2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸（amps）共聚物的合成研究
抗凝血材料是重要的生物医药材料，被广泛的应用于与生物组织、器官相接触的医用材料上，如透析管、人工心脏、人工心脏瓣膜、体外循环系统等。目前最广泛使用的肝素有价格昂贵、出血率高且缺乏长期的稳定性的缺点。因此生物医药材料的表面改性成为目前研究的热点。本研究采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和甲基丙烯酸乙酯为单体，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，DMF为溶剂进行反应，通过溶液聚合制备2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）与甲基丙烯酸乙酯的共聚物。并对所得聚合物用红外光谱仪、差示扫描量热仪（DSC）、乌氏粘度计、接触角仪等进行表征，研究了单体配比、引发剂用量、反应时间、反应温度等对聚合物性能的影响。结果表明，随单体配比中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和甲基丙烯酸乙酯的比例的增大，所得聚合物的分子量增大，接触角减小，玻璃化温度逐渐增大，分子量最大为24.5×104g/mol，玻璃化温度最大为85℃；当反应体系中引发剂浓度升高和反应时间延长时，所得单体的分子量和接触角均增大，当反应时8h时，分子量最大，为14.5×104g/mol。关键词：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；溶液聚合；甲基丙烯酸乙酯；自由基共聚目录
第一章 绪论 1
1.1 抗凝血材料的概况 1
1.2 相关领域的研究进展及存在的不足 2
1.2.1 利用各种物理、化学方法对材料的表面进行处理 2
1.2.2 材料的生物活性化表面设计 3
1.2.3 存在的不足及需要深入解决的问题 4
1.3 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的概况 4
1.3.1 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的合成 4
1.3.2 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的精制 5
1.3.3 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的性能 5
1.3.4 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的用途 7
1.4 甲基丙烯酸乙酯概况 8
1.4.1 甲基丙烯酸乙酯的性能 8
1.5 本文的主要内容 9
第二章 实验部分 10
2.1 实验药品 10
2.2 实验仪器 10
2.3 实验过程 11
2.3.1 引发
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
酸的性能 5
1.3.4 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的用途 7
1.4 甲基丙烯酸乙酯概况 8
1.4.1 甲基丙烯酸乙酯的性能 8
1.5 本文的主要内容 9
第二章 实验部分 10
2.1 实验药品 10
2.2 实验仪器 10
2.3 实验过程 11
2.3.1 引发剂的精制 11
2.3.2 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸（AMPS）共聚物的合成 11
2.3.3 反应产物的沉淀 11
2.4 性能测试 12
2.4.1 红外光谱分析 12
2.4.2 差示扫描量热仪（DSC）分析 12
2.4.3 接触角 12
2.4.4 乌氏粘度计法测分子量 13
第三章 结果与分析 14
3.1 红外光谱分析 14
3.2 差示扫描量热仪（DSC）分析 15
3.3 反应条件及单体配比对产物性能的影响 16
3.3.1 单体配比对聚合物性能的影响 16
3.3.2 引发剂浓度对聚合物性能的影响 19
3.3.3 反应时间对聚合物性能的影响 21
3.3.4 反应温度对聚合物性能的影响 23
第四章 结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 抗凝血材料的概况
