淺談醫(yī)用生物高分子材料的表面改性

摘 要：隨著高科技的發(fā)展我國(guó)的高分子材料也逐漸應(yīng)用于醫(yī)用領(lǐng)域，但是因?yàn)楦叻肿硬牧显谖锢?、化學(xué)方面的性能和人體適應(yīng)性、組織相容性等方面存在一定的問題，使得高分子材料的生物醫(yī)用功能受到限制，所以還需對(duì)醫(yī)用生物高分子材料進(jìn)行表面的改性，從而使其能夠更好的應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域。為此本文對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的分析和探討，希望對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展有一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：醫(yī)用生物高分子材料；表面改性；措施

醫(yī)用高分子材料主要用于仿造人體內(nèi)臟及體外器官，生產(chǎn)藥物劑型和醫(yī)療器械等，是一種高科技的聚合物材料，其成分來源既有天然的材料，也有合成的生物高分子材料。盡管在醫(yī)藥領(lǐng)域有一定的應(yīng)用效果，但是因?yàn)樵谑褂眠^程中和人體之間的生物兼容性不夠，適用范圍有限，為此需要對(duì)其進(jìn)行必要的表面改性，才能更好的發(fā)揮其醫(yī)療救助作用。

一、生物醫(yī)用高分子材料的生物相容性

醫(yī)用高分子材料的生物相容性主要是指應(yīng)用于人體后所帶來的一系列的生化學(xué)及物理反應(yīng)，也就是人體對(duì)這一材料的承受能力，主要是血液和組織相容性問題。

血液相容性，主要是生物醫(yī)用高分子材料接觸到血液時(shí)發(fā)生的凝血或者血小板凝聚現(xiàn)象使得人體的溶血功能降低，主要是產(chǎn)抗凝血材料，對(duì)人體器官的正常功能產(chǎn)生影響。組織的相容性，是指高分子材料在進(jìn)行組織或器官移植時(shí)，與人體產(chǎn)生的相互的影響，如果移植后各個(gè)器官功能正常，沒有出現(xiàn)排斥現(xiàn)象則為相容，不過大多數(shù)高分子材料會(huì)給人體帶來一定的病毒物質(zhì)，出現(xiàn)不相容反應(yīng)。因此對(duì)于醫(yī)用高分子材料有著很高的要求，要求無毒、對(duì)人體沒有損傷、不具有抗原性和致癌性，但是很少有這種材料，所以只能進(jìn)行表面改性和優(yōu)選。

二、生物醫(yī)用高分子材料表面改性措施

（一）物理措施

物理方面的措施是對(duì)醫(yī)用高分子材料進(jìn)表面改性的主要手段之一，通常采用對(duì)外表進(jìn)涂層的方法，使其在和人體血液接觸時(shí)形成表明蛋白質(zhì)，某些種類的蛋白質(zhì)能夠促進(jìn)血小板吸附，從而在高分子材料表面產(chǎn)生血纖維蛋白質(zhì)，阻礙血液流通，減少血小板出現(xiàn)凝血現(xiàn)象，所以一般通過涂抹抗凝血物質(zhì)，使其醫(yī)用高分子材料在表面產(chǎn)生抗凝血性能。一般來說這些抗凝血物質(zhì)主要有苯乙烯及其轉(zhuǎn)化物、環(huán)氧樹酯、丙烯酸酯轉(zhuǎn)化物等，這些物質(zhì)有著很強(qiáng)的粘性，能夠用于醫(yī)療器械表面，避免現(xiàn)脫落。另外一種方法就是將抗凝血物質(zhì)和基礎(chǔ)材料混合起來，使其具有抗凝血特性。一般是將共聚物進(jìn)混合，使得基礎(chǔ)材料表面能夠形成聚集，使得基礎(chǔ)材料具有一定的抗凝血性，從而能夠有效起到醫(yī)療治療的作用。

