生物医用高分子材料的表面改性
生物医用材料表面改性技术综述
生物医用材料表面改性技术综述随着医疗技术的发展和生物医用材料的广泛应用，生物医用材料表面改性技术越来越受到关注。
在生物医学领域，生物医用材料的表面改性技术可以有效地改善材料的性能，提高其生物相容性和生物亲和力，减少材料与生物组织之间的反应和排斥，提高其临床应用效果。
本文将综述生物医用材料表面改性技术的原理、分类以及应用现状。
一、生物医用材料表面改性技术原理生物医用材料表面改性技术的原理主要是通过对生物医用材料的表面进行化学或物理方法的改变，来实现对材料表面性质的调控，从而使其更加适合医学应用。
表面改性技术的主要作用是改进材料表面的形态结构、表面粗糙度、表面化学组成和表面能，以达到改善生物相容性和生物亲和力的目的。
二、生物医用材料表面改性技术分类1、化学改性技术化学改性技术是将生物医用材料表面进行化学修饰，使其呈现出希望的生物相容性和生物亲和性。
化学改性技术主要包括表面活性剂改性、胶原蛋白覆盖、化学交联和生物活性物质的掺杂等。
表面活性剂改性技术是利用表面活性剂的表面作用力将化合物吸附在表面上，从而改变表面化学性质的方法。
该技术可以改变表面能和表面化学成分，这样就可以增加材料表面的吸附能力和亲水性等，从而促进细胞黏附和增强生物相容性。
胶原蛋白覆盖是指用高分子胶原蛋白在生物医用材料表面覆盖一层胶原蛋白，从而提高其生物相容性和生物亲和力。
胶原蛋白具有良好的生物活性和生物亲和力，可以与细胞黏附，具有很好的生物相容性。
化学交联技术是指通过交联剂将分子或者高聚物与生物医用材料表面共价结合来实现改性。
这种方法可以改变生物医用材料表面的物化性质，从而达到改善其生物相容性和生物亲和力。
2、物理改性技术物理改性技术是改变生物医用材料表面性质，通过物理手段实现。
物理改性技术的方法较多，如电化学处理、离子注入、高压氧气等等。
这些方法可以改变材料表面的形态结构、表面粗糙度和表面能，从而提高其生物相容性和生物亲和力。
3、微纳米技术微纳米技术是利用微纳米技术制造出微米或纳米级别的表面纹理或其它结构，从而改变生物医用材料表面特性的方法。
高分子材料的表面改性.详解
XPS （X-ray photoelectron spectroscopy）
通过用X射线辐照样 品，激发样品表面除 H、He以外所有元素
中至少一个内能级的
光电子发射，并对产 生的光电子能量进行
分析，以研究样品表
面的元素和含量。
Ek为光电子动能；hν为激发光能量；
EB为固体中电子结合能；Φ为逸出功
电晕放电处理方式
1. 在薄膜的生产线上进行，即通常所说的热膜处理。 优点：处理效果好； 限制性：适用于处理完就使用的场合，比如马上用于印刷、涂布或复合； 2. 在薄膜的再加工线上进行，及通常所说的冷膜处理。 限制性：处理效果与薄膜存放时间有关。处理完后就应用。
3. 进行两次处理。
既在生产线上处理，又在再加工线上处理，为了保证使用前的表面质量
以等离子体存在的星系和星云
人造等离子体示例
地球上，等离子体的自然现象：如闪电、极光等； 人造等离子体，如霓虹灯、电弧等。
PbPb N Ca Na Cl
Pb
500
400
300
200
100
0
Binding Energy (eV)
XPS analysis showed that the red pigment used on the mummy wrapping was Pb3O4 rather than Fe2O3
Analysis of Carbon Fiber- Polymer Composite Material by XPS
C/O比与电流强度的关系与上述表面张力和剥离力类似，可见 LDPE表
面张力的增大和剥离力的提高与表面含氧量的增加有密切的关系。
7.2 火焰处理和热处理
● 火焰处理是用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬间高
聚全氟乙丙烯膜表面抗炎性和抗凝血性改性
聚全氟乙丙烯膜表面抗炎性和抗凝血性改性摘要:本文利用高频低温等离子体技术与紫外(UV)接枝技术,在疏水性FEP膜表面接枝具有特殊功能的环丙沙星和肝素,对其表面进行改性,以赋予FEP材料优异的生物相容性和抗菌性。
关键词:聚全氟乙丙烯表面改性生物相容性抗菌性聚全氟乙烯(FEP)材料具有良好的耐腐蚀性、无毒、化学稳定性和良好的加工性能,被广泛应用于生物医学领域。
