CN116145124A - 一种人工心脏泵泵体材料的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人工心脏泵泵体材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将多巴胺和两性离子单体溶于缓冲液后，再与硫酸铜和过氧化氢混合，得到混合液；(2)将抛光后的人工心脏泵金属材料浸入混合液中，反应，得到所述人工心脏泵泵体材料。本发明所述的制备方法无需对所采用的金属材料采用传统的粗糙化处理，实验条件温和，化学试剂少，原料便宜，简单易操作，耗时短。本发明所述的制备方法得到的人工心脏泵泵体材料的表面涂层厚度均匀，稳定性好，同时具有较强的抗菌性和优良的生物相容性。

Description

一种人工心脏泵泵体材料的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及医用植入材料技术领域，尤其涉及一种人工心脏泵泵体材料的制备方法及其应用。

背景技术

人工心脏泵是心室辅助装置(VAD)中最关键的部件，人工心脏泵所用材料通常为医用钛及其合金，钛及其合金，其相对密度小、机械强度高，同时钛无毒性，不会引起炎症、过敏以及其它难以与人体组织相容的问题，且具有良好的抗腐蚀性能。但由于其材料本身具有天然的疏水性以生物惰性，容易使非特异性蛋白质吸附和粘附并激活血小板，进而导致凝血和血栓形成，造成所植入的设备故障。更严重的是，在人工心脏泵植入过程中，细菌很容易附着在其表面，引发细菌感染，增加手术风险。

为了解决上述问题，注射抗凝血剂和抗生素是临床上常用的方法；然而，这种全身性给药会增加患者出血和肝素引起的血小板减少(HIT-II)的风险，在细菌方面还会产生抗生素耐药性。更糟糕的是，抗生素可能会导致其他严重的不良反应，如表皮坏死松解、发热、血栓性静脉炎，甚至比感染本身更严重的超敏综合征。

CN114163554A公开了一步法制备聚多巴胺-两性离子聚合物含铜抗菌涂层及其应用，先制备以酚羟基为端基两性离子聚合物，再与多巴胺混合均匀溶解于碱性缓冲溶液中，进而再加入硫酸铜和过氧化氢形成涂层溶液，最后将植入医疗材料浸入其中，即可在医疗材料表面形成抗菌涂层。但是其在制备样品前需要将两性离子提前进行高分子聚合，此聚合过程十分繁琐，所需要的化学试剂多、步骤冗杂。

CN103816574A公开了一种表面具有抗菌性纳米结构的医用钛合金的制备方法，用以制备既具有表面活性，又具有抗菌性的钛基金属生物医用材料。其运用水热法合成晶粒发育完整、粒径小且分布均匀、团聚程度较轻的钛纳米线，使其具有良好的生物活性。并以水热法处理过的钛合金为原材料，将其浸渍于一定浓度的硝酸银溶液中用紫外光照射，将银离子还原为金属银均匀附着在钛酸盐纳米线上，使其具有一定的杀菌功能。但是其改性方法所需要的反应时间长(需要24-48小时)，并且还需要经过十几个小时的紫外线照射才可以达到理想的抗菌效果，其总体步骤也较为繁琐。

综上，现有技术中，如机械表面改性、物理表面改性、溶胶-凝胶法、化学气相沉积、电化学改性法、等离子体处理等技术，涉及到复杂的物理化学过程，又或者涉及到了冗杂的样品前处理，这限制了其广泛的应用。

因此，开发一种简单高效，又能形成同时具有较强的抗菌性和优良的生物相容性的人工心脏泵泵体材料的制备方法是至关重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种人工心脏泵泵体材料的制备方法及其应用，所述的制备方法无需对所采用的金属材料采用传统的粗糙化处理，实验条件温和，化学试剂少，原料便宜，简单易操作，耗时短；所述的制备方法得到的人工心脏泵泵体材料的表面涂层厚度均匀，稳定性好，同时具有较强的抗菌性和优良的生物相容性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种人工心脏泵泵体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将多巴胺和两性离子单体溶于缓冲液后，再与硫酸铜和过氧化氢混合，得到混合液；

