磺化聚醚砜（spes）血液性能的研究
聚醚砜（PES）作为临床中应用广泛的生物材料，一直都是研究的热点。PES本身具有良好的机械与化学性能，但由于材料表面的疏水性，所以其血液相容性较差。现今对PES改性的方法很多但是都不是很理想，本实验设计了一个新的改性方法借以提升PES的血液相容性。我们结合共混的方法以及加入亲水性的磺酸基团，采用高温缩聚的方式制备出新型的SPES，通过与传统PES血液相容性的对比，在观测红外，核磁，蛋白吸附，凝血时间，水接触角，血小板激活，凝血酶抗凝血酶复合，c3a、c5a补体系统激活等表征，从而验证本实验通过无限共混SPES提升其血液相容性。关键词 血液相容性，PES，磺化，共混改性，表征
目 录
1 绪论 1
1.1 生物材料和生物相容性 1
1.2 生物材料的血液反应 1
1.3 生物材料的改性 2
1.4 PES的简介 3
1.5 PES的常用改性方式 4
1.6 课题的提出 4
2 实验部分 4
2.1 实验材料 4
2.2 实验仪器 5
2.3 实验步骤 6
2.3.1 SPES的合成与表征 6
2.3.2 改性醚砜膜的制备与表征 7
2.3.3 改性膜的血液相容性测试 7
3 结果和讨论 11
3.1 SPES的表征 11
3.1.1 傅里叶变换红外光谱（FTIR） 11
3.1.2 核磁共振氢谱（1H NMR） 12
3.2 改性膜的血液相容性 12
3.2.1 水接触角 12
3.2.2 蛋白吸附 13
3.2.3 凝血时间 14
3.2.4 血小板激活 16
3.2.5 补体系统激活 17
3.2.6凝血酶抗凝血酶的生成 18
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1 绪论
1.1 生物材料和生物相容性
生物医用材料又可以称为生物材料，是用于诊疗、医治、修复或置换人体器官或提升器官机能的一类高科技新材料。生物医用材料具有悠久 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的历史，早在公元前3500年，医用材料就得到了有效的应用，那个时代的古埃及人民就使用棉花纤维和马鬃缝合伤口。17世纪的印第安人在颅骨受伤时就会用木片修复受伤的部位。在我国，在很多墓葬中也发现了如假牙等移植生物材料[1]。伴随着科学的进步，生物材料也处于飞速发展的状态，其中以高分子材料的发展最为显著。从早期的纯天然高分子材料到现在的人工合成及天然高分子改性材料，生物医用高分子已经应用到临床的各个方面。而生物相容性是生物医用材料的必要条件。
所谓的生物相容性，就是指具有生命现象的组织对于不具有活性的材料产生反应的一种性能。一般就是讲生命体和材料之间的相容性。这样的生物反应包含了血液反应和组织反应。
血液相容性是我们在研究生物相容性时最为关注的重点所谓的血液相容性是指生物材料本身能够影响到血栓形成的能力、血液的溶血现象阻碍能力、白细胞的暂时性的数目下降、各项机能下滑、血小板性能弱化以及对补体激活等血液生理功能的影响。因为生物材料与血液有着直接的接触，所以材料的血液相容性直接影响到材料在临床中的使用价值[1]。
组织反应是指局部组织对生物医用材料所发生的反应。组织反应就是在身体受到病毒侵扰时本体做出的反击，这样减小我们所受到的伤害，保护了我们的组织并使其能够尽快修复。
1.2 生物材料的血液反应
