生物医用高分子的表面改性
生物医用高分子材料的表面改性综述
摘要生物医用高分子材料因其各种优良的性能在当前生物医药领域占有举足轻重的作用,而生
物相容性是生物医用高分子材料必须具备的优良特性,是材料产品成功应用的关键?目前,改善生
物医用高分子的生物相容性主要通过对其进行表面改性,以达到能够与生物体相适应的要求,本文主要概述了生物医用高分子的生物相容性以及相关的表面改性技术?
关键词生物医用高分子材料生物相容性表面改性
引文
随着现代医疗技术的不断发展,各种新型医疗材料得到了巨大的发展,其中,生物医用高分子材料更是得到了非常广泛的应用,但同时,也有其自身的不足,主要是当合成材料植入机体内,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,即免疫应答反应?未经表面改性的医用高分子材料生物相容性差,使得机体产生强烈的免疫排斥反应,从而导致移植手术失败?因此,生物医用高分子材料必须具备以下优良的性能:与生物体器官?细胞器?组织细胞及生物大分子高度相容,无毒性、无致癌性?无热原反应,对机体组织?血液?免疫等系统无不良反应等?而这些性能要求都要通过对生物医用高分子材料表面进行一定的改性才能达到，因此,生物医用高分子表面改性技术成为当前研究的一个热点?
1. 生物医用高分子材料表面的生物相容性
生物相容性是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反应,以及人体对这些反应的忍受程度。植入人体的生物医用材料及各种人工器官、医用辅助装置等医疗器械,必须对人体无毒性、无致敏性、无刺激性、无遗传毒性和无致癌性,对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。生物相容性可简单地概括为:活体与材料之间的相互关系,主要涉及组织相容性、血液相容性和细胞相容性[1]。
1.1 组织相容性
组织相容性指材料与生物活体组织及体液接触后,不会致使细胞?组织的功能下降,不会发生炎症?癌变以及生物排异反应等?合成高分子生物材料的主要缺点是往往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,长期植入后出现异物反应?组织相容性要求材料无毒、不损伤生物体组织?没有抗原性和致癌性等?一般可通过对材料的选择和改性来解决组织相容性问题?
1.2 血液相容性
血液相容性是指生物高分子材料表面抑制血管内血液形成血栓的能力，降低或消
除生物材料破坏血液中的红细胞而导致的溶血现象，或因材料本身所致的血小板功能下降、白细胞暂时性减少和功能下降以及补体激活等血液生理功能的影响[2]?所以，血液相容性材料的改性工作主要通过改进材料表面的合成设计，以及对不同表面结构的修饰来完成?
1.3 细胞相容性
生物医用高分子材料的细胞相容性主要是研究材料对细胞生长?附着?增殖和代谢方面的影响,是评价高分子生物材料生物相容性的一项重要内容。而细胞毒性作用是考察材料细胞相容性的重要因素,主要表现在植入材料对细胞增殖?细胞周期?细胞凋亡以及胞内蛋白表达等方面的影响[3],因此,对这些方面的研究是成功合成具有细胞相容性的生物高分子具有重要意义?
2 生物医用高分子表面改性
2.1 表面涂层技术
表面涂层技术是生物医用材料表面改性的一类常用技术,主要通过在高分子材料表面增加抗凝血涂层,钝化敏感的生物材料表面,使血液不能直接与之接触,从而有效提高材料的生物相容性?白蛋白不仅能减少血小板的黏附和聚集,还可降低纤维蛋白原和血浆蛋白的吸附。因此,预先在生物材料表面涂覆一层白蛋白或用白蛋白改性的物质成分可显著提高材料的抗凝血性能[4]?但是，涂层与材料之间的粘附作用，主要依赖氢键、范德华力等物理作用来维系，这也导致涂层与基材表面的粘合力较弱，涂层稳定性较差，特别是一些易脱落、易变形的医疗器件，会使涂层从基材表面脱落。而一些涂层自身由生物降解性物质组成，易为机体组织降解、吸收，这些均会影响材料的稳定性和使用效果。尽管如此，表面涂层技术以其设备简单、易于操作、均一性好等其他方法所不具备的特点和优势，在生物材料表面改性过程中常被优先考虑。
2.2表面接枝改性技术
表面接枝改性是通过接枝亲水基团或疏水基团来改善血液相容性，是提高生物材料抗凝血性的一条重要途径。这种方法构建的表层与基材结合牢固，不易脱落，从而保证了生物材料良好的稳定性。目前，关于高分子生物材料表面接枝技术的研究主要集中在接枝方法和接枝表面的抗凝血性上，前者是寻找材料表面产生接枝活性点的有效方法，而后者主要是通过接枝单体的设计和选择来研究表面结构、性质的改变对抗凝血性的影响。
表面接枝改性技术可以通过选择不同的单体对同一高分子材料进行改性而使其表面具有截然不同的特性，从而得到许多个性化的生物医用高分子材料[4]。因此，表面接枝改性技术在生物医药高分子材料中具有很好的发展前景。
2.3等离子体表面改性技术
等离子体中的电子、离子、原子、分子等都具有一定的能量,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。等离子体表面改性有三种类型等离子体表面处理、等离子体表面聚合及等离子体表面接枝聚合。
2.3.1等离子体表面处理
等离子体表面处理是将材料置于非聚合性气体中，利用等离子体中的能量粒子、活性物种与材料的表面发生反应，在材料表面产生特定的官能团，改变材料的表面结构，达到对材料进行改性。采用O2等离子体处理聚丙烯中空纤维膜表面，处理后材料表面羰基、烷氧基等极性基团明显增加，其表面自由能得以提高，进而使得材料的溶血率和血小板粘附密度下降[5]
2.3.2 等离子体表面聚合
等离子体表面聚合是将高分子材料置于聚合性气体中，在其表面沉积形成一层较薄的聚合物。等离子体表面聚合具有以下特点[6]：(a).单体的种类可为多种有机化合物；
(b).等离子体聚合物膜为无针孔的薄膜，化学稳定性好、热稳定性及机械强度优良，具有高度交联的网状结构，对基材的粘着性很好；(c).可以调控等离子体聚合物膜的交联度以及物理、化学特性；(d).聚合过程中无需使用溶剂，运用方便、灵活。
2.3.3等离子体表面接枝聚合[7]
等离子体接枝聚合是将等离子体作为一种能源基体，对材料表面进行预处理，并在材料表面产生活性自由基，引发功能性单体在材料表面进行热接枝或紫外光接枝。但热接枝需要高温，且耗时较长。紫外光接枝具有反应时间短、反应条件温和的特点，是近年来等离子体表面技术研究的热点。
2.4表面仿生修饰技术
对生物医用高分子材料进行表面仿生化修饰，使其不被机体视为异物是一种改善血液相容性的理想方法。该法是在材料表面固定生理活性物质（如肝素、水蛭素、前列腺素等）和溶解血栓的纤溶性活化酶（尿激酶等），使表面具有生物活性，减弱血液与材料表面的相互作用，从而提高抗凝血性[8]。
