一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法

1.本发明属于生物医用材料及泌尿科学领域，具体涉及一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法。


背景技术：

2.对于泌尿系统存在问题的患者，在经相关手术后，为达到支撑、引流、改善肾功能等目的，往往会需要在体内留置输尿管支架。然而，将异物引入尿路会引发支架表面结壳以及尿道的不适、感染，尤其是对于需长期留置输尿管支架的患者。
3.结壳是指矿物晶体沉积在输尿管支架的表面和管腔上，当支架结垢时，它们会变得钙化和脆化，失去抗拉强度，从而增加了支架在取出过程中发生断裂或输尿管撕脱的风险。晶体沉积会阻碍通过支架管腔的引流过程，还会与输尿管的尿路上皮相互作用，导致输尿管损伤。此外，长期保留输尿管支架被证明增加了慢性肾脏疾病的风险，并增加了支架取出后因尿路感染或败血症而住院的风险。
4.目前具有良好力学性能、生物相容性的生物医用聚合物如硅胶、聚氟乙烯(pvc)、聚氨酯(pu)等，成为当前广泛使用的基体材料，但是其抗结壳能力仍存在不足，需对其表面进行改性。其中，使用具有良好润滑性水凝胶涂层，如聚乙二醇(peg)类型的水凝胶，可为输尿管提供优异的亲水性、润滑性，从而帮助支架提升抗结壳能力，但是水凝胶涂层的制备存在稳定性不足、不适用小型管状支架的缺点。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法。
6.本发明通过简单的等离子体引发水凝胶聚合的方法，让已是聚合物的聚乙二醇成为水凝胶状态，赋予聚合物导管亲水性和润滑性。
7.本发明目的通过以下技术方案实现：
8.一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法，包括以下步骤：
9.(1)将聚合物导管进行氧等离子体处理，得到表面活化的聚合物导管；
10.(2)将表面活化的聚合物导管置于聚乙二醇-丙烯酰胺溶液中，于60～80℃下聚合反应50～120min，得到聚乙二醇类水凝胶表面改性的聚合物导管。
11.优选地，步骤(1)所述聚合物导管在氧等离子体处理前，先依次用异丙醇和去离子水超声清洗5～10min，再30～40℃干燥处理3～4h。
12.优选地，步骤(1)所述聚合物导管为硅胶导管、聚氟乙烯(pvc)导管和聚氨酯(pu)导管中的一种。
13.优选地，步骤(1)所述氧等离子体处理的真空度≤0.3mbar；氧等离子体处理次数为1～4次，每次处理时间5～10min。
14.优选地，步骤(1)所述聚合物导管表面经氧等离子体处理后，产生羟基、羧基等活
性基团，得到表面活化的聚合物导管。
15.优选地，步骤(2)所述聚乙二醇-丙烯酰胺溶液中，聚乙二醇占溶剂质量的20～40％，丙烯酰胺占溶剂质量的40～60％；更优选为聚乙二醇占溶剂质量的20～30％，丙烯酰胺占溶剂质量的40～50％；所述溶剂为水。
16.优选地，步骤(2)所述聚合反应结束后，用水清洗聚合物导管表面残余胶体，40～60℃干燥2～8h，得到聚乙二醇类水凝胶改性的聚合物导管。
17.优选地，步骤(2)所述聚合反应的温度为60～80℃，时间为50～120min。
18.与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
19.1.本发明方法适用于各种形状复杂医疗器械的表面改性，如直径仅2-3mm的输尿管表面改性，克服了现有形状复杂医疗器械表面改性难的问题。
20.2.本发明采用等离子体引发聚合的方法，将聚合反应集中至聚合物导管表面，保障了聚合后所得水凝胶与基体的牢固结合，成功实现了仅对聚合物导管表面进行改性的可控性。
21.3.本发明采用具有优良亲水性、润滑性的peg-pam水凝胶涂进行改性，改善了输尿管基体的性能，减少了沉积的附着，提高了输尿管支架的抗结壳能力，有利于帮助解决临床使用上的并发症问题。
22.4.本发明采用具有优良柔韧性、生物相容性的peg类水凝胶作为表面改性材料，在改善输尿管性能的同时不至于引起的生理毒性及损伤人体的临床问题。
23.5.本发明制备工艺简单，原料易获得，操作简捷，易于推广应用。
附图说明
24.图1为实施例1放大40倍下未涂覆涂层(a)与涂覆涂层(b)试样表面情况。
25.图2为实施例1和对比例1-2相同工艺下不同单体凝胶涂层的亲水性变化。
26.图3为体外模拟1月(具体是使人工尿液在导管中持续流通一个月)后未涂覆涂层(a)与涂覆不同水凝胶涂层(b)实施例1peg-paam、(c)对比例1peg-paa、(d)对比例2peg-pvp聚氨酯导管的表面形貌。
27.图4为体外模拟1月(具体是使人工尿液在导管中持续流通一个月)后未涂覆涂层与涂覆不同水凝胶涂层(实施例1peg-paam、对比例1peg-paa、对比例2peg-pvp)聚氨酯导管因结壳引起的质量变化及增长率情况。
具体实施方式
28.下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
29.本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
30.实施例1
31.一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法包括以下步骤及其工艺条件：
32.步骤一：取1.5cm长的聚氨酯导管，分别用异丙醇和水超声清洗8min，然后放入40℃鼓风干燥机中干燥3h，至管腔内完全无水分残留。
33.步骤二：以氧气为等离子体原气体，对清洗后的聚氨酯导管进行一次等离子体处理，真空度保持0.29mbar，处理时间5min，在聚氨酯导管表面产生活性基团。
