CN112961393B - 抗凝血生物材料及其在采血装置上的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供抗凝血生物材料及其在采血装置上的用途，涉及医用生物材料领域，上述生物材料包括基材、抗凝血层以及位于基材与抗凝血层之间的粘附层和亲水层；其制备方法包括：将基材进行多巴胺改性和聚烯丙胺接枝反应制得富氨化基材的富氨化预处理；将富氨化基材在水溶性碳二亚胺溶液中，与透明质酸接枝反应制得亲水化材料的亲水化处理；在亲水化材料表面交替沉积聚阳电解质和聚阴电解质，制得自组装材料的自组装处理；和对自组装材料进行热固化处理。本发明提供的抗凝血生物材料层间结合稳定性高，亲水层和抗凝血层的留存率高，抗凝血效果的持久性和稳定性佳，具有优异的吸液能力和自吸效果；该材料用于制备采血装置的吸血管或储血管或输血导管。

Description

抗凝血生物材料及其在采血装置上的用途
技术领域
本发明属于医用生物材料领域，具体涉及抗凝血生物材料及其在采血装置上的用途。
背景技术
抗凝血生物材料是生物材料的重要组成部分，而高分子材料以其优良的机械性能和力学耐久性，在临床上被广泛地应用于与人类血液和组织相接触的医疗器械上，如血液透析系统、体外循环系统、人工心脏瓣膜、心脏起搏器、人工血管、血管支架、外科手术线和导管及其组件等。但当血液和这些医疗器械表面接触时，血液中的蛋白质首先吸附在器械表面，然后是血小板活化、聚集，最后导致血栓的形成。而在器械表面血栓的生成是导致体外血液循环装置及留置器械等血液接触类器材失效的重要原因之一，即使是尺寸非常小的血栓，不论是被血液传送到血管中，还是用于体外检测，都会对人体循环系统或检测结果造成负面影响。目前，如医疗过程中常使用到血液检查的手段，其中采血装置的使用率很高，但普通采血装置存在如下缺陷：血液在储血管中长时间积存会造成血液成分变化，使得测量结果出现偏差；采血吸管的自吸效果较差，容易造成采血量的不足等。
目前而言，将具有组织相容性和血液相容性、不会对生物体组织引起炎症、能够抗血栓、不会在材料表面发生凝血现象的抗凝血生物材料用于制备血液接触类器材是较优的选择。在制备抗凝血材料时，当对基体材料进行抗凝血改性时，要从抗凝血剂的牢固程度、抗凝血剂的生物活性以及抗凝血剂在基体材料表面的浓度等几个方面综合考虑。目前，抗凝血生物材料的设计从技术方法领域可分为：传统的材料表面形态改性方法(比如对表面粗糙度的控制)、物理化学表面改性方法(改变材料表面的物理与化学性质)以及生物化学表面改性方法(比如材料表面的接枝改性、引入生物活性物质、微相分离、内皮细胞化等)。而其中，最有效的是生物化学表面改性方法，其主要是将肝素、聚磷酰胆碱类物质等抗凝血因子通过物理改性或化学结合的方法固定在材料表面。但是物理法中，抗凝血因子因结合不牢固而容易快速释放并流失，导致抗凝血效果不长；而化学法中，抗凝血因子的构象受到限制，抗凝血活性显著降低；另外很多惰性材料如硅胶等通过现有的方法难以固定抗凝血剂材料。
因此，开发一种制备简单、稳定性好、抗凝血效果好且长期有效的抗凝血生物材料，作为血液接触类器材的制备原料，改善因该类器材导致的测量结果不准确、吸血管吸取效果差、血液储存期形成血栓或变质等问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种层间结合稳定性高，亲水层和抗凝血层的留存率高，抗凝血效果的持久性和稳定性佳，具有优异的吸液能力和自吸效果的抗凝血生物材料。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
