紫外交联防周漏膜材料及其制备方法与流程

本发明涉及生物医学材料领域，尤其涉及一种紫外交联防周漏膜材料及其制备方法。

背景技术：

目前因为心脏瓣膜病变部位钙化严重或者介入生物瓣膜植入部位和心脏血管之间存在间隙问题，从而导致的血液由动脉回流至心房而降低心脏泵血能力的瓣周漏，严重情况下会导致心脏衰竭和病人死亡，是目前经导管心脏瓣膜手术失败的一个重要原因。虽然目前国内外对防瓣周漏进行了一些研究，但是基本上都没有解决瓣周漏的问题.因此，防瓣周漏技术是目前需要解决的技术难题之一。

目前商业上发展的心脏瓣膜有球囊式扩张瓣膜或自膨胀式瓣膜，人工心脏瓣膜置换装置一般包括由记忆金属材料制成的网状的支架，以及缝在该支架内的可单向开放的瓣膜构成，通过支架的膨胀力量与病变位置尽量吻合，虽然能够一定限度上降低瓣周漏，但因自体钙化后血管内壁的不规则形态，依然会出现不同程度的瓣周漏和外周返流。

迄今为止，采用了各种办法来进行密封处理来提高防周漏的效果。US7780725B2，US0122587A1等采用在瓣膜末端增加裙边来达到一定的防周漏效果，US7577477采用注射纤维蛋白胶来密封，但是这两种情况均只适用于轻微周漏的情况。CN105232187A通过采用密封的水凝胶构件来达到防周漏的效果，所使用的过硫酸铵(APS)和四甲基乙二胺(TEMED)催化剂体系具有高效快速成胶的效果，但是由于成胶速度太快(一般在30秒内发生固化)，采用喷雾干燥或者化学方式耦接接到密封件的内部，不利于成型和精确控制填充件的厚度。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种紫外交联防周漏膜材料及其制备方法，旨在解决现有的紫外交联防周漏膜材料不能精确控制膜的厚度的问题。

实现本发明的技术方案如下：

提供一种紫外交联防周漏膜材料的制备方法，包括步骤：

A、将4-羟基二苯甲酮与丙烯酰氯反应，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

B、将步骤A得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体和亲水性单体按比例溶于有机溶剂中，加入引发剂，在60～80℃下反应20～30h；然后将反应液加入到沉淀剂溶液中进行沉淀，将沉淀物进行真空干燥后，得到光敏共聚物；

C、将步骤B得到的光敏共聚物溶于挥发性溶剂中，然后倒入模具中，自然挥发预定时间后放入真空烘箱，在常温下进行真空干燥，得到干膜；

D、将步骤C得到的干膜放入300～400nm波长紫外交联仪中进行紫外辐照交联，得到紫外交联防周漏膜材料。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，所述步骤A中，将1～3g 4-羟基二苯甲酮与0.55～2.04g丙烯酰氯反应，并添0.56～2.28g三乙胺作为缚酸剂促进反应进行。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，按质量比，所述步骤B中，可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体：亲水性单体＝(0.1～1.5)：(3～4)。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，所述步骤B中，将可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体和亲水性单体按比例溶于30～50g有机溶剂中，加入0.01～0.02g引发剂。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，所述步骤B中，所述亲水性单体包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，所述步骤B中，所述有机溶剂包括1,4-二氧六环、二甲基亚砜、去离子水、四氢呋喃、二甲基酰胺；所述引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化二笨甲酰、过氧化桂酰、偶氮二异庚腈、偶氮二异丙基咪唑盐酸盐中的一种或多种。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，所述步骤B中，将反应液加入到200～300g沉淀剂溶液中进行沉淀；所述沉淀剂包括无水乙醚、乙醇。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，所述步骤C中，将步骤B得到的光敏共聚物溶于挥发性溶剂中配制成浓度为10～20％的溶液，然后倒入模具中，自然挥发3～5h后放入真空烘箱，在常温下进行真空干燥20～30h，得到干膜。

