醫(yī)用高分子材料表面改性研究

王振美哈爾濱市職工醫(yī)學(xué)院 150020

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醫(yī)用高分子材料表面改性研究

王振美
哈爾濱市職工醫(yī)學(xué)院 150020

[摘要]隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，分子材料在各領(lǐng)域得到了顯著應(yīng)用，在醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用更多，生物相容性成為醫(yī)用高分子材料的一個特征，以改性方式對生物醫(yī)藥高分子材料生物的相容性進(jìn)行改良非常有效。本文將從物理、生物、化學(xué)、仿生等角度分析醫(yī)用高分子材料表面改性方法，希望能夠為相關(guān)部門提供一些借鑒。

[關(guān)鍵詞]高分子材料；表面改性；醫(yī)用

生物醫(yī)用高分子材料（Biomedical polymeric ma-terials）主要用來診斷、治療與器官再生與合成，是一種新型高分子材料。當(dāng)前，較為普遍的應(yīng)用在藥物控制釋放、組織工程、人工器官合成、牙齒治療等領(lǐng)域，其高技術(shù)含量與科學(xué)意義非常顯著，并與患者的康復(fù)緊密相關(guān)，在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮著重要價值。鑒于生物醫(yī)用高分子材料有較多局限性，在以合成方式進(jìn)入到人體以后，其細(xì)胞表面會受體接觸，發(fā)出信號用來與異體區(qū)分，沒有經(jīng)過表面改性的高分子材料生物相容性非常差。為此，對醫(yī)用高分子材料表面進(jìn)行改性成為人們關(guān)注的重點。

一、生物醫(yī)用高分子材料的生物相容性

（一）血液相容性

當(dāng)高分子材料與血液接觸時，將不會引發(fā)凝血或者是血小板凝聚的情況，這種情況就被稱為血液相容性，溶血情況很少發(fā)生。鑒于高分子材料與血液接觸建立在材料表面，建立在材料表面合成設(shè)計是抗凝血材料的主要工作[1]。

（二）組織相容性

組織相容性就是指生物活體組織與材料接觸時，細(xì)胞、組織功能依然正常，并沒有引發(fā)炎癥、癌變的情況。而使用合成高分子依然存在一些弊端，可游離的有毒物質(zhì)將在接觸生物組織過程中產(chǎn)生有毒物質(zhì)，長期在人體中存在將產(chǎn)生異化反應(yīng)。組織相容性要確保材料無毒、無害、不損傷組織結(jié)構(gòu)，要想解決這一問題可以通過改性材料實現(xiàn)[2]。

二、生物醫(yī)用高分子材料表面改性

（一）物理方法

1、表面涂層

一旦異體與血液接觸，異體表面就會吸附一層蛋白質(zhì)，很多血小板都粘附在蛋白質(zhì)上，還有一些會以吸附形式存在于異體表面血纖維蛋白上，通過特定作用對血小板進(jìn)行粘附與活化，最終導(dǎo)致凝血的出現(xiàn)。而通過生物醫(yī)用高分子材料能夠使表面增加抗凝血涂層，使生物材料表面得以鈍化，血液將不會接觸材料表面，能夠使高分子表面抗凝血型提升。Ishihara等通過研究研究合成了2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿聚合物，將其涂層到基材表面，能夠?qū)Σ牧夏阅苓M(jìn)行抑制，抑制材料凝血性能的提升[3]。Lewis等合成了交聯(lián)的2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿聚合物、甲基丙烯酸月桂醇脂、甲基丙烯酸三甲氧基硅丙脂等涂層。這種合成的涂層粘合力非常強(qiáng)，能夠?qū)⑵渫康揭酌撀涞尼t(yī)療器材元件上，增加器材的牢固性。使用方法較為簡單、能夠均勻的對生物材料表面進(jìn)行涂層，吸附力將更強(qiáng)，防止出現(xiàn)脫落。

2、物理共混

將一小部分抗凝血添加劑與基材混合能夠得到良好的抗凝血材料。材料中有較多的兩性共聚物與抗凝血添加劑，在與基材融合以后，會在基材的表面聚集。將甲基丙烯酸正丁脂、2-甲基丙烯酰氧基磷酰膽堿聚合物將聚砜混合，能夠使聚砜的血液相容性增強(qiáng)。聚氧乙烯內(nèi)部有長鏈的共聚合物也可以當(dāng)成是抗凝血的添加劑，與材料混合以后使材料的抗凝血性增強(qiáng)，并能防止出現(xiàn)滲透基材的情況[4]。