抗凝血生物材料，包括基材、抗凝血层以及位于基材与抗凝血层之间的粘附层和亲水层；
上述粘附层是由基材表面的多巴胺接枝聚烯丙胺构建形成的；
上述亲水层是由上述粘附层通过酰胺化反应将透明质酸固定在粘附层表面形成的，上述透明质酸的分子量为500-800kDa；
上述抗凝血层是由聚阳电解质和聚阴电解质通过静电吸引作用交替沉积到亲水层表面，在通过热固化处理后形成的。该生物材料将高亲水和高水合性的透明质酸形成的亲水层作为基材的屏障，并将抗凝血因子热固定在亲水层表面，在各种生物基材表面有效覆盖上抗凝血层，这种多层结构结合稳定性高，亲水层和抗凝血层的留存率高，利用抗凝血层和亲水层的共同作用，保证了抗凝血效果的持久性和稳定性，生物材料的使用寿命得以延长，且该抗凝血材料具有优异的吸液能力和自吸效果，吸液效率高和吸液量大，在采集或储存血液后，还能长时间保持血液活性，使得检测分析结果更加准确。
根据本发明，上述聚阴电解质为肝素、硫酸肝素、海藻素钠、聚苯乙烯磺酸钠、硫酸葡萄糖、硫酸软骨素、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸中的至少一种。
根据本发明，上述聚阳电解质为聚-L-赖氨酸氢溴酸盐、聚烯丙基胺盐酸盐、聚-L-精氨酸盐酸盐中的至少一种。
根据本发明，基材为通过静电纺丝方法、熔融挤出方法、浇铸等方法制备的可用于制备医疗器械的高分子材料，具体实例包括但不限于聚氨酯、硅胶、有机玻璃、聚酯纤维、聚乙烯、聚乙烯醇、胶原、丝素蛋白、纤维素等合成高分子材料和天然高分子材料。
本发明的目的之二在于提供一种能提升抗凝血层和亲水层间的结合力和稳定性，提高亲水层和抗凝血层的留存率，避免使用过程中抗凝血层解离脱落，增强生物材料的吸液能力和自吸效果，提高吸液效率和吸液量的抗凝血生物材料的制备方法。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种抗凝血生物材料的制备方法，包括：
将基材进行多巴胺改性和聚烯丙胺接枝反应制得富氨化基材的富氨化预处理；上述接枝反应在pH为9-11的碱性环境下进行；
将上述富氨化基材在水溶性碳二亚胺溶液中，与透明质酸接枝反应制得亲水化材料的亲水化处理；
在上述亲水化材料表面交替沉积聚阳电解质和聚阴电解质，制得自组装材料的自组装处理；上述聚阳电解质沉积的环境pH为6-9，上述聚阴电解质沉积的环境pH为5.0-7.5；
和，对上述自组装材料进行热固化处理，得到抗凝血生物材料。
根据本发明，上述富氨化预处理中，多巴胺改性用多巴胺溶液浓度为1-5g/L，改性时间为12-24h；上述聚烯丙胺接枝反应时间为6-10h，温度为25-40℃；上述多巴胺和聚烯丙胺的浓度比为1-2:1。预处理在基材表面构建了富氨基的粘附层，提高后续亲水层与基材表面间的连接性能，克服了直接连接造成的接枝量有限、稳定性不佳、抗凝血性能低的问题，进而提高生物材料的抗凝血效果和持效性。
优选地，具体实施方法如下：将基材用流速为50-200cc/min的水蒸汽清洁处理15-30min，然后浸入多巴胺溶液中，待取出后用去离子水超声清洗5-10min，干燥，然后将多巴胺改性的基材浸入聚烯丙胺溶液中反应，取出后用去离子水冲洗10-15min，干燥，得到富氨化基材。上述多巴胺溶液的溶剂为浓度1-1.5mg/mL、pH为8-8.5的Tris-HCl缓冲液。