(2)将抛光后的人工心脏泵金属材料浸入混合液中，反应，得到所述人工心脏泵泵体材料。

本发明中，采用核心组分包括多巴胺、两性离子单体、硫酸铜和过氧化氢的混合液，在抛光后的人工心脏泵金属材料表面反应，无需对所采用的金属材料采用传统的粗糙化处理，在医用金属材料的前处理步骤中间省去使用氢氟酸和浓硫酸刻蚀形成多孔结构的麻烦，使用简单的一步沉积法改善人工心脏泵泵体金属材料表面，相对于传统的表面改性方法如化学气相沉积、溶胶凝胶法等而言，实验步骤简单、所需要的实验条件温和，使用的化学试剂少、原料便宜，简单易操作，耗时短。

本发明所述的制备方法得到的人工心脏泵泵体材料的表面涂层，厚度均匀，稳定性好，同时具有较强的抗菌性和优良的生物相容性，并且由于表面两性离子与水分子的强相互作用，使得材料表面具有强亲水性，可以有效减弱蛋白质和血小板在材料表面的非特异性粘附，从而有效减少人工心脏植入手术后血栓的形成。

优选地，所述两性离子单体包括甲基丙烯酸酯磺基甜菜碱(SBMA)、甲基丙烯酸酯羧基甜菜碱(CBMA)、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱(MPC)或甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：甲基丙烯酸酯磺基甜菜碱和甲基丙烯酸酯羧基甜菜碱的组合，甲基丙烯酸酯羧基甜菜碱、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱和甲基丙烯酸二甲胺乙酯的组合，甲基丙烯酸酯磺基甜菜碱、甲基丙烯酸酯羧基甜菜碱、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱和甲基丙烯酸二甲胺乙酯的组合等。

优选地，所述缓冲液包括Tri缓冲液。

本发明中，所述缓冲液优选Tri缓冲液的原因在于其可以在整个反应的过程中将溶液的PH值(酸度)保持在几乎恒定的水平(约为8-8.5)，使得溶液整体维持在弱碱性的状态，有益于保证聚合反应的平稳进行。

所述Tri缓冲液包括三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS)、盐酸和去离子水。

优选地，步骤(1)中，所述混合液中，所述多巴胺的浓度为1-5mg/mL，例如1.5mg/mL、2mg/mL、2.5mg/mL、3mg/mL、3.5mg/mL、4mg/mL、4.5mg/mL等。

优选地，所述两性离子单体的浓度为15-25mg/mL，例如16mg/mL、18mg/mL、20mg/mL、22mg/mL、24mg/mL等。

优选地，所述硫酸铜的浓度为0.8-1.2mg/mL，例如0.9mg/mL、1.0mg/mL、1.1mg/mL等。

优选地，所述过氧化氢的浓度为0.2-1mg/mL，例如0.2mg/mL、0.4mg/mL、0.6mg/mL、0.8mg/mL、1mg/mL等。

优选地，所述混合液中还包括氯化铁。

本发明中，所述混合液中还包括氯化铁，原因在于所加入的铁离子不仅可以加快反应速度的进行，同时也可以跟铜离子一同与多巴胺中丰富的羟基形成双金属酚醛网络。双金属离子酚醛网络协同可以有效地增强抗菌的性能，同时降低细胞毒性。

示例性地，所述氯化铁在多巴胺和两性离子单体溶于缓冲液后，加入体系中。

优选地，所述混合液中，所述氯化铁的浓度为0.8-1.2mg/mL，例如0.9mg/mL、1.0mg/mL、1.1mg/mL等。

优选地，所述混合液的pH为7.5-8.5，例如7.6、7.8、8、8.2、8.4等。

优选地，步骤(2)中，所述抛光后的人工心脏泵金属材料的制备方法包括如下步骤：将人工心脏泵金属材料进行切割、打磨、抛光、清洗和干燥。

优选地，所述抛光后的人工心脏泵金属材料还包括用乙醇浸泡的操作。

本发明中，所述抛光后的人工心脏泵金属材料进一步用乙醇浸泡的操作，能够使得样品表面活化产生一定的羟基，进而提升所制备的泵体材料的综合性能。

优选地，所述浸泡的时间为4-8h，例如5h、6h、7h等。

优选地，所述人工心脏泵金属材料包括纯钛和/或钛合金。

本发明中，所述人工心脏泵金属材料采用医用级别的材料。

优选地，步骤(2)中，所述反应的温度为10-40℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃等。