（二）化學(xué)措施

第一，表面接聚氧乙烯進(jìn)行表面改性

因?yàn)樯镝t(yī)用高分子材料表面是一種長(zhǎng)鏈?zhǔn)降慕Y(jié)構(gòu)，能夠容易與血液融合，因?yàn)榫垩跻蚁┰谌苎矫嫘阅芟鄬?duì)穩(wěn)定，所以一般將聚氧乙烯與醫(yī)用高分子材料共同融合使其形成水溶性的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，從而盡可能的使得高分子材料減少對(duì)血液蛋白的影響，阻止對(duì)血液的吸附。

第二，使用等離子體進(jìn)行表面改性

這種方法是先用等離子體對(duì)表面進(jìn)行處理，將高分子材料放入甲烷、氮?dú)?、氧氣和稀有氣體中，使得能夠和等離子體中的能量粒子及活性物質(zhì)有機(jī)的融合，改善高分子材料表面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)改性的目的；另外可以將高分子材料放入甲烷等聚合性的氣體中，使其表面產(chǎn)生一層聚合物，提高基礎(chǔ)材料的粘著性；最后還能夠使用等離子體表面接枝聚合的方法，將等離子體成為高分子材料表面產(chǎn)生活性物質(zhì)的能源提，通過熱接枝和紫外光接枝的方法對(duì)高分子材料表面進(jìn)行改性。

第三，光化學(xué)固定法進(jìn)行表面改性

這種方法主要是使用有效光源來照射生物醫(yī)用高分子材料，使其表面的熱及光活性基團(tuán)活性物質(zhì)能夠附著于表面，這種方法較為簡(jiǎn)單，容易操作，而且成本不大，所產(chǎn)生的抗血凝的效果也非常好。

第四，表面仿生化進(jìn)行表面改性

表面仿生化進(jìn)行高分子材料表面改性也是一種較為理想的改性方法，其做法主要以下三種：第一種是表面肝素化，因?yàn)楦嗡厥且环N很好的抗凝血藥物，可以抑制凝血酶原的作用，避免過多纖維蛋白的產(chǎn)生，起到良好的凝血效果，而且還可以抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，避免交叉感染。將肝素使其固定在醫(yī)用高分子材料表面，固定方法可以用物理方法或者化學(xué)偶合法。

第二種是表面進(jìn)行磷脂化進(jìn)行改性。這種方法主要是用磷酸膽堿來進(jìn)行改性，因?yàn)檫@一物質(zhì)有著很好的抗血凝效果，對(duì)血小板沒有影響，同時(shí)有著等量的電荷，有著很好的水溶性，可以避免和血液蛋白質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)還可以吸附部分可逆的蛋白質(zhì)，從而大大改善血小板的粘附，提高醫(yī)用高分子材料和人體的相容性，促進(jìn)醫(yī)用高分子材料在更廣闊的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。

第三種是表面內(nèi)皮化，或者叫做內(nèi)皮細(xì)胞固定化，這一方法主要是先將材料表面物質(zhì)在人體內(nèi)皮細(xì)胞中進(jìn)行培養(yǎng)，因?yàn)檠軆?nèi)皮細(xì)胞在代謝方面速度較快，所以可以通過內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行凝血因子及抗凝血因子的調(diào)節(jié)，使其達(dá)到平衡，確保血液暢通，有效避免凝血現(xiàn)象的產(chǎn)生，一般是將血管內(nèi)皮細(xì)胞使其固定在高分子材料的表面，然后進(jìn)行血管內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)，提高內(nèi)皮細(xì)胞的附著能力。

三、結(jié)語

總之，有效提高生物醫(yī)用高分子材料在人體醫(yī)用方面的生物相容性是促進(jìn)醫(yī)用高分子材料提高應(yīng)用范圍和應(yīng)用質(zhì)量的前提，也是當(dāng)前生物醫(yī)用高分子材料發(fā)展過程中應(yīng)該解決的重要課題。

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作者簡(jiǎn)介：汪亮（1995-），男，安徽合肥人，研究方向： 材料化學(xué)。