抗凝血材料是生物医药材料中重要的一种，被广泛的应用于与人类血液或组织相接触的医用生物材料上。如血液透析系统、人工心脏瓣膜、外科手术线和导管等[15]。心脑血管疾病是世界上死亡率最高的疾病。2008年，只在美国，应用于心脑血管疾病方面的医疗费用就达到了4485亿美元[6]。由此可见，抗凝血生物材料的市场非常广阔，并且以每年10%20%的速率增长[7]。
从20世纪中叶开始，人们就开始使用各种合成的高分子生物材料进行制备人体组织和各种器官的替代品。人体的器官组织有相当负责的结构，从宏观上看血管内壁是光滑平整的，但在微观下,血管内壁是一个双层脂质结构，中间镶嵌着各种糖蛋白和糖脂质[8]。正是这样复杂的结构形成了其良好的抗凝血性能，但是现在生产出的抗凝血材料却没有这样复杂的结构。当这样的材料植入人体之后，会与血液中的相关组分发生反应，激活血红蛋白，引发相关组织的粘附，最终形成血栓，危及生命。因此在目前在临床医学，一直都没有可以做到完美与人体组织或血液相容，达到抗凝血目的的生物材料 [9]。当抗凝血材料植入生物体内时，首先必须要与生物组织相容，不能发生排斥，产生炎症；其次要与血液相容，避免破坏血液中的血小板，释放凝血因子，引起粘附，在材料表面发生凝血现象[10]。血液相容性是医用生物材料最重要的性能指标。是该材料能否广泛应用的决定性因素[11]。聚氨酯等等抗凝血材料在目前临床医学可采用的生物材料中，因具有比较好的力学性能及相关柔韧、抗疲劳性而被广泛使用[12]。但是其仍具有不少缺陷，仍做不到与人体各种组织器官相容，分析其原因可能是聚氨酯的表面张力过大，会破坏相关结构。因此，要改进抗凝血材料，必须对其进行表面改性。
随着社会的发展人们对于新型医疗的需求越来越大，各种医疗器械、器材、人工组织等迅速发展。在抗凝血方面，血液相容性的改善仍是目前工作的重点。
1.2 相关领域的研究进展及存在的不足
1.2.1 利用各种物理、化学方法对材料的表面进行处理
当抗凝血材料与血液接触时，会在材料表面吸附一层蛋白质，进一步会刺激血液中的凝血因子，引起凝血反应，进而形成血栓。抗凝血材料性能主要通过材料的各种特征来确定，包括材料的结构、形态等。材料的表面性能会进而影响血液中相关组织在表面的粘附以及凝血现象。要阻止血栓的形成，最好的方法是使材料表面具有生物相容性。目前最普遍的方法就是对材料表面进行改性，以此来提高材料的血液相容性。对材料改性的方法包括改变表面的电荷分布、亲疏水性性能、微相分离结构以及高分子材料的生物活性化等[13]。
1. 使表面带负电荷
血液中的整体大环境是带负电的，血小板、白细胞等可以在其中存在，并正常发挥作用。而血管的内壁也是带负电的，二者的相斥作用使血液正常流动。我们在抗凝血材料的表面改性中可以使材料表面带上负电，使之获得抗凝血性能 [14]。用于抗凝血材料改性的基础单体中，带有的硫酸基和磺酸基可以起到使材料表面带负电的作用，从而使材料具有类似于肝素的抗凝血性能[1516]。因此可用硫酸化、磺化等反应来对聚合物材料进行改造，以此提高材料的亲水性能。Barbucei等研究了硫酸透明质酸的相容性[17]，发现，材料中的硫酸基团可以通过与静电的相关作用致使凝血酶失活，并阻止带负电的血小板吸附和凝聚。硫酸透明质酸的抗凝血性跟硫酸化程度直接相关，抗凝机能随硫酸基团的增多而增强。
2. 改善表面的亲、疏水性
血液中总体溶剂为水，所以其中可以引起凝血反应的相关组分大都具有
第一章 绪论 1
1.1 抗凝血材料的概况 1
1.2 相关领域的研究进展及存在的不足 2
1.2.1 利用各种物理、化学方法对材料的表面进行处理 2
1.2.2 材料的生物活性化表面设计 3
1.2.3 存在的不足及需要深入解决的问题 4
1.3 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的概况 4
1.3.1 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的合成 4
1.3.2 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的精制 5
1.3.3 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的性能 5
1.3.4 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的用途 7
1.4 甲基丙烯酸乙酯概况 8
1.4.1 甲基丙烯酸乙酯的性能 8
1.5 本文的主要内容 9
第二章 实验部分 10
2.1 实验药品 10
2.2 实验仪器 10
2.3 实验过程 11
2.3.1 引发
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
酸的性能 5
1.3.4 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸的用途 7
