CN117138131A - 一种抗凝血涂层及其制备方法和应用以及一种ecmo套包中抗凝血涂层的涂敷工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗凝血涂层及其制备方法和应用以及一种ECMO套包中抗凝血涂层的涂敷工艺。所述抗凝血涂层包括基底材料以及负载在所述基底材料表面的肝素。本发明首先采用强氧化剂氧化的方式，对基底材料表面进行羟基化修饰，以方便后续进行氨基化处理。与现有技术采用等离子体进行氨基化处理相比，本发明通过先进行羟基修饰，再进行氨基修饰的方法，工艺更加简单，且固定的氨基更加稳定。在得到氨基化的基底材料后，通过氨基与肝素盐的共价键作用，可以将肝素负载在基底材料表面，负载的肝素稳定性高，有利于形成的涂层能够保持长久抗凝效果。同时，本发明采用的肝素盐溶液不涉及其他活性基团的修饰，因此，肝素具有较高的活性。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械表面改性领域，具体涉及一种抗凝血涂层及其制备方法和应用以及一种ECMO套包中抗凝血涂层的涂敷工艺。
背景技术
体外膜肺氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）主要用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环，以维持患者生命。ECMO系统包含管道、氧合器、血泵、监测系统等部分，它将人体静脉血引出体外，通过血泵驱动使血液循环，经过氧合器将血液氧合后回到人体，达到维持患者生命体征的作用。
目前，ECMO难以推广的一个重要原因是价格昂贵，主要表现在ECMO运行期间，可能需多次更换套包耗材(离心泵、氧合器、循环管道等)，一套循环导管的进口价格为1-2万。而造成多次更换耗材的一个重要原因是在ECMO器械通路中发生的血栓，因此对整个套包表面与血液接触部位进行有效的抗凝涂层包覆，是提升ECMO经济性和推广性最为直接的方法。
目前，市场上ECMO套包所带有的抗凝血涂层主要是肝素涂层，肝素涂层临床应用久远，安全性已得到认可。当前，国外成熟ECMO厂商应用的肝素涂层是通过将肝素醛基化修饰，然后与氨基化的基底材料共价键结合。该方法虽然使得抗凝涂层的稳定性较好，但肝素进行醛基化修饰后活性降低，导致抗凝效果有一定降低。为了解决这一问题，也有报道使用自组装吸附的方法将肝素接到材料表面，该方法虽然可以保护肝素的活性，但稳定性较差，无法保持长期有效的抗凝血效果。此外，还有一些报道称，可以对基材进行等离子处理，使材料表面氨基化，然后再接肝素。然而， ECMO套包中整体管道内部结构复杂，该方法只能将每个部件一一处理，然后再进行组装，极大地增加了工艺的难度和复杂程度，不利于产业化。因此，需要开发一种能够保持肝素活性，稳定性高能长期具有抗凝效果，并且工艺简单，易于产业化的长效抗凝血涂层。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗凝血涂层及其制备方法和应用以及一种ECMO套包中抗凝血涂层的涂敷工艺。所述抗凝血涂层能够保持肝素活性，稳定性高，且长期具有抗凝效果。
为达到这一目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种抗凝血涂层，包括基底材料以及负载在所述基底材料表面的肝素；
所述基底材料在负载肝素前，首先经羟基化处理后再经氨基化处理。
优选地，所述羟基化处理具体为：采用强氧化剂处理基底材料。
优选地，所述强氧化剂包括HCl溶液与H2O2溶液的混合溶液、浓硫酸与H2O2溶液的混合溶液或过硫酸钾溶液中的任意一种或多种。
优选地，所述HCl溶液与H2O2溶液的混合溶液中，HCl溶液的浓度为5~20 mol/L，H2O2溶液的浓度为10~40 wt%，HCl溶液与H2O2溶液的体积比为(0.3~1.7):1。
优选地，所述浓硫酸与H2O2溶液的混合溶液中，H2O2溶液的浓度为8~36 wt%，浓硫酸与H2O2溶液的体积比为(0.5~1.9):1。
优选地，所述过硫酸钾溶液的浓度为5~20 wt%。
优选地，所述氨基化处理采用多胺基化合物进行。
优选地，所述多胺基化合物包括聚乙烯亚胺、聚多巴胺、聚赖氨酸或聚精氨酸中的任意一种或多种。
更优选地，所述氨基化处理采用多胺基化合物的溶液进行处理，溶剂可以为水和/或乙醇。
进一步优选地，所述氨基化处理采用聚乙烯亚胺水溶液和无水乙醇的混合溶液进行。
优选地，所述聚乙烯亚胺水溶液的质量分数为5~25%。
优选地，所述聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为(0.5~2):1。
优选地，所述氨基化处理的温度为30~60℃，时间为30~90 min。
优选地，所述基底材料为金属的ECMO器械材料、高分子类的ECMO器械材料或陶瓷类的ECMO器械材料中的任意一种。
第二方面，本发明提供一种如上述抗凝血涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基底材料进行羟基化处理，然后将羟基化后的基底材料进行氨基化处理；