2.4.1 表面肝素化
肝素是最早被认识的天然抗凝血药物，通过抑制凝血酶原的活化，延缓和阻止纤维蛋白网络的形成而阻止凝血，具有很好的抗凝血效果，亦可能会减少导管介入所引起的细菌感染。将肝素固定于医用生物高分子材料表面，是材料的抗凝血性改善的重要途径，采用的方法有物理吸附法和化学偶合法，物理吸附法结合不太牢固，但能够保持肝素的构象不变；化学偶合法的结构稳定，但不易保持肝素的构象，从而使得抗凝血性能降低。
2.4.2表面磷脂化
细胞膜外表面主要由卵磷脂构成。卵磷脂中的两亲性磷酸胆碱（phosphor-ylcholine PC）基团具有很强的抗凝血活性，含有PC 端基的表面对血细胞呈惰性，不会吸附和激活血小板；另外，PC端基带有等量正、负电荷，亲水性较好，可减弱与蛋白的相互作用，并可逆吸附蛋白，因此，被吸附的蛋白能购保持其自然构象。改善材料的血液相容性的有效方法是在医用材料中引入磷酸胆碱基团。
2.4.3表面内皮化
内皮细胞固定法生物医用高分子材料由于接触到的生物体系成分（如体液、酶、细胞、自由基等）复杂，生物学环境极其复杂，仅仅依靠表面修饰很难使其血液相容性得到很大的改善。研究者发现改善血液相容性的重要途径是通过应用组织工程技术在材料表面原位培养人体内皮细胞。血管内皮细胞是体内新陈代谢十分活跃的内分泌器官。通过血管内皮细胞的物理屏障作用及调节维持凝血因子和抗凝血因子之间的动态平衡，可使血液正常流动，而不发生凝血。目前，改善材料血液相容性的理想方法是在生物医用高分子材料表面种植、培养血管内皮细胞，但直接将内皮细胞种植在基质材料表面不仅增殖速度慢，而且容易脱落分离。因此，通过共价键结合作用可将内皮细胞固定在材料表面，然后再在其上种植和培养内皮细胞。
2.5光化学固定法
光化学固定法是在紫外光或可见光（200~800nm）照射下，带有双官能团（热活性基团和光活性基团）的光偶联剂将含生物活性成分的化合物分子偶联到材料表面。偶联途径有两种，一是先将目标分子与光偶联剂进行化学反应，生成有光活性基团的衍生物，然后进行光化学反应使目标分子共价偶联到高分子材料表面。另外，也可先用光偶联剂对材料表面进行光化学处理，再通过光偶联剂与目标分子生反应[9]。在生物医用高分子材料表面改性中，前者一般更为常用。
在生物医用高分子材料改性领域，光化学固定法有着其他方法不具备的特点和优势。该法不影响材料的本体性质，不需要复杂的仪器和苛刻的工艺条件，操作简便，反应迅速，成本较低[10]。而且，材料表面不需要反应性官能基团，能使材料表面处于高度有序状态，抗凝血性更显著。此法通用性较强，在常规生物材料改性中应用广泛。结语
优良的生物相容性是生物医用高分子必不可少的性能，同时也是制约生物医用高分子发展的关键性难题，而高分子表面改性技术则是克服这一难关的核心方法，虽然经过近些年的发展，高分子表面改性技术有了一些可观的发展，比如高分子表面接枝改性、等离子体表面改性、表面仿生修饰等技术在生物医用高分子材料中的应用，但是这些技术仍然存在许多的缺陷与不足。因此，要让生物医用高分子材料更加广泛地得到应用，更好地造福于现代医学和人类医疗卫生事业，我们还要进行更进一步的研
究。
参考文献
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聚合物表面改性方法
聚合物表面改性方法 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由1mol 的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓硫酸100份，将聚乙烯或聚丙烯室温条件下在处理液中浸泡1~1.5h，66~71℃条件下浸泡1~5min，80~85℃处理几秒钟，此外还有过硫酸铵的氧化处理液[3]。其配方为硫酸铵60~120g，硫酸银(促进剂)0.6g，蒸馏水1000ml，将聚乙烯室温条件下处理20min，70℃处理5min，当用来处理聚丙烯时，处理温度和时间都需增加一些，70℃lh，90℃10min，其中促进剂硫酸银效果不明显，可以去掉，但此处理液有效期短，通常只有lh。这两种处理方法，效果都不错。 1.3聚醚型聚氨酯 Wrobleski D. A.等[4]对聚醚型聚氨酯Tecoflex以化学浸渍和接枝聚合进行表面改性。且用Wilhelmy平衡技术测定接触角，结果表明，经聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和PEG化学浸渍修饰表面，以及用VPHEMA对2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸及其钠盐(AMPS和NaAMPS)光引发表面接枝。其表面能增大，表面更加亲水。化学浸溃使前进和后退接触角降低20和30~40
含氟高分子生物材料的表面改性研究进展
第38卷第10期2010年10月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S Vo l 38No 10 21 作者简介:文晓文(1985-),女,在读硕士研究生,研究方向为含氟功能高分子材料。联系人:张永明,教授,博士生导师。 含氟高分子生物材料的表面改性研究进展 文晓文 李 虹 艾 飞 陈 欢 张永明* (上海交通大学化学化工学院,上海200240) 摘 要 含氟高分子材料因具有优异的稳定性和物理机械性能而成为目前研究和应用广泛的医用生物材料,但是,生物相容性的不足影响和限制了其作为体内长期植入材料的应用。因此,提高含氟高分子材料的生物相容性,尤其是通过表面改性的方法提高其生物相容性是一项有意义的研究课题。分别从改性手段和改性物质两方面综述了近年来国内外含氟高分子生物材料表面改性的研究发展。 