近几年来,研究发现通过对生物医用高分子材料表面进行适当的改性,在材料表面偶合或者结合具有抗菌性能和抗凝血性能的高分子,赋予材料表面优良的生物相容性能,能够有效阻止在生物体体内的细菌感染[1]和凝血现象[2]的形成。
环丙沙星为第三代喹诺酮类抗菌药物,具广谱抗菌活性,杀菌效果好,对大肠杆菌、绿脓杆菌、流感嗜血杆菌、金黄色葡萄球菌等具有优良的抗菌作用。
本文为了在FEP表面化学键合环丙沙星和肝素混合物,以提高其抗炎性和抗凝血性。
1 实验部分1.1 实验材料与仪器聚全氟乙丙烯(FEP)膜:0.1 mm厚,切成2 cm×4 cm样品,用丙酮、去离子水依次超声清洗各3次,5 min/次,室温真空干燥24 h后密封保存备用;金黄色葡萄球菌、大肠杆菌,菌株来源-中国科学院微生物研究所菌种保藏中心;环丙沙星,市售;肝素钠(Hp,优级纯)、N,N´-二甲基甲酰胺(DMF,分析纯),国药集团(上海)化学试剂有限公司;N,N′-二环己基碳二酰亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)为化学纯,中国医药集团(上海)化学试剂公司;丙烯酸(AAc)为分析纯,天津市福星化学试剂厂;Ar:99.999%以上的高纯气体。
XPA-5型升降式光化学反应仪,南京胥江机电厂;PECVD500-HF 辉光等离子体设备,北京泰科诺科技有限公司;衰减全反射红外光谱仪(ATR-FIIR),Tensor 27型、德国Bruker公司;X射线光电子能谱仪(XPS),AXIS ULTRA型,英国Kratos Analytical公司;HH-6s数显恒温水浴锅,金纺市精达仪器制造厂;101-OAB型电热鼓风干燥箱,天津市泰斯特仪器有限公司;DZF-6020真空干燥箱,上海一恒科技有限公司;TGL-16M高速台式冷冻离心机,长沙湘仪离心机仪器有限公司。
医用高分子材料
医用高分子材料的种类
1 生物可降解材料
2 人工器官材料
3 生物材料表面改性
这类材料在人体内可以自然 降解，减少对人体的刺激， 并且不需要二次手术取出。
这类材料可以用于制造人工 心脏瓣膜、人工血管等，帮 助患有心脏病和其他器官疾 病的患者。
通过改变材料表面的特性， 可以提高材料的生物相容性， 减少对人体的排异反应。
医用高分子材料的特点
生物相容性
医用高分子材料具有良好的生物 相容性，与人体组织相容性高， 不会引起排异反应。
可调控性
医用高分子材料具有可调控性， 可以根据具体需求进行调整，用 于不同的医学应用。
可塑性
医用高分子材料具有良好的可塑 性，易于加工成各种形状，适用 于复杂的医学器械制造。
创新研究
科学家们正在不断进行医用高分子材料的创新研究，开发出更先进的材料。
临床应用
医用高分子材料已经在临床上得到广泛应用，并取得了显著的效果。
合作交流
不同国家的科学家们正在进行医用高分子材料的合作交流，推动其发展。
未来医用高分子材料的发展趋势
生物仿生技术
未来医用高分子材料将更加注重 生物仿生技术，模拟自然生物系 统，实现更好的医疗效果。
医用高分子材料的应用
1
人工关节
医用高分子材料可以用于制造人工关节，帮助患有关节炎等疾病的患者恢复正常 生活。
2
可吸收缝合线
医用高分子材料制成的可吸收缝合线可以用于手术缝合，减少了术后的痛苦和并 发症。
3
人工眼角膜
医用高分子材料可以用于制造人工眼角膜，帮助视力受损的患者恢复视力。
医用高分子材料的发展现状
纳米技术应用
纳米技术将被广泛应用于医用高 分子材料，提高其性能并为医学 研究提供更多可能。
生物材料表面改性以提高生物相容性
人工椎间盘项目
方案设计：
PEEK预处理
选用PEEK (Evonik, Vestakeep i4 R, 400×8mm,h9)
直径8mm柱状PEEK材料，切割为厚度约1mm的圆片状，150片。 砂纸打磨，测接触角。 一部分108片打磨到5mm直径放进96孔板（细胞毒性-增殖）。 另一部分50片8mm直径放进48孔板（预覆盖胶原、测ALP活性、钙结节染色） 丙酮浸泡，清洗，干燥，测接触角数据。
Steven R. Meyers. Mark W. Chemical Reviews. 2012, 112: 1615-1632.
抗污生物材料表面
• 抗污（antifouling）表面是指抗蛋白质吸附或细胞粘附的表面，其更为广泛的定义 是抗蛋白质表面和“隐蔽”表面。 提高生物材料表面的亲水性 是减少其与蛋白质和细胞相 互结合的最常用方法。 亲水性聚合物
抗污
生物 活性
材料生 物相容 性表面
Steven R. Meyers. Mark W. Chemical Reviews. 2012, 112: 1615-1632.