根据本发明，上述水溶性碳二亚胺溶液中包括的物质及其浓度如下：N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺1-2g/L、N-羟基琥珀酰亚胺0.1-1.0g/L、2-(N-吗啉代)乙磺酸水合物0.5-1.0g/L，S-磺基-L-半胱氨酸50-150mg/L、磺胺脲20-100mg/L。水溶性碳二亚胺溶液中的S-磺基-L-半胱氨酸和磺胺脲参与透明质酸接枝过程，以透明质酸为分子臂向外伸展，在交替沉积抗凝血层的电解质时，通过亲水层分子间的排斥作用与电解质分子实现层间跨越交联，与单一地相邻层间交联相结合，大大提升了抗凝血层和亲水层间的结合力和稳定性，提高了亲水层和抗凝血层的留存率，避免了使用过程中抗凝血层解离脱落，宏观表现为生物材料具有更持久的抗凝血效果；另外层间跨越交联还能增强生物材料的吸液能力和自吸效果，提高吸液效率和吸液量，使得生物材料在穿刺较浅的情况下采集到更多的采血量，使得使用者痛感降低而体验感提升。
根据本发明，上述亲水化处理中，透明质酸先于水溶性碳二亚胺溶液中活化30-45min形成混合溶液，然后再与富氨化基材反应8-12h，形成亲水化材料；上述透明质酸在混合溶液中的浓度为1-5g/L。透明质酸分子中的二糖单元具有酰胺键(CO-NH)和羧基(-COOH)，通过酰胺化反应将透明质酸高密度地固定在氨基化基材表面形成亲水层，利用透明质酸的高度水合能力，降低基材表面自由能，材料表面优先与血液中水形成水化层，阻止了材料对血液中蛋白质、血细胞和血小板的吸附，从而赋予生物材料有效的抗菌与抗凝血功能。
优选地，具体实施方法如下：将透明质酸置于水溶性碳二亚胺溶液中，搅拌活化形成混合溶液，再将富氨化基材浸入上述混合溶液中反应，然后用中性磷酸盐缓冲液和去离子水依次清洗10-15min，并用N2干燥，得到亲水化材料。优选地，透明质酸的分子量为600-700kDa。
根据本发明，上述自组装处理的聚阳电解质和聚阴电解质形成的溶液浓度为0.5-5mM，温度为20-30℃，单次沉积时间为20-30min，交替沉积次数为1-2次。将带正电荷的聚阳电解质和带负电荷的聚阴电解质通过静电吸引作用交替沉积到亲水层表面形成抗凝血层，利用层层静电自组装技术，能避免抗凝血层消耗过快，且由透明质酸组成的亲水层也能在抗凝血层出现损耗后，利用其亲水性及高度水合能力继续提供抗凝血效果，实现了抗凝血效果的长期持效性。
优选地，具体实施方法如下：将亲水化材料置于温度为20-30℃、浓度为0.5-5mM、pH为6-9的聚阳电解质溶液中反应20-30min后，取出，用去离子水清洗5-10min，然后再将材料置于温度为20-30℃、浓度为0.5-5mM、pH为5.0-7.5的聚阴电解质溶液中反应20-30min后，取出，用去离子水清洗5-10min；重复上述过程1-2次，得到自组装材料。
根据本发明，上述热固化处理的温度为120-150℃，时间为2-3h。采用加热固化的方式能促使各内层间部分分子键间结合，克服了紫外光固化方法在结构复杂的材料上难以操作的问题。经层层自组装和固定化反应后，抗凝血因子生物活性不受影响，且稳定性大大提高，有利于提供长效抗凝血效果和延长使用寿命。
作为上述方案的另一种实施方案，在富氨化预处理中，聚烯丙胺溶液中还添加有50-200mg/L的古罗糖醛酸和10-100mg/L的双(2-硝基苯基)二硫化物，两者协同促进聚烯丙胺与多巴胺的接枝反应，引起基材表面氨基量的增加，有利于提升粘附层的粘附力，同时也增加了透明质酸的接枝密度，能提供更有效的抗凝血效果；同时还能提升生物材料尤其是亲水化材料的长期稳定性，增强了表面修饰效果，有利于延长使用寿命，提升生物材料的长期使用效果。
本发明的目的之三在于提供上述抗凝血生物材料的用途，具体的，一种抗凝血生物材料在采血装置上的用途，上述采血装置包括采血笔、采血针、足跟采血器、自吸式采血管，上述抗凝血生物材料用于制备采血装置的吸血管或储血管或输血导管。
