PET精密输液过滤核孔膜亲水化处理研究

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膜结构自动止液输液器可安装于输液管上,其具有特殊的自动止液核孔膜结构,当输液接近完成,药液降至一定高度,会自动实现止液的作用,停止输液,同时具有药液过滤的作用。自动止液核孔膜为维持药液中的形态稳定性,一般由疏水材料制备,但其疏水性表面带来了一系列使用问题,同时疏水膜并不具有自动止液的功能,因此需要对薄膜进行表面改性,提高薄膜的亲水性。
  目前市面上的自动止液膜主要为聚醚砜膜、醋酸纤维膜等。聚醚砜膜造价高昂,醋酸纤维膜机械强度低且易被微生物分解。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜具有优良的物理机械性能、化学稳定性,对人体体液具有高抗渗透性,同时价格低廉,但其分子结构中缺乏亲水性基团,材料疏水性强。疏水材料的表面,会增加核孔膜被药液润湿的时间,延迟输液准备时间,未被润湿的部分膜还会引导空气进入,从而失去止液作用,同时增加空气随输液管进入人体的概率。
  表面处理技术可在不影响材料本体性能的情况下提高PET薄膜表面的亲水性。目前常用的表面改性方法为接枝改性及物理涂覆。物理涂覆存在着涂层与基底结合性较弱的问题,引起输液过程中的安全隐患。本课题系统考察了等离子体及化学引发剂两种引发方式的丙烯酸表面接枝处理对PET核孔膜的表面改性作用。具体改性过程是通过射频等离子体处理或过氧化苯甲酰/过硫酸铵化学引发剂处理,在PET核孔膜表面引入自由基,随后将活化后的PET核孔膜置于丙烯酸改性浴中进行接枝反应。本研究通过X射线光电子能谱分析和扫描电镜对核孔膜的表面化学变化和表面结构进行表征,考察了等离子体处理条件、化学引发剂反应条件和接枝条件对PET核孔膜表面改性的影响。
  本课题的主要研究结果包括:
  (1)探究了等离子体引发接枝改性时的等离子体处理时间、处理功率、工作气体流量、接枝温度对改性效果的影响,并得出最佳改性条件为:等离子体处理功率为250 W,处理时间8 min,气体流量为40 sccm,接枝温度为80 ℃。
  (2)探究了分别以过氧化苯甲酰及过硫酸铵作为引发剂时的引发温度、引发时间、接枝温度、接枝时间、丙烯酸浓度、引发剂用量对改性效果的影响,并得出最佳改性条件为:以过氧化苯甲酰作为引发剂时,最佳改性条件为引发温度90 ℃,引发时间2 h,接枝温度80 ℃,接枝时间1 h,过氧化苯甲酰浓度为1%,丙烯酸浓度为10%;以过硫酸铵为引发剂时,最佳改性条件为引发温度60 ℃,引发时间0.5 h,接枝温度50 ℃,接枝时间4 h,过硫酸铵浓度10%,亚硫酸氢钠浓度为1.5%,丙烯酸浓度为10%。
  (3)本研究成功提高了PET核孔膜的亲水性。等离子体引发接枝改性后薄膜接触角从85.95°降低至48°,化学引发接枝改性后薄膜接触角降低至58°,等离子体改性效果更为显著,且过硫酸铵作为引发剂的效果好于过氧化苯甲酰。
  (4)本研究成功使PET核孔膜获得了自动止液效果,等离子体引发接枝改性后薄膜的止液高度为1.7 m,化学引发接枝改性后薄膜的止液高度为1.5 m,等离子体改性效果更为显著。
  (5)本研究中的改性方法并未使PET核孔膜产生毒性,同时细胞在其浸提液中的增殖状况良好。
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