优选地，所述反应的时间为0.5-4h，例如1h、2h、3h等。

优选地，所述反应在振荡下进行。

作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将多巴胺和两性离子单体溶于缓冲液后，再与硫酸铜和过氧化氢混合，得到混合液，其中，混合液中，所述多巴胺的浓度为1-5mg/mL，所述两性离子单体的浓度为15-25mg/mL，所述硫酸铜的浓度为0.8-1.2mg/mL，所述过氧化氢的浓度为0.2-1mg/mL；

可选地，所述混合液中还包括氯化铁，所述氯化铁的浓度为0.8-1.2mg/mL；

将人工心脏泵金属材料进行切割、打磨、抛光、清洗和干燥，得到抛光后的人工心脏泵金属材料；

可选地，所述抛光后的人工心脏泵金属材料在乙醇中浸泡4-8h；

(2)将步骤(1)所得的抛光后的人工心脏泵金属材料浸入混合液中，振荡，在10-40℃下反应0.5-4h，得到所述人工心脏泵泵体材料。

第二方面，本发明提供一种人工心脏泵泵体材料，所述人工心脏泵泵体材料由第一方面所述的制备方法得到。

第三方面，本发明提供一种人工心脏泵，所述人工心脏泵包括第一方面所述的人工心脏泵泵体材料。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述的制备方法无需对所采用的金属材料采用传统的粗糙化处理，实验条件温和，化学试剂少，原料便宜，简单易操作，耗时短。

(2)本发明所述的制备方法得到的人工心脏泵泵体材料的表面涂层厚度均匀，稳定性好，同时具有较强的抗菌性和优良的生物相容性。

附图说明

图1是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的外观形貌图；

图2是对比例1所述的人工心脏泵泵体材料的外观形貌图；

图3是对比例1所述的人工心脏泵泵体材料的扫描电镜图；

图4是对比例2所述的人工心脏泵泵体材料的扫描电镜图；

图5是对比例3所述的人工心脏泵泵体材料的扫描电镜图；

图6是对比例4所述的人工心脏泵泵体材料的扫描电镜图；

图7是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的扫描电镜图；

图8是实施例3所述的人工心脏泵泵体材料的扫描电镜图；

图9a-图9b是对比例1所述的人工心脏泵泵体材料的原子力显微镜图；

图10a-图10b是对比例2所述的人工心脏泵泵体材料的原子力显微镜图；

图11a-图11b是对比例3所述的人工心脏泵泵体材料的原子力显微镜图；

图12a-图12b是对比例4所述的人工心脏泵泵体材料的原子力显微镜图；

图13a-图13b是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的原子力显微镜图；

图14是实施例1和对比例2-4所述的人工心脏泵泵体材料的光谱椭偏仪实验结果图；

图15是实施例1和对比例2-4所述的人工心脏泵泵体材料的X射线光电子能谱技术(XPS)实验结果图；

图16是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的傅里叶转换红外光(FTIR)实验结果图；

图17是实施例1和对比例1-4所述的人工心脏泵泵体材料的水接触角实验结果图；

图18a是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的紫外可见吸收光谱图。

图18b是实施例2所述的人工心脏泵泵体材料的紫外可见吸收光谱图。

图18c是对比例5所述的人工心脏泵泵体材料的紫外可见吸收光谱图。

图19a是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的样品在稳定性测试中的外观变化图。

图19b是实施例2所述的人工心脏泵泵体材料的样品在稳定性测试中的外观变化图。

图19c是对比例5所述的人工心脏泵泵体材料的样品在稳定性测试中的外观变化图。

图20是在一个星期的时间里连续测试实施例1的水接触角结果图；

图21a是对比例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图21b是对比例2所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图21c是对比例3所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图21d是对比例4所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图21e是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图21f是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图21g是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图21h是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗大肠杆菌性能图；

图22a是对比例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图22b是对比例2所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图22c是对比例3所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图22d是对比例4所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图22e是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图22f是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图22g是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图22h是实施例1所述的人工心脏泵泵体材料的抗金黄色葡萄球菌性能图；