高分子材料表面润湿性改性研究
高分子材料表面润湿性改性研究一、引言高分子材料广泛应用于现代化工、制造、医学等领域，但其表面润湿性常常不足以满足特定需求。
因此，科学家需要改性高分子材料表面润湿性以满足特殊的应用需要。
这篇文章着重从不同角度探讨改性高分子材料表面润湿性的研究进展。
二、润湿性概述表面润湿性是润滑剂、颜料、胶粘剂、涂料、聚合物等材料应用中至关重要的性质，是基于表面形态、表面能量和液体表面张力的互作用原理。
通过表面张力的影响，液体能够黏附在具有亲和力的表面上，从而使材料表现出润湿性。
表面润湿性对于许多应用非常关键，包括生物学、生物医学、纳米技术、涂料等多个领域，因此，高分子材料表面润湿性的改性研究越来越受到重视。
三、改性方法目前，有许多途径来改性高分子材料表面润湿性，除了物理和化学方法之外，在材料平台上，活性涂层、多功能纳米材料和基于生物特征的改性方法受到越来越多的关注。
1. 物理方法物理方法是通过对高分子材料表面进行局部调整改变其润湿性。
典型的方法包括激光纹理加工、电化学阳极氧化、热处理和等离子体处理。
激光纹理加工能够形成非常细致的结构和形态，在改善高分子材料表面润湿性方面具有很大的潜力。
电化学阳极氧化是利用电化学氧化法对金属、高分子等表面进行改性。
热处理包括热压和退火是一种简单有效的方法，通过调节温度和时间来改善润湿性。
等离子体处理可通过工艺参数调节得到不同的表面化学键和化学成分，从而改变表面润湿性。
2. 化学方法化学方法是通过对高分子材料表面进行化学修饰使其具有良好的润湿性。
在化学方法中，活性涂层和多功能纳米材料是当前广受关注的领域。
活性涂层可以在材料表面上形成功能性化合物层，从而获得所需的表面润湿性、切削和摩擦性能。
活性涂层的目的是选择单一或混合高分子材料，利用活性化合物集成表面上的亲水、疏水性，太阳能吸收、电化学、光学、生物响应等。
多功能纳米材料的目标是，通过合成具有多种作用的复合材料，实现材料的优化性质。
多功能纳米材料有多种结构和形态，因此，它们有不同的性质，如增强材料的机械性能、抗氧化和防腐等。
高分子材料的界面改性及应用研究
高分子材料的界面改性及应用研究一、介绍高分子材料是一种重要的工程材料，在工业生产、医疗卫生、能源领域等方面都有广泛的应用。
然而，由于高分子材料表面的缺陷和自由基等缺陷，使其在使用过程中容易出现劣化、老化以及化学反应等问题。
所以界面改性技术的应用升级已变得越发重要。
二、高分子材料界面改性的方法界面改性技术是通过在高分子材料表面附加一种或多种化学物质的方式，改变高分子材料表面的化学和物理性质以及结构，从而达到优化物体性能的目的。
界面改性主要有以下几种方法：1.表面包覆法表面包覆法是在高分子粒子表面生成一层包裹。
主要应用于高分子材料的稳定性和物理力学性能的提高以及抗氧化性能的改善。
常见的包覆材料有硅酸盐、钛酸盐等。
2.气相沉积法气相沉积法是把目标材料的气体原子或分子通过蒸发、溅射等方式冲击到高分子材料表面上去。
它可用于制备高分子涂层、表面修饰。
3.表面活性改性法表面活性改性法是通过在高分子材料表面改变表面活性基团的方式，从而改变其物理和化学性质的方法。
常见的表面活性基团有羟基、胺基、羰基等。
4.离子注入法离子注入法是利用加速器将目标离子加速到高速度，在高分子材料表面形成一层薄层，从而实现界面改性的方法。
常见的离子有氮、氩等。
三、高分子材料界面改性的应用研究界面改性技术对高分子材料性质的改善，使其在各种领域得到广泛应用。
下面以几个示例介绍其应用研究：1.在医疗方面，通过界面改性技术，增加了不同颜色的荧光纳米包被物质的吸附能力，使比色比荧光更具选择性信号，有望在癌症早期筛查和诊断中得到广泛应用。
2.在电力行业，通过界面改性技术，制备出耐高温、防辐照的电线、电缆等，提升了电线电缆的使用寿命。
3.在机械工程方面，通过界面改性技术，可以制备出具有耐磨、耐冲击、抗静电等特性的高分子材料，从而提高机械设备的使用寿命和安全性。
四、结论高分子材料界面改性技术作为先进的表面改性技术，在材料科学与技术领域具有重要的应用前景。
高分子材料加工及表面改性技术
高分子材料加工及表面改性技术高分子材料，其实就是具有很高分子量的化合物。
这种材料具有比较高的强度和韧性，可以应用在很多领域中，例如工业、医学、电子等等方面，而高分子材料加工及表面改性技术，则是围绕着这种材料的处理技术而展开的研究和实践。
在这篇文章中，我将针对高分子材料的加工和表面改性技术进行探讨。
一、高分子材料加工技术高分子材料的加工技术，主要包括成型加工、加工工艺以及加工装备等三个方面。
1. 成型加工成型加工，是指将高分子材料加工成所需形状和尺寸的工艺过程。
其中，最常见的成型加工方法，便是注塑成型。
注塑成型是一种通过芯棒将熔化的高分子塑料注入模具中冷却成型的方法。
该方法在整个加工处理过程中，需要用到注塑机、机械手等设备。
此外，还有挤出成型、吹塑成型、压缩成型等不同的成型加工方法。
这些方法，适用于不同的高分子材料以及不同的加工需求。
2. 加工工艺加工工艺，则是指通过调节加工参数，使高分子材料达到最佳加工状态。
对于不同的高分子材料，其加工参数也会有所不同。
举例来说，在进行注塑加工处理时，需要考虑高分子材料的注塑温度、注塑压力、注塑速度、模具温度等因素。
3. 加工装备高分子材料加工中，加工装备则是重要的辅助性因素。
相应的，加工装备的维护保养，以及开展相应的技术培训，也是加工成功的关键之一。
二、高分子材料表面改性技术除了高分子材料加工技术以外，改善高分子材料表面性能的技术也受到了广泛的关注。
