摘要热塑性聚氨酯(TPU)是一种合成简单,性能良好的环保材料,拥有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性,常在医疗器械方面使用,例如中心静脉导管(CVC),导尿管等医用置入性导管材料。长期植入人体内易引起细菌感染,全国每年因植入性导管引起的细菌感染所耗费的治疗费用超20亿美元。因此研究具有长效抗菌抗粘附性能的医用导管材料具有重大意义。本论文首先对TPU的性能进行调控,通过调控TPU合成过程中的软段和硬段的配比,合成一系列具有不同性能的TPU材料。其次,将TPU材料的软段以全氟聚醚醇(PFPE-OH)部分代替,在TPU中引入含氟链段,提高TPU材料的抗细菌粘附能力。具体如下:<br> 首先,我们以聚(乙二醇)-block-聚(丙二醇)-block-聚(乙二醇)嵌段共聚物(Pluronic L-81)作为软段,1,4-丁二醇(BDO)作为硬段,与缩聚剂4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为原料,通过调配软段和硬段的配比合成了一系列具有不同力学性能的TPU材料TPU-1、TPU-2、TPU-3和TPU-4。通过FT-IR、1H-NMR等方式表征了其结构。并通过力学测试进行筛选,得出当硬段与软段的摩尔比为8:2时所合成的TPU材料TPU-2具有最优性能。随后,我们将季铵盐-苄基十二烷基二甲基氯化铵(QAS-1227)以π-π共轭的方式与氧化石墨烯(GO)“自组装”结合,得到负载QAS的GO材料GO-QAS。后取1wt%的GO-QAS以物理共混的方式混入TPU材料内。得到的薄膜材料TPU/GO-QAS具有良好的表面抗菌性能,能在接触15min后杀死99%以上的106CFU/mL的革兰氏阴性菌(E.coli)和革兰氏阳性菌(S.aureus)。<br> 其次,由于长期置入,会在薄膜材料表面吸附蛋白质等物质,从而引起细菌的定植,因此为了得到具有抗细菌粘附性能的TPU材料,我们以PFPE-OH部分替换软段L-81。通过调配PFPE-OH与L-81的配比得到了力学和疏水性能不同的TPU-F材料TPU-F1、TPU-F2、TPU-F3。以FT-IR、1H-NMR等测试确定其组成,并以水接触角测试确定了其表面疏水性能,接触角数据最高可达113°。随后以相同方式共混GO-QAS,得到了具有表面抗菌抗细菌粘附能力的含氟材料TPU-F/GO-QAS。抗菌测试发现该材料与不含氟元素的TPU/GO-QAS薄膜材料具有相似的抗菌性能,其能在与细菌接触10min后杀死99%以上的106CFU/mL的E.coli和S.aureus。同时对其进行长效抗粘附测试,发现该材料在4天时间内对108CFU/mL的E.coli和S.aureus均能保持85%以上的抗细菌粘附率。
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