所述的紫外交联防周漏膜材料的制备方法，其中，所述步骤D中，将步骤C得到的干膜放入300～400nm波长紫外交联仪中进行紫外辐照交联1～3h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本发明还提供一种紫外交联防周漏膜材料，其采用以上任一项所述的制备方法制得。

相对于现有技术，本发明通过制备光敏共聚物，进行溶液制膜，然后进行紫外辐照交联制备紫外交联防周漏膜材料，可以精确控制膜的厚度，同时也可以通过调节亲水和疏水结构单元比例，得到高吸水率的膜材料。本发明所述制备方法具有操作简单、成本较低、普适性广、可控性高的优点。采用本发明所述制备方法制得的紫外交联防周漏膜材料，厚度均匀，柔韧性良好，吸水速度快，具有良好的防周漏效果。

附图说明

图1为本发明实施例1紫外交联防周漏膜材料制备过程的简易流程图(图中x、y均为大于1的整数)。

图2为本发明实施例1制备的光敏共聚物的核磁图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种紫外交联防周漏膜材料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例创造性的采用紫外交联光敏聚合物来精确制备防周漏膜材料，开发出具有精确厚度的高吸水防周漏膜材料，具有良好的防周漏效果，能够防止血液回流，进一步改善手术效果，提高手术成功率，从而降低患者的心脏衰竭和死亡风险。

本发明实施例紫外交联防周漏膜材料的制备方法，包括步骤：

S100、将4-羟基二苯甲酮与丙烯酰氯反应，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

S200、将步骤S100得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体和亲水性单体按比例溶于有机溶剂中，加入引发剂，在60～80℃下反应20～30h；然后将反应液加入到沉淀剂溶液中进行沉淀，将沉淀物进行真空干燥后，得到光敏共聚物；

S300、将步骤S200得到的光敏共聚物溶于挥发性溶剂中，然后倒入模具中，自然挥发预定时间后放入真空烘箱，在常温下进行真空干燥，得到干膜；

S400、将步骤S300得到的干膜放入300～400nm波长紫外交联仪中进行紫外辐照交联，得到紫外交联防周漏膜材料。

本发明实施例的方法具有操作简单、反应条件温和、膜厚可以精确控制的优点，制备的膜材料中具有超吸水性能，能够达到5分钟原位快速扩展至原有体积40倍，采用本发明方法制得的膜材料具有良好的防周漏效果。

所述步骤S100也即是制备光敏性单体(可聚合光敏单体)的过程。具体的，所述步骤S100中，将1～3g(5mmol～15mmol)4-羟基二苯甲酮与0.55～2.04g(5.5～22.5mmol)丙烯酰氯反应，并添加0.56～2.28g(5.5～22.5mmol)三乙胺作为缚酸剂促进反应进行，在常温反应20～30h，然后将反应液分别用5％的氯化铵、5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤3次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，制备得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体(4-丙烯酰氧基二苯甲酮可聚合光敏单体，ABP)。

本发明实施例控制丙烯酰氯和三乙胺的用量为4-羟基二苯甲酮的1.1～1.5倍(摩尔比)，能够促进4-羟基二苯甲酮的反应完全，当反应结束后洗涤除去未反应的丙烯酰氯和三乙胺，可以将4-羟基二苯甲酮完全转化为4-丙烯酰氧基二苯甲酮。

所述步骤S200也即是将光敏性单体与亲水性单体进行自由基共聚制备光敏聚合物的过程。优选的，按质量比，所述步骤S200中，可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体：亲水性单体＝(0.1～1.5)：(3～4)。例如，可以为0.1：3、1：3.5、1.5：4。

进一步的，所述步骤S200中，将可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体和亲水性单体按比例溶于30～50g有机溶剂中，加入0.01～0.02g引发剂，在60～80℃下反应20～30h。

优选的，所述步骤S200中，将可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体和亲水性单体按比例溶于有机溶剂中，加入引发剂，除去氧气后在氩气保护下，在60～80℃下反应20～30h。

