[发明专利]表面接枝改性的聚氨酯医用导管及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及医疗器械及其生产工艺，具体涉及表面接枝改性的聚氨酯医用 导管及其制备方法。

【背景技术】

近年来，随着高分子科学、医学和生物学的迅速发展和相互渗透，使生物 医用高分子材料成为具有广泛研究和应用前景的功能性材料。目前，生物医用 高分子材料的研究和开发已成为推动现代医学进步和提高临床水平的重要领 域。作为和人体血液环境相接触的血液相容性材料始终是研究的焦点。聚氨酯 材料具有很好的耐磨性、弹性、生物相容性及抗凝血性，是被研究最广的抗凝 血医用高分子材料之一。

聚氨酯为含氨基甲酸键的聚合物的总称，但医用聚氨酯大多指具有嵌段聚 氨酯(SPU)结构特征的一类(通常称为嵌段型聚氨酯或经典型聚氨酯)。 1967年，Boretor和Pietrce等首次将嵌段聚醚聚氨酯(简称SPEU)植入狗体 内，四周后未发现凝血现象，并且在血液环境下，SPEU的机械强度也没有明 显变化。

从结构上看，嵌段型聚氨酯是由软、硬段交替组成的多嵌段共聚物。硬段 通常包括脲基和氨基甲酸酯，软段通常为聚醚二元醇、聚丁二烯、聚硅氧烷 等，硬段含量一般小于软段。一般硬段通过氢键作用相互聚集形成微区而分散 在构成连续相的软段微区的基体中，形成微相分离结构，其理学性能可以在很 大的范围内进行设计、调整其微相分离结构。大量的研究显示经典的聚氨酯抗 凝血材料的抗凝血性能与材料表面的这种非均相结构密切相关。

鉴于聚氨酯材料的抗凝血性能本质上取决于材料的表面性质，那么就可以 通过表面接枝反应(是指将具有抗菌性、亲水性和抗凝血的物质或基团接枝在 聚氨酯中心静脉导管等表面，形成功能性侧链)，这样可在保留聚氨酯基材本 体优越性能的基础上，对其表面进行修饰改性，用以进一步提高聚氨酯材料表 面的润滑性、牢固性、抗菌性和抗凝血性。

Ikada在研究材料-血液相互作用的表面物理化学行为基础上，指出极端亲 水性的表面和极端疏水性的表面都具有良好的血液相容性。极端亲水性表面由 于与界面的亲合性较大，从而使界面自由能大大降低，减少了材料表面对血液 中多种组份的作用，因而呈现优良抗凝血性能。而具有极端疏水性表面的材 料，由于其表面自由能低，与血液各组份的作用小，同样可能呈现优良抗凝血 性能。此后，人们通过盐引发、过氧化物引发、辐射接枝聚合、光引发接枝聚 合等各种表面接枝方法将丙烯酞胺、甲基丙烯酞胺及其它一些亲水性单体接枝 聚合到聚氨酯及其它一些生物医用材料表面形成了一系列亲水性聚氨酯表面。 血液相容性评价表明，这类表面确实具有优良抗凝血性能。

而Han等采用表面化学接枝反应在SPU表面接枝上全氟代烷基后，发现 这种极端疏水性的聚氨酯表面也具有和极端亲水性的聚乙二醇(PEG)链接枝 聚氨醋相当的抗凝血性能。在接枝型聚氨酯的一系列研究中，具有长PEG接 枝链表面的抗凝血性能尤其引人注目，被普遍认为是一种改善材料抗凝血性能 的理想表面。Nagaoka等通过研究，对PEG接枝链的抗凝血机理提出了以下假 设：由于PEG是一种高度亲水性和柔顺性的分子链，因而一方面可与水结合 形成水合PEG链，以通过位阻排斥作用阻碍血液组份的吸附。这种阻碍作用 随链的增长而增大。另一方面，水合链的快速运动可影响血液/材料界面的微 区流体力学性质，即与柔性链段结合的水微流阻止了蛋白质在材料表面的停 滞、粘附与变性。

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为一种医用高分子材料，已在药物中使用了几十 年，并且证明它是完全无毒性的，它本身带有亲水基团，很容易与水结合形成 亲水凝胶，具有润滑性。通过实验，用特殊工艺将亲水的PVP有机地结合在 具有疏水表面的医用导管上，遇水时迅速在其表面形成一层润滑薄膜且不会脱 落，在临床插管时具有超润滑作用。用该技术生产的一次性超滑导尿管，经 100多例临床验证，效果显著，深受医务人员和病人的欢迎。采用特殊工艺在 普通医用导管表面结合上一层医用高分子材料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，使导管 遇水后具有极为润滑的表面，摩擦系数仅为普通导管的百分之一左右，而且润 滑性持久；生物实验表明这种经PVP表面润滑处理的导管具有良好的生物相 容性，临床应用也取得满意效果。