CN114848922A - 一种掺杂力致发光材料的复合导管材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掺杂力致发光材料的复合导管材料及其制备方法。包括基质材料和力致发光材料，基质材料采用聚二甲基硅氧烷、特氟龙等人工合成材料或者天然材料，力致发光材料成分采用CaZnOS:Nd³⁺等力致发光材料；先混合形成混合溶液，加入硬化剂，放入恒温固化直至形成粘稠液体，将金属棒模具浸渍到粘稠液体中，浸渍后取出在恒温中固化，不断重复步骤多次，最后进行脱模得到复合导管材料。本发明的复合导管材料在施加外力情况下发射近红外光信号，可植入体内血管，用于监测血压，血管狭窄情况，以及人造血管植入物的工作状态。

Description

一种掺杂力致发光材料的复合导管材料及其制备方法

技术领域

本发明属于生物医用材料领域的一种复合材料及其制备方法，尤其是涉及了一种掺杂力致发光材料的复合导管材料及其制备方法。

背景技术

心脑血管疾病(cardiovascular diseases，CVDs)是一种严重威胁人类，特别是50岁以上中老年人健康的常见病，具有高患病率、高致残率和高死亡率的特点。外周血管疾病和缺血性心脏病是两种相关且相当普遍的心血管疾病。小直径血管的闭塞或狭窄可导致这些疾病。植入人工血管移植物(artificial vascular grafts，AVGs)或支架是目前主要的治疗策略。然而，由于患者血管状态不同，植入的AVGs经常发生闭塞、血栓或再狭窄，导致植入失败并危及患者生命。同时，对患者植入后CVDs和AVGs状态的快速、实时和无创监测方法有限。血管造影被认为是评估血管的权威标准，但它是一种侵入性方法，会导致许多手术并发症，如过度麻醉、残疾和出血。此外，碘造影剂由于会引发广泛的过敏反应，所以它不能用于过敏患者。据报道，焊接有射频压力传感器的“智能”不锈钢支架可用于同时恢复血流和检测血管再狭窄。然而，所报道的压力传感器是一个非常复杂的无线通信平台，并且外部连接到支架，这种外部连接会在一定程度上会阻塞血流，导致血液凝固和血管再狭窄。因此，需要一种对患者安全、快速、方便的新型替代非侵入性监测方法来实时监测CVDs和AVGs。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，针对现有人造血管移植物的功能缺陷，本发明公开了一种掺杂力致发光材料的复合导管材料及其制备方法。

本发明结合力致发光材料的功能特点，提供了一种以聚二甲硅氧烷(PDMS)为主要基质，以CaZnOS:Nd³⁺作为力致发光材料为内置式指示剂，采用物理混合将CaZnOS:Nd³⁺掺杂到PDMS基质中制备出一种掺杂力致发光材料的复合导管材料(ML-AVGs)。

本发明所采用的具体技术方案步骤如下：

一、一种掺杂力致发光材料的复合导管材料：

所述的复合导管材料的组分包括基质材料和力致发光材料，是由基质材料和力致发光材料进行结合制备而成，基质材料和力致发光材料的质量比是2:1。

所述的基质材料采用聚二甲基硅氧烷、特氟龙等人工合成材料或者天然材料。

本发明是以聚二甲基硅氧烷等弹性材料为基质材料，以力致发光材料为功能材料，形成掺杂力致发光材料的复合导管材料。

所述的力致发光材料成分采用CaZnOS:Nd³⁺等力致发光材料。

所述的复合导管材料的形貌为中空导管、多孔支架或者弹性体等形貌。

二、一种掺杂力致发光材料的复合导管材料的制备方法：

1)将基质材料和力致发光材料在离心管中混合均匀，形成混合溶液；

2)将硬化剂加入步骤1)中的混合溶液中混合均匀；

3)将步骤2)获得的混合溶液放入恒温箱在60℃固化直至形成粘稠液体；

4)将直径0.8mm的金属棒模具浸渍到步骤3)获得的粘稠液体中，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化；

5)将步骤4)固化后获得的金属棒模具重新浸渍入3)中的粘稠液体中，不断重复步骤4)多次，具体实施进行10次；

6)将步骤5)中的金属棒模具的表面彻底固化的复合材料进行脱模得到复合导管材料。

所述的硬化剂采用聚(二甲基-甲基氢硅氧烷)。

所述步骤1)中是将聚二甲硅氧烷(PDMS)和CaZnOS:Nd3+粉末进行混合。

本发明通过上述物理掺杂方式的制备方法，能够提高产物混合的均匀性，制备简单便捷，实现了批量制备

本发明具体实施的复合导管材料的组成成分是CaZnOS:Nd³⁺和聚二甲硅氧烷(PDMS)，所述的复合导管材料中CaZnOS:Nd³⁺的浓度范围为0-750mg/mL，导管长度为4mm，内径0.8mm，厚度0.2mm。