表面改性技术，可以通过物理、化学、生物等多种途径，将高分子材料的表面性能得到改进。
1. 物理方法物理方法，指的是通过物理手段来进行表面改性。
例如，通过使用阳极氧化、喷砂处理以及激光加工等方法，对高分子材料的表面进行改良。
在这些方法中，激光加工则属于一种比较高效的表面处理技术。
通过使用激光加工设备，可以在材料表面形成微米级别的表面结构和纳米级别的结晶区域，从而达到更好的表面改性。
2. 化学方法化学方法，指的是在高分子材料表面添加化学物质，从而起到改性的作用。
医用高分子材料性能与应用考核试卷
5. A
6. B
7. A
8. B
9. B
10. C
11. D
12. D
13. D
14. C
15. B
16. A
17. D
18. C
19. D
20. D
二、多选题
1. ABD
2. ABCD
3. ABC
4. ABC
5. ABCD
6. ABC
7. ABCD
8. ABC
9. ABCD
10. ABCD
A.聚乙烯
B.聚乳酸
C.硅橡胶
D.聚合物陶瓷复合材料
20.生物医用高分子材料在药物输送中的应用主要有哪些优点？（）
A.控制药物释放速率
B.降低药物副作用
C.提高药物生物利用度
D.所有以上选项
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.生物医用高分子材料应具备哪些特点？（）
5.为了提高生物医用高分子材料的血液相容性，常采用的方法是对其表面进行_______。
6.人工关节置换手术中，常用的生物医用高分子材料是_______。
7.在生物医用高分子材料中，_______是一种常用的生物惰性材料，常用于心脏起搏器的外壳。
8.生物医用高分子材料的加工成型方法中，_______技术可以实现复杂结构的精确制造。
A.聚乳酸
B.聚乙醇酸
C.聚己内酰胺
D.聚苯乙烯
19.生物医用高分子材料在体内应用时，需要考虑的生物学问题有哪些？（）
A.生物降解性
B.生物相容性
C.感染风险
D.免疫反应
20.以下哪些技术可以用于生物医用高分子材料的加工成型？（）
生物医用高分子材料的概念，功能，发展前景
生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。
生物医用高分子材料的功能医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗、以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。
生物医用高分子材料的发展前景我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。
目前约有50多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60多种,制品达400余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300 t。
然而,我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段[5],还没有能够建立在分子设计的基础上。
因此,应该以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。
医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。
生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面:1 、组织工程材料组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。
它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建,延长寿命和提高健康水平。
其方法是:将特定组织细胞“种植”于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料上,形成细胞-生物材料复合物;生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境;随着材料的降解和细胞的繁殖,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官。
这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器官进行结构、形态和功能的重建,并达到永久替代。
2、生物医用纳米材料———药物控释材料及基因治疗载体材料高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的。
高分子材料的改性与改性实验
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汇报人：
目录 /目录
01
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04
高分子材料改 性的实验流程
02
高分子材料改 性的重要性
05
高分子材料改 性实验的注意 事项
03
高分子材料改 性的方法
06
高分子材料改 性实验的应用 前景
实验材料：详细列出实验所需的材料和 设备
实验步骤：详细描述实验的操作步骤和 过程
实验分析：对实验结果进行分析和解释
实验结论：总结实验结果，提出结论和 建议
06
高分子材料改性实验的 应用前景
在工业生产中的应用