图23a是实施例1和对比例1-4所述的人工心脏泵泵体材料生物相容性(细胞毒性)实验结果对比图(24h)；

图23b是实施例1和对比例1-4所述的人工心脏泵泵体材料生物相容性(细胞毒性)实验结果对比图(48h)。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种人工心脏泵泵体材料，所述人工心脏泵泵体材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将钛片(面积大小为3cm×3cm，厚度为0.5cm)使用金刚石切割机切割为1cm×1cm的大小，将切割好后的钛片表面依次用规格为200#、1000#、2000#、5000#的金相砂纸在抛光研磨机上进行打磨并清洗干净，接着用纳米级的抛光液抛光至光滑镜面(表面无明显划痕)；

再将抛光后的钛片依次置于80mL的去离子水、丙酮、无水乙醇中分别超声清洗20分钟，超声清洗的功率为150W；

将超声清洗后的钛片用去离子水完全冲洗干净钛片表面，然后放入真空干燥箱中，在45℃下放置4小时，至完全干燥，得到抛光后的钛片；

将三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS)与盐酸、去离子水混合，得到浓度为50mM的Tris缓冲液；

(2)将多巴胺单体和两性离子单体(甲基丙烯酸酯磺基甜菜碱)溶于Tris缓冲液中，再与硫酸铜和过氧化氢混合，其中，多巴胺的浓度为2mg/mL，两性离子单体的浓度为20mg/mL，硫酸铜的浓度为1mg/mL，过氧化氢的浓度为0.67mg/mL，得到混合液；

(3)将步骤(1)所得的钛片置于步骤(2)的混合液中，室温下将该体系置于恒温振荡器中振荡反应1h，在钛金属表面形成均匀稳定的涂层，然后用去离子水冲洗过夜，以完全冲洗干净，去除其表面未反应的物质和其他无关成分，然后置于真空干燥箱中，在45℃放置4小时，至完全干燥，得到所述人工心脏泵泵体材料。

其中，整个反应涉及到的反应式如下：

(a)多巴胺半醌自由基物质形成

(b)反应的链引发

(c)反应的聚合链增长和终止

具体地，人工心脏泵泵体材料表面的抗菌组分来源于金属离子与多巴胺的羟基发生配合形成的金属-酚醛网络，铜离子与多巴胺的羟基形成金属酚醛网络的化学反应式如下：

实施例2

本实施例提供一种人工心脏泵泵体材料，所述人工心脏泵泵体材料的制备方法包括如下步骤：

(1)同实施例1的步骤(1)。

(2)将步骤(1)的钛片样品浸泡于100mL的无水乙醇溶液中12h。

(3)将步骤(2)的钛片实施例1的步骤(3)处理，得到人工心脏泵泵体材料。

实施例3

本实施例提供一种人工心脏泵泵体材料，所述人工心脏泵泵体材料的制备方法包括如下步骤：

(1)同实施例1的步骤(1)。

(2)将多巴胺单体、两性离子单体(甲基丙烯酸酯磺基甜菜碱)和氯化钠溶于Tris缓冲液中，再与硫酸铜、氯化铁和过氧化氢混合，其中，多巴胺的浓度为2mg/mL，两性离子单体的浓度为20mg/mL，氯化钠的浓度为6mg/mL，硫酸铜的浓度为1mg/mL，氯化铁的浓度为0.8mg/mL，过氧化氢的浓度为0.67mg/mL，得到混合液；

(3)将步骤(2)的钛片实施例1的步骤(3)处理，得到人工心脏泵泵体材料。

具体地，人工心脏泵泵体材料表面的抗菌组分来源于金属离子与多巴胺的羟基发生配合形成的金属-酚醛网络，铜离子与多巴胺的羟基形成金属酚醛网络的化学反应式与实施例1相同，铁离子与多巴胺的羟基形成金属酚醛网络的化学反应式为：

对比例1

本对比例提供的人工心脏泵泵体材料未经表面改性反应，即为仅进行实施例1的步骤(1)。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于步骤(2)中不包括两性离子单体和硫酸铜，其余均与实施例1相同。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于步骤(2)中不包括硫酸铜，其余均与实施例1相同。

对比例4

本对比例与实施例1的区别在于步骤(2)中不包括两性离子单体，其余均与实施例1相同。

对比例5

本对比例提供一种人工心脏泵泵体材料，所述人工心脏泵泵体材料的制备方法包括如下步骤：

(1)同实施例1的步骤(1)。

(2)酸处理钛片

将步骤(1)中的钛片，用体积比为1:1的氢氟酸HF(0.54mol/L)和硝酸HNO₃(0.29mol/L)的混合溶液在25℃下浸泡处理后，搅拌5min，除去表面还可能存在的不同成分的二氧化钛膜；

