表面等离子体处理共聚接枝改性对热塑性聚氨酯的生物学性能影响

随着微创介入治疗的发展，医用生物材料的应用越来越广泛，对其性能的要求越来越高。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种常用的医用高分子材料，由于其优异的机械性能、理化性能和良好的加工性能.在介入医疗器械中具有广阔的应用前景。具有软弹性体和硬塑料的典型性质的TPU，软段和硬段的比例不仅影响材料的力学性能，而且还导致生物学性质的一定差异。尽管TPU已在人体内植入了30多年，但在生物环境中仍存在一些挑战，包括稳定性和生物相容性。因此，需要改进TPU的性质并解决这些问题。

传统的生物基材料甲基丙烯酸－2－羟基乙酯(HEMA)作为接枝单体可以改善TPU的生物学性质并引入反应性羟基官能团。甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)可以与含有双键的单体共聚接枝，并且GMA的环氧基团可以与亲核基团如过氧基团反应。基于此，研究这两者共参与的共聚接枝改性，获得比单一单体接枝工艺更优异的改性效果。

图1不同接枝处理后表面红外光谱图

从图1红外光谱图的官能区可以看出，经过接枝改性处理后，样品在3 500 cm－1的羟基峰均发生了明显的增长和宽化，这说明接枝处理后为TPU引入了羟基官能团。就接枝密度而言，从波峰的相对积分面积可以看出，单体接枝中HEMA的接枝密度要高于GMA，而共聚接枝又远高于单体接枝的。这说明共聚接枝能够为TPU表面引入更多的羟基官能团。

图2不同接枝处理后样品表面接触角

从图2中接触角测试的结果可以看出，相比于原样，TPU-HEMA的接触角减小了11 ，TPU-GMA减小了7 ，TPU-GMA-HEMA减小了23 。接枝处理后的样品的接触角均降低了，亲水性得到改善。其中共聚接枝的改善效果尤为明显，这不仅是因为共聚接枝处理后的样品表面更为平滑，也是因为引入了更多的亲水性羟基官能团。

基于等离子体处理的表面接枝工艺可以在TPU表面引入带有特殊官能团的聚合物单体，而且多元共聚接枝工艺因为其聚合加成反应，在TPU表面形成支链结构，比单体接枝工艺能够引入更多的活性官能团。共聚接枝工艺不仅保持了原材料的拉伸性能，而且极大提高了材料的延展性，拓宽了TPU在医疗器械领域的应用。