CN102330059B - 基于类聚乙二醇的可回收下腔静脉滤器表面膜制备方法 - Google Patents
基于类聚乙二醇的可回收下腔静脉滤器表面膜制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于类聚乙二醇的可回收下腔静脉滤器表面膜制备方法，将下腔静脉滤器放入等离子体聚合真空室，当真空抽至0.5Pa时，通入流量为2.5sccm的氩气，在射频功率为100W，负偏压为80V的条件下进行15分钟的溅射清洗；溅射清洗完成后，真空室重新抽至0.5Pa；通入反应气体四甘醇二甲基醚，使工作总压力2-5Pa，射频功率为5-30W、负偏压为80V、脉冲占空比为10-100％的条件下进行30-120分钟的等离子体聚合薄膜沉积。本发明方法制备的下腔静脉滤器具有表面类PEG薄膜层与下腔静脉滤器之间结合力强和优异的抗蛋白质及细胞粘附的生物除污性能。
Description
技术领域
本发明涉及功能材料，尤其是表面改性方法制成的人体使用的可回收下腔静脉滤器技术领域。
背景技术
肺动脉栓塞是临床发病率、死亡率较高的急症，病死率为20%～30%，其多因下肢深静脉血栓栓子脱落所致。下腔静脉滤器置入术是预防发生PE的有效手段。目前使用的静脉滤器大部分是永久性滤器，但永久式滤器置入后可引起下腔静脉阻塞、滤器移位、下腔静脉损伤等远期并发症。可回收滤器可在一定时限内安全回收取出，能有效避免永久性滤器的不足，近年来受到越来越多的关注和研究。目前临床使用的可回收滤器的“可回收”特性由滤器与下腔静脉接触部位发生内皮化的时间来决定。DVT临床治愈的时间多已超出临时性滤器最长安全留置于体内的时间，导致许多临时性滤器最后往往还会被永久性滤器所置换。因此使滤器在腔静脉内保持更长时间后能够安全回收是目前研究的一个目标。此外，可回收滤器还存在可能发生的滤器引起的凝血和栓塞，导致不能维持腔静脉完全开放，继续发生肺动脉栓塞的问题。
理想的可回收下腔静脉滤器的制造，一方面依赖于优化设计器械的结构，以实现滤器所需的良好的血栓捕捉性、易植入性、优异的机械稳定性和固定性等特点；另一方面，对腔静脉滤器表面进行抗生物粘附的表面改性，通过抑制滤器表面与血管内壁和血液的相互作用，降低滤器被静脉内皮覆盖、包裹以及发生促凝形成栓塞的作用，以实现可回收滤器所需的良好的回收性、抗凝性以及保持腔静脉的完全开放的特点。
聚乙二醇(PEG)类材料最大特点是具备抗蛋白质和细胞粘附的性质。因此采用PEG或PEO涂层对器械进行表面改性，有望大大降低材料表面与蛋白质、细胞和组织间的相互作用，抑制这些生物物质在器械表面的粘附。目前，将PEG类材料应用于医用材料及器械表面改性的方法主要有三种：物理涂覆、静电自组装和化学改性。
物理涂覆的PEG层与金属基底之间由于作用力太弱往往容易脱落。
PEG自组装单层膜在较短时间内可以保持良好的抗细胞粘附性能，其缺乏长时间稳定性，常会因为外界因素而解组装。。
化学改性方法，如硅烷化方法，对于金属材料而言，其表面缺乏与PEG分子反应的基团，因此难于在金属基材的腔静脉滤器表面实施化学改性。
总之，提高下腔静脉滤器的生物除污特性，以实现下腔静脉滤器的可回收性，已成为临床应用中的迫切需求。
发明内容
鉴于以上陈述的已有方案的不足，本发明旨在提供一种基于类聚乙二醇的薄膜改性的可回收下腔静脉滤器的制备方法，使之具有表面类PEG薄膜层与下腔静脉滤器之间结合力强，并且具有优异的抗蛋白质和细胞粘附的生物除污性能。
本发明的目的通过如下手段来实现。
基于类聚乙二醇的可回收下腔静脉滤器表面膜制备方法，对Ni材质的下腔静脉滤器进行溅射清洗后表面沉积类聚乙二醇薄膜，包含如下步骤：