本发明的ML-AVGs植入血管后，ML-AVGs中的CaZnOS:Nd³⁺可以在血压作用下发出近红外光，然后根据近红外光信号强度评估CVDs的状态。当血管闭塞(血栓或狭窄)导致血压下降或消失使ML-AVGs失去机械应力时，ML-AVGs近红外光信号强度下降或消失。ML-AVGs还可用于监测高血压患者的血压波动，当血压升高时，ML-AVGs发射的近红外光信号强度会升高。本发明制备的掺杂力致发光材料的复合导管材料可以用于实时检测心血管疾病和人造血管移植物。

与现有技术相比，本发明具有以下突出特点：

1)优良的生物相容性：CaZnOS:Nd³⁺材料不会引起长期免疫反应，不会对生物体产生毒性；

2)优秀的血液相容性：掺杂CaZnOS:Nd³⁺的复合导管材料在体内不会引起血栓，在体内保持长期的通畅；

3)实时监测血压变化：掺杂力致发光材料的复合导管材料可以用于实时检测心血管疾病和人造血管移植物。ML-AVGs植入血管后，ML-AVGs中的CaZnOS:Nd³⁺可以在血压作用下发出近红外光，然后根据近红外光信号强度评估CVDs的状态。当血管闭塞(血栓或狭窄)导致血压下降或消失使ML-AVGs失去机械应力时，ML-AVGs近红外光信号强度下降或消失。ML-AVGs还可用于监测高血压患者的血压波动，当血压升高时，ML-AVGs发射的近红外光信号强度会升高。

4)制备简便。

本发明所述的复合导管材料可以在施加外力情况下发射近红外光信号，此复合导管材料可以植入体内血管，用于监测血压，血管狭窄情况，以及人造血管植入物的工作状态，为临床上多种疾病的检测提供了新的材料和制备方法。

附图说明

图1为对比例1与实施例1，2，3，4在24kPa压强下的发射光谱。

图2为对比例1与实施例3导管植入大鼠颈总动脉后，在不同时间取出后的内表面扫描电镜图。

图3为对比例1与实施例3导管植入大鼠皮下后，不同时间点在皮下组织的炎症反应。

图4为对比例1与实施例3导管植入大鼠颈总动脉后，根据血压变化的发射光谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的阐述，以下实施例仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的实施例如下：

实施例1

1)将2mL聚二甲硅氧烷(PDMS)和250mg CaZnOS:Nd³⁺粉末在1.5mL离心管中搅拌混合均匀；

2)将0.2mL硬化剂聚(二甲基-甲基氢硅氧烷)加入1)中的混合溶液中搅拌均匀；

3)将2)中的混合溶液放入恒温箱60℃固化1h直至形成粘稠液体；

4)将直径0.8mm金属棒模具浸渍到3)中固化至粘稠状的溶液中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min；

5)将4)中固化的金属棒模具重新浸渍入3)中的粘稠液体中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min，重复此步骤10次；

6)将5)中的金属棒模具，垂直放置到80℃恒温箱中固化12h；

7)将6)中的金属棒模具表面彻底固化的复合材料脱模得到复合导管材料；

本实施例在24kPa压强下的发射光谱如图1所示。

实施例2

1)将2mL聚二甲硅氧烷(PDMS)和500mg CaZnOS:Nd³⁺粉末在1.5mL离心管中搅拌混合均匀；

2)将0.2mL硬化剂聚(二甲基-甲基氢硅氧烷)加入1)中的混合溶液中搅拌均匀；

3)将2)中的混合溶液放入恒温箱60℃固化1h直至形成粘稠液体；

4)将直径0.8mm金属棒模具浸渍到3)中固化至粘稠状的溶液中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min；

5)将4)中固化的金属棒模具重新浸渍入3)中的粘稠液体中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min，重复此步骤10次；

6)将5)中的金属棒模具，垂直放置到80℃恒温箱中固化12h；

7)将6)中的金属棒模具表面彻底固化的复合材料脱模得到复合导管材料；

本实施例在24kPa压强下的发射光谱如图1所示。本实施例的体内血液相容性如图2所示。本实施例在体内的生物相容性如图3所示。本实施例体内不同血压的发射光谱如图4所示。

实施例3

1)将2mL聚二甲硅氧烷(PDMS)和1000mg CaZnOS:Nd³⁺粉末在1.5mL离心管中搅拌混合均匀；

2)将0.2mL硬化剂聚(二甲基-甲基氢硅氧烷)加入1)中的混合溶液中搅拌均匀；

3)将2)中的混合溶液放入恒温箱60℃固化1h直至形成粘稠液体；

4)将直径0.8mm金属棒模具浸渍到3)中固化至粘稠状的溶液中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min；

5)将4)中固化的金属棒模具重新浸渍入3)中的粘稠液体中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min，重复此步骤10次；