关键词 含氟高分子材料,表面改性,生物相容性 Surface modification of fluoropolymer biomaterials Wen Xiao w en Li H o ng Ai Fei Chen H uan Zhang Yongming (Shang hai Jiao T ong U niv ersity ,Shanghai 200240) Abstract Fluoro po ly mer is w idely used as biomedical mater ials due to its o ut standing mechanical pr operty ,chemi cal st abilit y and biolog ical inertness.H owev er,the biocompatibility of fluor opolymer is not satisfied when it is used as lo ng term implant biomedical mater ial.T herefor e,to impro ve t he fluor opolymer s bio compatibility via differ ent strateg ies,especially via surface modificatio n is of sig nificant impo rtance.Recent prog r esses in surface mo dificatio n on fluor opolymers wer e review ed and wer e detailed illustr ated in tw o aspects including t he mo dif ication methods and modifier s. Key words fluor opolymer ,surface modificatio n,biocompatibilit y 含氟高分子材料具有优良的机械性能和化学稳定性,因而成为高分子生物材料中的研究热点。在现有的医用材料中,含氟高分子材料已被广泛应用于人造血管、组织充填物、人造血液、载药体、眼科修复,超声核磁检测等方面[1 3]。总体而言,含氟高分子材料无毒无害,表面能低,所制成的材料在体内呈现惰性,不被生物降解也不引起严重生理反应。但是,现有含氟高分子材料的生物相容性还不能完全令人满意。为了解决这一难题,以含氟高分子材料为基质材料,通过合适的表面改性手段,既保留了含氟材料本体的优点,又赋予其表面更好的生物相容性和特殊功能,可以获得具有理想性能的生物材料[4]。 Kang E T [5] 曾详细介绍了基于分子设计的氟材料表面改 性,但对含氟高分子生物材料研究还比较少。由于含氟材料特殊的表面性能和化学稳定性,对其进行表面改性较一般材料困难,可行方法有限。本文综述了含氟高分子生物材料的表面改性研究概况,并就改性手段和改性物质两方面进行简要介绍。 1 含氟高分子生物材料的改性手段 从改性手段上,主要分为物理吸附法和化学接枝法。物理吸附最为简便也最早使用。例如,可将一次性手术用品直接浸泡肝素溶液,在其表面形成肝素涂层,可以减少使用时与血液接触产生的凝血和不良反应,但失效快,只限临时使用[1]。与物理吸附相比,化学接枝法更为有效,可控性强,稳 定性好,可构建具有生物活性的分子结构,从而达到改变材料生物相容性的目的,目前应用较多。化学接枝法包括等离子 法、辐射法、臭氧活化法、表面A T R P 法、化学试剂法、偶联剂法等,其中前四种较为常用。 1 1 等离子体法 等离子体法是目前使用最广泛的方法。等离子体是电子、离子、自由基、紫外线等的集合体,它能在材料表面引起化学反应和聚合反应。等离子法在材料表面进行接枝聚合主要包括两步:(1)在材料表面引入活性基团;(2)单体在活性基团上开始聚合。T u C Y 等[6]用氧气等离子处理膨体四氟乙烯(eP T F E)表面,将处理后的材料浸入单体溶液进行表面接枝聚合,成功地在表面接枝聚丙烯酰胺,改变了ePT F E 的表面性能,提高了细胞与表面的结合能力。 Zou X P 等[7]通过等离子体法将甲基丙烯酸聚乙二醇酯(P EGM A )接枝到聚四氟乙烯(P T F E)表面:预先将PT F E 表面进行氢气等离子处理,再利用氩气等离子引发PEG M A 在该表面接枝聚合,可以通过控制氩气等离子的射频电源功率和辉光放电时间来控制表面接枝密度。蛋白吸附实验证明,通过表面接枝PEG M A ,可有效降低PT FE 表面对蛋白质的吸附从而提高生物相容性,如图1所示。 K onig U 等[8]用水等离子体处理PT FE 膜,产生自由基,然后进行丙烯酸气相表面接枝反应,在P T FE 膜表面形成稳定均相的聚丙烯酸层,厚度约70nm,用于固定蛋白质。Ko nig U [9]还研究了几种常用等离子体对PT F E 表面的处理效果,结
生物医用材料
生物医用高分子材料课程总结 一、生物医用材料定义 生物医用材料：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。生物医用材料本身并不必须是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗;生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。 研究内容包括：各种器官的作用；生物医用材料的性能；组织器官与材料之间的相互作用 分类方法：按材料的传统分类法分为： (1)合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、） (2)天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖） (3)金属与合金材料(4)无机材料(5)复合材料 按材料的医用功能分为： (1)血液相容性材料(2)软组织相容性材料(3)硬组织相容性材料 (4)生物降解材料(5)高分子药物 二、生物相容性与安全性 生物相容性，是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反应的一种概念。生物医用材料必须对人体无毒、无致敏、无刺激、无遗传毒性、无致癌性，对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。 主要包括：1.组织相容性：指材料用与心血管系统外的组织和器官接触。要求医用材料植入体内后与组织、细胞接触无任何不良反应。典型的例子表现在材料与炎症，材料与肿瘤方面。影响组织相容性的因素：1）材料的化学成分；2）表面的化学成分；3）形状和表面的粗糙度： 2.血液相容性：材料用于心血管系统与血液直接接触，主要考察与血液的相互作用材料，影响因素：材料的表面光洁度；表面亲水性；表面带电性，具体作用机理表现在：血小板激活、聚集、血栓形成；凝血系统和纤溶系统激活、凝血机能增强、凝血系统加快、凝血时间缩短；红细胞膜破坏、产生溶血；白细胞减少及功能变化；补体系统的激活或抑制；对血浆蛋白和细胞因子的影响。主要发生在凝血过程，生物材料与血小板，生物材料与补体系统的作用过程。 三、生物医用材料表面改性 生物材料长期(或临时)与人体接触时，必须充分满足与生物体环境的相容性，即生物体不发生任何毒性、致敏、炎症、致癌、血栓等生物反应，这取决于材料表面与生物体环境的相互作用。研究表明：生物材料表面的成分、结构、表面形貌、表面的能量状态、亲(疏)水性、表面电荷等表面化学、物理及力学特性均会影响材料与生物体之间的相互作用。通过物理、化学、生物等各种技术手段改善材料表面性质，可大幅度改善生物材料与生物体的相容性。 主要体现在： 1表面形貌与生物相容性：表面平整光洁的材料与组织接触容易形成炎症和肿瘤，粗糙的材料表面则促使细胞和组织与材料表面附着和紧密结合。不仅增加了接触面积，更会在粗糙表面择优粘附成骨细胞、上皮细胞。粗糙表面的形态对细胞生长有“接触诱导”作用，即细胞在材料表面的生长形态受材料表面形态的调控。例如： 1），与骨接触的医用生物材料表面要求粗糙，表面具有一定粗糙度可促进骨与材料的接触，可显著促进矿化作用。 2）与血液接触的医用生物材料，一般要求材料的表面应尽可能光滑。因为光滑的表面产生的激肽释放酶少，从而使凝血因子转变较少。但孔表面有促进内皮细胞生长的作用。
