1.2 提高醫(yī)用材料表面親水性

醫(yī)用高分子材料往往具有疏水性基團(tuán)， 材料的疏水性容易引起材料對蛋白質(zhì)的吸附， 從而引起血栓。因此， 醫(yī)用高分子材料的表面改性需要提高材料的親水性。輻射技術(shù)能將親水性分子接枝到疏水性高分子材料表面， 從而使其接觸角下降， 提高材料表面的濕潤性。早在上世紀(jì)50年代， 人們就發(fā)現(xiàn)， 可以用輻射引發(fā)高聚物進(jìn)行接枝反應(yīng)。聚合物經(jīng)輻射接枝后，可明顯改善材料的表面狀態(tài)。根據(jù)輻射接枝共聚合反應(yīng)的實施方法差異， 可大體分為預(yù)輻射接枝共聚法和共輻射接枝共聚法。

預(yù)輻射接枝共聚是高分子材料先深度輻照， 產(chǎn)生穩(wěn)定的自由基， 或者先在空氣中輻照生成穩(wěn)定的過氧化物或者氫化物， 然后在輻射場外使被輻照聚合物與單體溶液接觸， 進(jìn)行接枝反應(yīng)。該方法的特點是射線輻射與接枝共聚合反應(yīng)分開兩步進(jìn)行。

具有下列特點：
① 接枝共聚合單體不直接受到射線輻射， 最大限度地減少單體的均聚反應(yīng)；
② 由于射線輻射和接枝共聚合是獨立的兩步反應(yīng)， 研究或者生產(chǎn)單位即使沒有輻射源裝置也能夠從事某些輻射接枝共聚合的研究與較成熟的輻射接枝共聚合工藝的生產(chǎn)；
③ 聚合物自由基的利用效率偏低。例如，聚四氟乙烯(PTFE)塑膠板浸潤性很差，滴上的水滴成球形， 可以在板面上滾動， 浸潤角達(dá)135°。經(jīng)表面處理后聚四氟乙烯(PTFE)表面親水性大大提高，浸潤角為25°。水滴到聚四氟乙烯(PTFE)表面后，就會浸潤整個表面。

將單體與高分子載體置于同一體系中， 一起進(jìn)行輻射就輻射接枝共聚合。

單體可以是氣相、溶液或者溶解于其他溶劑中， 該法具有以下特點：

① 輻射與接枝共聚反應(yīng)一步完成， 操作簡單， 易行；
② 射線輻射產(chǎn)生的活性自由基， 一旦生成可立即引發(fā)單體的接枝共聚合反應(yīng)， 自由基活性點與輻射能利用效率高；
③ 在多數(shù)接枝共聚合反應(yīng)體系中， 單體可以作為聚合物基體的保護(hù)劑， 這對射線輻射下穩(wěn)定性較差的聚合物基體尤為重要；
④ 聚合物基體與單體同時接受輻照， 單體的均聚反應(yīng)嚴(yán)重， 降低了單體的接枝共聚合效率。例如， 采用共輻射接枝共聚合方法將聚甲基丙烯酸(MAc)接枝到PES膜表面， 發(fā)現(xiàn)PES超濾膜表面的水接觸角
從75°下降為42°， 膜表面的親水性呈現(xiàn)較大提高。


1.3 提高醫(yī)用材料的力學(xué)性能

醫(yī)用高分子材料除了應(yīng)具備良好的生物相容性外， 還應(yīng)依據(jù)其使用目的而具備相應(yīng)的力學(xué)性能和相應(yīng)的生物功能。某些天然高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性， 但是其力學(xué)性能往往無法滿足要求。

天然水凝膠具有良好的生物學(xué)特性， 它能夠吸收并保持大量的水分而又不溶解。同時， 由于其表面張力很低， 可以減少對體液中蛋白質(zhì)的吸附。另外，水凝膠有良好的水蒸氣和空氣透過率， 因此，水凝膠成為醫(yī)用材料研究的熱門課題。但水凝膠的主要缺點是力學(xué)性能太差， 一般只能和其他材料配合使用， 或通過改性方法來提高其力學(xué)性能。

交聯(lián)是增加材料力學(xué)性能的一種有效方法， 輻射交聯(lián)是利用射線的能量活化材料，使材料發(fā)生自身交聯(lián)。輻射交聯(lián)合成水凝膠有許多優(yōu)點。首先， 他解決了產(chǎn)品滅菌問題； 其次， 它不用額外添加材料， 避免有毒殘留物污染； 再者， 電離輻射對人體和環(huán)境是安全的。目前提高高分子材料的力學(xué)性能能采用的方法是輻射交聯(lián)技術(shù)。輻射交聯(lián)一般不需要催化劑、引發(fā)劑， 后處理簡單， 可在常溫下反應(yīng)，無污染， 除輻射源之外不需特殊設(shè)備， 在許多方面優(yōu)于過氧化物交聯(lián)技術(shù)。聚合物的輻射交聯(lián)為自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

輻射交聯(lián)反應(yīng)可以分為3 步：
① 初級自由基及活性氫原子的形成；
② 活潑氫原子可繼續(xù)攻擊大分子片段再產(chǎn)生自由基；
③ 大分子鏈自由基之間反應(yīng)形成交聯(lián)鍵。
高分子輻射交聯(lián)改性不同于物理共混體系。物理共混由于各組分在其相界面往往存在缺陷而使性能受到影響， 而輻射反應(yīng)在相界面間發(fā)生， 可改善組份間粘合力及相容性。如己有研究發(fā)現(xiàn)， 輻射交聯(lián)不僅能改善材料的力學(xué)性能，而且能改善共混物的相界面。例如， 采用輻射合成甲基丙烯酸β - 羥乙酯（PHEMA） 水凝膠，發(fā)現(xiàn)完成這一聚合-交聯(lián)過程所需劑量很小，不到1×10- 4Gy即可得到高于90%的凝膠含量的水凝膠產(chǎn)物， 且水凝膠的力學(xué)性能明顯提高。




之「二」共「四」篇


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