6)将5)中的金属棒模具，垂直放置到80℃恒温箱中固化12h；

7)将6)中的金属棒模具表面彻底固化的复合材料脱模得到复合导管材料；

本实施例在24kPa压强下的发射光谱如图1所示。

实施例4

1)将2mL聚二甲硅氧烷(PDMS)和1500mg CaZnOS:Nd³⁺粉末在1.5mL离心管中搅拌混合均匀；

2)将0.2mL硬化剂聚(二甲基-甲基氢硅氧烷)加入1)中的混合溶液中搅拌均匀；

3)将2)中的混合溶液放入恒温箱60℃固化1h直至形成粘稠液体；

4)将直径0.8mm金属棒模具浸渍到3)中固化至粘稠状的溶液中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min；

5)将4)中固化的金属棒模具重新浸渍入3)中的粘稠液体中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min，重复此步骤10次；

6)将5)中的金属棒模具，垂直放置到80℃恒温箱中固化12h；

7)将6)中的金属棒模具表面彻底固化的复合材料脱模得到复合导管材料；

本实施例在24kPa压强下的发射光谱如图1所示。

对比例1

1)将2mL聚二甲硅氧烷(PDMS)加入到1.5mL离心管中；

2)将0.2mL硬化剂聚(二甲基-甲基氢硅氧烷)加入1)中的溶液中搅拌均匀；

3)将2)中的混合溶液放入恒温箱60℃固化1.5h直至形成粘稠液体；

4)将直径0.8mm金属棒模具浸渍到3)中固化至粘稠状的溶液中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min；

5)将4)中固化的金属棒模具重新浸渍入3)中的粘稠液体中，放置10min，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到80℃恒温箱中固化20min，重复此步骤10次；

6)将5)中的金属棒模具，垂直放置到80℃恒温箱中固化12h；

7)将6)中的金属棒模具表面彻底固化的材料脱模得到导管材料；

本对比例在24kPa压强下的发射光谱如图1所示。

如图1所示，根据本发明研究发现，随着力致发光材料在导管中含量的升高，导管发射的近红外光信号强度逐渐增强。如图2所示，对照例1与实施例3导管在植入大鼠颈总动脉后，在60天内导管内表面光滑，无血小板或纤维蛋白吸附，说明本发明中的复合导管材料具有优异的血液相容性。如图3所示，对照例1与实施例3导管在植入大鼠皮下组织后，植入部位的炎症水平短暂升高后在第14天恢复正常，说明本发明中的复合导管材料具有优异的组织相容性，不会引起慢性炎症。如图4所示，对照例1与实施例3导管在植入大鼠颈总动脉后，在高血压和血管狭窄情况下，导管发射的近红外光信号强度能够随血压升高而增强，说明本发明中的复合导管材料能够在体内检测病人的血压变化也能够检测导管本身的工作状态，如果导管内发生堵塞，导管发射的近红外光信号也会随着压力减弱而消失。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种掺杂力致发光材料的复合导管材料，其特征在于，所述的复合导管材料的组分包括基质材料和力致发光材料，基质材料和力致发光材料的质量比是2:1。

2.根据权利要求1所述的一种掺杂力致发光材料的复合导管材料，其特征在于：所述的基质材料采用聚二甲基硅氧烷、特氟龙等人工合成材料或者天然材料。

3.根据权利要求1所述的一种掺杂力致发光材料的复合导管材料，其特征在于：所述的力致发光材料成分采用CaZnOS:Nd³⁺等力致发光材料。

4.根据权利要求1所述的一种掺杂力致发光材料的复合导管材料，其特征在于：所述的复合导管材料的形貌为中空导管、多孔支架或者弹性体等形貌。

5.应用于权利要求1所述复合导管材料的制备方法，其特征在于：

方法步骤具体如下：

1)将基质材料和力致发光材料在离心管中混合均匀，形成混合溶液；

2)将硬化剂加入步骤1)中的混合溶液中混合均匀；

3)将步骤2)获得的混合溶液放入恒温箱固化直至形成粘稠液体；

4)将金属棒模具浸渍到步骤3)获得的粘稠液体中，浸渍后将金属棒模具取出，垂直放置到恒温箱中固化；

5)将步骤4)固化后获得的金属棒模具重新浸渍入3)中的粘稠液体中，不断重复步骤4)多次；

6)将步骤5)中的金属棒模具的表面彻底固化的复合材料进行脱模得到复合导管材料。

6.根据权利要求5所述的复合导管材料的制备方法，其特征在于：

所述的硬化剂采用聚(二甲基-甲基氢硅氧烷)。

7.根据权利要求5所述的复合导管材料的制备方法，其特征在于：

所述步骤1)中是将聚二甲硅氧烷(PDMS)和CaZnOS:Nd3+粉末进行混合。

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