高分子材料中粉体表面改性的作用
超细粉体材料进行表面改性的作用分析 （上海汇精亚纳米新材料有限公司刘涛） （凤阳汇精纳米新材料科技有限公司） 高新技术的发展对材料的要求越来越高，而材料又是技术进步的关键和后盾。随着科技的发展，我们经常需要既能适应高温、高压、高硬度条件的材料，又具有能发光、导电、电磁、吸附等特殊性能的材料。因此，对材料特殊性能及品质要求的提高，为适应发展需要，人们不断地开发超微细粉体这一新兴填料体系。但由于超细粉体间普遍存在着范德华力（分子间作用力）、库仑力(静电力)，粉体的细化过程实质上是以粒子的内部结合力不断被破坏，体系总能量不断增加的过程。因此从热力学角度来看，超细粉体有自发凝聚的倾向，而且颗粒越细小，团聚越严重。因此如何使团聚解聚，使颗粒均匀分散成为超细粉体材料得到很好应用的首要问题。研究表明，影响超细粉体分散的主要原因是：1：液桥力（液体的表面张力）：当粉体受潮时，此力最大；2：范德华力；3：库仑力，不同电荷吸引力是粉体团聚的第三大因素。而对于超细粉体在高分子材料中的分散，一是常温下的分散混合，二是熔融状态下的分散混合，这两个过程都要求做到分散均匀。表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如生物相容性、抗静电性能、染色性能及良好的分散性能等。汇精公司粉体材料的表面改性产品就是用偶联剂及表面活性剂在粉体表面进行，其可以降低粉体表面能，提高相容性，阻止或减轻团聚体的形成，提高其分散性，并使得粉体在高分子材料中得到迅速、均匀的分散。若超细粉体不加任何处理就加入到高分子材料中去，材料与聚合物之间就会存在明显的界面，如果在基体树脂中存在的许多空洞，在外力作用下能承受外力的有效截面积减少，填充材料的力学性能就会变差。因此超细粉体在表面处理水份控制以及选择合适的表面改性剂是非常关键的。 上海汇精亚纳米新材料有限公司、凤阳汇精纳米新材料科技有限公司利用自身丰富粉体应用技术资源，采用专业的配方，使用SLG加热式连续性表面改性机对超细粉体材料进行表面改性处理，使得超细粉体材料在各行业的使用性能得到大大提升，更赋予它新的功能；使得超细粉体的各项性能得到更好的发挥，适应了时代发展的趋势需求。
高分子表面材料改性论文
（2014-2015学年第一学期） 《高分子材料改性》 课程论文 题目：纳米粒子增韧聚氯乙烯研究新进展 姓名：周凯 学院：材料与纺织工程学院 专业：高分子材料与工程 班级：高材121 班 学号： 201254575128 任课教师：兰平 教务处制 2014年12月30日
纳米粒子增韧聚氯乙烯研究新进展 摘要 通用塑料的高性能化和多功能化是开发新型材料的一个重要趋势, 而将纳米粒子作为填料来填充改性聚合物, 是获得高强高韧复合材料有效方法之一。本文对近年来纳米增韧PVC 的制备方法, 增韧机理和发展趋势进行了说明。 关键词: 聚氯乙烯纳米材料增韧 一．研究背景 随着科学技术的发展, 人们对材料性能的要求越来越高。聚氯乙烯作为第二大通用塑料, 具有阻燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损等优良的综合性能和价格低廉、原材料来源广泛的优点, 已被广泛应用于化学建材和其他部门。但是, 聚氯乙烯在加工应用中, 尤其在用作结构材料时也暴露出了抗冲击强度低、热稳定性差等缺点。纳米技术的发展及纳米材料所表现出的优异性能, 给人们以重大的启示。人们开始探索将纳米材料引入PVC 增韧改性研究中, 并发现增韧改性后的PVC 树脂具有优异的韧性, 刚度及强度得到显著改善, 而且热稳定性、尺寸稳定性、耐老化性等也有较大提高, 纳米复合材料已经成为PVC增韧改性的一个重要途径。本文主要介绍了近几年来纳米复合材料在PVC 增韧改性方面的研究现状 和发展趋势[1]。 二．纳米CaCO3 增韧PVC 碳酸钙是高分子复合材料中广泛使用的无机填料。在橡胶、塑料制品中添加碳酸钙等无机填料, 可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性及刚度等,并降低制品成本, 成为一种功能性补强增韧填充材料, 受到了人们的广泛关注。 2.1 纳米CaCO3 增韧对PVC 力学性能的影响 魏刚等[ 2]研究指出, 用CPE 包覆后纳米CaCO3填充PVC 的冲击强度均要比未包覆处理填充体系的略低, 而拉伸强度则相反。特别是在包覆小份量CaCO3( 2 份) 时, 所得复合材料的冲击强度甚至比PVC/ CPE( 8 份) 基体的低12%, 而拉伸强度则出现最大值, 比基体的高8. 9% 左右, 如图2-1 所示。 熊传溪、王涛等[3]研究发现两种粒径的纳米晶PVC 均能起到显著的增韧和增强作用, 且粒径小的纳米晶PVC 作用更明显, 而且偶联剂用量对试样的拉伸强度和冲击强度也有很大的影响。 对CPE/ACR共混增韧PVC力学性能的影响 2.2 纳米CaCO 3 如图2-2所示，为CPE/ACR共混物对PVC冲击强度的影响。从图2-2中可以看出当CPE/ACR/PVC为10/2/100时，共混体系的冲击强度达到最大，明显优于单一CPE或单一ACR对PVC的增韧效果。这是由于10mpr的CPE在PBC基体相中可能已经形成了完整的网络结构，这种网络结构可以吸收部分冲击能量而赋予共混体系一定的冲击强度，而在此基础上再添加2phr ACR后，由于核壳ACR在PVC
医用钛合金表面改性及其生物摩擦学的研究进展_陈昌佐