将反应后的钛片取出，用去离子水超声清洗10min，置于45℃恒温真空干燥箱中干燥。

(3)化学氧化钛片(表面活化)

先配置食人鱼刻蚀液(piranha溶液)100mL：将70mL双氧水溶液缓慢地加入到30mL浓硫酸中；

将完全冷却后的piranha溶液置于恒温水浴锅中加热到60℃并保温，将步骤(2)中所得的钛片置于其中，并用玻璃搅拌棒搅拌反应30分钟，以在钛片的表面产生疏松多孔的纳米结构；

将反应后的钛片取出，用去离子水超声清洗10min，置于45℃恒温真空干燥箱。

(3)将步骤(2)的钛片实施例1的步骤(3)处理，得到人工心脏泵泵体材料。

表征实验

(1)表面颜色和光泽

以实施例1和对比例1为例通过观察对比，如图1和图2所示，发现与原始的光滑钛片相比，本申请所述的人工心脏泵泵体材料的表面颜色和光泽出现明显变化，证实材料的成功制备。

(2)扫描电镜(SEM)实验

以实施例1、实施例3和对比例1-4为例进行说明，具体如图3-8所示，观察到多巴胺/两性离子纳米颗粒聚集体，从微观层面证明表面改性与材料制作的成功。

从图中可以看出，与对比例1(光滑钛，Ti)相比，对比例2(聚多巴胺钛，Ti-PDA)的表面颗粒聚集体的数量和平均大小要大于对比例3(聚多巴胺/两性离子聚合物钛，Ti-PDA/PSBMA)，这是因为根据化学反应方程式，两性离子的聚合消耗了一部分多巴胺自由基，从而减少了PDA纳米聚集体的形成。而对比例4(聚多巴胺钛含铜，Ti-PDA(Cu))、实施例1(聚多巴胺/两性离子聚合物钛含铜，Ti-PDA/PSBMA(Cu))的表明，聚集体和颗粒明显都要比对比例2样品大，这是因为CuSO₄/H₂O₂体系中多巴胺的快速氧化聚合和铜离子介导的络合作用导致聚集体在材料表面团聚所致。扫描电镜观察到的现象与化学反应机理很好地对应上了。

另外，在实施例3的样品表面也观察到了明显的大颗粒聚集体，这是由于铁离子的氧化性也较强，可以和铜离子与过氧化氢一起加快反应速度的进行，导致表面颗粒的沉积速度加快，颗粒的总体直径也较大。

(3)原子力显微镜(AFM)实验结果图

以实施例1和对比例2-4为例进行说明，具体如图9a-13b所示，与对比例1的表面均方根粗糙度(Rq＝0.541nm)相比，对比例2表面有明显的聚多巴胺颗粒状聚集体，导致其表面粗糙度增加(Rq＝69.1nm)。而与对比例2相比，对比例3表面聚集体高度变小，其均方根粗糙度也有明显的降低(Rq＝36.8nm)。这是因为多巴胺与两性离子之间的反应减少了PDA纳米聚集体的形成，从而减少了聚集体在基片上的附着，减少了大团聚物的生成，表面的粗糙度也就下降了，而以上结果也与在扫描电镜下观察到的结果相吻合。

另外，值得注意的是，在共沉积过程中掺入铜离子后，表面形貌变得更加粗糙，也观察到了大量的聚集体；如对比例4和实施例1，也就是二者的均方根粗糙度都有所上升，其数值分别为165nm和105nm。这同样也可能是由于CuSO₄/H₂O₂体系中多巴胺的快速氧化聚合和铜离子介导的络合作用导致聚集体在材料表面团聚所致。

(4)光谱椭偏仪实验

以实施例1和对比例2-4为例进行说明，结果如图14所示，可以看到，对比例2、对比例3对比(其膜厚分别为51.93nm-53.17nm、49.45nm-50.98nm)，对比例4、实施例1表面的膜厚(其膜厚分别为56.16nm-59.85nm、56.74nm-65.56nm)明显有所增加。这也是因为由于CuSO₄/H₂O₂体系中多巴胺的快速氧化聚合和铜离子介导的络合作用导致聚集体在材料表面团聚所致。实验观察到的结果与扫描电镜、原子力显微镜的实验结果一致。