S2：配制肝素盐溶液，将其活化后，用于浸泡氨基化处理得到的基底材料，得到肝素化的基底材料，然后将含有交联剂的溶液浸泡肝素化的基底材料，得到抗凝血涂层。
优选地，所述肝素盐溶液的溶质为肝素钠，溶剂为pH为3~7的缓冲溶液。
所述交联剂包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺（简称“EDC”）和N-羟基琥珀酰亚胺（简称“NHS”）。
优选地，所述活化具体为：将肝素盐溶液于3~7℃下活化2~7 h。
优选地，所述浸泡氨基化处理得到的基底材料步骤的温度为5~35℃，时间为30~120 min。
优选地，所述浸泡肝素化的基底材料步骤的温度为25~40℃，时间为1~2.5 h。
第三方面，本发明提供一种上述抗凝血涂层在ECMO套包中的应用。
第四方面，本发明还提供一种ECMO套包中抗凝血涂层的涂敷工艺，包括以下步骤：
如上述制备方法所述，配制相应溶液，然后将相应溶液依次加入到溶液容器中，并将相应溶液加热或制冷到对应的反应温度，通过启动泵头将溶液充满ECMO套包内腔，充满后进行流量循环，保证ECMO套包内的溶液温度和溶液浓度与溶液容器内保持一致，反应完成后，将溶液全部排出，在ECMO套包的管道中形成抗凝血涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种抗凝血涂层，包括基底材料以及负载在所述基底材料表面的肝素。为了保证肝素负载到基底材料表面具有优异的稳定性，本发明首先采用强氧化剂氧化的方式对基底材料表面进行羟基化修饰，以方便后续进行氨基化处理时，氨基化试剂中的氨基与羟基化后的基底材料表面的羟基反应，从而将氨基固定在基底材料表面。与现有技术采用等离子体进行氨基化处理相比，本发明通过先进行羟基修饰，再进行氨基修饰的方法，工艺更加简单，且固定的氨基更加稳定。在得到氨基化的基底材料后，通过氨基与肝素盐的共价键作用，可以将肝素负载在基底材料表面，负载的肝素稳定性高，有利于形成的涂层能够保持长久抗凝效果。同时，本发明采用的肝素盐溶液不涉及其他活性基团的修饰，因此，肝素具有较高的活性。
本发明提供的抗凝血涂层可涂敷在ECMO套包中，涂敷工艺简单方便，易于产业化。
附图说明
图1为涂敷工艺装置的示意图；
其中，1为溶液容器；2为管路；3为泵头；4为氧合器；
图2为无抗凝血涂层的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图；
图3为实施例1中得到的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图；
图4为实施例2中得到的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图；
图5为实施例3中得到的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图；
图6为实施例4中得到的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图；
图7为实施例5中得到的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图；
图8为实施例6中得到的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图；
图9为对比例1中得到的ECMO套包泵头内表面材料进行血小板黏附实验后的SEM图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中，抗凝血涂层存在肝素活性低或者稳定性差的问题，本发明提供了一种抗凝血涂层，包括基底材料以及负载在所述基底材料表面的肝素。在本发明中，所述基底材料为金属的ECMO器械材料、高分子类的ECMO器械材料或陶瓷类的ECMO器械材料中的任意一种，其中，所述金属的ECMO器械材料可以是但不限于不锈钢、铝或钛合金中的任意一种或多种，所述高分子类的ECMO器械材料可以是但不限于聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚乙烯或聚丙烯中的任意一种或多种，所述陶瓷类的ECMO器械材料可以是但不限于氧化物陶瓷。
为了保证负载在所述基底材料表面的肝素能够稳定存在，本发明优选首先将基底材料进行羟基化处理，再经氨基化处理，然后再负载肝素。
在本发明中，所述羟基化处理优选采用强氧化剂处理的方式进行，所述强氧化剂包括HCl溶液与H2O2溶液的混合溶液、浓硫酸与H2O2溶液的混合溶液或过硫酸钾溶液中的任意一种或多种。在本发明中，所述HCl溶液与H2O2溶液的混合溶液中，HCl溶液的浓度优选为5~20 mol/L，更优选为8~15 mol/L ，所述H2O2溶液的浓度优选为10~40 wt%，更优选为20~35wt %，所述HCl溶液与H2O2溶液的体积比优选为(0.3~1.7):1；更优选为(0.9~1.3):1。所述浓硫酸与H2O2溶液的混合溶液中，H2O2溶液的浓度优选为8~36 wt%，更优选为12~22 wt %，所述浓硫酸与H2O2溶液的体积比优选为(0.5~1.9):1，更优选为(1~1.5):1。所述过硫酸钾溶液的浓度优选为5~20 wt%，更优选为6~12 wt %。