第26卷第1期2014年1月 腐蚀科学与防护技术 CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY V ol.26No.1 Jan.2014 专题介绍 医用钛合金表面改性及其生物摩擦学的 研究进展 陈昌佐1,2丁红燕2周广宏2庄国志1印风2 1.江苏大学材料科学与工程学院镇江212013; 2.淮阴工学院江苏省介入医疗器械研究重点实验室淮安223003 摘要：综述了医用钛合金常用的化学改性和物理改性方法，介绍了改性后涂层的生物摩擦学性能，并对医用钛合金在提高耐磨性方面的改性技术进行了展望。提出了工艺改进和新材料开发等方面的建议。 关键词：医用钛合金表面改性耐磨性 中图分类号：TH171.1,TG146.2文献标识码：A文章编号：1002-6495(2014)01-0069-04 1前言 目前临床骨科应用最广泛的生物材料多为金属材料，其主要包括不锈钢、钴基合金、钛合金以及形状记忆合金等[1,2]。不锈钢、钴基合金等在临床应用中还存在着诸多问题，如：生物相容性差、组织反应严重、强烈的致敏、致癌反应和易产生应力遮挡等[3]。Ti及钛合金具有低的弹性模量、良好的生物相容性和耐蚀性等优点，在临床应用上得到了广泛使用，如：硬组织替换、血管支架、心脏瓣膜以及各种矫形器械等。 医用钛合金虽然具有优良的耐蚀性和比强度，但其耐磨性相对较差。植入物在磨损条件下容易产生大量的含Ti，Al和V的黑色磨屑，从而导致无菌松动直至关节置换失败。此外，Al，V元素具有潜在的细胞毒性，可能导致表面磷灰石无法生成，特别是Al易引起老年痴呆症。通过钛合金的表面改性或优化材料的成分，减少人工关节在使用过程中的磨粒产生，改善磨损粒子的尺度分布，减轻磨粒的生物学反应是延长人工关节使用寿命的关键[4,5]。表面改性技术可在保留医用钛合金原有的优良性能基础上改善其临床使用性能。本文评述了目前常用的钛合金表面改性方法及其生物摩擦学的研究现状，并对其未来发展趋势进行了展望。 2常用的钛合金表面改性技术及其生物摩擦学性能 2.1化学改性方法 2.1.1微弧氧化法微弧氧化(MAO)技术，或称为等离子氧化技术，是一种在材料表面获得陶瓷涂层的技术。该技术可以在Al，Mg，Ti等金属及其合金表面原位生长一层陶瓷薄膜[6]。MAO陶瓷膜不仅耐磨、耐蚀性好，而且Ca，P元素可直接进入到氧化膜层中，从而提高了生物相容性，在临床植入体手术中已有少量的探索性应用[7]。 Zhou等[8]在TC4合金上通过微弧氧化方法合成了TiO2涂层，并在SBF模拟体液中考察了MAO涂层的摩擦学性能，结果表明，与未经处理的TC4比较，涂层在模拟体液中的摩擦系数降低，磨损体积减少。王凤彪等[9]利用微弧氧化工艺在钛合金表面制备了羟基磷灰石(HA)膜，研究了薄膜在模拟体液中浸泡后的耐磨性。结果表明，膜层随浸泡时间延长而逐渐变厚；浸泡后膜层的摩擦系数随摩擦时间延长先升高后降低，耐磨性呈升高趋势。 2.1.2溶胶凝胶法溶胶-凝胶法(sol-gel)一般以钛醇盐及其相应的溶剂为原料，加入少量水及不同的酸和络合剂等，经搅拌和陈化制成稳定的溶胶，然后用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂等方法将溶胶施于经过清洁处理的基体表面，最后经干燥焙烧，在基体表面形成一层薄膜[10]。 刘颖等[11]通过溶胶凝胶工艺和浸渍提拉技术，以钛酸丁酯为前躯体，加入聚乙二醇作为模板剂，在TC4合金基片上制备了TiO2微纳图案化薄膜，并对薄膜的摩擦学性能进行了研究。结果表明，制备的薄膜明显改善了钛合金的摩擦磨损性能。张文光等[12]利用静动摩擦系数测定仪评价了TC4合金经碱液热处理、溶胶-凝胶和热氧化3种不同方法处理后的摩擦学性能，结果表明，TiO2溶胶-凝胶薄膜在较高载荷下的耐磨性能较差，而在较低载荷下的耐磨性能较好。 定稿日期：2013-03-29 基金项目：国家自然科学基金项目(51175212)资助 作者简介：陈昌佐，1989年生，硕士生，研究方向为材料的生物摩擦学 通讯作者：丁红燕，E-mail： nanhang1227@https://www.360docs.net/doc/ac12324067.html,.
医用金属材料表面处理
医用钛合金材料表面改性 摘要：金属材料是生物医学材料中应用最早的。由金属具有较高的强度和韧性，适用于修复或换人体的硬组织，早在一百多年前人们就已用贵金属镶牙。随着抗腐蚀性强的不锈钢、弹性模量与骨组织接近铜铁合金，以及记忆合金材料、复合材料等新型生物医学金属材料的不断出现，其应用范围也在扩大。 关键词：钛合金材料，表面涂层处理，表面改性 （一）医用金属与合金表面涂层处理 金属及其合金在生物体内的生物活性、磨损、腐蚀问题尚未解决，需对其表面进行改性。表面改性不仅要抑制有害金属离子的溶出，而且要促进组织的再生和加强材料与组织结合。 生物钛合金材料的表面改性技术主要可以分为： （1）物理化学方法（2）形态学方法（3）生物化学方法。 1 物理化学方法——改善金属生物材料表面性能的主要方法 （1）热喷涂 热喷涂是利用一种热源的火焰将粉末状的金属或非金属喷涂材料加热熔融并软化，并用热源自身的动力或外加高速气流雾化，使喷涂材料的液滴以一定的速度喷向经过预处理干净的基体表面，依靠喷涂材料的物理变化和化学反应，与基体形成结合层的工艺方法。可分为电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂等。 （2）脉冲激光融敷 是在低输出功率、高扫描速速的脉冲激光照射下，将涂敷材料融敷在基体表面的方法。 （3）离子溅射 离子溅射以高速离子轰击靶材，使涂敷材料粉粒溅射并沉积在金属基体 （4）喷砂法 用喷砂机将涂敷材料粉末直接高速喷出镶入基体表面。 （5）电化学法 电化学法是用电化学的方法，通过调节电解液的浓度、PH值、反应温度，电场强度，电流等来控制反应的制备方法。 （6）离子注入法 离子注入改性是将所需的元素在离子气化室中进行气化，通过高频放
第七章 聚合物的表面改性技术介绍
第七章聚合物的表面改性 聚合物表面改性原因：①聚合物表面能低②聚合物表面具有化学惰性难以润湿和粘合③聚合物表面污染及存在弱边界层聚合物表面改性的目的：①改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团②清除杂质或弱边界层③改变界面的物理形态④提高表面能，改进聚合物表面的润湿性和黏结性⑤设计界面过渡层 第七章聚合物的表面改性 聚合物的表面改性的方法：电晕、火焰、化学改性、等离子改性、辐照、光化学改性等。这些方法一般只引起10-8～10-4m 厚表面层的物理或化学变化，不影响其整体性质。 7-1 电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃，聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料，有高度结晶性，其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。电晕放电处理装置如图 7-1 电晕放电处理 原理：塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 7-1 电晕放电处理 7-1 电晕放电处理 以上两图表明： 1.