生物材料的血液相容性包含两个方面，一是使血液不会聚集，二是保证血液组织的完整性并使其不会遭到破坏。在一定范围内，因为材料表面具有一定的张力并且在这种张力作用的剪切力下，血液中的红细胞受到不同程度的破坏（即发生溶血现象）。但是血液并不是不能再生，我们身体内的造血干细胞时时刻刻都在制造新鲜的血液，而且不利的影响并不会随着时间的延长而加深[2]。但是一旦在材料表面形成了血栓，就会因为血液的积累效应，随着时间的推移，凝血程度越来越高，从而对人体造成严重的影响。材料与血液接触导致凝血及血栓形成的途径如图1所示[3]。如图中所示生物材料的血液反应一般会有三种情况，一是生物材料与血液接触导致Ⅻ因子活化进而使凝血因子活化，活化的凝血因子又使纤维蛋白沉积，最终形成血栓；二是由蛋白吸附致使血小板粘附，这些血小板释放聚集形成血小板血栓；第三种情况是红细胞的黏附导致出现溶血反应，溶血反应直接形成血栓或者使血小板释放聚集形成血小板血栓最后成为血栓。
图1 凝血机制
抗凝系统包括两个作用，一个是抗凝作用，另一个是纤溶作用。我们通过加入一些抗凝因子如抗凝血酶Ⅲ、肝素来实现血液的抗凝固；纤溶过程包括纤溶酶原转化为纤溶酶，纤溶酶降解纤维蛋白。
1.3 生物材料的改性
生物材料的种类是多种多样的，例如钛合金镁合金，聚偏氟乙烯（PVDF）等[4]。但是这些生物材料在临床中的血液相容性不是很好，所以研究人员对这些材料进行改性以达到提升这些生物材料血液相容性的目的。
以钛合金为例，钛合金因为具有较好的强度与韧性和无毒性常被应用于医疗机械中，但是由于钛合金的生物活性差，耐磨性和耐腐蚀性能的不理想，所以研究人员为了使其在临床中得到更好的使用，就会对其进行生物改性，而钛合金一般是对其进行表面改性[5]。表面改性一般是在材料表面涂覆一层薄层以保护材料的表面，经过研究表明，羟基磷灰石（HA）和类金刚石等作为涂层能够很好的保护到钛合金的表面[6]。虽然涂覆层可以有效的保护材料表面提升材料的性能，但是涂覆表面的薄层结构并不是十分稳定，虽然将多巴胺涂敷在PES的表面可以提高薄层分子结构的稳定性，但却会使PES的亲水性能下降不少，而且血小板的吸附量也会变少。
PVDF也是常被改性的生物材料之一，他具有优秀的化学与机械性能，是良好的膜分离材料。但是PVDF膜表面具有疏水性，所以在分离过程中容易遭受污染使PVDF膜透过性下降，从而限制了PVDF膜的工业化生产[7]。白静娜等采用温敏性聚合物N异丙基丙烯酰胺 (NIPAAm)和两性离子化合物磺基甜菜碱(DMAPS)对PVDF粉末或膜进行改性，制备具有良好的抗蛋白质吸附性能的PVDF改性膜。
目 录
1 绪论 1
1.1 生物材料和生物相容性 1
1.2 生物材料的血液反应 1
1.3 生物材料的改性 2
1.4 PES的简介 3
1.5 PES的常用改性方式 4
1.6 课题的提出 4
2 实验部分 4
2.1 实验材料 4
2.2 实验仪器 5
2.3 实验步骤 6
2.3.1 SPES的合成与表征 6
2.3.2 改性醚砜膜的制备与表征 7
2.3.3 改性膜的血液相容性测试 7
3 结果和讨论 11
3.1 SPES的表征 11
3.1.1 傅里叶变换红外光谱（FTIR） 11
3.1.2 核磁共振氢谱（1H NMR） 12
3.2 改性膜的血液相容性 12
3.2.1 水接触角 12
3.2.2 蛋白吸附 13
3.2.3 凝血时间 14
3.2.4 血小板激活 16
3.2.5 补体系统激活 17
3.2.6凝血酶抗凝血酶的生成 18
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1 绪论
1.1 生物材料和生物相容性
生物医用材料又可以称为生物材料，是用于诊疗、医治、修复或置换人体器官或提升器官机能的一类高科技新材料。生物医用材料具有悠久 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的历史，早在公元前3500年，医用材料就得到了有效的应用，那个时代的古埃及人民就使用棉花纤维和马鬃缝合伤口。17世纪的印第安人在颅骨受伤时就会用木片修复受伤的部位。在我国，在很多墓葬中也发现了如假牙等移植生物材料[1]。伴随着科学的进步，生物材料也处于飞速发展的状态，其中以高分子材料的发展最为显著。从早期的纯天然高分子材料到现在的人工合成及天然高分子改性材料，生物医用高分子已经应用到临床的各个方面。而生物相容性是生物医用材料的必要条件。