在本发明的一些实施方案中，所述羟基化处理具体可采用下述三种方法的任意一种：
方法一：将浓度为5~20 mol/L的HCl溶液与浓度为10~40%的H2O2溶液混合，按照体积比为(0.3~1.7):1混合，将得到的混合溶液浸泡基底材料表面；
方法二：将浓硫酸与浓度为8~36%的H2O2溶液混合，按照体积比为(0.5~1.9):1混合，将得到的混合溶液浸泡基底材料表面；
方法三：使用质量浓度为5~20%的过硫酸钾浸泡基底材料表面。
在本发明的一些实施方案中，采用方法一对基底材料进行羟基化处理，将浓度为5~20 mol/L，优选8~15 mol/L的HCl溶液与浓度为10~40%，优选20~35%的H2O2溶液混合，按照体积比为(0.3~1.7):1，优选按照(0.9~1.3):1混合，将得到的混合溶液浸泡基底材料表面。所述浸泡的温度优选为25~60℃，更优选为30~45℃；时间优选为5~80 min，更优选为30~50min。所述浸泡完成后优选使用纯水冲洗基底材料1~3次，以去除残液。
在本发明的一些实施方案中，采用方法二对基底材料进行羟基化处理，将浓硫酸与浓度为8~36%，优选为12~22%的H2O2溶液混合，按照体积比为(0.5~1.9):1，优选按照(1~1.5):1混合，将得到的混合溶液浸泡基底材料表面。所述浸泡的温度优选为25~60℃，更优选为30~45℃；时间优选为3~30 min，更优选为10~20 min。所述浸泡完成后优选使用纯水冲洗基底材料1~3次，以去除残液。
在本发明的一些实施方案中，采用方法三对基底材料进行羟基化处理，使用质量浓度为5~20%，优选6~12%的过硫酸钾浸泡基底材料表面。所述浸泡的温度为40~60℃，更优选为40~60℃；时间为30~90 min，更优选为50~85 min。所述浸泡完成后优选使用纯水冲洗基底材料1~3次，以去除残液。
所述羟基化处理完成后，按照本发明，优选对羟基化的基底材料进行氨基化处理，借助羟基与氨基的相互作用，将氨基修饰在基底材料表面。在本发明中，所述氨基化处理优选采用多胺基化合物进行，所述多胺基化合物包括聚乙烯亚胺、壳聚糖、聚多巴胺、聚赖氨酸或聚精氨酸中的任意一种或多种。本发明对多胺基化合物的来源没有特别的限制，为一般市售品即可。在本发明中，更优选采用多胺基化合物溶液进行氨基化处理，溶剂可以为水和/或乙醇。本发明优选所述氨基化处理采用聚乙烯亚胺水溶液和无水乙醇的混合溶液进行。其中，所述聚乙烯亚胺水溶液的质量分数优选为5~25%，更优选为13~20%。所述聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比优选为(0.5~2):1，更优选为(1~1.5):1。在本发明中，所述氨基化处理的温度为30~60℃，更优选为40~55℃；时间为30~90 min，更优选为60~75 min。
在本发明的一些实施方案中，所述氨基化处理具体为：采用聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的混合溶液浸泡羟基化后的基底材料。其中，所述聚乙烯亚胺水溶液的质量分数优选为5~25%，更优选为13~20%。所述聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比优选为(0.5~2):1，更优选为(1~1.5):1。在本发明中，所述浸泡羟基化后的基底材料步骤的温度优选为30~60℃，更优选为40~55℃；时间优选为30~90 min，更优选为60~75 min。所述浸泡完成后，优选将得到的产物在25~40℃下进行干燥处理。
所述氨基化处理完成后，将活化的肝素盐溶液浸泡氨基化处理得到的基底材料后，即可得到肝素化的基底材料，为了进一步保证肝素能更稳定地负载在基底材料表面，本发明还优选将含有交联剂的溶液，优选采用EDC溶液与NHS溶液的混合溶液浸泡肝素化的基底材料，最终得到抗凝血涂层。
与现有技术采用等离子体进行氨基化处理相比，本发明通过先进行羟基修饰，再进行氨基修饰的方法，工艺更加简单，且固定的氨基更加稳定。在得到氨基化的基底材料后，通过氨基与肝素盐的共价键作用，可以将肝素负载在基底材料表面，负载的稳定性高，有利于形成的涂层能够保持长久抗凝效果。同时，本发明采用的肝素盐溶液不涉及其他活性基团的修饰，因此，肝素具有较高的活性。
本发明还提供一种如上述抗凝血涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基底材料进行羟基化处理，然后将羟基化后的基底材料进行氨基化处理；
S2：配制肝素盐溶液，将其活化后，用于浸泡氨基化处理得到的基底材料，得到肝素化的基底材料，然后将EDC溶液与NHS溶液的混合溶液浸泡肝素化的基底材料，得到抗凝血涂层。
按照本发明，首先对基底材料进行羟基化处理，然后再进行氨基化处理。具体的处理方式参考上述技术方案涉及的相关内容，在此不再赘述。