根据本发明，抗凝血生物材料还能用于制备血液体外循环系统、心脏起搏器、人工血管、血管支架、外科手术导管等与血液或组织接触的医疗器械。
本发明由于采用了层层自组装和固定化反应将抗凝血因子固定在透明质酸形成的亲水层表面，而亲水层则粘附于富氨化的基材表面，因而具有如下有益效果：1)该方法有效提高了生物材料的抗凝血效果和持效性，抗凝血层、亲水层、粘附层和基材间的结合力和稳定性显著提升，避免了使用过程中抗凝血层解离脱落，提高了亲水层和抗凝血层的留存率，还提供给生物材料高的吸液能力和自吸效果，吸液效率和吸液量大大提升，使得生物材料在穿刺较浅的情况下采集到更多的采血量，使用者痛感降低而体验感提升；2)所制抗凝血生物材料包括基材、抗凝血层以及位于基材与抗凝血层之间的粘附层和亲水层，利用抗凝血层和亲水层的共同作用，保证了抗凝血效果的持久性和稳定性，生物材料的使用寿命得以延长，且该抗凝血材料具有优异的吸液能力和自吸效果，吸液效率高和吸液量大，在采集或储存血液后，还能长时间保持血液活性，使得检测分析结果更加准确。
因此，本发明是一种层间结合稳定性高，亲水层和抗凝血层的留存率高，抗凝血效果的持久性和稳定性佳，具有优异的吸液能力和自吸效果的抗凝血生物材料及其在采血装置上的用途。
附图说明
图1为不同抗凝血生物材料的溶血率测定结果；
图2为不同抗凝血生物材料的复钙时间测定结果；
图3为不同抗凝血生物材料的凝血酶原时间测定结果；
图4为不同抗凝血生物材料的全血凝集时间测定结果；
图5为不同抗凝血生物材料的抗凝血层的留存率测定结果；
图6为不同富氨化基材表面的酸性橙氨基定量结果；
图7为不同亲水化材料在PBS中浸泡不同时间段后的甲苯胺蓝羧基定量结果。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
抗凝血生物材料及其制备方法，包括以下步骤：
1)将胶原基材用流速为100cc/min的水蒸汽清洁处理15min，然后浸入浓度为1.5g/L的多巴胺溶液中14h，取出后用去离子水超声清洗10min，干燥，然后将多巴胺改性的基材浸入温度为30℃、pH为9.5的聚烯丙胺溶液中8h，取出后用去离子水冲洗10min，干燥，得到富氨化基材；多巴胺溶液的溶剂为浓度1mg/mL、pH为8的Tris-HCl缓冲液；多巴胺和聚烯丙胺的浓度比为1.2:1；
2)将透明质酸置于水溶性碳二亚胺溶液中，搅拌活化30min形成混合溶液，再将富氨化基材浸入上述混合溶液中反应10h后，用中性磷酸盐缓冲液和去离子水依次清洗10min，并用N2干燥，得到亲水化材料；水溶性碳二亚胺溶液中包括的物质及其浓度如下：N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺1.5g/L、N-羟基琥珀酰亚胺0.5g/L、2-(N-吗啉代)乙磺酸水合物0.8g/L，S-磺基-L-半胱氨酸120mg/L、磺胺脲70mg/L；透明质酸的分子量为650kDa；透明质酸在混合溶液中的浓度为1.5g/L；
3)将亲水化材料置于温度为30℃、浓度为1.5mM、pH为7.8的聚阳电解质溶液中反应25min后，取出，用去离子水清洗5min，然后再将材料置于温度为30℃、浓度为1.5mM、pH为6.5的聚阴电解质溶液中反应25min后，取出，用去离子水清洗5min；重复上述过程2次，得到自组装材料；聚阴电解质为硫酸肝素；聚阳电解质为聚-L-赖氨酸氢溴酸盐；
4)将自组装材料放入烘箱中，在130℃条件下热固化2h，得到抗凝血生物材料。
实施例2：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，包括以下步骤：
