醫用高分子材料表面改性研究

王振美哈爾濱市職工醫學院 150020

?

醫用高分子材料表面改性研究

王振美
哈爾濱市職工醫學院 150020

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

[關鍵詞]高分子材料；表面改性；醫用

生物醫用高分子材料（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。當前，較為普遍的應用在藥物控制釋放、組織工程、人工器官合成、牙齒治療等領域，其高技術含量與科學意義非常顯著，并與患者的康復緊密相關，在醫療領域發揮著重要價值。鑒于生物醫用高分子材料有較多局限性，在以合成方式進入到人體以后，其細胞表面會受體接觸，發出信號用來與異體區分，沒有經過表面改性的高分子材料生物相容性非常差。為此，對醫用高分子材料表面進行改性成為人們關注的重點。

一、生物醫用高分子材料的生物相容性

（一）血液相容性

當高分子材料與血液接觸時，將不會引發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，細胞、組織功能依然正常，并沒有引發炎癥、癌變的情況。而使用合成高分子依然存在一些弊端，可游離的有毒物質將在接觸生物組織過程中產生有毒物質，長期在人體中存在將產生異化反應。組織相容性要確保材料無毒、無害、不損傷組織結構，要想解決這一問題可以通過改性材料實現[2]。

二、生物醫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，很多血小板都粘附在蛋白質上，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行粘附與活化，最終導致凝血的出現。而通過生物醫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，能夠對材料凝血性能進行抑制，抑制材料凝血性能的提升[3]。Lewis等合成了交聯的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，能夠將其涂到易脫落的醫療器材元件上，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行涂層，吸附力將更強，防止出現脫落。

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。聚氧乙烯內部有長鏈的共聚合物也可以當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，并能防止出現滲透基材的情況[4]。

（二）化學方法——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實現，這種方式下能夠使基材與表面充分聚合，進而防止出現表面脫落。用來接枝表面的有等離子體法、高能輻射法、臭氧活化法、化學試劑法等，近年來，化學固定法的出現備受人們關注。以上所有方法都是通過接枝側鏈增強對血細胞的排斥，進而減少吸附，側鏈良好的水溶性、柔順性將非常有利于血細胞正常形態維持，進而依靠生物膜實現抗凝血的目的。

1、表面接枝聚氧乙烯

良好的血液相容性是生物醫用高分子材料的重要特征，實現相容性的條件就是表面要就有長鏈結構。PEO接枝鏈表面抗凝血材料的使用得到廣泛認可[5]。因為PEO血液相容性強、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，進而阻止發生蛋白吸附情況。

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中，利用等離子體的能量粒子、活性物與材料表面發生反應，并在材料表面產生官能團，使材料表面結構改變，實現對材料的改性。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行處理，處理過后的烷氧基等基團明顯提升，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行抑制能夠使纖維蛋白網絡形成的凝血得以延緩與阻止，抗凝血效果將非常好，進而使通過導管引入的細菌感染得以減少，降低了感染的發生率。將肝素利用在醫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、化學偶合法改善抗凝血型，但肝素的基本形態不變；化學耦合方法將造成結構不穩定，肝素構象將不利于形成，大大降低了抗凝血性能。

（四）表面磷脂化

通常，細胞膜外表面的最主要構成要素是卵磷脂。卵磷脂中的兩性磷酸膽堿基團有非常強的抗凝血效果，并且PC基表面呈現出惰性情況較多，將不會吸附血小板；此外，PC端基親水性非常好，能夠減少出現蛋白弱化情況，能夠對蛋白進行吸附，維持蛋白基本形態。

結語

一個良好的生物相容性是確保生物醫用高分子材料發展的目標之一，優化并提升生物相容性是醫用高分子材料應用的重點，為此，加強對高分子材料表面改性研究是非常重要的。

參考文獻

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

[2]劉鵬,丁建東.等離子體表面改性技術在醫用高分子材料領域的應用[J].中國醫療器械信息,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用材料表面的血液相容性[J].高分子材料科學與工程,2012,23(6):127-131.

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

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