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中空纤维膜(HFMs)是体外膜式氧合器(ECMO)进行氧气和二氧化碳与血液交换的的核心材料和关键部件,具有稳定的化学性质和较大的有效膜面积等特点,可以显著降低膜组件的体积,起到免疫屏障作用。HFMs的传统制备技术主要有溶液纺丝法、熔融纺丝-拉伸法和热致相分离法。这些制备方法具有工艺简单,生产效率高,制造成本低等优点。但也存在膜孔径大小难以控制、孔径分布范围较宽、透过能力差、截留性能不稳定、微孔易被堵塞等问题。基于这一现状,本论文通过层层自组装技术(LBL)制备厚度和表面微孔可控的HFMs,利用物理包埋法将肝素钠引入到HFMs,探讨肝素化HFMs的血液相容性及其在ECMO上的应用可行性,本研究取得的创新性研究成果如下:1、利用乙烯基硅橡胶(PDMS)的双键和含氢硅油的硅氢之间的加成反应,通过LBL技术制备了厚度和表面微孔可控的HFMs,探讨了LBL技术的工艺参数(比如聚合物浓度、交联时间、固化时间、固化温度等)对HFMs的成膜性、膜厚度、膜强度、表面形貌和气体交换能力等性能的影响。研究结果表明,当交联时间和固化时间分别为5 s,固化温度范围为50-60℃,PDMS浓度为5.0%,浸涂次数为3次时,LBL技术制备的HFMs的成膜性和透氧性能最佳,而且随着浸涂次数和膜厚度的增加,透氧性能总体减小。因此,可以通过改变浸涂次数来调节HFMs的厚度,获得性能可控的HFMs。2、采用物理包埋法将Hep引入到PDMS交联层中,制备了肝素化PDMS交联膜。通过接触角测试、动态凝血实验、血小板粘附和溶血实验等方法和手段,探讨了肝素化PDMS交联膜的亲水性和血液相容性。与未肝素化的交联膜相比,肝素化PDMS交联膜具有较小的溶血率、更少的血小板粘附和更高的BCI值。肝素化PDMS交联膜的制备方法简单,条件温和、环保,既能够保持肝素的生物活性,又能够降低材料表面与血液之间的界面张力,有利于提高HFMs的血液相容性。3、以聚氨酯塑料管为外壳材料,LBL技术制备的HFMs为基质材料,制作了新型肝素化膜式氧合器组件。采用HFMs管内走气相、管外走液相的方式,以生理盐水和去离子水代替血液,考察了ECMO组件的氧气传输速率和压力降等体外性能。ECMO组件具有较理想的氧气传输速率和压力降,具有良好的氧合效果。在PDMS浓度为5.0%,浸涂次数为3次,当生理盐水和去离子水的流速为450 ml/min时,氧气传输速率分别为48.6 ml/(min?m2)和46.3 ml/(min?m2),同时压力降分别为21.2 mmHg和19.5 mmHg。与未加肝素的ECMO组件相比,由肝素化ECMO组件的氧气传输速率略微降低,压力降略高。肝素的引入对ECMO组件的氧气传输速率和压力降影响并不大。综上所述,本研究通过层层自组装技术制备中空纤维膜,该方法可以克服传统制备方法的缺陷,制备工艺简单、可连续化生产、性能可控,将为中空纤维膜的工业制备提供借鉴;同时,制作的新型肝素化膜式氧合器组件,可以减小血浆渗漏,提高其血液相容性,将为膜式人工肺的研究提供新的思路和应用价值。