1)将聚氨酯基材用流速为150cc/min的水蒸汽清洁处理30min，然后浸入浓度为2.5g/L的多巴胺溶液中18h，取出后用去离子水超声清洗10min，干燥，然后将多巴胺改性的基材浸入温度为35℃、pH为10.5的聚烯丙胺溶液中10h，取出后用去离子水冲洗15min，干燥，得到富氨化基材；多巴胺溶液的溶剂为浓度1mg/mL、pH为8.5的Tris-HCl缓冲液；多巴胺和聚烯丙胺的浓度比为1.7:1；
2)将透明质酸置于水溶性碳二亚胺溶液中，搅拌活化45min形成混合溶液，再将富氨化基材浸入上述混合溶液中反应9h后，用中性磷酸盐缓冲液和去离子水依次清洗15min，并用N2干燥，得到亲水化材料；水溶性碳二亚胺溶液中包括的物质及其浓度如下：N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺1.2g/L、N-羟基琥珀酰亚胺0.8g/L、2-(N-吗啉代)乙磺酸水合物1.0g/L，S-磺基-L-半胱氨酸135mg/L、磺胺脲85mg/L；透明质酸的分子量为700kDa；透明质酸在混合溶液中的浓度为2.5g/L；
3)将亲水化材料置于温度为30℃、浓度为2.5mM、pH为8.5的聚阳电解质溶液中反应30min后，取出，用去离子水清洗10min，然后再将材料置于温度为30℃、浓度为2.5mM、pH为5.5的聚阴电解质溶液中反应30min后，取出，用去离子水清洗10min；重复上述过程2次，得到自组装材料；聚阴电解质为肝素；聚阳电解质为聚-L-精氨酸盐酸盐；
4)将自组装材料放入烘箱中，在140℃条件下热固化2.5h，得到抗凝血生物材料。
实施例3：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例2的不同之处仅在于：
步骤1)的聚烯丙胺溶液中中还添加有130mg/L的古罗糖醛酸和75mg/L的双(2-硝基苯基)二硫化物；其余步骤和条件与实施例2一致，得到抗凝血生物材料。
对比例1：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例2的不同之处仅在于：
步骤2)中，水溶性碳二亚胺溶液中包括的物质及其浓度如下：N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺1.2g/L、N-羟基琥珀酰亚胺0.8g/L、2-(N-吗啉代)乙磺酸水合物1.0g/L，S-磺基-L-半胱氨酸135mg/L、磺胺脲0mg/L；其余步骤和条件与实施例2一致，得到抗凝血生物材料。
对比例2：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例2的不同之处仅在于：
步骤2)中，水溶性碳二亚胺溶液中包括的物质及其浓度如下：N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺1.2g/L、N-羟基琥珀酰亚胺0.8g/L、2-(N-吗啉代)乙磺酸水合物1.0g/L，S-磺基-L-半胱氨酸0mg/L、磺胺脲85mg/L；其余步骤和条件与实施例2一致，得到抗凝血生物材料。
对比例3：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例2的不同之处仅在于：
