体外循环技术是进行心脏外科直视手术治疗心脏疾病的基本方法。体外循环装置主要由连接管道、氧合器、贮血器、动脉微栓过滤器等部分组成。组成部分涂覆肝素技术经过近20年的发展已经日趋成熟,已被证实在增加材料血液、生物相容性等方面起到重要作用,成为临床体外循环应用的一种有效选择,在国外已经大量使用。由于使用肝素结合技术的设备会增加整体医疗费用,在国内应用很少。国内对于体外循环设备肝素化改性的相关研究比较少,主要集中在基础研究方面,且操作方法复杂,肝素结合量低。本课题组与西安交通大学应用化学系合作,研发了具有自主知识产权的肝素-聚乙烯亚胺表面改性技术。通过聚乙烯亚胺处理引入活性氨基,再应用戊二醛共价键铰链结合肝素分子于生物材料表面。初步发现该方法能够同时以离子键和共价键两种方式结合,于2005年获得了专利(ZL03108086.3)。在此基础上我们对于肝素涂层方法中引入的耦合剂聚乙烯亚胺进一步优化、筛选并通过测定肝素的脱落率评估涂层肝素的稳定性。目的对聚乙烯亚胺-戊二醛-肝素涂层工艺进行优化、筛选并对其涂层材料的稳固性进行评估。方法1.制备聚乙烯亚胺-戊二醛-肝素涂层的体外循环管道,选取平均相对分子量分别为3000、10000、20000的聚乙烯亚胺,以无水乙醇为溶剂,于37℃下配制量取质量分数为1g/dL、2g/dL、5g/dL各100ml,同时以未涂层管道为对照,利用红外光谱对聚乙烯亚胺-戊二醛-肝素涂层的体外循环管道的肝素进行表征定性,各组材料的红外线吸收峰宽度及高度不同,代表不同的肝素定性及定量趋势。甲苯胺蓝分光光度法测定涂层设备表面肝素结合量,通过测定反应后剩余甲苯胺蓝溶液在631nm处的吸光度,绘制肝素标准浓度工作曲线。待测浓度肝素溶液与等量的甲苯胺蓝反应后,读取反应后甲苯胺蓝在631nm处的吸光度值,由标准工作曲线计算出游离肝素的浓度。筛选聚乙烯亚胺的分子量、浓度等因素对结合肝素量的影响。2.将16组经相同工艺处理的聚乙烯亚胺-戊二醛-肝素涂层的医用聚氯乙烯材料(n=16),随机平均分成2组,通过体外转流,用甲苯胺蓝分光光度法测定1、2、4、8、16、32、64、128时点的肝素脱落率,并与单纯浸泡法为对照,评测涂层肝素的稳定性。结果1.涂层材料表面结合肝素含量与甲苯胺蓝吸光度具有良好的正相关性(回归系数R = 0.999),通过甲苯胺蓝分光光度法能够精确测量溶液中游离肝素的含量在0～850μg/cm2范围内。在几种肝素结合表面中,平均相对分子量20000、质量分数2g/dl的材料结合肝素较多,对于同一分子量聚乙烯亚胺涂层材料,肝素结合量受到质量分数的影响;各组肝素涂层材料肝素质量分数受聚乙烯亚胺平均相对分子量的影响,质量分数为2g/dL的聚乙烯亚胺结合的肝素量为最多(p<0.05)。总体上结合肝素量随平均相对分子量的增大而增加。通过本部分研究,优化筛选了聚乙烯亚胺--戊二醛-肝素涂层方法的合适聚乙烯亚胺质量分数及平均相对分子量分别为2g/dL、20000。2.经模拟体外循环后的涂层材料与对照组肝素涂层材料经浸泡处理后测得各时间点的脱落率,在128小时内,两组肝素结合表面均有不同程度的肝素分子脱落现象,浸泡组材料表面结合的肝素脱落率为0.108-0.825,经体外循环处理后的材料结合表面的肝素脱落率为0.13 -0.92 ,其中体外循环组材料结合表面的肝素的脱落率与浸泡组材料结合表面肝素分子的脱落率两者之间以及相同时间点之间的肝素脱落率无显著差异(p>0.05)。结论1.在聚乙烯亚胺-戊二醛-肝素涂层工艺中,聚乙烯亚胺发挥重要作用,聚氯乙烯肝素涂层表面结合大量肝素。进一步优化了肝素涂层技术,筛选出最佳的底物浓度及分子量。2.在模拟体外转流的情况下,用等渗的生理盐水转流,肝素涂层材料的使用更接近手术时的状态,增加了侧面剪切力,涂层材料的肝素结合牢固,可以适合临床使用。