高分子材料改性实验在电子 工业中的应用
高分子材料改性实验在汽车 工业中的应用
高分子材料改性实验在建筑 材料工业中的应用
05
高分子材料改性实验的 注意事项
安全问题
实验过程中必须穿 戴防护设备，如手 套、口罩、护目镜 等
实验过程中应避免 接触高温、高压、 有毒有害物质
实验过程中应遵守 实验室安全规定， 如禁止吸烟、饮食 等
实验结束后应妥善 处理废弃物，避免 环境污染
实验设备与试剂管理
实验设备：选择合适的设备，如搅拌器、加热器等，确保实验顺利进行。 试剂管理：妥善保管各种试剂，避免污染和变质，确保实验结果的准确性。 实验环境：保持实验室清洁、通风，避免外界因素对实验结果的影响。 安全防护：遵守实验室安全规定，穿戴防护设备，确保实验人员的安全。
降低成本
改性可以使材料更加环保， 减少废弃物的产生，降低环 保成本
通过改性，可以提高材料的 性能，降低生产成本
改性可以使材料更加耐用， 减少维修和更换成本
高分子材料的表面改性与功能化
高分子材料的表面改性与功能化高分子材料是一类重要的材料，广泛应用于许多领域。
然而，由于其特殊的性质和结构，其表面常常具有一些不足，如亲水性差、耐磨性差等问题。
为了克服这些问题，提高高分子材料的性能，人们提出了表面改性和功能化的方法。
本文将介绍高分子材料的表面改性与功能化的基本概念、方法和应用。
一、表面改性的概念和方法表面改性是指对高分子材料表面进行一系列化学或物理处理，改变其表面性质的过程。
常见的表面改性方法包括：1. 化学改性：通过在高分子材料表面引入新的官能团，改变其表面性质。
例如，通过表面引入羟基、氨基等官能团，可以增强高分子材料的亲水性；2. 物理改性：利用物理方法改变高分子材料的表面形貌和性质。
例如，利用等离子体处理可以使高分子材料表面形成更为平整的结构，增加其耐磨性；3. 界面改性：在高分子材料表面形成一层致密的界面层，提高其与其他材料的相容性。
例如，通过溶液法将一层介于高分子材料与其他材料之间的化合物涂覆在其表面，形成稳定的界面。
二、功能化的概念和方法功能化是指在高分子材料的表面上引入具有特定功能的官能团或化合物，赋予其新的性能和应用功能。
常见的功能化方法包括：1. 生物功能化：在高分子材料的表面引入生物活性分子，使其具有生物相容性、抗菌性等功能。
例如，通过将低分子量的抗菌剂共聚合到高分子材料表面，可以使其具有良好的抗菌性；2. 光学功能化：在高分子材料表面引入光学活性分子，使其具有光学透明性、光泽等功能。
例如，通过将含有特定荧光基团的物质接枝到高分子材料表面，可以使其具有荧光效应；3. 电化学功能化：在高分子材料表面引入具有良好电导性的分子，使其具有电容、电解质传感器等功能。
例如，通过在高分子材料表面修饰金属氧化物纳米颗粒，可以增加其电导性和储能性能。
三、高分子材料的表面改性与功能化的应用高分子材料的表面改性与功能化可以赋予其新的应用领域和性能。
以下举例说明：1. 表面亲水改性的应用：将表面亲水改性的高分子材料广泛应用于涂层、纺织品等领域，提高其耐水性和易清洁性；2. 生物功能化的应用：将生物活性分子功能化的高分子材料应用于医疗领域，如人工骨骼、药物缓释系统等；3. 光学功能化的应用：将具有光学功能的高分子材料应用于光学器件制造，如光纤、光学屏幕等；4. 电化学功能化的应用：将具有电化学功能的高分子材料应用于能源存储与传感器等领域，促进新能源技术的发展。
生物材料的纳米处理与改性
生物材料的纳米处理与改性随着技术的不断进步，生物材料的纳米处理与改性逐渐引起人们的关注。
生物材料是指由生物体或其代谢物质制成的材料，例如植物纤维、动物骨骼等。
生物材料既具备天然有机高分子材料的可降解、可再生等优点，又具备良好的生物相容性和生物活性，因此在医疗、环境保护、食品加工等领域有广泛应用。
而生物材料的纳米处理与改性可以进一步增强其性能和应用领域。
一、生物材料的纳米处理纳米处理主要是通过调节生物材料的表面或结构来改变其性质。
例如，将纳米材料添加到生物材料中，可以增强其力学性能、导电性能、热稳定性等。
具体纳米处理方法如下：1. 纳米颗粒填充法将纳米颗粒填充到生物材料中，可以增强其力学性能、导电性能、热稳定性等。
例如，将纳米硅氧烷填充到聚丙烯酸酯中，可以增强其力学性能和热稳定性。
2. 纳米涂层法将纳米材料涂覆在生物材料表面上，可以增强其抗菌性能、生物相容性等。
例如，将银纳米颗粒涂层于聚氨酯表面上，可以增强其抗菌性能，并且对人体无害。
3. 生物范围法利用生物纳米技术，例如利用病毒、细菌等生物体的特殊性质，来改变生物材料的性质。
例如，利用噬菌体对细菌的特异性，将噬菌体修饰于生物材料表面，可以增强其针对性。
二、生物材料的改性生物材料的改性是通过在材料中引入特定化合物或结构改变其性质。
例如，将羟基磷灰石等无机化合物引入生物材料中，可以增强其力学性能、生物相容性等。
具体改性方法如下：1. 化学改性法利用化学反应将特定化合物引入生物材料中，改变其性质。
例如，将丙烯酰胺引入明胶中，可以增强其力学性能。
化学改性法可以精确控制改性程度和改性位置，是一种常用的改性方法。
2. 物理改性法利用物理方法，例如材料机械加工、激光刻蚀等，来改变生物材料的结构和形态，从而改变其性质。
例如，将核壳颗粒修饰到生物材料表面上，可以增强其抗氧化性能。
3. 复合改性法利用两种或多种不同的化合物对生物材料进行改性。
例如，将纳米银颗粒和羟基磷灰石复合修饰到明胶中，可以增强其抗菌性能和生物相容性。
光化学固定法表面改性医用高分子材料研究进展