(5)X射线光电子能谱技术(XPS)实验

以实施例1和对比例2-4为例进行说明，使用XPS测试材料表面的化学成分，其实验结果如图15所示，在对比例4、实施例1表面检测到明显的Cu 2p峰，表明了铜离子在表面的沉积和金属酚醛网络的成功形成。而对比例3、实施例1独有的S 2p峰也证明了其表面两性离子聚合物的成功沉积，与前面的实验结果较为吻合。

(6)傅里叶转换红外光(FTIR)实验

以实施例1和对比例4为例进行说明，使用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)测试样品表面的化学成分，其实验结果如图16所示。在3430cm^-1和2957cm^-1附近的宽峰分别是由X-H(X:O和N)和C-H的伸缩振动引起的，此波段的峰归属于聚多巴胺，辅助说明了聚多巴胺在实施例1和对比例4表面的沉积。另外，在1040cm^-1和1172cm^-1波段的峰可归属于两性离子独有的磺酸基团，这些峰表明实施例1的存在PSBMA，这与XPS的实验结果一致。

性能测试

(1)水接触角(WCA)测试实验

以实施例1-3和对比例1-5为例进行说明，使用常温接触角测量仪测试样品表面的水接触角，期试验结果如图17所示。

与对比例1的水接触角(73.95°)相比，对比例2-4和实施例1的水接触角分别为41.55°、34.3°、24°、11.05°，其中最后一组也就是实施例1的样品的接触角下降到了10°左右，表明样品的亲水性非常高，表面具备良好的防污性能。另外，对比例5和实施例2-3的接触角分别为11.5°、12.65°和13.05°，亲水性也十分强。

(2)稳定性测试

作为一种可植入材料，人工心脏泵泵体的材料需要具有良好的稳定性。为了测试涂层的稳定性，以实施例1、实施例2和对比例5为例进行说明，使用紫外可见吸收光谱仪测试了其性能的稳定性。

先配置pH为7.2的PBS溶液，并将三组不同的样品浸泡入其中，分别在第0天、第1天、第3天和第7天测试溶液在420nm的吸光度变化，实验结果如图18a-19c所示。其中，图18a-18c分别显示了浸入实施例1、实施例2和对比例5样品后溶液的吸光度的微小变化，而图19a-19c则对应地显示了样品的外观也略有变化。

另外，在一个星期的时间里连续测试实施例1的水接触角，如图20所示。所制作的涂层的亲水性并没有随着时间的变化而显著变化，即在1周内样品的水接触角保持约为10°，重复使用的稳定性良好。以上的这些实验结果都表明我们制作的人工心脏泵泵体材料具有良好的稳定性，这可以归因于Cu²⁺可以与PDA的胺和亚胺基团螯合形成稳定的金属酚醛网络。

(3)抗大肠杆菌实验

以实施例1-3和对比例1-5为例进行说明，用LB液体培养基将大肠杆菌菌液稀释至10⁶CFU/mL，分别均匀滴加12.5μL稀释后的菌液在样品测试面，接着将样品放于37℃恒温培养箱中静置培养24h。培养完成后，用1mL无菌PBS溶液将菌液洗脱下来，将洗脱液记为原液，用无菌PBS溶液将原液做连续10倍稀释。取100μL稀释液均匀涂布于LB固体培养基上，放于37℃恒温培养箱中培养18h，取出拍照并记录菌落数，结果如图21a-21h所示，其中，图21a-21h分别对应的是对比例1-5和实施例1-3的实验结果。

从图中可以看到，实施例1-3有明显抑制大肠杆菌的作用，对比例4-5有较实施例1-3稍弱的大肠杆菌抑制作用。其中，实施例1-3对大肠杆菌的抑制率分别达到了95.19％、92.61％和98.22％；而对比例4-5对大肠杆菌的抑制率分别91.12％和92.39％。

(4)抗金黄色葡萄球菌实验

以实施例1-3和对比例1-5为例进行说明，实验步骤与(2)抗大肠杆菌实验中的实验步骤一致，将金黄色葡萄球菌分别接种于不同样品上并培养24h，取出拍照并记录菌落数。结果如图22a-22h所示，其中，图22a-22h分别对应的是对比例1-5和实施例1-3的实验结果。

