輻射加工技術在醫用高分子材料中的應用研究進展

摘要：本章介紹了輻射加工技術的特點，概述了它在醫用高分子材料方面的應用研究情況，并綜述了其主要研究進展。

關鍵詞：輻射加工；醫用高分子；熱縮管；復合材料；生物相溶性；硅橡膠；

前言

輻射加工產業是和平利用核能造福于人類的綠色加工產業。輻射加工技術經過4 0 多年的研究、開發和產業化發展已經取得了舉世矚目的成果。目前已有十幾大類上百種輻射技術產品進入市場， 其年產值超過百億元， 并以約15%的年增長率穩步發展。

取得以上可喜成果的原因之一是輻射加工技術具有獨特的優勢：
① 加工工藝簡單、易操作和可調控。能夠準確快速調節輻照工藝參數來控制反應進程， 往往是通過“一步法”完成反應;
②射線引發反應均勻連續， 產品中無引發劑或催化劑殘存的影響，能夠獲得高純度、高質量、優良性能的綠色產品;
③ 輻射加工技術可在常溫常壓或低溫條件下實施加工， 屬于冷加工、低能耗、無污染產業;
④輻射加工方法具有科學新穎性、交叉性和綜合性。輻射加工方法對反應體系的狀態無選擇性， 對氣、液、過冷態、固態和復合態物質均可實施加工， 可以得到預期目標的產品。
因此， 作為21世紀國際經濟支柱產業之一， 發展前途無限廣闊， 在制備醫用材料方面它能夠交叉或綜合有機、無機、高分子合成和大分子反應來進行。本文主要就輻射加工技術在醫用高分子材料方面的應用研究進展作一介紹。

一、研究概況

1.1 改善醫學材料表面生物相容性

生物相容性(Biocompatibility)是貫穿醫用高分子材料研究的一大主題。國際標準化組織ISO制定了醫用材料的生物相容性評價指南以及標準實驗方法的國際標準，中國在20世紀70年代也開始了生物相容性研究以及評價方法的標準化。

生物相容性是醫用材料與人體之間的相互作用從而產生的物理、化學、生物反應的概念。生物相容性包括組織(Tissuecompatibility)和血液相容性（ B l o o d c o m p a t i b i l i t y ） 。

組織相容性是指材料與活體組織之間相互包容的程度， 包括材料在生理條件下的老化， 以及由于材料的存在而產生的生物學反應， 除了全身毒性外， 更多的是材料周圍組織的局部反應， 如炎癥、免疫、誘變以及癌癥。材料表面與蛋白質等生物大分子及細胞之間的相互作用是產生組織生物學反應的根本原因。

例如，硅橡膠植入人體后會產生纖維囊壁痙攣， 這主要是由于硅橡膠材料表面的疏水性， 使其不具備人體組織的水凝膠結構。在硅橡膠表面共輻射接枝親水性單體N-乙烯基吡咯烷酮并植入人體后，硅橡膠表面形成一層穩定的水凝膠， 大大降低了組織對硅橡膠的異物反應， 增加了其生物相容性。血液相容性是醫用材料的一個十分重要的性質。

理解血液相容性是研究血液相接觸性材料的一項非常重要的內容。血管內壁是一層生物膜， 該膜含有磷脂、固醇、糖鞘脂， 其中磷脂和糖鞘脂含有兩條烴鏈， 能夠組裝成脂雙層； 脂雙層的存在賦予了血管內壁的生理功能。外源醫用材料不同于血管， 它不能產生并釋放抑制因子， 從而促使凝血因子失活， 必然不能避免血栓的形成。 醫用材料的抗凝血性是由其表面與血液接觸后所形成的蛋白質吸附層的組成與結構所決定的。而吸附層的組成與機構又取決于材料表面的化學結構與形態。

因此， 如果控制蛋白質吸附層的組成與構象， 也就決定了材料的血液相容性。當材料表面吸附層主要為球蛋白與纖維蛋白時， 將激活凝血因子與血小板， 導致級聯反應而形成血栓， 而當蛋白吸附層為白蛋白， 植入物表面會出現白蛋白鈍化，從而阻止凝血的發生。用γ射線輻射技術能使植入物表面與白蛋白之間以共價方式結合，從而降低血小板的粘附量。

引起血栓的另一個重要因素是材料表面的物理化學特性以及血小板的活躍程度。常見的材料表面肝素化有明顯的抗凝血與抗血栓功能， 是由于肝素能作用于凝血酶， 從而抑制纖維蛋白原向纖維蛋白的轉變， 最終達到抗凝血目的。如應用有機高分子功能材料制備的血液透析膜已經廣泛應用于血液過濾、分離， 其中由天然高分子纖維素制成的透析膜在世界范圍內占85%的份額。

為了提高其血液相容性， 通過輻射接枝共聚的方法在纖維素血液透析膜的表面導入新的親水性基團， 并進一步接枝抗凝血劑， 可以大大提高透析膜的生物相容性。




之「一」共「四」篇


本文由東莞云林搜集并整理，歡迎關注，帶你一起長知識！