34.步骤三：将6g peg、15gaam溶于30ml水中得到聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液。
35.步骤四：将氧等离子体处理的聚氨酯导管、聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液一起转移到带盖小瓶中，拧紧瓶盖密封，使氧等离子体处理的聚氨酯导管浸入聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液中，至于80℃烘箱中聚合1h。
36.步骤五：取出聚合物导管试样，使用超声清洗机去离子水清洗8min，然后置于40℃烘箱中干燥2h，表面留下一层peg-paam涂层，得到peg-paam表面改性的聚氨酯导管。
37.对比例1
38.一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法包括以下步骤及其工艺条件：
39.步骤一：取1.5cm长的聚氨酯导管，分别用异丙醇和水超声清洗8min，然后放入40℃鼓风干燥机中干燥3h，至管腔内完全无水分残留。
40.步骤二：以氧气为等离子体原气体，对清洗后的聚氨酯导管进行一次等离子体处理，真空度保持0.29mbar，处理时间5min，在聚氨酯导管表面产生活性基团。
41.步骤三：将6g peg、15g丙烯酸(aa)溶于30ml水中得到聚乙二醇-丙烯酸水溶液。
42.步骤四：将将氧等离子体处理的聚氨酯导管、聚乙二醇-丙烯酸水溶液一起转移到带盖小瓶中，拧紧瓶盖密封，使氧等离子体处理的聚氨酯导管浸入聚乙二醇-丙烯酸水溶液中，至于80℃烘箱中聚合1h。
43.步骤五：取出聚合物导管试样，使用超声清洗机去离子水清洗8min，然后置于40℃烘箱中干燥2h，表面留下一层peg-paa涂层，得到peg-paa表面改性的聚氨酯导管。
44.对比例2
45.一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法包括以下步骤及其工艺条件：
46.步骤一：取1.5cm长的聚氨酯导管，分别用异丙醇和水超声清洗8min，然后放入40℃鼓风干燥机中干燥3h，至管腔内完全无水分残留。
47.步骤二：以氧气为等离子体原气体，对清洗后的聚氨酯导管进行一次等离子体处理，真空度保持0.29mbar，处理时间5min，在聚氨酯导管表面产生活性基团。
48.步骤三：将6g peg、15g n-乙烯基吡咯烷酮(nvp)溶于30ml水中得到聚乙二醇-n-乙烯基吡咯烷酮水溶液。
49.步骤四：将氧等离子体处理的聚氨酯导管、聚乙二醇-n-乙烯基吡咯烷酮水溶液一起转移到带盖小瓶中，拧紧瓶盖密封，使氧等离子体处理的聚氨酯导管浸入聚乙二醇-n-乙烯基吡咯烷酮水溶液中，至于80℃烘箱中聚合1h。
50.步骤五：取出聚合物导管试样，使用超声清洗机去离子水清洗8min，然后置于40℃烘箱中干燥2h，表面留下一层peg-pvp涂层，得到peg-pvp表面改性的聚氨酯导管。
51.实施例2
52.一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法包括以下步骤及其工艺条件：
53.步骤一：取1.5cm长的聚氨酯导管，分别用异丙醇和水超声清洗10min，然后放入50℃鼓风干燥机中干燥3h，至管腔内完全无水分残留。
54.步骤二：以氧气为等离子体原气体，对清洗后的聚氨酯导管进行两次等离子体处理，真空度保持0.29mbar，每次处理时间5min，在聚氨酯导管表面产生活性基团。
55.步骤三：将9g peg、12gaam溶于30ml水中得到聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液。
56.步骤四：将氧等离子体处理的聚氨酯导管、聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液一起转移到带盖小瓶中，拧紧瓶盖密封，使氧等离子体处理的聚氨酯导管浸入聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液中，至于60℃烘箱中聚合2h。
57.步骤五：取出聚合物导管试样，使用超声清洗机去离子水清洗10min，然后置于40℃烘箱中干燥3h，表面留下一层peg-paam涂层，得到peg-paam表面改性的聚氨酯导管。
58.本实施例所得peg-paam表面改性的聚氨酯导管的接触角为40.5
°
。
59.实施例3
60.一种聚乙二醇类水凝胶表面改性聚合物导管的方法包括以下步骤及其工艺条件：
61.步骤一：取3cm长的硅胶导管，分别用异丙醇和水超声清洗10min，然后放入40℃鼓风干燥机中干燥4h，至管腔内完全无水分残留。
62.步骤二：以氧气为等离子体原气体，对清洗后的硅胶导管进行两次等离子体处理，真空度保持0.29mbar，每次处理时间5min，在硅胶导管表面产生活性基团。
63.步骤三：将10g peg、18gaam溶于30ml水中得到聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液。
64.步骤四：将氧等离子体处理的聚氨酯导管、聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液一起转移到带盖小瓶中，拧紧瓶盖密封，使氧等离子体处理的聚氨酯导管浸入聚乙二醇-丙烯酰胺水溶液中，至于60℃烘箱中聚合2h。
65.步骤五：取出聚合物导管试样，使用超声清洗机去离子水清洗10min，然后置于40℃烘箱中干燥3h，表面留下一层peg-paam涂层，得到peg-paam表面改性的聚氨酯导管。
66.本实施例所得peg-paam表面改性的聚氨酯导管的接触角为33.4
°
。
67.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。