（二）化學(xué)方法——表面接枝改性

改善血液相容性，提高材料抗凝血性可以通過接枝親水基團(tuán)實現(xiàn)，這種方式下能夠使基材與表面充分聚合，進(jìn)而防止出現(xiàn)表面脫落。用來接枝表面的有等離子體法、高能輻射法、臭氧活化法、化學(xué)試劑法等，近年來，化學(xué)固定法的出現(xiàn)備受人們關(guān)注。以上所有方法都是通過接枝側(cè)鏈增強(qiáng)對血細(xì)胞的排斥，進(jìn)而減少吸附，側(cè)鏈良好的水溶性、柔順性將非常有利于血細(xì)胞正常形態(tài)維持，進(jìn)而依靠生物膜實現(xiàn)抗凝血的目的。

1、表面接枝聚氧乙烯

良好的血液相容性是生物醫(yī)用高分子材料的重要特征，實現(xiàn)相容性的條件就是表面要就有長鏈結(jié)構(gòu)。PEO接枝鏈表面抗凝血材料的使用得到廣泛認(rèn)可[5]。因為PEO血液相容性強(qiáng)、親水性與柔順性均非常好，能夠與水形成一個PEO鏈，并且水合的懸掛鏈能夠使蛋白材料作用降低，進(jìn)而阻止發(fā)生蛋白吸附情況。

2、等離子體表面處理

等離子體表面處理就是將材料放置在非聚合氣體當(dāng)中，利用等離子體的能量粒子、活性物與材料表面發(fā)生反應(yīng)，并在材料表面產(chǎn)生官能團(tuán)，使材料表面結(jié)構(gòu)改變，實現(xiàn)對材料的改性。比如，CH4、NH3、N2、O2、Ar等氣體。使用O2等離子體對聚丙烯中空纖維膜表面進(jìn)行處理，處理過后的烷氧基等基團(tuán)明顯提升，表面自由也得以釋放，材料的溶血性與血小板粘附密度將大大降低。

（三）表面肝素化

肝素是被成為最天然的抗凝血藥物，通過對凝血酶原活化進(jìn)行抑制能夠使纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)形成的凝血得以延緩與阻止，抗凝血效果將非常好，進(jìn)而使通過導(dǎo)管引入的細(xì)菌感染得以減少，降低了感染的發(fā)生率。將肝素利用在醫(yī)用生物高分子材料中，能夠使抗凝血性得以改善，也可以使用物理吸附法、化學(xué)偶合法改善抗凝血型，但肝素的基本形態(tài)不變；化學(xué)耦合方法將造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，肝素構(gòu)象將不利于形成，大大降低了抗凝血性能。

（四）表面磷脂化

通常，細(xì)胞膜外表面的最主要構(gòu)成要素是卵磷脂。卵磷脂中的兩性磷酸膽堿基團(tuán)有非常強(qiáng)的抗凝血效果，并且PC基表面呈現(xiàn)出惰性情況較多，將不會吸附血小板；此外，PC端基親水性非常好，能夠減少出現(xiàn)蛋白弱化情況，能夠?qū)Φ鞍走M(jìn)行吸附，維持蛋白基本形態(tài)。

結(jié)語

一個良好的生物相容性是確保生物醫(yī)用高分子材料發(fā)展的目標(biāo)之一，優(yōu)化并提升生物相容性是醫(yī)用高分子材料應(yīng)用的重點，為此，加強(qiáng)對高分子材料表面改性研究是非常重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]羅祥林,黃嘉,何斌等.光化學(xué)固定法--醫(yī)用高分子材料表面改性的一種新方法[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2010,17(3):320-323.

[2]劉鵬,丁建東.等離子體表面改性技術(shù)在醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國醫(yī)療器械信息,2011,11(5):39-42.

[3]胡小洋,陳紅,張燕霞等.聚乙二醇及其衍生物改性生物醫(yī)用材料表面的血液相容性[J].高分子材料科學(xué)與工程,2012,23(6):127-131.

[4]石強(qiáng),欒世方,金晶等.通用高分子材料的化學(xué)和生物改性及其血液相容性研究[J].中國材料進(jìn)展,2014,33(4):212-223.

[5]梅建國,莊金秋,湯少偉等.生物醫(yī)用高分子材料的生物相容性及其表面改性技術(shù)[J].材料導(dǎo)報,2014,28(19):139-142,146.