步骤2)中，水溶性碳二亚胺溶液中包括的物质及其浓度如下：N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺1.2g/L、N-羟基琥珀酰亚胺0.8g/L、2-(N-吗啉代)乙磺酸水合物1.0g/L，S-磺基-L-半胱氨酸0mg/L、磺胺脲0mg/L；其余步骤和条件与实施例2一致，得到抗凝血生物材料。
对比例4：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例3的不同之处仅在于：
步骤1)的聚烯丙胺溶液中中还添加有0mg/L的古罗糖醛酸和75mg/L的双(2-硝基苯基)二硫化物；其余步骤和条件与实施例3一致，得到抗凝血生物材料。
对比例5：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例3的不同之处仅在于：
步骤1)的聚烯丙胺溶液中中还添加有130mg/L的古罗糖醛酸和0mg/L的双(2-硝基苯基)二硫化物；其余步骤和条件与实施例3一致，得到抗凝血生物材料。
对比例6：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例2的不同之处仅在于：步骤2)制得的亲水化材料，即为抗凝血生物材料；其余步骤和条件与实施例2一致，制得仅利用亲水性达到抗凝血效果的生物材料。
对比例7：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例2的不同之处仅在于：直接在步骤1)获得的富氨化基材上，进行步骤3)和4)，制得抗凝血生物材料；其余步骤和条件与实施例2一致，得到无亲水层、仅含有抗凝血层的抗凝血生物材料。
对比例8：
抗凝血生物材料及其制备方法，工作时，与实施例2的不同之处仅在于：直接将步骤3)得到的自组装材料置于温度为90℃的烘箱中干燥，得到抗凝血生物材料；其余步骤和条件与实施例2一致，制得未进行热固化的抗凝血生物材料。
实验例1：
不同抗凝血生物材料的抗凝血效果评价
实验方法：以实施例1-3和对比例1-8所制的抗凝血生物材料为实验样品，各实施例和对比例的基材均为片状，基材原始厚度为20mm，剪成5cm×5cm的膜片样品，样品测试前均置于37℃的生理盐水中浸泡60min。1)溶血性测试：将样品在新鲜制得的2％红细胞悬浮液中37℃孵化60min后，1500rpm离心10min，采用酶标仪测定离心后上清液的OD值。测试结果计算：溶血率＝(测试样品溶液OD值-阴性参比溶液OD值)/(阳性参比溶液OD值-阴性参比溶液OD值)×100％，其中阳性参比为红细胞加入到去离子水中，阴性参比选择红细胞加入到生理盐水中。2)复钙时间测试：采用心脏穿刺法抽取兔血5mL与抗凝的3.8wt％的柠檬酸三钠水溶液按体积比9:1配制成新鲜抗凝血；取上述新鲜抗凝血与0.9wt％的NaCl水溶液按体积比1:1.25配制成稀释兔血，然后以1000r/min转速离心分离10min，取上清液作为血浆备用；将0.2mL血浆置于样品上37℃孵化60min后，加入0.2mL0.025mol/L的CaCl2溶液，秒表计时，于37℃恒温水浴中轻轻摇晃至出现白色纤状物，停秒表，即得复钙时间。3)凝血酶原时间测试：采用上述抗凝血的血浆0.2mL，与样品接触并于37℃孵化60min后，收集上清液，采用RAC-030全自动凝血分析仪检测血浆凝血酶原时间。4)全血凝集时间：采用心脏穿刺法抽取兔血5mL，不添加抗凝血剂，各组取0.5mL滴于样品上，每30s倾斜30°，直到血液不再流动，记录凝固用时间。每组三个平行样。结果如图1-4所示。