1.4 甲基丙烯酸乙酯概况 8
1.4.1 甲基丙烯酸乙酯的性能 8
1.5 本文的主要内容 9
第二章 实验部分 10
2.1 实验药品 10
2.2 实验仪器 10
2.3 实验过程 11
2.3.1 引发剂的精制 11
2.3.2 2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸（AMPS）共聚物的合成 11
2.3.3 反应产物的沉淀 11
2.4 性能测试 12
2.4.1 红外光谱分析 12
2.4.2 差示扫描量热仪（DSC）分析 12
2.4.3 接触角 12
2.4.4 乌氏粘度计法测分子量 13
第三章 结果与分析 14
3.1 红外光谱分析 14
3.2 差示扫描量热仪（DSC）分析 15
3.3 反应条件及单体配比对产物性能的影响 16
3.3.1 单体配比对聚合物性能的影响 16
3.3.2 引发剂浓度对聚合物性能的影响 19
3.3.3 反应时间对聚合物性能的影响 21
3.3.4 反应温度对聚合物性能的影响 23
第四章 结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 抗凝血材料的概况
抗凝血材料是生物医药材料中重要的一种，被广泛的应用于与人类血液或组织相接触的医用生物材料上。如血液透析系统、人工心脏瓣膜、外科手术线和导管等[15]。心脑血管疾病是世界上死亡率最高的疾病。2008年，只在美国，应用于心脑血管疾病方面的医疗费用就达到了4485亿美元[6]。由此可见，抗凝血生物材料的市场非常广阔，并且以每年10%20%的速率增长[7]。
从20世纪中叶开始，人们就开始使用各种合成的高分子生物材料进行制备人体组织和各种器官的替代品。人体的器官组织有相当负责的结构，从宏观上看血管内壁是光滑平整的，但在微观下,血管内壁是一个双层脂质结构，中间镶嵌着各种糖蛋白和糖脂质[8]。正是这样复杂的结构形成了其良好的抗凝血性能，但是现在生产出的抗凝血材料却没有这样复杂的结构。当这样的材料植入人体之后，会与血液中的相关组分发生反应，激活血红蛋白，引发相关组织的粘附，最终形成血栓，危及生命。因此在目前在临床医学，一直都没有可以做到完美与人体组织或血液相容，达到抗凝血目的的生物材料 [9]。当抗凝血材料植入生物体内时，首先必须要与生物组织相容，不能发生排斥，产生炎症；其次要与血液相容，避免破坏血液中的血小板，释放凝血因子，引起粘附，在材料表面发生凝血现象[10]。血液相容性是医用生物材料最重要的性能指标。是该材料能否广泛应用的决定性因素[11]。聚氨酯等等抗凝血材料在目前临床医学可采用的生物材料中，因具有比较好的力学性能及相关柔韧、抗疲劳性而被广泛使用[12]。但是其仍具有不少缺陷，仍做不到与人体各种组织器官相容，分析其原因可能是聚氨酯的表面张力过大，会破坏相关结构。因此，要改进抗凝血材料，必须对其进行表面改性。
随着社会的发展人们对于新型医疗的需求越来越大，各种医疗器械、器材、人工组织等迅速发展。在抗凝血方面，血液相容性的改善仍是目前工作的重点。
1.2 相关领域的研究进展及存在的不足
1.2.1 利用各种物理、化学方法对材料的表面进行处理
当抗凝血材料与血液接触时，会在材料表面吸附一层蛋白质，进一步会刺激血液中的凝血因子，引起凝血反应，进而形成血栓。抗凝血材料性能主要通过材料的各种特征来确定，包括材料的结构、形态等。材料的表面性能会进而影响血液中相关组织在表面的粘附以及凝血现象。要阻止血栓的形成，最好的方法是使材料表面具有生物相容性。目前最普遍的方法就是对材料表面进行改性，以此来提高材料的血液相容性。对材料改性的方法包括改变表面的电荷分布、亲疏水性性能、微相分离结构以及高分子材料的生物活性化等[13]。
1. 使表面带负电荷
血液中的整体大环境是带负电的，血小板、白细胞等可以在其中存在，并正常发挥作用。而血管的内壁也是带负电的，二者的相斥作用使血液正常流动。我们在抗凝血材料的表面改性中可以使材料表面带上负电，使之获得抗凝血性能 [14]。用于抗凝血材料改性的基础单体中，带有的硫酸基和磺酸基可以起到使材料表面带负电的作用，从而使材料具有类似于肝素的抗凝血性能[1516]。因此可用硫酸化、磺化等反应来对聚合物材料进行改造，以此提高材料的亲水性能。Barbucei等研究了硫酸透明质酸的相容性[17]，发现，材料中的硫酸基团可以通过与静电的相关作用致使凝血酶失活，并阻止带负电的血小板吸附和凝聚。硫酸透明质酸的抗凝血性跟硫酸化程度直接相关，抗凝机能随硫酸基团的增多而增强。
2. 改善表面的亲、疏水性
血液中总体溶剂为水，所以其中可以引起凝血反应的相关组分大都具有
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