先天性心脏病是最常见的先天畸形之一,临床上常采用介入手术加以诊治,心脏封堵器是其中一类重要的植入器械。目前,主流封堵器大多由不可降解的合金材料制作,夹持和支撑效果优秀但对组织侵蚀严重,并且封堵器在缺损愈合后永久留存于体内,远期并发症风险较为严重。针对这一弊端,研究人员尝试使用可降解聚合物或生物源性材料等可降解材料制作心脏封堵器。这些材料在人体内留存时间短且相容性较好,避免了并发症的风险;但也普遍存在弹性较差、封堵效果不够理想的问题。本课题着眼于两者各自的优缺点,提出使用形状记忆聚合物制作心脏封堵器,以形状记忆效应取代传统的弹性变形机制,旨在保证安全可降解的前提下提高封堵器形状记忆性能,达到更理想的封堵效果。课题的主要研究内容是形状记忆心脏封堵器及其材料的设计和制备。以聚乳酸为基体,首先通过溶液共混法分别将柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、重均分子量400和800的聚乙二醇与聚乳酸混合,制备出一系列以降低玻璃化转变温度和增韧为目的的增塑改性聚乳酸,对其性能进行表征,优化增塑剂种类及比例。将增塑聚乳酸与硫酸钡物理混合,制备具有X光显影性的复合材料,通过一系列分析测试得出最适宜的复合比例。随后基于盐酸多巴胺在碱性环境和氧气作用下的的氧化自聚合反应,在可显影复合材料外黏附一层具有光热效应的聚多巴胺,制备光热驱动形状记忆聚合物复合材料。最后,采用熔融纺丝-编织-定型三步法制备形状记忆心脏封堵器,对封堵器的形状记忆性能、生物相容性和降解性能进行考察,验证其实用价值。研究结果表明,在几种备选增塑剂中,柠檬酸三丁酯增塑后聚乳酸玻璃化转变温度得到有效降低、增韧增塑效果显著、形状记忆性能优秀且增塑剂不易迁出,适合课题使用。柠檬酸三丁酯增塑比例14wt.%时,聚乳酸的玻璃化转变温度降至42.1℃,形状回复率可达96%,能够满足封堵器的近体温驱动需求。增塑聚乳酸/硫酸钡体系中,硫酸钡含量对材料力学性能影响较大,10wt.%含量时拉伸性能最理想,并且此时复合材料显影效果良好。硫酸钡的加入对材料热稳定性没有影响,但柠檬酸三丁酯增塑后材料分解温度降至220.8℃,对应其沸点。黏附聚多巴胺涂层后,复合材料被赋予近红外光热驱动能力,转换效率与涂层处理时长成正比,处理三天的样品在60秒内从室温升至62.3℃;显微照片显示样品在聚多巴胺反应体系中处理三天后,其表面形成一层连续、均匀的聚多巴胺涂层。最后以上述形状记忆聚合物复合材料制备具有光热驱动能力的形状记忆心脏封堵器,封堵器在800nm近红外光照射下50秒内达到91.6%的形状回复率,且在体温下能够保持98.7%的形状固定率。封堵器材料的细胞毒性测试和血液相容性测试结果表明其生物相容性良好,符合预期。体外降解实验表明,聚乳酸/柠檬酸三丁酯基体与纯聚乳酸的降解周期相近,实验进行160天后试样解体,能够满足心脏内皮化1-3个月过程中封堵器结构保持完整的要求。本课题研制的形状记忆心脏封堵器在一定程度上解决了合金封堵器和可降解封堵器各自的技术难点,是结合智能材料与生物医疗的一次成功尝试。