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摘 要

理想的合成医用生物材料应提供良好的生理环境，促进细胞粘附和生长，并具有适当的物理化学性质，以防止血栓形成和继发感染。本研究中，聚氨酯通过贻贝启发化学和表面引发的原子转移自由基聚合（SI-ATRP）技术的组合开发多步骤工艺，用于改善血液相容性和抗生物污染性。首先用多巴胺作为交联剂处理PU和TT片，然后将银离子固定在聚多巴胺官能化表面上，然后通过原子转移自由基聚合聚乙烯吡咯烷酮（PVP）嫁接PU和TT膜来辍合实现，改变银离子和PVP的嫁接顺序得到5组不同样品。

随后，所得的PU和TT片通过衰减全反射进行表征傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、水接触角（WCA）测量、蛋白吸附实验、扫描电子显微镜（SEM）、抗菌实验进行分析。银离子和聚乙烯吡咯烷酮形成协同防污和抗菌表面。通过水接触角测定、蛋白吸附总量及血小板黏附、抗菌圈来评估血液相容性和抗生物污染性质。两性聚合物接枝合成的PU和TT片显示出良好的血液相容性，其特征在于降低血小板黏附和排斥的蛋白质黏附；表现出优异的抗生物污染特性，其特征在于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗黏附性。总之，经过银离子与PVP嫁接的PU和TT片对于生物医学应用具有巨大的潜力。

关键词：聚氨酯;抗生物污染;血液相容性;聚多巴胺;硝酸银;聚乙烯吡咯烷酮（PVP）

Abstract

Ideal synthetic medical biomaterials should provide an excellent physiological environment to facilitate cell adhesion and growth,and appropriate physicochemical to prevent thrombogenicity and secondary infection. Herein,a multi-step process for polyurethane was developed by a combination of mussel-inspired chemistry and surface-initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP)technique for improving hemocompatible and anti-biofouling properties.The PU and TT sheets were first treated with dopamine as a crosslinking agent,and then the silver ions were immobilized on the poly(dopamine) functionalized surface,then grafted by polyvinylpyrrolidone (PVP) through electron transfer atom transfer radical polymerization (ARGET ATRP),and the grafting order of silver ions and PVP was changed to obtain 5 different samples.

Subsequently, the resulting PU and TT films were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTRR), water contact angle (WCA), protein adsorption experiments, scanning electron microscopy (SEM), and antimicrobial experiments,respevtivly.Silver ions and polyvinylpyrrolidone form synergistic antifouling and antibacterial surfaces. Silver ions and polyvinylpyrrolidone would form a synergistic antifouling and antibacterial surface.Hemocompatible and anti-biofouling properties were evaluated by water contact angle determination,total adsorption Of protein as well as the adhesion of platelet and antibacterial loop.Amphoteric grafted PU and TT sheets showed outstanding blood compatibility on reduced platelet adhesion and repelled protein adsorption.Meanwhile,the grafted dheets exerted excellent anti-biofouling property characterized by the resisted adhesion of Escherichia coli and Staphylococcus aureus.In summary,silver ions and PVP modified PU and TT tablets have great potential for biomedical applications.

Key words: Polyurethane;Anti-biological pollution;Blood compatibility;Poly dopamine;Silver nitrate; Polyvinylpyrrolidone (PVP)

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 4

1.1 抗生物污染 4

1.1.1 血液相容性 4

1.1.2 组织相容性 4

1.1.3 抗菌性 4

1.2 生物医学材料 4

1.2.1 医用聚氨酯材料 5

1.2.2 聚氨酯结构 5

1.2.3 微相分离结构 5

1.3 表面接枝材料 6

1.3.1 多巴胺（DA） 6

1.3.2 多巴胺结构 7

1.3.3 硝酸银 7

1.3.4 纳米银粒子 7

1.3.5 聚乙烯吡咯烷酮（PVP） 7

第二章 聚氨酯表面改性实验方案 8

2.1实验试剂与仪器 8

2.2 实验方案与步骤 9

2.2.1 PU、TT片的制备与清洗 9

2.2.2 PDA表面官能化 9

第三章 实验结果与讨论 11

3.1 表面亲水润滑性 11

3.2 表面抗菌性能 11

3.3 傅里叶红外光谱(FTIR) 12

3.4 扫描电镜（SEM） 13

3.5 生物相容性评价 15

3.6 血小板黏附 15

3.7 抗蛋白吸附 16

第四章 结果与讨论 17

致 谢 18

参考文献 19

第一章 绪论

聚氨酯是应用于医疗器械的最普遍的生物材料组之一，已广泛用于可植入医疗装置，如起搏器，支架，人造心脏瓣膜和药物输送系统。 聚合物也通常用于制造用于伤口愈合目的的组织工程支架。随着现代生物组织工程技术材料科学的迅猛发展，临床生物研究旨在于改变进入血液的聚氨酯材料的性能，并研发具有功能特性和物理特性的高科技材料越来越成为当代科技工作者关注的重点内容。例如更好的血液相容性或它们的分段嵌段共聚特性赋予它们在调整其物理性质，血液和组织相容性方面广泛的多功能性。然而，骨科手术中令人满意的任何材料由于其血栓形成性质而不适合于心血管应用。如果在应力条件下使用，可能会遇到任何有害的影响。材料的生物相容性可以通过其在标准化实验条件下的参考材料进行比较来模拟，比如动态接触角测量，动态机械热分析，机械性能和血小板粘附等。

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