面向体外膜肺氧合的表面偏析改性聚4-甲基-1-戊烯膜

作     者：邵丽萍 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘福生

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：膜式氧合器 聚4-甲基-1-戊烯 热致相分离 表面偏析 血液相容性 

摘      要：体外膜肺氧合(ECMO)作为一种体外生命支持技术,常用于ICU中为心肺功能衰竭患者提供长时间的呼吸支持,膜式氧合器作为ECMO系统的核心组成部分,其模拟人体肺泡功能,在体外实现血液的氧合和二氧化碳的脱除。制备具有优异气体渗透性、良好血液相容性和持久抗血浆渗漏性的氧合膜是实现长期高效血液氧合的关键。本研究以聚4-甲基-1-戊烯(PMP)为膜材料,以热致相分离法(TIPS)为制膜方法,通过表面偏析策略构筑具有亲疏水异质结构的PMP氧合膜,探索中空纤维氧合膜成型过程,以期实现PMP氧合膜的性能强化和规模化制备。主要研究结果如下:(1)基于表面偏析的平板式PMP氧合膜:选择两亲嵌段共聚物Pluronic F127为表面偏析剂,在热致相成膜的过程中发生亲水PEO链段的表面偏析,以实现PMP膜的原位表面改性,制备得到具有亲水表面和疏水主体的PMP氧合膜。亲水表面的水化层效应和空间位阻效应可有效提高膜的血液相容性,连续疏松的孔道结构有助于实现优异的气体交换性能,非对称结构保障了良好的抗血浆渗漏性能。在体外膜肺氧合过程中,当改性剂添加量为10 wt%时,PMP-F127-10膜O交换速率达122.94 ml min m,CO交换速率达129.21 ml min m,具有较大的应用潜力。(2)基于表面偏析的中空纤维PMP氧合膜:将表面偏析策略应用于PMP中空纤维膜的成型,以实现PMP氧合膜的规模化制备与应用。所制备的中空纤维膜呈现出由致密皮层和多孔支撑层组成的非对称结构。致密皮层可有效防止血浆渗漏,双连续多孔支撑层保证了良好的气体渗透性。探索了纺丝过程中操作参数(喷丝头温度、芯液流量、牵引比)对于膜丝成型以及膜尺寸、结构的影响,从而实现对于膜气体渗透性和机械性能的有效提升。所制备的中空纤维膜在体外膜肺氧合过程中,O交换速率达51.44 ml min m,CO交换速率达168.57 ml min m,与未经改性的空白膜相比性能明显提升。本工作已制备出的超细化(外径428μm,内径234μm)表面偏析中空纤维PMP氧合膜,相关性能明显优于商业膜和文献值。