DOI: 10.1039/c9tb02870f
兩性離子水凝膠具有良好的血液相容性，但其極低的拉伸強度是其在血液接觸裝置中應用的障礙。電紡纖維支架增強兩性離子水凝膠是克服機械強度和血液相容性挑戰的一種可行的解決方案。本工作制備了電紡聚氨酯（ePU）纖維增強甲基丙烯酸磺胺酯（SBMA）水凝膠（SRgels）。SRgels的拉伸斷裂應力為4.7±0.5 Mpa，而水凝膠與纖維支架在3.0 mm mm-1應變載荷下，即使在2.8 Mpa的拉伸應力作用下，仍保持良好的互穿性。這證實了SRgels在生理動態載荷下對血細胞粘附和纖維蛋白原吸附均保持了良好的血液相容性，并且在支架和兩性離子水凝膠之間實現了動態結構匹配。預加載超過2.0 mm mm-1拉伸應變后，仍可觀察到機械誘導的自增強，以抵抗斷裂。總之，SRgels的制備可以使兩性離子水凝膠滿足作為血液接觸裝置在生物應用中的機械強度要求。
圖1.靜電紡絲腳支架增強SBMA水凝膠（SRgels）的制備和表征。（a）在玻璃模具中通過原位聚合形成SRgel的圖示。（b）SR020在0、1.0、1.8、2.8、3.6 mm mm-1拉伸應變下的圖像。（c）拉伸之前（1）和在3.0 mm mm-1應變的第二次循環拉伸試驗之后（2）的SR005的俯視SEM圖像。（d）在拉伸之前（1）和在3.0 mm mm-1應變的第二次循環拉伸試驗之后（2）的SR020的俯視SEM圖像。（e）在拉伸之前（1）和在3.0 mm mm-1應變的第二次循環拉伸試驗后釋放負荷的SR020的側視圖SEM圖像。所有SEM樣品均用等級乙醇水溶液進行脫水。
圖2.SRgel和SBMA水凝膠的力學性能：（a）不同交聯劑濃度的SRgel和SBMA水凝膠的拉伸應力-應變曲線。（b）和（c）SRgels和SBMA水凝膠的模量和延伸功。*盡管不含水凝膠的ePU支架的厚度僅為0.18±0.02 mm，但ePU樣品的SRgel厚度為0.34±0.02 mm。
圖3.恒定應變循環拉伸行為。（a）SBMA020在3.0 mm mm-1應變下的第一（黑色）和第二（紅色）循環拉伸曲線。（b）-（f）ePU、SR005、SR010、SR020和SR040分別在2.0 mm mm-1（紅色）和3.0 mm mm-1（黑色）應變下的循環拉伸曲線。*因為SBMA凝膠及其脆弱，ePU的應力、模量和滯后面積是通過SRgel的總厚度（0.34 0.02 mm）計算出來的，以便進行公平的比較。** 在第二次循環測試中，SR040在2.5±0.2 mm mm-1處斷裂。
圖4.循環拉伸試驗的靜態分析。（a）–（c）具有不同交聯劑濃度的ePU和SRgel的拉伸應力、模量和滯后面積。在第二次循環測試中，** SR040在2.5±0.2 mm mm-1處斷裂。
圖5.SBMA水凝膠上ePU的拉伸力（f1）與壓縮力（f2）之間的轉換以增強SRgels的示意圖。
圖6.SRgels的回收率。（a）在3.0 mm mm-1拉伸應變試驗后，去離子水（DIW）中SR020的形狀恢復。（b）在DIW中放置1小時后，自增強SR020（R2）的原始磁滯回線和恢復磁滯回線之間的比較。（c）SRgels的恢復磁滯面積（WR2）與原始磁滯面積（W1）的磁滯比。
圖7.ePU和SR020在0.15 MPa應力下的循環拉伸試驗。（a）ePU的循環拉伸曲線，（b）SRgel的循環拉伸曲線，（c）和（d）磁滯面積和每個循環測試的變形。
圖8.血液相容性測試。（a）血細胞粘附（血小板：左，紅血球：中）和RBC（右）對ePU、SR005和SR020的促凝作用的SEM圖像。（b）ePU、SR005和SR020上的血小板和紅細胞密度。（c）SBMA水凝膠覆蓋能力對纖維蛋白原吸附的影響。
圖9.在重新鈣化的貧血小板血漿（深綠色）懸浮液中，使用ePU、SR005和SR020進行凝血試驗的延時圖像。所有材料都固定在石英池的左側（淺黃色）。
微信二維碼
