO)等。有研究表明，聚醚型聚氨酯在生物体内性能不稳定，易降解或产生凝血反应，故不能长期作为人工血管使用[10]。 2.3聚酯型聚氨酯 相对于聚醚型而言,聚酯型聚氨酯更容易降解,主要是由于聚酯容易在生物体内水解。常用的聚酯有PCL、PLA、PGA及其共聚物如(乳酸/羟基乙酸)共聚物( PLGA)等。大量研究如Jeschke 等[11]实验表明，这些聚酯软段本身也具有很好的生物降解性,能够在生物体内安全降解。 3.表面改性 3.1等离子体改性 等离子体改性技术对材料本体性能影响较小,改性层被严格控制在材料表面,可处理各种规格的材料表面,改性条件也易于控制并且具有较强的杀菌作用.因此,已成为血管组织工程材料表面改性较为理想的技术之一。目前较常用的是O2、N2、NH3等反应性气体以及带有特定官能团单体的等离子体,在这些等离子体的作用下,材料表面的化学结构或组成会发生变化,生成对细胞的粘附和增殖具有促进作用的NH、COOH、OH等基团。Y. Kawamo-to等[12]利用等离子体技术处理聚氨酯管状材料的内表面,并在上面成功地将种植了牛主动脉内皮细胞,提高了材料的血液相容性,内皮细胞的粘附和生长情况良好。Lim等[13]在聚氨酯薄膜上用氩气微波等离子体处理,实验结果显示处理后的聚氨酯膜的亲水性显著增强,表面粗糙度也增加了,处理后的聚氨酯膜对内皮细胞有良好的生物亲和性。 3.2表面接枝 表面改性就是通过各种技术在聚氨酯的表面接枝一些能提高聚氨酯生物相容性的物质。其中一种方法就是以偶联的方式将一种聚合物接枝到材料表面。偶联接枝是通过接枝聚合物上的基团与被接枝聚合物表面的反应性基团反应而实现的。Clapper 等[14]用光偶联法将纤维粘连蛋白和IV 胶原( IVCo l) 固定在多孔的聚氨酯(PU ) 和聚四氟乙烯(PTFE) 人工血管表面, 体外