电晕处理后低密度聚乙烯（LDPE）表面张力的变化：开始表面张力随电晕处理的电流增大而显著提高，当电流超过100 mA 后，表面张力增加速度趋缓2.电晕处理后低密度聚乙烯（LDPE）剥夺力的影响（变化同上） 7-2 火焰处理和热处理 一、火焰处理：1.定义：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表面发生氧化反应而达到处理的目的。 2.常用可燃气体：采用焦炉煤气或甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例的空气或氧气。即焦炉煤气甲烷、丙烷、丁烷、天然气 7-2 火焰处理和热处理 3.常用火焰处理来提高其表面性能的物质（粘接性）聚乙烯、聚丙烯的薄膜、薄片吹塑的瓶、罐、桶等 4.例如：用聚丙烯制作汽车保险杠，用火焰处理来提高其表面的可漆性。 5.原理：火焰燃烧的温度可达1000-2700oC，处理的时间极短（0.01～0.1s内）（以避免工件受高温影响而发生变形、软化甚至熔化） 7-2 火焰处理和热处理 火焰中含有许多激活的自由基、离子、电子和中子，如激发态的O﹑NO﹑OH和NH，可夺取聚合物表面的氢，随后按自由基机理进行表面氧化反应，使聚合物表面生成羰基、羧基、羟基等含氧活性基团和不饱和双键，从而提高聚合物的表面活性。二、热处理1.定义：7-2 火焰处理和热处理 把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应，使其表面引进羰基、羧基以及某些胺基和过氧化物，从而获得可润湿性和黏结性。2.热处理的温度只有几百（<500oC）摄氏度，远低于火焰处理的温度，因而处理时间较长。 7-3 化学处理 指用化学试剂浸洗聚合物使其表面发生化学和物理变化的方法。优点：工艺简单，设备投资小，因而应用广泛。一、含氟聚合物1.如聚四氟乙烯（PTFE ）、氟化乙烯-丙烯共聚物（FEP ）和聚三氟乙烯( PTFE ）等
聚合物表界面改性方法
聚合物表界面改性方法概述 摘要：聚合物由于表面能低、表面具有化学惰性、难以润湿和粘合、聚合物表面污染及存在弱边界层，所以要使用一定的方法金星表面改性，提高整体性能。聚合物表面改性通常需要改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团；清除杂质或弱边界层；改变界面的物理形态，提高表面能；改进聚合物表面的润湿性和黏结性；设计界面过渡层等。 关键词：聚合物；表面改性；研究进展，应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了常见的改性及最新的研究进展。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 这些方法一般只引起10-8～10-4m厚表面层的物理或化学变化，不影响其整体性质。 一、电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃，聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料，有高度结晶性，其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。 原理：塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 二、火焰处理和热处理 ⒈火焰处理 ①定义：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表
高分子材料与工程_就业前景和社会需求
材料工程类属于理工科类，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的 高新技术专业。材料工程科学的形成可以追溯到19世纪30年代，但直到20世纪70年代， 才得到全面的发展。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域， 成为我国科学研究的一个重点领域。学生毕业后可以到高分子材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、汽车、家用电器、电子电气、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作，也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作，还可以到政府部门从事行政管理、质量监督等工作。 由于高分子材料发展十分迅速，所以申请这个专业的人数也稍微偏多，竞争相对激烈。在就业方面可以从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作，就业前景很不错。所以美国大学的录取要求相对别的专业都会有所提高。 高分子材料与工程专业就业前景 当今,高分子材料又向着尖端领域发展，新的特殊性能高分子功能材料不断出现， 前 景十分的广阔?市场对高分子人才的需求也日益增加，无论是在日常化工，还是在高精尖端科技,高分子人才都备受欢迎，高分子材料专业的社会需求一直处于化学、材料类专业的前列?随着国际国内对环境保护的重视，印刷包装领域也在不断改进材料，如环保型印刷材料、环保型包装材料和新型数字印刷材料等都是产业发展方向，相信经过四年的学习，在印刷包装材料领域一定大有可为?高分子材料与工程专业就业前景广阔，高分子材料人才可以在绝大多数 工业领域取得发展，因为需要高分子材料的行业多得超乎你的想像?学任何专业，如果立志于毕业后干本行业，专业课是必须要学好的，另外英语也能成为你的一把利器? 高分子材料与工程专业就业前景之课程介绍 高等数学、大学物理、计算机文化基础及语言、近代化学基础（包括无机、有机、分析化学等）、物理化学、仪器分析、工程力学、高分子化学和物理、材料科学与工程基础、工程制图、化工原理、高分子材料成型加工基础、高分子材料成型机械及模具基础、聚合物 共混改性原理、机械设计基础、机械原理及计算机设计、高分子材料加工新技术、模具工程设计、模具CAD/CAE、聚合物成型机械等. 高分子材料与工程专业就业前景之培养目标 本专业培养德、智、体全面发展，掌握高分子材料合成、加工的基本原理，能在高分子材料的合成、共混改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生 产及经营管理、教学等方面工作，并具有开拓创新精神和竞争能力的高级工程技术人才?高分子材料与工程专业就业前景之就业方向 本专业毕业生的择业面很宽，适应能力强.适合于高分子材料合成与加工、复合材料、橡胶、塑料及纤维制品等的生产企业以及研究单位的新产品研发、生产和管理工作，以及高 等院校的教学和科研.主要面向化工、建材、汽车、石油化工、航天航空、电子、家电、包装以及造船等行业. 高分子材料与工程专业就业前景之市场需求 高分子材料与工程专业为当今国内应用广泛，是研究天然及生物有机高分子材料的 设计、合成、制备以及组成、结构、性能和加工应用的充满活力的材料类学科，其工业和研究体系已经成为国民经济发展的支柱产业.高分子材料与工程专业就业前景是众多专业发 展前景好的专业之一.近年来本科毕业生读研比例均在65%以上，一次就业率均超过95%，毕业生深受国内各行业的青睐；学院注重国际化人才培养，除每年招收部分优秀学生进入学校英才班学习，与国际著名大学进行联合培养以外，还与国外多个知名高校合作，选送优秀本科生 进行联合培养；专业拥有高分子化学实验室、高分子物理实验室、功能高分子实验室和多家企业联合