在得到氨基化的基底材料后，按照本发明，首先配制肝素盐溶液，将其活化后，用于浸泡氨基化处理得到的基底材料，得到肝素化的基底材料。在本发明中，所述肝素盐溶液的溶质优选为肝素钠，溶剂优选pH为3~7的缓冲溶液，所述缓冲溶液具体可以是两性离子缓冲液-2-吗啉乙磺酸（简称“MES”），其浓度优选为0.5~2.5 mol/L，更优选为1~2 mol/L。配制得到的肝素盐溶液的浓度优选为0.2~10 mg/mL，更优选为5~8 mg/mL。在本发明中，所述活化具体为：将肝素盐溶液于3~7℃下活化2~7 h，更优选在4~5℃下活化5~6 h。活化结束后，优选将活化的肝素盐溶液浸泡氨基化处理得到的基底材料，所述浸泡的温度优选为5~35℃，更优选为20~30℃；时间优选为30~120 min，更优选为40~60 min。在本发明的一些实施方案中，该步浸泡完成后，优选将得到的肝素化的基底材料使用纯水冲洗1~3次，以去除残液。
然后，再将EDC溶液与NHS溶液的混合溶液浸泡肝素化的基底材料，得到抗凝血涂层。在本发明中，所述EDC溶液的浓度优选为5~15 mg/mL，更优选为6~10 mg/mL。所述NHS溶液的浓度优选为1~8 mg/mL，更优选为3~5 mg/mL。其中，所述EDC溶液与NHS溶液的体积比优选为(1.4~3.2):1，更优选为(2~3):1。在本发明的一些实施方案中，优选按照上述体积比，将相应浓度的EDC溶液与NHS溶液的混合溶液，于25~40℃浸泡肝素化的基底材料1~2.5 h，更优选在30~35℃浸泡1.5~2 h。所述浸泡完成后，优选使用纯水清洗基底材料1~3次后，于25~40℃下干燥，即可得到抗凝血涂层。
本发明提供的上述制备方法简单方便，无需昂贵仪器或设备，简单易行，有利于实现产业化生产。
本发明中涉及的抗凝血涂层可应用于ECMO套包，所述ECMO套包一般包括管路、泵头以及氧合器三部分。基于此，本发明还通过图1所示的涂敷装置（其中，1为溶液容器，用于盛装涂层制备方法中的溶液，该溶液容器带有恒温加热制冷装置，可对涂层制备方法中提到的反应温度进行控制；2为管路；3为泵头；4为氧合器），提供一种ECMO套包中抗凝血涂层的涂敷工艺，具体包括以下步骤：
如上述制备方法所述，配制相应溶液，然后将相应溶液依次加入到溶液容器中，并将相应溶液加热或制冷到对应的反应温度，通过启动泵头将溶液充满ECMO套包内腔，充满后进行流量循环，保证ECMO套包内的溶液温度和溶液浓度与容器内保持一致，反应完成后，将溶液全部排出，在ECMO套包的管道中生成抗凝血涂层。
需要说明的是，在涂敷过程中ECMO套包中材质，可为高分子类、金属类或陶瓷类材料等三者中的任意一种或两种或三种组合方式。在流量循环时，启动泵头即可，流量调整范围为0-10 L/min，优选为100~500 mL/min，具体可根据ECMO套包内的溶液温度及反应情况进行流量调节。
在本发明的一些实施方案中，优选按照图1所示的装置，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。然后按照下述操作：
第一步，将浓度为5~20 mol/L的HCl溶液与浓度为10~40%的H2O2溶液，按照体积比为(0.3~1.7):1混合。将混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25~60℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为100~500 mL/min，反应时间为5~80 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗1~3次；
或
将浓硫酸与浓度为8~36%的H2O2溶液按照体积比为(0.5~1.9):1混合。将混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25~60℃，启动泵头充满溶液，流量调整为200~500 mL/min，反应时间为3~30 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗1~3次；
或
使用质量浓度为5~20%的过硫酸钾溶液，将溶液放入溶液容器中，将温度调为40~60℃，启动泵头充满管路，流量调整为100~500 ml/min，反应时间为30~90 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗1~3次；
第二步，将质量分数为5~25%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为(0.5~2):1。将混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30~60℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为50~300 mL/min，反应时间为30~90 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗1~3次后，在25~40℃下干燥；