进一步的，所述步骤S200中，所述亲水性单体包括但不限于丙烯酸(AA)、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。

进一步的，所述步骤S200中，所述有机溶剂包括但不限于1,4-二氧六环、二甲基亚砜、去离子水、四氢呋喃、二甲基酰胺。

进一步的，所述步骤S200中，所述引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、过氧化二笨甲酰、过氧化桂酰、偶氮二异庚腈、偶氮二异丙基咪唑盐酸盐中的一种或多种。

进一步的，所述步骤S200中，所述沉淀剂包括但不限于无水乙醚、乙醇。

进一步的，所述步骤S200中，将反应液加入到200～300g沉淀剂溶液中进行沉淀。

所述步骤S300也即是将光敏聚合物进行溶液制膜得到干膜的过程。具体的，所述步骤S300中，将光敏共聚物采用溶液制膜的过程包括：将步骤S200得到的光敏共聚物溶于挥发性溶剂中配制成浓度为10～20％的溶液，然后倒入模具中，自然挥发3～5h后放入真空烘箱，在常温下进行真空干燥20～30h，得到干膜。

进一步的，所述步骤S300中，所述挥发性溶剂包括但不限于无水乙醇。

本发明实施例采用溶液制膜，通过控制加入模具中的溶液加入的体积，能够精确控制干燥后的干膜厚度，得到不同厚度的干膜，且厚度均匀，透光性良好。可以根据实际要求对干膜厚度进行个性化定制，例如可以控制干膜厚度为75μm(微米)、100μm、200μm等，同时不限于这些尺寸。

所述步骤S400也即是将干膜进行紫外辐照交联得到紫外交联防周漏膜材料的过程。在步骤S400中，将光敏4-丙烯酰氧基二苯甲酮(ABP)单体作为交联点，优选在365nm紫外光(UV)下辐照，ABP进行交联，形成共价键链接，如图1所示。

优选的，所述步骤S400中，将步骤S300得到的干膜放入365nm波长紫外交联仪中在紫外灯下进行紫外辐照交联1～3h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本发明实施例通过制备光敏共聚物，进行溶液制膜，然后进行紫外辐照交联制备紫外交联防周漏膜材料，可以精确控制膜的厚度，同时也可以通过调节亲水和疏水结构单元比例，得到合适的快速扩展的高吸水率膜材料。

基于以上制备方法，本发明实施例还提供了一种紫外交联防周漏膜材料，其是采用以上所述的制备方法制得。

需要说明的是，本发明实施例中的化学试剂除特别声明外均为分析纯。

本发明实施例采用核磁光谱计算确定反应转化率和光敏共聚物中亲水结构单元与疏水结构单元(4-丙烯酰氧基二苯甲酮)的比例，通过吸水率和膜厚度测定来筛选合适的膜材料。

本发明实施例采用重量法测定水凝胶吸水率，称量干膜的重量(W_dry)，然后将材料放在培养皿中，加入去离子水，待溶胀10分钟和30分钟后，取出称量水凝胶重量(W_wet)，计算公式为：吸水率(100％)＝(W_wet-W_dry)/W_dry。

如图2所示，图2为本发明实施例1光敏共聚物的核磁图。通过核磁图2中8.7～9.7ppm(光敏共聚物中丙烯酸单元羧酸质子峰)和7.6～7.9ppm(苯环质子峰)的积分面积可以计算光敏共聚物中亲水性丙烯酸(x)和疏水性4-丙烯酰氧基二苯甲酮(y)结构单元的摩尔比[x:y＝(98-85):(2-15)]。

表1.实施例1～3对应的不同结构单元组成对膜的吸水率的影响

通过调节这两种结构单元比例，可以获得不同吸水率和吸水速度的膜材料。含有疏水性光敏单体少的共聚物交联度也相对较低，如表1所示，表1为实施例1～3对应的不同结构单元组成对膜的吸水率的影响。从表1中可以看出，实施例1得到的膜材料的吸水率最高。