图1为不同抗凝血生物材料的溶血率测定结果；图2为不同抗凝血生物材料的复钙时间测定结果；图3为不同抗凝血生物材料的凝血酶原时间测定结果；图4为不同抗凝血生物材料的全血凝集时间测定结果。结果显示，实施例组别的溶血率显著低于各对比例组，复钙时间、凝血酶原时间和全血凝集时间均高于各对比例组；溶血率越低，复钙时间、凝血酶原时间和全血凝集时间越长，则反映了材料的抗凝血性越好；其中本申请的多层结构的生物材料的抗凝血效果显著优于单亲水层(对比例6)、单抗凝血层(对比例7)的生物材料。
实验例2：
不同抗凝血生物材料的亲水层和抗凝血层的留存率测试
实验方法：以实施例2和对比例1-3、7、8的方法制备实验样品，各实施例和对比例的基材均为片状，基材原始厚度为20mm，剪成5cm×5cm的膜片样品。将各组别所制的富氨化基材干燥至恒重，测量其重量记为W0。然后将各组别所制的抗凝血生物材料测量其重量记为W1，然后在35℃下浸泡在PBS溶液中，放置于摇床中孵化3d；每组6个平行，其中3个平行样取出后干燥至恒重，测量各样品的重量记为W2；另3个平行样取出后，在超声波清洗机中处理10min，冷冻干燥后称重计为W3。留存率％＝(W2-W0/W1-W0)×100％；或，留存率％＝(W3-W0/W1-W0)×100％。结果如图5所示。
图5为不同抗凝血生物材料的抗凝血层的留存率测定结果。结果显示，实施例2的生物材料的浸泡样和超声清洗样表现出的亲水层和抗凝血层的留存率最高，分别为90.34％和82.57％；对比例1的浸泡样和超声清洗样的留存率分别为80.73％和70.34％；对比例2分别为83.46％和73.48％；对比例3分别为81.42％和69.38％；对比例7分别为73.57％和62.71％；对比例8分别为70.83％和55.82％。对比发现，亲水层和抗凝血层能相互提升层间结构的稳定性，热固定化处理液同样更有利于层间结构稳定性提高；实施例2的方法发挥协同作用，提升了抗凝血层和亲水层间的结合力和稳定性，提高了亲水层和抗凝血层的留存率，避免了使用过程中抗凝血层解离脱落，有利于生物材料表现出更持久更优异的抗凝血效果。
实验例3：
不同抗凝血生物材料的吸液能力和自吸效果评价
实验方法：以实施例2和对比例1-3的方法制备抗凝血生物材料作为实验样品，各实施例和对比例的基材均为同规格、批次的聚乙烯醇材料制备的巴氏吸管，吸管自带容量刻度，20℃精度＜±1％。以不做任何处理的基材为对照组，以新鲜兔血为采集目标，进行采血自吸效果对比，每组10个平行取均值。结果见表1所示。
表1不同抗凝血生物材料的吸液能力和自吸效果测定结果
Figure BDA0002936501960000091
结果显示，本发明中添加抗凝血层对材料的吸液量和吸液效果有增益效果，能增加血液与材料间的亲和力而获得较高的吸液量；其中实施例2的方法发挥协同作用，能增强生物材料的吸液能力和自吸效果，提高吸液效率和吸液量，使得生物材料在穿刺较浅的情况下采集到更多的采血量，使得使用者痛感降低而体验感官提升。
实验例4：
不同制备方法对亲水化材料的改性效果和稳定性影响
实验方法：以实施例2、3和对比例4、5的方法制备实验样品，各实施例和对比例的基材均为片状，基材原始厚度为20mm，剪成5cm×5cm的膜片样品，制得亲水化材料。采用酸性橙(AOII)染色法测定富氨化基材表面的氨基量。利用甲苯胺蓝(TBO)法定量亲水化材料表面羧基量，来反映透明质酸的接枝量，即为保有量。利用亲水化材料在PBS液中浸泡不同时间段后定量其表面羧基的方法来探究样品的稳定性：将亲水化材料浸泡在PBS液中，每隔12h更换一次PBS浸泡液，然后分别在0、1、5、15和30d后取样，并用甲苯胺蓝染色法定量样品表面的透明质酸保有量。结果如图6、7所示。
