輻射加工技術(shù)在醫(yī)用高分子材料中的應(yīng)用研究進(jìn)展

摘要：本章介紹了輻射加工技術(shù)的特點，概述了它在醫(yī)用高分子材料方面的應(yīng)用研究情況，并綜述了其主要研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：輻射加工；醫(yī)用高分子；熱縮管；復(fù)合材料；生物相溶性；硅橡膠；

前言

輻射加工產(chǎn)業(yè)是和平利用核能造福于人類的綠色加工產(chǎn)業(yè)。輻射加工技術(shù)經(jīng)過4 0 多年的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)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(shù)產(chǎn)品進(jìn)入市場， 其年產(chǎn)值超過百億元， 并以約15%的年增長率穩(wěn)步發(fā)展。

取得以上可喜成果的原因之一是輻射加工技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢：
① 加工工藝簡單、易操作和可調(diào)控。能夠準(zhǔn)確快速調(diào)節(jié)輻照工藝參數(shù)來控制反應(yīng)進(jìn)程， 往往是通過“一步法”完成反應(yīng);
②射線引發(fā)反應(yīng)均勻連續(xù)， 產(chǎn)品中無引發(fā)劑或催化劑殘存的影響，能夠獲得高純度、高質(zhì)量、優(yōu)良性能的綠色產(chǎn)品;
③ 輻射加工技術(shù)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(chǎn)業(yè);
④輻射加工方法具有科學(xué)新穎性、交叉性和綜合性。輻射加工方法對反應(yīng)體系的狀態(tài)無選擇性， 對氣、液、過冷態(tài)、固態(tài)和復(fù)合態(tài)物質(zhì)均可實施加工， 可以得到預(yù)期目標(biāo)的產(chǎn)品。
因此， 作為21世紀(jì)國際經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一， 發(fā)展前途無限廣闊， 在制備醫(yī)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(yīng)來進(jìn)行。本文主要就輻射加工技術(shù)在醫(yī)用高分子材料方面的應(yīng)用研究進(jìn)展作一介紹。

一、研究概況

1.1 改善醫(yī)學(xué)材料表面生物相容性

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

生物相容性是醫(yī)用材料與人體之間的相互作用從而產(chǎn)生的物理、化學(xué)、生物反應(yīng)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(chǎn)生的生物學(xué)反應(yīng)， 除了全身毒性外， 更多的是材料周圍組織的局部反應(yīng)， 如炎癥、免疫、誘變以及癌癥。材料表面與蛋白質(zhì)等生物大分子及細(xì)胞之間的相互作用是產(chǎn)生組織生物學(xué)反應(yīng)的根本原因。

例如，硅橡膠植入人體后會產(chǎn)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(jié)構(gòu)。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(wěn)定的水凝膠， 大大降低了組織對硅橡膠的異物反應(yīng)， 增加了其生物相容性。血液相容性是醫(yī)用材料的一個十分重要的性質(zhì)。

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(nèi)容。血管內(nèi)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(nèi)壁的生理功能。外源醫(yī)用材料不同于血管， 它不能產(chǎn)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(yī)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(zhì)吸附層的組成與結(jié)構(gòu)所決定的。而吸附層的組成與機構(gòu)又取決于材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)與形態(tài)。

因此， 如果控制蛋白質(zhì)吸附層的組成與構(gòu)象， 也就決定了材料的血液相容性。當(dāng)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(dǎo)致級聯(lián)反應(yīng)而形成血栓， 而當(dāng)?shù)鞍孜綄訛榘椎鞍祝?植入物表面會出現(xiàn)白蛋白鈍化，從而阻止凝血的發(fā)生。用γ射線輻射技術(shù)能使植入物表面與白蛋白之間以共價方式結(jié)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(xué)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(zhuǎn)變， 最終達(dá)到抗凝血目的。如應(yīng)用有機高分子功能材料制備的血液透析膜已經(jīng)廣泛應(yīng)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(nèi)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(dǎo)入新的親水性基團， 并進(jìn)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


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