第三步，以 pH 值为3~7、浓度为0.5~2.5 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为0.2~10 mg/ml的肝素钠溶液，3~7℃下预先活化2~7 h，将混合溶液放入溶液容器中，将温度调为5~35℃，流量调整为100~500 ml/min，反应时间为30~120 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗1~3次。然后将浓度为5~15 mg/ml的EDC溶液与浓度为1~8mg/ml的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为(1.4~3.2):1，将混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25~40℃，反应时间为1~2.5 h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在25~40℃下干燥。
在本发明中，根据上述涂敷过程，可以得到带有抗凝血涂层的泵头和管路。本发明优选使用PBS溶液或水作为介质，放入溶液容器中，将流量调为2~3 L/min，室温下循环7天，取泵头内表面材料做血小板黏附实验，然后进行电镜扫描，观察材料表面的形貌是否无颗粒残留，以证明涂层具有优异的抗凝血效果。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例中所用的实验原料均为一般市售品。
实施例1
如图1所示，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。
第一步，将浓度为8mol/L的HCl溶液与浓度为35%的H2O2溶液混合，混合比例为0.9:1（体积比）。将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为100 mL/min，反应时间为30min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗3次；
第二步，将质量分数为20%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1。将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为55℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为50 mL/min，反应时间为80 min。反应完成后排出溶液，并在25℃下干燥；
第三步，以 pH 值为6、浓度为1 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为2 mg/mL的肝素钠溶液，5℃下预先活化3 h，将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，流量调整为100 mL/min，反应时间为30 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗3次。然后将浓度为9 mg/mL的EDC溶液与浓度为3 mg/mL的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为2:1，将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，反应时间为2 h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在30℃下干燥。
得到带有长效抗凝血涂层的ECMO套包，使用水作为介质，放入溶液容器中，将流量调为3 L/min，室温下循环7天，取ECMO套包泵头内表面材料做血小板黏附实验，结果为图3。取不带长效抗凝血涂层的相同材料做血小板黏附实验，结果为图2。
实施例2
如图1所示，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。
第一步，使用质量浓度为9%的过硫酸钾溶液，将2 L该溶液放入溶液容器中，将温度调为60℃，启动泵头充满管路，流量调整为100 mL/min，反应时间为85 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗2次；
第二步，将质量分数为13%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为1:1。将2 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为60℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为100 mL/min，反应时间为60 min。反应完成后排出溶液，并在30℃下干燥；