所谓的生物相容性，就是指具有生命现象的组织对于不具有活性的材料产生反应的一种性能。一般就是讲生命体和材料之间的相容性。这样的生物反应包含了血液反应和组织反应。
血液相容性是我们在研究生物相容性时最为关注的重点所谓的血液相容性是指生物材料本身能够影响到血栓形成的能力、血液的溶血现象阻碍能力、白细胞的暂时性的数目下降、各项机能下滑、血小板性能弱化以及对补体激活等血液生理功能的影响。因为生物材料与血液有着直接的接触，所以材料的血液相容性直接影响到材料在临床中的使用价值[1]。
组织反应是指局部组织对生物医用材料所发生的反应。组织反应就是在身体受到病毒侵扰时本体做出的反击，这样减小我们所受到的伤害，保护了我们的组织并使其能够尽快修复。
1.2 生物材料的血液反应
生物材料的血液相容性包含两个方面，一是使血液不会聚集，二是保证血液组织的完整性并使其不会遭到破坏。在一定范围内，因为材料表面具有一定的张力并且在这种张力作用的剪切力下，血液中的红细胞受到不同程度的破坏（即发生溶血现象）。但是血液并不是不能再生，我们身体内的造血干细胞时时刻刻都在制造新鲜的血液，而且不利的影响并不会随着时间的延长而加深[2]。但是一旦在材料表面形成了血栓，就会因为血液的积累效应，随着时间的推移，凝血程度越来越高，从而对人体造成严重的影响。材料与血液接触导致凝血及血栓形成的途径如图1所示[3]。如图中所示生物材料的血液反应一般会有三种情况，一是生物材料与血液接触导致Ⅻ因子活化进而使凝血因子活化，活化的凝血因子又使纤维蛋白沉积，最终形成血栓；二是由蛋白吸附致使血小板粘附，这些血小板释放聚集形成血小板血栓；第三种情况是红细胞的黏附导致出现溶血反应，溶血反应直接形成血栓或者使血小板释放聚集形成血小板血栓最后成为血栓。
图1 凝血机制
抗凝系统包括两个作用，一个是抗凝作用，另一个是纤溶作用。我们通过加入一些抗凝因子如抗凝血酶Ⅲ、肝素来实现血液的抗凝固；纤溶过程包括纤溶酶原转化为纤溶酶，纤溶酶降解纤维蛋白。
1.3 生物材料的改性
生物材料的种类是多种多样的，例如钛合金镁合金，聚偏氟乙烯（PVDF）等[4]。但是这些生物材料在临床中的血液相容性不是很好，所以研究人员对这些材料进行改性以达到提升这些生物材料血液相容性的目的。
以钛合金为例，钛合金因为具有较好的强度与韧性和无毒性常被应用于医疗机械中，但是由于钛合金的生物活性差，耐磨性和耐腐蚀性能的不理想，所以研究人员为了使其在临床中得到更好的使用，就会对其进行生物改性，而钛合金一般是对其进行表面改性[5]。表面改性一般是在材料表面涂覆一层薄层以保护材料的表面，经过研究表明，羟基磷灰石（HA）和类金刚石等作为涂层能够很好的保护到钛合金的表面[6]。虽然涂覆层可以有效的保护材料表面提升材料的性能，但是涂覆表面的薄层结构并不是十分稳定，虽然将多巴胺涂敷在PES的表面可以提高薄层分子结构的稳定性，但却会使PES的亲水性能下降不少，而且血小板的吸附量也会变少。
PVDF也是常被改性的生物材料之一，他具有优秀的化学与机械性能，是良好的膜分离材料。但是PVDF膜表面具有疏水性，所以在分离过程中容易遭受污染使PVDF膜透过性下降，从而限制了PVDF膜的工业化生产[7]。白静娜等采用温敏性聚合物N异丙基丙烯酰胺 (NIPAAm)和两性离子化合物磺基甜菜碱(DMAPS)对PVDF粉末或膜进行改性，制备具有良好的抗蛋白质吸附性能的PVDF改性膜。
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