乙醇软化-水触发快速硬化形状记忆聚氨酯在血管栓塞治疗中的创新应用

本研究针对传统血管栓塞材料（如金属线圈和液体栓塞剂）存在的机械性能不足、生物相容性差及操作复杂等问题，开发了一种基于乙醇软化-水触发快速硬化的形状记忆聚聚氨酯（SMPU）系统。通过溶剂交换机制，该材料可在5分钟内实现模量从0.001 MPa到0.8 MPa的跃升，显著优于空气干燥方式，为动脉瘤等血管疾病的微创治疗提供了安全高效的新策略。

　　

在血管疾病治疗领域，动脉瘤栓塞术长期面临材料性能与临床需求的矛盾：金属线圈易发生移位和压缩，液体栓塞剂存在溶剂毒性风险，而传统形状记忆聚合物（SMP）依赖热激活可能损伤组织。针对这些挑战，研究人员开发了一种基于乙醇软化-水触发硬化的形状记忆聚氨酯（SMPU）系统，通过独特的溶剂响应机制实现了快速、安全的血管内修复。

研究团队采用热固性SMPU泡沫（MF5520）和热塑性聚氨酯（TPU）薄膜/电纺膜作为研究对象。通过系统化的乙醇-水循环处理结合力学测试（如循环单轴压缩）、血管模型模拟（10 mm内径塑料管模拟动脉瘤）及多尺度形貌表征，揭示了材料从软化到硬化的动态转变规律。关键发现包括：70%乙醇能在30秒内使泡沫压缩率达90%，而水浸5分钟即可使弹性模量恢复至0.8 MPa，较空气干燥效率提升10倍；在血管模型中，该材料能精准填充不规则动脉瘤腔体（直径15 mm），且乙醇用量低于0.4 mL（符合FDA ICH Q3C Class 3标准）。

材料、样品制备与实验
通过切割17×18×20 mm³的SMPU泡沫样品，设置六组处理方案（如单纯水硬化、空气干燥、循环处理等），采用万能试验机进行四阶段循环压缩测试（应变率10^-3/s）。电纺TPU膜通过DMF溶解-水铺展法制备150 μm薄膜，验证多层结构的程序化形变能力。

实验结果与讨论
水触发硬化的SMPU泡沫在5分钟浸泡后模量达0.8 MPa，比空气干燥快12倍；电纺膜通过层间预应力设计可实现定向卷曲（图9）。但循环加载会导致50%模量衰减，提示单次使用更佳。

动脉瘤栓塞应用潜力
在10 mm/15 mm血管模型中，乙醇软化泡沫能完全贴合瘤腔形态（图7），且硬化后无位移。TPU薄膜的螺旋固定-局部乙醇恢复特性（图8）为可调式支架设计提供新思路。

结论与展望
该研究建立了乙醇-水介导的SMPU快速硬化平台，其生物安全性（残余乙醇<100 ppm）、操作便捷性（无需加热）和形态适应性显著优于现有栓塞材料。未来需通过动物实验验证其在血流动力学下的长期稳定性，并开发放射性标记方案。论文发表于《Materials》，为微创介入治疗提供了革命性材料选择。