第三步，以 pH 值为5、浓度为1.5 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为3 mg/mL的肝素钠溶液，3℃下预先活化2 h，将2 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25℃，流量调整为50 mL/min，反应时间为60 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗2次。然后将浓度为13 mg/mL的EDC溶液与浓度为5 mg/mL的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为3:1，将2 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为35℃，反应时间为1h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在40℃下干燥。
得到带有长效抗凝血涂层的泵头。参考实施例1的方法，取ECMO套包泵头内表面材料做血小板黏附实验，结果为图4。
实施例3
如图1所示，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。
第一步，将浓硫酸与浓度为22%的H2O2溶液混合，混合比例为1:1（体积比）。将0.1 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25℃，启动泵头充满溶液，流量调整为200 mL/min，反应时间为20 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗3次；
第二步，将质量分数为5%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为0.5:1。将0.1 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为40℃，启动泵头充满溶液，流量调整为200 mL/min，反应时间为30 min。反应完成后排出溶液，并在40℃下干燥；
第三步，以 pH 值为4、浓度为0.5 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为5 mg/mL的肝素钠溶液，4℃下预先活化5 h，将0.1 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，流量调整为100 mL/min，反应时间为40 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗3次。然后将浓度为6 mg/mL的EDC溶液与浓度为3 mg/mL的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为2:1，将0.1 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为40℃，反应时间为2 h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在40℃下干燥。
得到带有长效抗凝血涂层的泵头。参考实施例1的方法，取ECMO套包泵头内表面材料做血小板黏附实验，结果为图5。
实施例4
如图1所示，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。
第一步，将浓度为4 mol/L的HCl溶液与浓度为10%的H2O2溶液混合，混合比例为1:1（体积比）。将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为10℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为100 mL/min，反应时间为30min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗3次；
第二步，将质量分数为20%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1。将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为55℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为50 mL/min，反应时间为80 min。反应完成后排出溶液，并在25℃下干燥；