图6为不同富氨化基材表面的酸性橙氨基定量结果；图7为不同亲水化材料在PBS中浸泡不同时间段后的甲苯胺蓝羧基定量结果。图6显示，实施例3的方法协同使得氨基密度得到显著提升，提供了更多的接枝位点，也进而提高了透明质酸的接枝密度，既有利于提升粘附层的粘附力，又能提供更有效的抗凝血效果。图7显示，实施例3的方法协同使得亲水化材料的长期稳定性显著提升，增强了表面修饰效果，有利于延长使用寿命，提升生物材料的长期使用效果。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.抗凝血生物材料，包括基材、抗凝血层以及位于基材与抗凝血层之间的粘附层和亲水层；所述粘附层是由基材表面的多巴胺接枝聚烯丙胺构建形成的；
所述亲水层是由所述粘附层通过酰胺化反应将透明质酸固定在粘附层表面形成的，所述透明质酸的分子量为500-800kDa；
所述抗凝血层是由聚阳电解质和聚阴电解质通过静电吸引作用交替沉积到亲水层表面，在通过热固化处理后形成的；
所述的抗凝血生物材料的制备方法，包括：
将基材进行多巴胺改性和聚烯丙胺接枝反应制得富氨化基材的富氨化预处理；所述接枝反应在pH为9-11的碱性环境下进行；
将所述富氨化基材在水溶性碳二亚胺溶液中，与透明质酸接枝反应制得亲水化材料的亲水化处理；
在所述亲水化材料表面交替沉积聚阳电解质和聚阴电解质，制得自组装材料的自组装处理；所述聚阳电解质沉积的环境pH为6-9，所述聚阴电解质沉积的环境pH为5.0-7.5；和，对所述自组装材料进行热固化处理，得到抗凝血生物材料；
所述水溶性碳二亚胺溶液中包括的物质及其浓度如下：N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺 1-2g/L、N-羟基琥珀酰亚胺0.1-1.0g/L、2-(N-吗啉代)乙磺酸水合物0.5-1.0g/L，S-磺基-L-半胱氨酸50-150mg/L、磺胺脲20-100mg/L。
2.根据权利要求1所述的抗凝血生物材料，其特征是：所述聚阴电解质为肝素、硫酸肝素、海藻素钠、聚苯乙烯磺酸钠、硫酸葡萄糖、硫酸软骨素、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的抗凝血生物材料，其特征是：所述聚阳电解质为聚-L-赖氨酸氢溴酸盐、聚烯丙基胺盐酸盐、聚-L-精氨酸盐酸盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的抗凝血生物材料，其特征是：所述富氨化预处理中，多巴胺改性用多巴胺溶液浓度为1-5g/L，改性时间为12-24h；所述聚烯丙胺接枝反应时间为6-10h，温度为25-40℃；所述多巴胺和聚烯丙胺的浓度比为1-2:1。
5.根据权利要求1所述的抗凝血生物材料，其特征是：所述亲水化处理中，透明质酸先于水溶性碳二亚胺溶液中活化30-45min形成混合溶液，然后再与富氨化基材反应8-12h，形成亲水化材料；所述透明质酸在混合溶液中的浓度为1-5g/L。
6.根据权利要求1所述的抗凝血生物材料，其特征是：所述自组装处理的聚阳电解质和聚阴电解质形成的溶液浓度为0.5-5mM，温度为20-30℃，单次沉积时间为20-30min，交替沉积次数为1-2次。
7.根据权利要求1所述的抗凝血生物材料，其特征是：所述热固化处理的温度为120-150℃，时间为2-3h。
8.一种权利要求1-7任一项所述的抗凝血生物材料在采血装置上的用途，所述采血装置包括采血笔、采血针、足跟采血器、自吸式采血管，所述抗凝血生物材料用于制备所述采血装置的吸血管或储血管或输血导管。
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