下面以具体实施例对本发明做详细说明：

实施例1

(1)、将3g 4-羟基二苯甲酮和2.28g三乙胺溶于无水二氯甲烷中，冰浴下滴加2.04g丙烯酰氯，加料完毕后，常温反应24h；然后溶液分别用5％的氯化铵，5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤3次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

(2)、将步骤(1)中得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体0.2523g和丙烯酸3.531g溶于50g 1,4-二氧六环中，加入0.012g偶氮二异丁腈作为引发剂，除去氧气后在氩气保护下，70℃下反应24h；终止反应后，溶液加入250g无水乙醚中沉淀，真空干燥得到光敏共聚物，即光敏聚丙烯酸-聚(4-丙烯酰氧基二苯甲酮)聚合物；

(3)、将步骤(2)得到的光敏共聚物溶于无水乙醇中，配制成10～20％的溶液倒入模具，自然挥发4h后放入真空烘箱，常温真空干燥24h，得到干膜；

(4)、将步骤(3)得到的干膜放入365nm波长紫外交联仪中，辐照2h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本实施例制备的紫外交联防周漏膜材料，半透明，5min吸水率为40-60％，吸水速度快，且厚度均匀，柔韧性良好，具有良好的防周漏效果。

实施例2

(1)、将3g 4-羟基二苯甲酮和2.28g三乙胺溶于无水二氯甲烷中，冰浴下滴加2.04g丙烯酰氯，加料完毕后，常温反应24h；然后溶液分别用5％的氯化铵，5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤3次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

(2)、将步骤(1)中得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体0.63g和丙烯酸3.376g溶于40g 1,4-二氧六环中，加入0.012g偶氮二异丁腈作为引发剂，除去氧气后在氩气保护下，70℃下反应24h；终止反应后，溶液加入300g无水乙醚中沉淀，真空干燥得到光敏共聚物；

(3)、将步骤(2)得到的光敏共聚物溶于无水乙醇中，配制成10～20％的溶液倒入模具，自然挥发4h后放入真空烘箱，常温真空干燥24h，得到干膜；

(4)、将步骤(3)得到的干膜放入300nm波长紫外交联仪中，辐照2h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本实施例制备的紫外交联防周漏膜材料，半透明，5min吸水率为20-30％，吸水速度快，且厚度均匀，柔韧性良好，具有良好的防周漏效果。

实施例3

(1)、将3g 4-羟基二苯甲酮和2.28g三乙胺溶于无水二氯甲烷中，冰浴下滴加2.04g丙烯酰氯，加料完毕后，常温反应24h；然后溶液分别用5％的氯化铵，5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤3次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

(2)、将步骤(1)中得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体1.26g和丙烯酸3.24g溶于30g 1,4-二氧六环中，加入0.012g偶氮二异丁腈作为引发剂，除去氧气后在氩气保护下，70℃下反应24h；终止反应后，溶液加入300g无水乙醚中沉淀，真空干燥得到光敏共聚物；

(3)、将步骤(2)得到的光敏共聚物溶于无水乙醇中，配制成10～20％的溶液倒入模具，自然挥发4h后放入真空烘箱，常温真空干燥24h，得到干膜；

(4)、将步骤(3)得到的干膜放入400nm波长紫外交联仪中，辐照2h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本实施例制备的紫外交联防周漏膜材料，半透明，5min吸水率为5-10％，吸水速度较快，且厚度均匀，柔韧性良好，具有良好的防周漏效果。

实施例4

(1)、将1g 4-羟基二苯甲酮和0.56g三乙胺溶于无水二氯甲烷中，冰浴下滴加0.55g丙烯酰氯，加料完毕后，常温反应20h；然后溶液分别用5％的氯化铵，5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤3次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