第三步，以 pH 值为6、浓度为1 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为2 mg/mL的肝素钠溶液，5℃下预先活化3 h，将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，流量调整为100 mL/min，反应时间为30 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗3次。然后将浓度为9 mg/mL的EDC溶液与浓度为3 mg/mL的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为2:1，将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，反应时间为2 h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在30℃下干燥；
得到带有长效抗凝血涂层的泵头。参考实施例1的方法，取ECMO套包泵头内表面材料做血小板黏附实验，结果为图6。
实施例5
如图1所示，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。
第一步，使用质量浓度为4.5%的过硫酸钾溶液，将1 L该溶液放入溶液容器中，将温度调为60℃，启动泵头充满管路，流量调整为100 mL/min，反应时间为85 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗2次；
第二步，将质量分数为13%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为1:1。将2 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为60℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为100 mL/min，反应时间为60 min。反应完成后排出溶液，并在30℃下干燥；
第三步，以 pH 值为5、浓度为1.5 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为3 mg/mL的肝素钠溶液，3℃下预先活化2 h，将2 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25℃，流量调整为50 mL/min，反应时间为60 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗2次。然后将浓度为13 mg/mL的EDC溶液与浓度为5 mg/mL的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为3:1，将2 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为35℃，反应时间为1h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在40℃下干燥；
得到带有长效抗凝血涂层的泵头。参考实施例1的方法，取ECMO套包泵头内表面材料做血小板黏附实验，结果为图7。
实施例6
如图1所示，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。
第一步，将浓硫酸与浓度为7%的H2O2溶液混合，混合比例为0.5:1（体积比）。将0.1L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为25℃，启动泵头充满溶液，流量调整为200 mL/min，反应时间为20 min。反应完成后排出溶液，并使用纯水冲洗3次；
第二步，将质量分数为5%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为0.5:1。将0.1 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为40℃，启动泵头充满溶液，流量调整为200 mL/min，反应时间为30 min。反应完成后排出溶液，并在40℃下干燥；
第三步，以 pH 值为4、浓度为0.5 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为5 mg/mL的肝素钠溶液，4℃下预先活化5 h，将0.1 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，流量调整为100 mL/min，反应时间为40 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗3次。然后将浓度为6 mg/mL的EDC溶液与浓度为3 mg/mL的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为2:1，将0.1 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为40℃，反应时间为2 h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在40℃下干燥；
得到带有长效抗凝血涂层的泵头。参考实施例1的方法，取ECMO套包泵头内表面材料做血小板黏附实验，结果为图8。
