修飾されたジオールベースのポリカーボネートポリウレタンに由来するポリマー人工心臓バルブ

一連のポリカーボネートシリコンポリウレタン（SIPCU）は、人工心臓弁の製造に必要な機械的特性、生物スーテン性、および生体適合性を備えたエラストマーを開発するために合成されています。これらのSIPCUでは、極性官能基4,4'-ジシクロヘキシルメタンジソシアネート（HMDI）をソフトセグメント1,6-ポリ（ヘキサメチレン炭酸塩）ディオール（PCDL）に組み込み、修正されたマクロモルキュールジオール、PCDL-HMDI-PCDLを形成しました。ハードセグメントは、HMDIとチェーンエクステンダー1,4-ブタンジオールと1,3-ビス（4-ヒドロキシブチル）-1,1,3,3-テトラメチルディゾロキサン（BHTD）で構成されていました。合成されたPHC-PCUBは、PDMの導入によって引き起こされる過剰な微小酵素分離を改善します。この材料は、優れた物理化学的特性、長期の酸化的分解安定性、および分解後の比較的低い機械的性能喪失を備えています。市販の生体生物性心臓弁（BHV）材料GLUT-PPと比較して、PHC-PCUBは生体適合性の強化、良好な貫通存在特性、石灰化の減少、およびより高い内皮細胞接着を実証しました。さらに、PHC-PCUBで製造されたバルブプロトタイプは、さまざまなシミュレートされた条件下での血行動態性能の向上を示し、バルブリーフレットの高度な材料としてのPHC-PCUBの可能性を強調しました。重要な声明：人工心臓弁はバルブ疾患の治療に不可欠であり、ポリウレタンベースのバルブは、耐久性、強い生体適合性、カスタマイズ可能な特性のために有望な代替手段を提示します。この研究は、ポリジメチルシロキサン（PDMS）の含有量を減らし、修飾DIOL（PCDL-HMDI-PCDL）を添加することにより、シロキサンポリウレタンの生物拡張性と分解後の機械的特性を改善します。ヘキサメチレンジソシアネート（HMDI）と鎖エクステンダーを統合することにより、相混合、機械的強度、および酸化安定性を改善するポリカーボネートシロキサンポリウレタン（SIPCUS）を開発しました。また、これらのSIPCUは、良好な浸透抵抗性と石灰化耐性、低細胞毒性を示し、細胞接着を促進し、それらを心臓弁リーフレットの非常に有望な材料として配置し、現在の機械的および生物生成性バルブの制限に効果的に対処します。

A series of polycarbonate silicone polyurethanes (SiPCUs) have been synthesized to develop elastomers with the mechanical properties, biostability, and biocompatibility required for artificial heart valve manufacturing. In these SiPCUs, the polar functional group 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI) was incorporated into the soft segment 1,6-poly (hexamethylene carbonate) diol (PCDL) to form the modified macromolecular diol, PCDL-HMDI-PCDL. The hard segment consisted of HMDI and the chain extenders 1,4-butanediol and 1,3-bis(4-hydroxybutyl)-1,1,3,3-tetramethyl disiloxane (BHTD). The synthesized PHC-PCUB improves the excessive microphase separation caused by the introduction of PDMS. This material possesses good physicochemical properties, long-term oxidative degradation stability, and comparatively low mechanical performance loss after degradation. Compared to the commercially available bioprosthetic heart valve (BHV) material Glut-PP, PHC-PCUB demonstrated enhanced biocompatibility, good thromboresistant properties, less calcification, and higher endothelial cell adhesion. Furthermore, valve prototypes fabricated with PHC-PCUB showed improved hemodynamic performance under various simulated conditions, highlighting the potential of PHC-PCUB as an advanced material for valve leaflets. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Artificial heart valves are crucial for treating valve diseases, and polyurethane-based valves present a promising alternative due to their durability, strong biocompatibility, and customizable properties. This study improves the biostability and post-degradation mechanical properties of siloxane polyurethanes by reducing the content of polydimethylsiloxane (PDMS) and adding modified diol (PCDL-HMDI-PCDL). By integrating hexamethylene diisocyanate (HMDI) and chain extenders, we developed polycarbonate siloxane polyurethanes (SiPCUs) that improve phase mixing, mechanical strength, and oxidative stability. These SiPCUs also exhibit good thromboresistance and calcification resistance, low cytotoxicity, and promote cell adhesion, positioning them as highly promising materials for heart valve leaflets, effectively addressing the limitations of current mechanical and bioprosthetic valves.