1.2 提高醫用材料表面親水性

醫用高分子材料往往具有疏水性基團， 材料的疏水性容易引起材料對蛋白質的吸附， 從而引起血栓。因此， 醫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50年代， 人們就發現， 可以用輻射引發高聚物進行接枝反應。聚合物經輻射接枝后，可明顯改善材料的表面狀態。根據輻射接枝共聚合反應的實施方法差異， 可大體分為預輻射接枝共聚法和共輻射接枝共聚法。

預輻射接枝共聚是高分子材料先深度輻照， 產生穩定的自由基， 或者先在空氣中輻照生成穩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， 進行接枝反應。該方法的特點是射線輻射與接枝共聚合反應分開兩步進行。

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；
② 由于射線輻射和接枝共聚合是獨立的兩步反應， 研究或者生產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；
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135°。經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一步完成， 操作簡單， 易行；
② 射線輻射產生的活性自由基， 一旦生成可立即引發單體的接枝共聚合反應， 自由基活性點與輻射能利用效率高；
③ 在多數接枝共聚合反應體系中， 單體可以作為聚合物基體的保護劑， 這對射線輻射下穩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， 單體的均聚反應嚴重， 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， 發現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較大提高。


1.3 提高醫用材料的力學性能

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

天然水凝膠具有良好的生物學特性， 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，水凝膠成為醫用材料研究的熱門課題。但水凝膠的主要缺點是力學性能太差， 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性能。

交聯是增加材料力學性能的一種有效方法， 輻射交聯是利用射線的能量活化材料，使材料發生自身交聯。輻射交聯合成水凝膠有許多優點。首先， 他解決了產品滅菌問題； 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境是安全的。目前提高高分子材料的力學性能能采用的方法是輻射交聯技術。輻射交聯一般不需要催化劑、引發劑， 后處理簡單， 可在常溫下反應，無污染， 除輻射源之外不需特殊設備， 在許多方面優于過氧化物交聯技術。聚合物的輻射交聯為自由基鏈式反應。

輻射交聯反應可以分為3 步：
① 初級自由基及活性氫原子的形成；
② 活潑氫原子可繼續攻擊大分子片段再產生自由基；
③ 大分子鏈自由基之間反應形成交聯鍵。
高分子輻射交聯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， 而輻射反應在相界面間發生， 可改善組份間粘合力及相容性。如己有研究發現， 輻射交聯不僅能改善材料的力學性能，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，發現完成這一聚合-交聯過程所需劑量很小，不到1×10- 4Gy即可得到高于90%的凝膠含量的水凝膠產物， 且水凝膠的力學性能明顯提高。




之「二」共「四」篇


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