对比例1
如图1所示，将氧合器、泵头、管路与溶液容器连接。
第一步，将质量分数为20%的聚乙烯亚胺水溶液溶于无水乙醇中，聚乙烯亚胺水溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1。将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为55℃，启动泵头充满ECMO套包，流量调整为50 mL/min，反应时间为80 min。反应完成后排出溶液，并在25℃下干燥；
第二步，以 pH 值为6、浓度为1 mol/L的缓冲溶液为溶剂，肝素钠为溶质，配制成浓度为2 mg/mL的肝素钠溶液，5℃下预先活化3 h，将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，流量调整为100 mL/min，反应时间为30 min。反应完成后排出溶液，并用纯水冲洗3次。然后将浓度为9 mg/mL的EDC溶液与浓度为3 mg/mL的NHS溶液混合，EDC溶液与NHS溶液的混合体积比为2:1，将1.5 L混合溶液放入溶液容器中，将温度调为30℃，反应时间为2 h。反应完成后排出溶液，并用纯水清洗，然后在30℃下干燥；
得到带有长效抗凝血涂层的ECMO套包，使用水作为介质，放入溶液容器中，将流量调为3 L/min，室温下循环7天，取ECMO套包泵头内表面材料做血小板黏附实验，结果为图9。
该对比例与实施例1相比，没有进行对基底材料进行羟基化处理，将图9与图2~3对比，可以发现，血小板黏附实验结果与没有涂层的基底材料的结果相差不大，这是由于不经过羟基化处理，多胺基化合物只是黏附在基底材料表面，很容易被冲刷掉，从而无法很好地负载肝素，达不到抗凝血效果。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种抗凝血涂层，其特征在于，包括基底材料以及负载在所述基底材料表面的肝素；
所述基底材料在负载肝素前，首先经羟基化处理后再经氨基化处理。
2.根据权利要求1所述的抗凝血涂层，其特征在于，所述羟基化处理具体为：采用强氧化剂处理基底材料；
所述强氧化剂包括HCl溶液与H2O2溶液的混合溶液、浓硫酸与H2O2溶液的混合溶液或过硫酸钾溶液中的任意一种或多种。
3.根据权利要求2所述的抗凝血涂层，其特征在于，所述HCl溶液与H2O2溶液的混合溶液中，HCl溶液的浓度为5~20 mol/L，H2O2溶液的浓度为10~40 wt%，HCl溶液与H2O2溶液的体积比为(0.3~1.7):1；
所述浓硫酸与H2O2溶液的混合溶液中，H2O2溶液的浓度为8~36 wt%，浓硫酸与H2O2溶液的体积比为(0.5~1.9):1；
所述过硫酸钾溶液的浓度为5~20 wt%。
4.根据权利要求1所述的抗凝血涂层，其特征在于，所述氨基化处理采用多胺基化合物进行；
所述多胺基化合物包括聚乙烯亚胺、聚多巴胺、聚赖氨酸或聚精氨酸中的任意一种或多种。
5.根据权利要求4所述的抗凝血涂层，其特征在于，所述氨基化处理采用多胺基化合物的溶液进行处理，溶剂为水和/或乙醇；
所述氨基化处理的温度为30~60℃，时间为30~90 min。
6.根据权利要求1所述的抗凝血涂层，其特征在于，所述基底材料为金属的ECMO器械材料、高分子类的ECMO器械材料或陶瓷类的ECMO器械材料中的任意一种。
7.一种如权利要求1~6中任一项所述的抗凝血涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将基底材料进行羟基化处理，然后将羟基化后的基底材料进行氨基化处理；
S2：配制肝素盐溶液，将其活化后，用于浸泡氨基化处理得到的基底材料，得到肝素化的基底材料，然后将含有交联剂的溶液浸泡肝素化的基底材料，得到抗凝血涂层。
8.根据权利要求7所述的抗凝血涂层的制备方法，其特征在于，所述肝素盐溶液的溶质为肝素钠，溶剂为pH为3~7的缓冲溶液；
所述交联剂包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺；
所述活化具体为：将肝素盐溶液于3~7℃下活化2~7 h；
所述浸泡氨基化处理得到的基底材料步骤的温度为5~35℃，时间为30~120 min；
所述浸泡肝素化的基底材料步骤的温度为25~40℃，时间为1~2.5 h。
9.一种权利要求1~6中任一项所述的抗凝血涂层或根据权利要求7或8所述的抗凝血涂层的制备方法制备得到的抗凝血涂层在ECMO套包中的应用。
10.一种ECMO套包中抗凝血涂层的涂敷工艺，其特征在于，包括以下步骤：
如权利要求7或8所述的制备方法所述，配制相应溶液，然后将相应溶液依次加入到溶液容器中，并将相应溶液加热或制冷到对应的反应温度，通过启动泵头将溶液充满ECMO套包内腔，充满后进行流量循环，保证ECMO套包内的溶液温度和溶液浓度与溶液容器内保持一致，反应完成后，将溶液全部排出，在ECMO套包的管道中形成抗凝血涂层。
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