辐射加工技术在医用高分子材料中的应用研究进展(一)

辐射加工技术在医用高分子材料中的应用研究进展

摘要：本章介绍了辐射加工技术的特点，概述了它在医用高分子材料方面的应用研究情况，并综述了其主要研究进展。

关键词：辐射加工；医用高分子；热缩管；复合材料；生物相溶性；硅橡胶；

前言

辐射加工产业是和平利用核能造福于人类的绿色加工产业。辐射加工技术经过4 0 多年的研究、开发和产业化发展已经取得了举世瞩目的成果。目前已有十几大类上百种辐射技术产品进入市场， 其年产值超过百亿元， 并以约15%的年增长率稳步发展。

取得以上可喜成果的原因之一是辐射加工技术具有独特的优势：
① 加工工艺简单、易操作和可调控。能够准确快速调节辐照工艺参数来控制反应进程， 往往是通过“一步法”完成反应;
②射线引发反应均匀连续， 产品中无引发剂或催化剂残存的影响，能够获得高纯度、高质量、优良性能的绿色产品;
③ 辐射加工技术可在常温常压或低温条件下实施加工， 属于冷加工、低能耗、无污染产业;
④辐射加工方法具有科学新颖性、交叉性和综合性。辐射加工方法对反应体系的状态无选择性， 对气、液、过冷态、固态和复合态物质均可实施加工， 可以得到预期目标的产品。
因此， 作为21世纪国际经济支柱产业之一， 发展前途无限广阔， 在制备医用材料方面它能够交叉或综合有机、无机、高分子合成和大分子反应来进行。本文主要就辐射加工技术在医用高分子材料方面的应用研究进展作一介绍。

一、研究概况

1.1 改善医学材料表面生物相容性

生物相容性(Biocompatibility)是贯穿医用高分子材料研究的一大主题。国际标准化组织ISO制定了医用材料的生物相容性评价指南以及标准实验方法的国际标准，中国在20世纪70年代也开始了生物相容性研究以及评价方法的标准化。

生物相容性是医用材料与人体之间的相互作用从而产生的物理、化学、生物反应的概念。生物相容性包括组织(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 ） 。

组织相容性是指材料与活体组织之间相互包容的程度， 包括材料在生理条件下的老化， 以及由于材料的存在而产生的生物学反应， 除了全身毒性外， 更多的是材料周围组织的局部反应， 如炎症、免疫、诱变以及癌症。材料表面与蛋白质等生物大分子及细胞之间的相互作用是产生组织生物学反应的根本原因。

例如，硅橡胶植入人体后会产生纤维囊壁痉挛， 这主要是由于硅橡胶材料表面的疏水性， 使其不具备人体组织的水凝胶结构。在硅橡胶表面共辐射接枝亲水性单体N-乙烯基吡咯烷酮并植入人体后，硅橡胶表面形成一层稳定的水凝胶， 大大降低了组织对硅橡胶的异物反应， 增加了其生物相容性。血液相容性是医用材料的一个十分重要的性质。

理解血液相容性是研究血液相接触性材料的一项非常重要的内容。血管内壁是一层生物膜， 该膜含有磷脂、固醇、糖鞘脂， 其中磷脂和糖鞘脂含有两条烃链， 能够组装成脂双层； 脂双层的存在赋予了血管内壁的生理功能。外源医用材料不同于血管， 它不能产生并释放抑制因子， 从而促使凝血因子失活， 必然不能避免血栓的形成。 医用材料的抗凝血性是由其表面与血液接触后所形成的蛋白质吸附层的组成与结构所决定的。而吸附层的组成与机构又取决于材料表面的化学结构与形态。

因此， 如果控制蛋白质吸附层的组成与构象， 也就决定了材料的血液相容性。当材料表面吸附层主要为球蛋白与纤维蛋白时， 将激活凝血因子与血小板， 导致级联反应而形成血栓， 而当蛋白吸附层为白蛋白， 植入物表面会出现白蛋白钝化，从而阻止凝血的发生。用γ射线辐射技术能使植入物表面与白蛋白之间以共价方式结合，从而降低血小板的粘附量。

引起血栓的另一个重要因素是材料表面的物理化学特性以及血小板的活跃程度。常见的材料表面肝素化有明显的抗凝血与抗血栓功能， 是由于肝素能作用于凝血酶， 从而抑制纤维蛋白原向纤维蛋白的转变， 最终达到抗凝血目的。如应用有机高分子功能材料制备的血液透析膜已经广泛应用于血液过滤、分离， 其中由天然高分子纤维素制成的透析膜在世界范围内占85%的份额。

为了提高其血液相容性， 通过辐射接枝共聚的方法在纤维素血液透析膜的表面导入新的亲水性基团， 并进一步接枝抗凝血剂， 可以大大提高透析膜的生物相容性。




之「一」共「四」篇


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