光区域 ， 这样可 以避免因紫外光能量过高而对生 物分子造成破坏。二苯酮类化合物可利用其三线 态从高分子材料表面提取氢 原子 而嵌入碳 一氢 键， 然后经过分解产生一对 自由基 ， 并形成新 的 碳一碳键。与叠氮基化合物不同的是二苯酮类化
＋ 稿 日期 ： ０ ７０ —８ 收 ２ ０ —８０
刘庆 丰 冯胜 山
（ 湖北工业大学 机电研究院 武汉 ４ ０ ７ ） ３ ００
褚 衡 严 海彪
（ 湖北工业大学化学与环境 工程学院 武汉 ４ ０６ ） ３ ０ ８
摘 要 关键词
综述 了光化学 固定法表 面改性医用高分子材料方面的研究进展 ， 介绍 了光化学 固定法的原理和优点。 表面改性 ； 光化学固定法 ； 光偶联剂 ； 生物相容性
第 ４期
刘庆丰等 ： 光化学 固定法表面改性 医用高分子材料研究进展
３ １
固定 法 在 聚 合物 表 面 引 入 具 有 或 间 接具 有 抗 凝 血活性 物质可 以赋予 材料 抗凝 血功 能 。一些 抗凝
材料 形 成 的聚 氨 酯
乙烯 基 吡 略 烷 酮 的共 聚
物 ， 明 显改 善 血 液 相 容性 ， 且 改 性 后 材料 的 能 而
地 实现 光化 学 固定 的高分 子有 聚 乙二 醇 、 聚丙 烯 酰胺 、 乙烯 吡 咯烷 酮 、 聚 胶原 、 素 、 连蛋 白 、 肝 纤 透
擦 系数 的降 低 ， 活性 高 分 子 （Ａ Ｐ Ｐ的衍 生 光 Ｐ Ａ、Ｖ
物）涂层现已用于降低各种医用高分子材料的摩
擦系 数【 。
２ 形成具 有抗 凝作 用 的表面 ． ２
２１ 提高 材料 表面 的润滑 性 ．
提高材料表面的润滑性可减少组织粘附、 降
生物医用材料系列6-生物医用材料表面改性
目录
• 生物医用材料表面改性的重要性 • 生物医用材料表面改性的方法 • 生物医用材料表面改性的应用 • 生物医用材料表面改性的未来发展
01
生物医用材料表面改性的重要性
改善生物相容性
生物相容性是指材料与生物体之间相互作用后产生的适应性 反应。通过表面改性，可以改善生物医用材料与人体组织和 细胞的相容性，降低排异反应和炎症反应，提高材料的生物 安全性。
经过表面改性的牙科种植体可以缩短骨结合时间，提高种植体的稳定性和长期成功 率。
药物载体
药物载体是一种用于输送药物到病变部位的医疗器械。表面改性技术可 以提高药物载体的靶向性和释药性能。
常用的表面改性方法包括化学偶联、物理吸附、涂层技术等，这些技术 可以改变药物载体表面的性质，使其更易于与药物结合并输送到病变部
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生物医用材料表面改性的应用
人工关节
人工关节置换是一种常见的手术，用于治疗严重的关节疾 病。表面改性技术可以提高人工关节的耐磨性和生物相容 性，减少植入后并发症的发生。
常用的表面改性方法包括涂层技术、离子注入、等离子喷 涂等，这些技术可以改变人工关节表面的物理和化学性质， 提高其与人体组织的相容性。
表面氧化还原反应
通过氧化或还原反应改变 材料表面的化学状态和性 质。
生物化学方法
生物固定化
利用生物分子的特异性结合，将 生物分子或细胞固定在材料表面，
提高材料的生物相容性和功能。
酶固定化
将酶固定在材料表面，利用酶的生 物催化作用改善材料的性能。
生长因子固定化
将生长因子固定在材料表面，促进 细胞生长和组织再生。
新型涂层材料
采用新型涂层材料可以提高表面改性的持久性和稳定性，如采用具有优异耐久性和稳定性的生物活性 涂层材料，这些涂层能够与生物医用材料紧密结合，提高材料的耐久性和稳定性。
生物医用材料系列6--生物医用材料表面改性
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共价接枝方法能使材料表面形成的白蛋白层与基
体之间有很高的结合能力。可以使材料表面血小板 的粘附量下降3个数量级，甚至可以达到无血小板 粘附，且白质白层的稳定性远大于物理吸附。 伽马辐射可以促进白蛋白在材料表面的共价接 枝。
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(III)聚氧化乙烯表面接枝 理论依据：
有报道指出，材料表面具有一端悬挂的长链结 构是其具有良好血液相容性的一个条件。这种结构 可以维持血液中血浆蛋白的正常构象。
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3.等离子体表面改性
等离子是一种全部或部分电离的气态物质，含
有亚稳态和激发态的原子、分子、离子。 等离子体中的电子、原子、分子、离子都具有 一定能量，可与材料表面相互作用，产生表面反 应，使表面发生物理化学变化而实现表面改性。
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等离子体表面改性有三种类型：
•等离子体表面聚合
•等离子体表面处理 •等离子体表面接枝
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金属材料（如不锈钢、钴铬钼合金、钛合金等） 主要是作为承受载荷的硬组织替代材料。它们长期与
肌体的体液接触，并承受周期性机械载荷作用，容易
出现金属腐蚀、磨损、疲劳等问题。
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•不锈钢矫形器件埋入体内曾发生腐蚀失效问题； •钛合金人工关节与超高分子聚乙烯髌配付，经
100万次人步行载荷后将产生3.8mg的磨屑，这些 磨屑与组织接触将产生感染、组织坏死，而使植
有很高化学活性
氢原子、自由 基衍生单体等
在主链随机位 置产生自由基