下腔静脉滤器放入等离子体聚合真空室，当真空抽至0.5Pa时，通入流量为2.5sccm的氩气，在射频功率为100W，负偏压为80V的条件下进行15分钟的溅射清洗；溅射清洗完成后，真空室重新抽至0.5Pa;通入反应气体四甘醇二甲基醚，使工作总压力2-5Pa，射频功率为5-30W、负偏压为80V、脉冲占空比为10-100%的条件下进行30-120分钟的等离子体聚合薄膜沉积，在下腔静脉滤器表面沉积厚度为25-100nm的类聚乙二醇功能薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(一)下腔静脉滤器表面的类PEG功能薄膜采用脉冲等离子体聚合沉积方法形成，相比于物理涂覆和静电组装的PEG层，更加致密、柔韧、与金属基底之间结合力强，类PEG功能薄膜是一种三维网状结构薄膜，其交联结构决定不易轻易发生分子链的脱离和蛋白质的沉积，从而提高PEG改性层的稳定性和持久性。
(二)本发明中在下腔静脉滤器表面采用脉冲等离子体聚合沉积方法获得的类PEG功能薄膜中氧化乙烯EO(-CH2-CH2-O-)单元含量和交联度高，大量实验已证明高EO单元和交联度，有利于提高PEG改性层的生物除污性能。
(三)在改性过程中所采用的气体四甘醇二甲基醚和制备的类PEG功能薄膜已经被大量实验证明具有良好的生物安全性和血液相容性，使得本发明的下腔静脉滤器具有很好生物安全性、生物相容性。
(四)本发明的操作简单，无须特殊的昂贵设备，可实现对具有复杂结构的下腔静脉滤器的薄膜聚合沉积。
实验表明，本发明中下腔静脉滤器表面的类PEG功能薄膜的EO单元保持率高达70%，对血小板粘附、血小板激活和纤维蛋白原吸附抑制率均大于95%；对内皮细胞粘附抑制率最高达91%。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1和图2分别用本发明方法制备的下腔静脉滤器和普通的下腔静脉滤器表面与新鲜的健康人富血小板血浆接触培养120分钟样品的扫描电镜照片。
图3为用本发明方法制备的下腔静脉滤器和普通的下腔静脉滤器表面的血小板与新鲜的健康人富血小板血浆接触培养60分钟后样品表面血小板粘附和激活量图。
图4为用本发明方法制备的下腔静脉滤器及普通的下腔静脉滤器表面纤维蛋白原吸附量图。
图5为用本发明方法制备的下腔静脉滤器及普通的下腔静脉滤器表面与人脐静脉内皮细胞培养1天和3天后样品表面细胞粘附量图。
图6和图7分别为普通的下腔静脉滤器表面与人脐静脉内皮细胞培养1天和3天的荧光照片。
图8和图9分别为用本发明方法制备的下腔静脉滤器表面与人脐静脉内皮细胞培养1天和3天的荧光照片。
具体实施方式
实施例1
将316L不锈钢材质的下腔静脉滤器放入等离子体聚合真空室，当真空抽至0.5Pa时，通入流量为2.5sccm的氩气，在射频功率为100W，负偏压为80V的条件下进行15分钟的溅射清洗；溅射清洗完成后，真空室重新抽至0.5Pa，再通入反应气体四甘醇二甲基醚，使工作压力为2Pa，射频功率为5W、负偏压为-80V、脉冲占空比为10%的条件下进行30分钟的等离子体聚合薄膜沉积，即在下腔静脉滤器表面沉积厚度为25nm的类聚乙二醇(PEG-like)功能薄膜。
实施例2
将NiTi形状记忆合金材质(Ni与Ti原子比50%)的下腔静脉滤器放入等离子体聚合真空室，当真空抽至0.5Pa时，通入流量为2.5sccm的氩气，在射频功率为100W，负偏压为80V的条件下进行15分钟的溅射清洗；溅射清洗完成后，真空室重新抽至0.5Pa，再通入反应气体四甘醇二甲基醚，使工作压力为5Pa，射频功率为30W、负偏压为-80V、脉冲占空比为100%的条件下进行120分钟的等离子体聚合薄膜沉积，即在下腔静脉滤器表面沉积厚度为100nm的类聚乙二醇(PEG-like)功能薄膜。
实施例3