生物医用材料
生物医用材料大作业 姓名： 学号： 学院： 完成日期年月日
第一部分： 提高金属表面生物相容性方法及相关研究进展 1.生物相容性简介 生物相容性是指生物材料在医疗过程中可以发挥其效用,而不会让使用者产生任何不期望的局部或系统性反应,但是在其特定的环境下,可以让细胞和组织产生最有效的反应,并且最优化该治疗的临床表现[1]。 生物材料的生物相容性按照材料与人体接触部位的不同可以分为血液相容性和组织相容性，这两种相容性必须建立在力学相容的基础上因此还有力学相容性。若材料用于心血管系统与血液直接接触，主要考虑与血液的相互作用，称为血液相容性；若与心血管系统外的组织和器官接触，主要考察与组织的相互作用，称为组织相容性或一般相容性[2]。 2.金属生物材料简介 金属在生物材料方面的应用已有比较长的你是，从最初的不锈钢材料、钴铬合金、工业纯钛到钛合金、镍钛记忆合金等一些列的金属材料被应用到生物医用材料领域[2]。 众所周知，生物金属材料中使用的比较广泛的主要是牙科和骨科用的金属材料。牙科主要是应用金、银、铂等金属合金以及不锈钢、钴基和钛基合金等；骨科主要是应用镍铬不锈钢、钴铬钼合金和钛及其合金，有时也应用价格昂贵的钽、铌、金、银、钯、铂等。 3.一些金属材料表面改性举例 a)钛合金表面改性 钛合金在20世纪40年代被引入生物医学领域；60年代后期，钛在外壳植入方面应用得到较快发展；70年代初开始在临床使用至今。 但是，钛合金的耐磨性差、生物活性较低，合金中含有V、Al等对人体有害元素，进一步提高其耐蚀性能也是此类合金使用中需要解决的重要问题 [3]。目前，在钛合金方面的研究主要是集中在利用表面改性技术提高金属表 面的稳定性和耐磨性，通过表面生物医学设计，赋予其生物活性，使新骨快
化学改性处理对生物材料表面性能的影响及应用
化学改性处理对生物材料表面性能的影响及应用 河南工业大学生物工程学院裴佳龙 [摘要]介绍了影响生物材料相容性的表面性质及化学方法对生物材料表面改性处理，综述了化学改性材料应用。 [关键词] 生物材料表面性质化学改性处理改性生物材料的应用 一、前言 表面改性是指不影响材料主要特性(即利用材料本体特性的优点)而提高材料特殊表面性质的技术。生物材料是用以和生命系统结合，以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料。 最早使用的生物材料是金属。它作为人工器官的修复和代用材料已有一百多年的历史。目前用于修补骨骼系统的金属材料主要有医用不锈钢、医用钴合金、钛合金、形状记忆合金、医用磁合金等。因其具有良好的生物相容性和耐蚀性,目前已在诸如畸齿整形、脊柱矫形、断骨接合、颅骨修补、新血管支撑等方面有广泛的应用。这类材料要作为人体的一部分,所以对它要求很高;移植入人体体内不会引起急性或慢性危害,必须无毒无副作用;接触人体各种体液(如唾液、淋巴液、血液等)时,应有良好的耐腐蚀性能,不会在生物体内变质;具有必要的强度、耐磨性和耐疲劳性能等。除满足上述条件外至关重要的是材料与生物组织、与血液有相容性(不会引起血液凝固或溶血);与软组织有良好的粘连性,不会产生吸收物和沉淀物。因此进一步改善植入材料的生物相容性、抗腐蚀能力,增强其与肌体组织的结合力,提高安全使用性能仍是金属生物材料推广应用所面临的主要问题。 二、影响材料生物相容性的表面物理化学性质 材料的生物相容性除受材料本体性质影响外, 更大程度取决于材料的表面物理化学性质, 具体地表现在以下几个方面： 2.1材料表面的化学结构 高分子材料表面的化学结构对细胞的粘附、生长具有非常重要的影响一般认为矾基、硫醚、醚键等对细胞生长影响不大；刚性结构如芳香聚醚类不利于细胞粘附梭基、经基撅酸基胺基、亚胺基及酞胺基等基团可促进细胞粘附和生长磺酸基能模拟肝素的生理活性而显示出较好的促进细胞粘附和生长的性质含氮基团不仅能使材料表面带上一定的正电荷（胺的阳离子化）调节表面的亲疏水性, 而且可以与蛋白质肤链发生官能团之间的作用, 从多角度来促进细胞的生长, 这已成为促进细胞粘附和生长材料表面改性的一个重要措施。 2.2 材料表面的亲疏水性 大量的研究表明亲水性的表面比疏水性表面更有利于细胞生长。亲水性表面的吸附作用较弱,吸附可逆, 使吸附的蛋白质相对较易实现伸缩运动, 进行结构调整、重组，以适合细胞生长的需要而疏水性表面吸附作用强, 吸附不可逆, 不易发生结构重组, 而且强的相互作用对细胞有丝分裂期间的脱丝不利。 2.3 材料表面的拓朴结构 材料表面的拓朴结构, 如材料表面的粗糙度、孔洞大小及其分布、沟槽的深度和宽度、纤维的粗细等等, 都会对细胞形态、粘附、铺展、繁殖及活性有着重要的影响，其中材料的刻槽、开孔结构、纹理结构对细胞相容性的影响已有较多
生物医用高分子的应用及改性综述
生物医用高分子材料概述 1．1生物医用高分子材料的简介 现代医学的发展，对材料的医学性能提出了愈来愈高的要求，这是大多数金属材料和无机材料难以满足的，而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构，而且其来源丰富，能够长期保存、品种繁多、性能可变化、范围广，因此生物医用高分子材料在生物医用材料领域占绝对优势。 生物医用高分子材料(biomedicalpolymericmaterials，polymericbiomaterials)，是和医学、生物学发展有关的高分子材料的总称，是以医用为目的，用于和活体组织接触，具有诊断、治疗或替换机体中组织、器官或增进其功能的无生命高分子材料。但在习惯上，将药物释放体系、医用黏合剂、固定化生物活性物质、诊断及亲和层析分离分析用的固定化酶、抗原体、生物传感器等也归纳于医用高分子材料的范畴，特别是和电子学结合起来，在未来的复合新材料中更显示出其潜在前景。