(2)、将步骤(1)中得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体0.1g和丙烯酸3g溶于30g二甲基酰胺中，加入0.01g过氧化二笨甲酰、0.01g过氧化桂酰作为引发剂，除去氧气后在氩气保护下，60℃下反应30h；终止反应后，溶液加入200g无水乙醚中沉淀，真空干燥得到光敏共聚物；

(3)、将步骤(2)得到的光敏共聚物溶于无水乙醇中，配制成10～20％的溶液倒入模具，自然挥发3h后放入真空烘箱，常温真空干燥30h，得到干膜；

(4)、将步骤(3)得到的干膜放入365nm波长紫外交联仪中，辐照1h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本实施例制备的紫外交联防周漏膜材料，半透明，5min吸水率为5-10％，吸水速度较快，且厚度均匀，柔韧性良好，具有良好的防周漏效果。

实施例5

(1)、将3g 4-羟基二苯甲酮和2.28g三乙胺溶于无水二氯甲烷中，冰浴下滴加2.04g丙烯酰氯，加料完毕后，常温反应30h；然后溶液分别用5％的氯化铵，5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤3次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

(2)、将步骤(1)中得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体0.2523g和丙烯酰胺3.482g溶于50g二甲基亚砜中，加入0.012g偶氮二异丁腈作为引发剂，除去氧气后在氩气保护下，70℃下反应24h；终止反应后，溶液加入250g无水乙醚中沉淀，真空干燥得到光敏共聚物；

(3)、将步骤(2)得到的光敏共聚物溶于无水乙醇中，配制成10～20％的溶液倒入模具，自然挥发4h后放入真空烘箱，常温真空干燥24h，得到干膜；

(4)、将步骤(3)得到的干膜放入365nm波长紫外交联仪中，辐照2h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本实施例制备的紫外交联防周漏膜材料，半透明，5min吸水率为40-60％，吸水速度快，且厚度均匀，柔韧性良好，具有良好的防周漏效果。

实施例6

(1)、将3g 4-羟基二苯甲酮和2.28g三乙胺溶于无水二氯甲烷中，冰浴下滴加2.04g丙烯酰氯，加料完毕后，常温反应24h；然后溶液分别用5％的氯化铵，5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤3次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，得到可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体；

(2)、将步骤(1)中得到的可聚合4-丙烯酰氧基二苯甲酮单体0.63g和丙烯酰胺3.372g溶于40g二甲基亚砜中，加入0.012g偶氮二异丁腈作为引发剂，除去氧气后在氩气保护下，80℃下反应20h；终止反应后，溶液加入300g无水乙醚中沉淀，真空干燥得到光敏共聚物；

(3)、将步骤(2)得到的光敏共聚物溶于无水乙醇中，配制成10～20％的溶液倒入模具，自然挥发5h后放入真空烘箱，常温真空干燥20h，得到干膜；

(4)、将步骤(3)得到的干膜放入365nm波长紫外交联仪中，辐照3h，得到紫外交联防周漏膜材料。

本实施例制备的紫外交联防周漏膜材料，半透明，5min吸水率为20-30％，吸水速度快，且厚度均匀，柔韧性良好，具有良好的防周漏效果。

进一步的，所述步骤S200中，所述有机溶剂包括但不限于1,4-二氧六环、二甲基亚砜、去离子水、四氢呋喃、二甲基酰胺。

进一步的，所述步骤S200中，所述引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、过氧化二笨甲酰、过氧化桂酰、偶氮二异庚腈、偶氮二异丙基咪唑盐酸盐中的一种或多种。

综上所述，本发明提供了一种紫外交联防周漏膜材料及其制备方法，本发明通过制备光敏共聚物，进行溶液制膜，然后进行紫外辐照交联制备紫外交联防周漏膜材料，可以精确控制膜的厚度，同时也可以通过调节亲水和疏水结构单元比例，得到高吸水率的膜材料。本发明所述制备方法具有操作简单、成本较低，普适性广，可控性高的优点。采用本发明所述制备方法制得的紫外交联防周漏膜材料，厚度均匀，柔韧性良好，吸水速度快，具有良好的防周漏效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。