将316L不锈钢材质的下腔静脉滤器放入等离子体聚合真空室，当真空抽至0.5Pa时，通入流量为2.5sccm的氩气，在射频功率为100W，负偏压为80V的条件下进行15分钟的溅射清洗；溅射清洗完成后，真空室重新抽至0.5Pa，再通入反应气体四甘醇二甲基醚，使工作压力为3Pa，射频功率为15W、负偏压为-80V、脉冲占空比为30%的条件下进行60分钟的等离子体聚合薄膜沉积，即在下腔静脉滤器表面沉积厚度为50nm的类聚乙二醇(PEG-like)功能薄膜。
实施例4
将NiTi形状记忆合金材质(Ni与Ti原子比50%)的下腔静脉滤器放入等离子体聚合真空室，当真空抽至0.5Pa时，通入流量为2.5sccm的氩气，在射频功率为100W，负偏压为80V的条件下进行15分钟的溅射清洗；溅射清洗完成后，真空室重新抽至0.5Pa，再通入反应气体四甘醇二甲基醚，使工作压力为4Pa，射频功率为25W、负偏压为-80V、脉冲占空比为75%的条件下进行100分钟的等离子体聚合薄膜沉积，即在下腔静脉滤器表面沉积厚度为80nm的类聚乙二醇(PEG-like)功能薄膜。
附图中的用本发明方法制备下腔静脉滤器均以实施例1所制得的产品为比较基础。
从图2中可以看出，普通的下腔静脉滤器表面有大量的血小板粘附，血小板变形和团聚比较严重，有大量伪足产生，并且部分血小板有内容物流出，这表明在普通的下腔静脉滤器表面血小板激活程度较大。
而图1则表明而本发明方法制备的下腔静脉滤器，其表面基本上没有血小板粘附，这表明本发明方法制备的下腔静脉滤器显示出很强的抵抗血小板粘附变形和激活能力。
从图3中血小板粘附和激活的定量结果可以看出，本发明方法制备的下腔静脉滤器对血小板粘附、血小板激活的抑制率均大于95%。
从图4中纤维蛋白原吸附的定量结果可以看出，本发明方法制备的下腔静脉滤器对纤维蛋白原吸附的抑制率均大于95%。
从图5中内皮细胞粘附1天和3天的定量结果可以看出，本发明方法制备的下腔静脉滤器对人脐静脉内皮细胞粘附的抑制率高达90%。
从图6和图7中可以看出，普通下腔静脉滤器虽然没有提供足够好的条件形成内皮细胞单层，与培养1天的内皮细胞相比，内皮细胞在培养3天后，其增殖率高达85%。
从图8和图9中可以看出，在本发明方法制备的下腔静脉滤器表面很难附着内皮细胞生长，当内皮细胞培养3天后，细胞表现为圆形的病态形状。
Claims (2)
1.基于类聚乙二醇的可回收下腔静脉滤器表面膜制备方法，对Ni材质的下腔静脉滤器进行溅射清洗后表面沉积类聚乙二醇薄膜，包含如下步骤：
下腔静脉滤器放入等离子体聚合真空室，当真空抽至0.5Pa时，通入流量为2.5sccm的氩气，在射频功率为100W，负偏压为80V的条件下进行15分钟的溅射清洗；溅射清洗完成后，真空室重新抽至0.5Pa;通入反应气体四甘醇二甲基醚，使工作总压力2-5Pa，射频功率为5-30W、负偏压为80V、脉冲占空比为10-100%的条件下进行30-120分钟的等离子体聚合薄膜沉积，在下腔静脉滤器表面沉积厚度为25-100nm的类聚乙二醇功能薄膜。
2.根据权利要求1所述之基于类聚乙二醇的可回收下腔静脉滤器表面膜制备方法,所述Ni材质为Ni与Ti原子比50%的NiTi形状记忆合金或316L不锈钢。
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Non-Patent Citations (2)
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| Plasma Deposition and Surface Characterization of Oligoglyme, Dioxane, and Crown Ether Nonfouling Films;Erika E.等;《Langmuir》;20041222;第21卷(第3期);期刊第870页右栏第1段至第872页右栏第1段，表1 * |
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