生物医用高分子材料根据来源，可分为天然生物医用高分子材料和合成生物医用高分子材料。 根据其稳定性，可分为生物降解型医用高分子材料和不可降解型生物医用高分子材料。根据其应用，可分为人工脏器，固定、缝合材料，药用高分子材料，诊断用高分子材料及血液净化高分子材料。生物医用高分子材料的研究范围包括以下几个方面：高分子材料的合成和制备、结构与性能的表征、材料的生物相容性、材料的功能性，生物医用材料制品制备，质量检验以及安全性、使用性能考察等。 1．2生物医用高分子材料的发展概况及趋势 随着近代医学、生物学的发展，生物工程作为高科技发展的标志而备受重视。我国生物医学高分子研究起步较晚，自二十世纪七十年代末起，北京大学和南开大学开始从事这一领域的研究。例如,卓仁禧等[1]不仅设计合成了大量的始于药物控释的生物降解聚磷酸酯，而且发展了以4-二甲氨基吡啶催化磷酸酯的缩聚反应制备高分子量聚磷酸酯和用脂肪酶催化含磷杂环化合物的开环聚合方法，并研究发现聚磷酸酯的免疫活性。这些研究成果不仅在国际上产生了重要影响，而且对于我国生物医用高分子领域的发展奠定了基础。生物医用高分子领域中，主要发展趋势及研究热点可归纳如下： (1)生物相容性材料：包括血液相容性材料，组织相容性材料，生物降解吸收性材料； (2)硬组织生物医用材料：包括硬组织材料和生物复合材料，生物医用材料的现场固化； (3)药物释放和送达体系高分子材料：包括时间控制型释放体系，部位控制送达型体系，智能型药物释放体系； (4)血液净化材料。
生物医用高分子的表面改性
生物医用高分子材料的表面改性综述 摘要生物医用高分子材料因其各种优良的性能在当前生物医药领域占有举足轻重的作用,而生 物相容性是生物医用高分子材料必须具备的优良特性,是材料产品成功应用的关键?目前,改善生 物医用高分子的生物相容性主要通过对其进行表面改性,以达到能够与生物体相适应的要求,本文主要概述了生物医用高分子的生物相容性以及相关的表面改性技术? 关键词生物医用高分子材料生物相容性表面改性 引文 随着现代医疗技术的不断发展,各种新型医疗材料得到了巨大的发展,其中,生物医用高分子材料更是得到了非常广泛的应用,但同时,也有其自身的不足,主要是当合成材料植入机体内,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,即免疫应答反应?未经表面改性的医用高分子材料生物相容性差,使得机体产生强烈的免疫排斥反应,从而导致移植手术失败?因此,生物医用高分子材料必须具备以下优良的性能:与生物体器官?细胞器?组织细胞及生物大分子高度相容,无毒性、无致癌性?无热原反应,对机体组织?血液?免疫等系统无不良反应等?而这些性能要求都要通过对生物医用高分子材料表面进行一定的改性才能达到，因此,生物医用高分子表面改性技术成为当前研究的一个热点? 1. 生物医用高分子材料表面的生物相容性 生物相容性是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反应,以及人体对这些反应的忍受程度。植入人体的生物医用材料及各种人工器官、医用辅助装置等医疗器械,必须对人体无毒性、无致敏性、无刺激性、无遗传毒性和无致癌性,对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。生物相容性可简单地概括为:活体与材料之间的相互关系,主要涉及组织相容性、血液相容性和细胞相容性[1]。 1.1 组织相容性 组织相容性指材料与生物活体组织及体液接触后,不会致使细胞?组织的功能下降,不会发生炎症?癌变以及生物排异反应等?合成高分子生物材料的主要缺点是往往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,长期植入后出现异物反应?组织相容性要求材料无毒、不损伤生物体组织?没有抗原性和致癌性等?一般可通过对材料的选择和改性来解决组织相容性问题? 1.2 血液相容性 血液相容性是指生物高分子材料表面抑制血管内血液形成血栓的能力，降低或消
SiO2表面改性机理及其对高分子材料性能的影响
SiO2表面改性机理及其对高分子材料性能的影响 (高材11201：瞿启凡；指导老师:肖伟) 该文简要介绍了表面改性机理!对其作为填料改性高分子材料的研究进行了梳理!针对橡胶、塑料、涂料及胶黏剂等进行了一一阐述!并对未来研究内容及方向做出展望。 关键词：刚性SiO2，表面改性，填充，高分子材料 高分子材料具有结构独特易于改性和加工的特点，具有其他材料无可比拟不可取代的许多优异性能。促使其在国民经济建设、国防及科学技术应用等领域具有不可替代的优势，已逐渐发展成为人们生产生活中不可或缺的材料之一。然而，随着时代的发展和科学技术的进步，对高分子材料性能方面提出了更高要求。因此，对高分子材料性能方面的改良研究越来越多，如通过调整高分子材料内在分子结构与其他有机高分子材料进行共混以及采用无机刚性粉体SiO2作为添加剂等手段。其中，通过采用刚性无机材料（如炭黑黏土等）作为添加剂，可以在很大程度上提高高分子材料性能，已成为学者们争相研究的热点。 刚性无机材料具有很高化学稳定性和热稳定性、无毒、无刺激、使用安全、在自然界中分布广泛、对高分子材料改性有着重要作用，但无机刚性粉体SiO2颗粒表面具有很强极性，是典型亲水性材料，与亲油高分子材料物性间存在巨大差异，难以在有机基体中均匀分散，另外作为添加剂颗粒尺寸通常较小甚至为纳米颗粒，颗粒表面氢键的存在极大表面能使其极易发生团聚，以聚集体形式存在，分散效果差。苏瑞彩也从内外表面原子所受力场不同的角度分析了团聚机理，即处于晶体内部原子受力受到来自周围对称价键力和稍远原子的范德华力、受力对称，价键饱和，而表面原子受力来自其临近内部原子的非对称价键力和其他原子的远程范德华力，受力不对称，价键不饱和，易与外界原子键合形成大颗粒团聚体。的这些特性使其极不易分散。因此，要发挥无机刚性粉体SiO2独特作用，必须改善其在高分子材料基体中的分散效果，改善与高分子材料的亲和性、相容性，提高其加工流动性，增强两相间界面结合力，以此来增加其填充量，提高高分子材料性能。 1.SiO2表面改性机理 SiO2表面亲水疏油，在有机质中难以均匀分散，与有机体间结合力差，因此使用前必须对其进行表面改性。SiO2颗粒表面含有大量羟基基团使其呈现为亲水性。该结果已经被大量文献中未改性SiO2红外光谱分析结果中验证。 针对SiO2颗粒表面特性，其在液相中改性机理有3种"即静电作用机理、吸附层媒介作用机理以及化学键键合作用机理! 1.1静电作用机理和吸附层媒介机理 静电作用机理即利用化学键—离子键形成的本质，利用SiO2 颗粒表面具有羟基基团，根据相反电荷在颗粒表面的相互吸引作用完成包覆。其本质是利用静电作用，阴阳离子之间可以作用在任何方向上，方向性差!