支化、交联
高度交联的网 状结构聚合膜
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表面修饰方法(肖）
1、基底金属
不锈钢317L、
NiTi记忆合金 2、单体乙烯 硫酸二甲酯、 亚磷酸二甲酯 通过放电形成有机聚合膜（含C、H、O） 。
高分子材料的表面改性技术
高分子材料的表面改性技术高分子材料作为一类具有广泛应用价值的材料，拥有诸如重量轻、力学性能好、绝缘性能好等特点，广泛应用于电子、医疗、航空、汽车、建筑等领域。
然而，高分子材料本身也存在众所周知的问题，如容易老化、耐磨性能差等。
为了提高高分子材料的使用寿命及性能，表面改性技术应运而生。
一、表面改性技术简介表面改性技术是对材料表面进行物理、化学或生物改性，从而改变材料表面性质（如亲/疏水性、化学稳定性等），实现对材料性能的优化。
在高分子材料领域中，表面改性技术是一种有效的方法，可以改变高分子材料表面的化学、物理结构，提高高分子材料的性能。
二、表面改性技术的分类表面改性技术主要分为物理方法和化学方法两大类。
1.物理方法物理方法是利用外力来改变高分子材料表面性质的方法，包括光刻、电解、喷砂、电子束等。
其中，电子束法是一种常用的表面改性技术，它通过利用高能电子束照射高分子材料表面，使其表面产生化学和物理结构改变，改变表面性质，提高材料耐用性。
2.化学方法化学方法是指利用化学试剂对高分子材料表面进行改性的方法，包括化学清洗、化学修饰、浸渍基质改性、表面接枝等技术。
其中化学清洗是一种温和的表面改性技术，可以去除表面污染物、氧化皮层等物质，减少材料表面的异物，提高高分子材料的表面性质。
三、表面改性技术的应用表面改性技术的应用非常广泛，包括材料的吸附、催化、传感、分离等领域。
在高分子材料中，表面改性技术的应用同样非常重要。
例如，在高分子材料的表面上接枝特定的功能基团或者粘结一定的物质，从而改变其表面性质，提高其化学、力学等性能。
这些表面修饰后的高分子材料可以被应用于传感器、生物医学材料、纳米材料等多个领域。
四、表面改性技术的挑战与发展虽然表面改性技术在高分子材料领域中取得了许多重要进展，但是仍然存在一些挑战。
例如，现有的表面改性技术仍然存在一定的局限性，无法实现对高分子材料表面性质的精确调控。
此外，当前表面改性技术的成本较高，需要使用一定的化学试剂和条件，同时也存在环境问题。
聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用
聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用一、本文概述本文旨在探讨聚多巴胺（Polydopamine, PDA）在生物材料表面改性中的应用。
作为一种新兴的、具有生物活性的材料，聚多巴胺因其独特的性质，如良好的生物相容性、粘附性、以及易于功能化的特性，在生物医学工程、组织工程、药物传递、生物传感器等多个领域受到广泛关注。
本文将详细介绍聚多巴胺的合成方法、表面改性的原理及其在生物材料表面改性中的具体应用，并探讨其可能存在的问题和未来发展方向。
通过本文的阐述，希望能为相关领域的研究者提供有益的参考和启示，推动聚多巴胺在生物材料表面改性领域的进一步发展和应用。
二、聚多巴胺的合成与性质聚多巴胺（Polydopamine, PDA）是一种模拟海洋生物贻贝粘附蛋白的人工合成高分子材料，因其独特的粘附性和生物活性，在生物材料表面改性领域具有广泛的应用前景。
聚多巴胺的合成主要基于多巴胺（Dopamine）的氧化自聚合反应，这一过程可以在多种基材表面进行，包括金属、非金属、有机和无机材料等。
多巴胺是一种生物活性分子，广泛存在于生物体内，特别是哺乳动物的中枢神经系统中。
在碱性条件下，多巴胺可以发生氧化自聚合反应，生成聚多巴胺。
这种聚合反应过程相对简单，可以在水溶液中进行，且对温度要求不高，通常在室温下即可进行。
聚多巴胺具有一系列独特的性质，使其成为生物材料表面改性的理想选择。
聚多巴胺具有强大的粘附性，可以紧密地附着在各种材料表面，形成一层均匀的涂层。
聚多巴胺具有良好的生物相容性和生物活性，可以促进细胞粘附和增殖，有利于生物材料在生物体内的应用。
聚多巴胺还含有丰富的官能团，如羟基、氨基和醌基等，这些官能团可以进一步与其他生物分子或药物进行化学反应，实现生物材料的功能化。
聚多巴胺的合成相对简单，性质独特，具有良好的粘附性、生物相容性和生物活性，以及丰富的官能团，这些特点使得聚多巴胺在生物材料表面改性领域具有广阔的应用前景。
通过聚多巴胺的改性，可以改善生物材料的表面性能，提高其生物相容性和功能性，从而满足生物医学工程领域对生物材料日益增长的需求。
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择和 改性来解 决组 织相 容性 问题 。
生物体器 官 、 细胞 器 、 组 织 细胞 及 生 物 大 分子 相 容 ， 无
毒性 、 无 热原反应 、 无致 癌 性 等 ， 对 生 物 体组 织 、 血液、
不引起凝 血 及 血 小 板 粘 着 凝 聚 ， 不 出现 溶 血 现象 。
当异体 与血 液相 接 触 ， 其表 面 很快 会 吸 附一层 蛋
白质Ｌ ８ ］ ， 一些 能促进 血小 板 粘 附 的蛋 白质 及 吸附 在异 体表 面的血 纤维蛋 白原 通过 作用将会 粘附和 活化 血小
由于高分 子 材料 和血 液 接 触 主 要 发 生 在 材 料 的 表 面
应， 以及 人体对 这 些 反应 的耐 受 程 度 。生 物相 容性 可
