一種低溫等離子體改性膜式人工肺方法
【專利摘要】本發明公開了一種低溫等離子體引發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化合物蒸汽引發氣相接枝，并穩定蒸汽壓力在20Pa，在放電功率處理為30-300W處理1-5min。本發明利用低溫等離子體技術改性人工肺膜材料，工藝簡單，耗時少，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，但仍具有廣闊的醫療應用前景。
【專利說明】一種低溫等離子體改性膜式人工肺方法
所屬【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]膜式人工肺，也稱膜式氧合器或氣體交換器，它的主要功能是當機體肺部發生病變或損傷時，在開胸手術的體外循環中代替人體肺臟排出體內代謝過程中所產生的二氧化碳、同時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)是一種具有立體規整結構的結晶型透明聚烯烴材料，它是由4-甲基-1-戊烯為單體通過定向聚合得到，其力學性能優異、耐高溫，在成膜方面有著非常良好的發展前景。
[0004]直接制備的高分子膜一般不具備生物相容性，不能很好地滿足臨床的需要，因而對膜進行接枝、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，是當今國內外研究的熱點和方向之一。
[0005]低溫等離子體技術具有誘發固體表面化學反應的性質，同時與化學改性相比，低溫等離子體改性聚合物效果顯著，工藝簡單，清潔無污染，可以通過控制不同的處理條件獲得不同的表面性能，進而在聚合物表面接枝一些生物友好型的物質，從而提高材料的血液相容性。同時，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，近年來被廣泛應用于聚合物的改性。Chu.P.K研究利用低溫等離子體技術處理生物材料表面，以避免非特定性蛋白質的吸附，應用于隱形眼鏡，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等通過低溫等離子體化學沉積的方法在醫用級的PVC材料表面引入肝素，研究抗凝血性倉泛指標。(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)
【發明內容】
[0006]為了克服現有聚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，通過接枝磷酰膽堿類化合物，使聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜達到醫用膜式人工肺膜標準的方法，制備的膜式人工肺有望在醫療領域得到廣泛應用。
[0007]為了達到上述目的，低溫等離子體引發聚4-甲基-1-戊烯膜式人工肺接枝改性方法如下:
[0008] I)將應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，系統抽真空至20Pa，通入工作氣體，工作氣體壓力穩定在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為30-300W，處理時間為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化合物蒸汽引發氣相接枝，并穩定蒸汽壓力在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為30-300W，處理時間為l-5min。
[0011]優選地，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]優選地，所述的磷酰膽堿類化合物是2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(MPC)。
[0013]優選地，所述的聚4-甲基-1-戊烯膜的形態為中空纖維膜、平板膜或卷膜的一種。
[0014]本發明具備的優點和積極效果:
[0015](I)低溫等離子體改性技術效果顯著，工藝簡單，清潔無污染。該技術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，但仍具有廣闊的醫療應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[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:采用所設計的膜式人工肺，利用模擬液和牛血進行的氧氣、二氧化碳雙側氣液交換速率測定流程示意圖。其中1，2，11-C02、N2、02鋼瓶；3_模擬液或者牛血儲罐；4，8_模擬液或血液儲罐；5_血液泵；6，10-流量計；7_膜式人工肺裝置；9-02預熱罐
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021]將應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，系統抽真空至20Pa，通入氬氣，工作氣體壓力穩定在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為300W，處理時間為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氣相接枝，并穩定蒸汽壓力在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為300W，處理時間為5min。
[0022]實施例2
[0023]將應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，系統抽真空至20Pa，通入氧氣，工作氣體壓力穩定在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為30W，處理時間為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氣相接枝，并穩定蒸汽壓力在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為30W，處理時間為lmin。
[0024]實施例3
[0025]將應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，系統抽真空至20Pa，通入二氧化碳，工作氣體壓力穩定在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為200W，處理時間為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氣相接枝，并穩定蒸汽壓力在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為200W，處理時間為2min。
[0026]實施例4
[0027]將應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，工作氣體壓力穩定在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為100W，處理時間為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氣相接枝，并穩定蒸汽壓力在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為100W，處理時間為4min。
[0028]實施例5
[0029]牛血清白蛋白吸附測試 [0030]將改性前原膜樣品及實施例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試架上并噴金增強其導電性，用掃描電鏡觀察其表面和斷面形態。
[0032]結果見圖1和圖2
[0033]由圖1和圖2對比可看出，改性后的聚4-甲基-1-戊烯(PMP)膜較改性前對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]實施例6
[0035]接觸角測試
[0036]將實施例1、2、3、4和未改性的原膜放在樣品架上，使用接觸角測試儀測定靜態接觸角，每個點測試5次，每次滴加蒸餾水I μ 1，測試結果取平均值。結果見表2
[0037]表2不同改性條件下純水接觸角測定值
[0038]
【權利要求】
1.一種低溫等離子體引發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，系統抽真空至0.8Pa，通入工作氣體，工作氣體壓力為20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為30-300W，處理時間為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化合物蒸汽引發氣相接枝，并穩定蒸汽壓力在20Pa，啟動射頻電源，調節放電功率處理為30-300W，處理時間為l-5min。
2.如權利要求1所述的一種低溫等離子體引發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.如權利要求1所述的一種低溫等離子體引發膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的磷酰膽堿類化合物是2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(MPC)。
4.如權利要求1所述的一種低溫等離子體引發膜式人工肺接枝改性方法，其特征在于，所述的聚4-甲基-1-戊烯膜的形態為中空纖維膜、平板膜或卷膜的一種。
【文檔編號】A61M1/16GK104001224SQ201410263564
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】李磊, 劉耀東, 黃鑫, 王偉平 申請人:南京大學