从图中可以看到，实施例1-3有明显抑制金黄色葡萄球菌的作用，对比例4-5有较实施例1-3稍弱的金黄色葡萄球菌抑制作用。其中，实施例1-3对金黄色葡萄球菌的抑制率分别达到了92.85％、94.31％和92.40％；而对比例4-5对金黄色葡萄球菌的抑制率分别86.03％和85.69％。

(5)生物相容性实验

使用CCK-8法检测样品的生物相容性(细胞毒性)。

取对数生长期的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)，进行细胞计数，调整细胞浓度，按照4×104/孔接种到24孔板中。按照上述五组分组处理，在5％ CO₂、37℃的恒温培养箱中培养24h。移除培养基，用PBS清洗各孔三次，按照1mL/孔的标准加入含10％ CCK-8的培养基，在5％ CO₂、37℃的恒温培养箱中培养2h。最后使用酶标仪检测450nm处的吸光度值。以实施例1-3和对比例1-5为例进行说明，实验结果如图23a-23b所示。其中，主要在意的是抗菌性较强的实施例1-3和对比例4-5以及原始Ti样品(对比例1)的数据对比。

从图中可以看到，与原始的钛金属基材的生物相容性相比，实施例1-3在具备较强抗菌性能的前提下，生物相容性没有大幅度的减弱，在培育24和48小时的时间里均与原始的钛金属样品相当，这表明本发明所述的人工心脏泵泵体材料同时具有较强的抗菌性和优良的生物相容性。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种人工心脏泵泵体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将多巴胺和两性离子单体溶于缓冲液后，再与硫酸铜和过氧化氢混合，得到混合液；

(2)将抛光后的人工心脏泵金属材料浸入混合液中，反应，得到所述人工心脏泵泵体材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述两性离子单体包括甲基丙烯酸酯磺基甜菜碱、甲基丙烯酸酯羧基甜菜碱、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱或甲基丙烯酸二甲胺乙酯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述缓冲液包括Tri缓冲液；

优选地，所述Tri缓冲液包括三(羟甲基)氨基甲烷、盐酸和去离子水。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合液中，所述多巴胺的浓度为1-5mg/mL；

优选地，所述两性离子单体的浓度为15-25mg/mL；

优选地，所述硫酸铜的浓度为0.8-1.2mg/mL；

优选地，所述过氧化氢的浓度为0.2-1mg/mL。

4.根据权利要求1-3所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中还包括氯化铁；

优选地，所述混合液中，所述氯化铁的浓度为0.8-1.2mg/mL。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合液的pH为7.5-8.5。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述抛光后的人工心脏泵金属材料的制备方法包括如下步骤：将人工心脏泵金属材料进行切割、打磨、抛光、清洗和干燥；

优选地，所述抛光后的人工心脏泵金属材料还包括用乙醇浸泡的操作；

优选地，所述浸泡的时间为4-8h；

优选地，所述人工心脏泵金属材料包括纯钛和/或钛合金。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为10-40℃；

优选地，所述反应的时间为0.5-4h；

优选地，所述反应在振荡条件下进行。

8.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将多巴胺和两性离子单体溶于缓冲液后，再与硫酸铜和过氧化氢混合，得到混合液，其中，混合液中，所述多巴胺的浓度为1-5mg/mL，所述两性离子单体的浓度为15-25mg/mL，所述硫酸铜的浓度为0.8-1.2mg/mL，所述过氧化氢的浓度为0.2-1mg/mL；

可选地，所述混合液中还包括氯化铁，所述氯化铁的浓度为0.8-1.2mg/mL；

将人工心脏泵金属材料进行切割、打磨、抛光、清洗和干燥，得到抛光后的人工心脏泵金属材料；

可选地，所述抛光后的人工心脏泵金属材料在乙醇中浸泡4-8h；

(2)将步骤(1)所得的抛光后的人工心脏泵金属材料浸入混合液中，振荡，在10-40℃下反应0.5-4h，得到所述人工心脏泵泵体材料。

9.一种人工心脏泵泵体材料，其特征在于，所述人工心脏泵泵体材料由权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。

10.一种人工心脏泵，其特征在于，所述人工心脏泵包括权利要求9所述的人工心脏泵泵体材料。

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