简单地 概括 为 ： 活 体与材 料之 间 的相 互关 系 ， 主要 涉及
血 液相容性 （ 抗凝 血性 ） 和组 织相容 性 ］ 。
１ ． １ 血 液相容性
２ ． 】 ． １ 表 面涂层
血 液相 容性 指生物 医用 高分 子材 料与血 液接触 时
摘 要 ： 生 物相 容 性 是 医 用 高 分 子材 料 应 用 中必 须 解 决 的 关键 问题 ， 通 过 表 面 改 性 以改善 生 物 医 用 高分 子 材 料 的 生
物 相 容性 的研 究备 受 关 注 。分 别 从 物 理 、 化 学、 仿 生 三 方 面对 生物 医用 高分 子 材 料 的 表 面 改 性 方 法及 进 展 进 行 了综述 。
用 高分子 材料具 备一 定 的 功 能特 性 显 得 至关 重 要 ， 与
后， 不会致 使细胞 、 组 织 的功能 下降 ， 不会发 生炎症 、 癌 变以及生 物排 异含有可 游离 的有毒物 质或在 与生物组织 接
触过程 中逐 步降解 产 生有 毒 物 质 ， 长期 植入 后 出现 异
到生物 医用材 料后 ， 两 者 间 产 生 的生 物 、 物理、 化学 反
法 改善 、 优 化材 料 的表 面性 质 ， 可改善和促进 材料表 面 与 生物环 境 的相互 作 用 ， 大 幅度 提高 生物 医用高 分 子
材 料与生 物 体的相 容性 ［ ７ ］ 。
２ ． １ 物 理 方 法
组织 相容 性 指 材 料 与 生 物 活 体 组 织 及 体 液 接 触
学意 义和高技 术含 量 ， 还 与患 者 的 康 复 与生 活 质量 密 切相关 ， 同时具有 巨大 的经济价 值 。 由于生物 医用 高分 子 材 料 本 身 的局 限性 ， 当合 成 材料植 入体 内 ， 细胞 膜 表 面 的受 体 会 寻 找 与之 接 触材 料表 面所提供 的信 号 ， 以 区别 自体 或异 体 ， 未经 表面 改 性 的医用高 分子 材料 的生 物 相 容性 差 。 因此 ， 生 物 医
２ 生 物 医 用 高 分 子 材 料 的表 面 改 性
生物 医用高分 子 材 料 与生 物 体接 触 时 ， 可 能会 使 生物 体发 生毒性 、 致敏 、 炎症、 致癌、 血 栓 等生 物 反应 ， 材料 表面 与生物 环境 的相互 作用是 影响发生这 些反 应 的最 主要 因素 ， 而两 者 的相 互 作 用与 生物 医用高 分 子 材料 表面 的结构 、 成分 、 形貌、 能 量状 态 、 亲疏 水性 、 所
带 电荷 、 导 电特 征 等 有关 。通 过 物理 、 化学、 生物 等 方
免疫等 系统无不 良反应 一 。对 医用高分 子材 料进行 表
面改性 从而改善 其生 物相 容性 日益 成为人 们关注 的热
点。
１ 生物 医用 高 分 子 材 料 的 生 物 相 容 性
生物 医用 高分 子材料 的生物相 容性 是指人体 接触
田
２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ Ｉ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． １ 亿 Ｃ 与佳物 Ｚ程 ｈ
ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
生物 医用 高分 子材 料 的表 面 改 性
杨 颖 。 李 勤 。 张 寒 ， 梁 飞
（ １ ． 西安 医学院 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ２ １ ； ２ ． 陕西 省肿 瘤 医院 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ６ １ ）
ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ） 是 一类用 于疾病 诊 断 、 治疗 和器 官再 生 的新 型
上， 抗凝 血材 料 的主 要工 作 是 在材 料表 面 的合 成 设计
上， 围绕不 同表 面结构 及表 面结构 的修饰而 展开 。
１ ． ２ 组 织相容性
高分子材料 ［ １ ］ 。 目前 广 泛 应用 于药 物 控 制 释放 、 组 织 工程 、 人工器官 、 齿科 材 料 等 领 域 ， 不 仅具 有 重要 的科
关键 词 ： 生 物 医用 高 分 子 材料 ； 生物 相 容 性 ； 表 面改 性 中 图分 类 号 ： Ｒ ３ １ ８ 。 ０ ８ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ —０ ｏ ｌ ６ 一Ｏ ４
生物 医用 高分 子 材料 （ Ｂ ｉ ｏ ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ｍａ —
基金项 目： 陕西省教育厅科研 计划资助项 目（ ２ ０ １ ０ Ｊ Ｋ８ １ ４ ， ２ ０ １ ２ Ｊ Ｋ ０ ６ ３ ８ ）
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ －０ ９ —２ ２
作者简介 ： 杨颖（ １ ９ ７ ３ 一） ． 女， 陕 西 泾 阳人 ， 实验 师 ， 研 究方 向 ： 药物 合 成 ， Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ｆ ｅ ｉ ６ ６ ２ ０ ０ ３ ＠ｈ ｏ ｔ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｍ。