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等离子体在生物学和医学方面的应用等离子体在生物学和医学方面的应用 第九组血液相容性问题：血液相容性问题：血液相容性与材料基片的表面特性（表面的亲水性、表面的化学组成）有关。材料表面和血液接触后，首先血浆蛋白立即被吸附到材料表面，一系列生物效应后，血小板不可逆的聚集后形成血栓。我们需要：我们需要：血液相容性材料植入生命体内的材料能与血液相容而不会引起血凝结、毒性和免疫反应 解决方案：解决方案：由于生物材料和血液接触主要在材料的表面层上，所以研制抗凝血材料的主要工作是对材料表面进行合成设计。常用方法：对材料进行表面修饰，如在聚合物表面屠夫血液相容性良好的有机薄膜或直接在材料表面固定抗血栓物质，如肝素。肝素是一种应用很广的抗凝血材料，关键在于用什关键在于用什么方法把他牢牢地结合在高分子材料的表面，么方法把他牢牢地结合在高分子材料的表面，经研究，离子型或共价键的结合是有效的方法。但许多高分子材料不具有能直接固定生物活性分子的官能团，因此必须在材料表面赋予这种官能团。等离子体？低温等离子体？定义：等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态。是除固态、液态、和气态以外的第四种状态。等离子体是由大量正负带点粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种准中性气体。低温等离子：非热力学平衡等离子体（电子温度很高，几千开尔文。离子及气体温度接近室温。）低气压下的电晕放电，辉光放电，火花放电，介质阻挡放电、弧光放电、微波放电及射频放电。优点：电子能较高，离子及气体温度较低，十分有利化学反应的进行，因此低温等离子体在化学合成、刻蚀和材料表面改性中有广泛用途。88等离子体在生物学和医学方面的应用等离子体在生物学和医学方面的应用 由于低温等离子的特性，最近几年其在生物医学领域中已经引起人们越来越多的主意。如用等离子体杀菌，分离薄膜的等离子体改性，用于降低蛋白质的吸附解决薄膜的污染问题，在钛金属上形成含羟基磷灰石来研究骨移植，研究可用作生物材料的金属、聚合物等材料的生物相容性。提高医用高分子材料的生物相容性提高医用高分子材料的生物相容性 材料的生物相容性是评价材料性能的重要方面。材料的生物相容性由植入人体和生物体系间在微观或纳米范围的相互作用来控制。而生物环境和生物医学材料之间的作用发生在材料液体界面。所以，材料的物理化学表面新能（如表面化学、湿润性、表面能等）显得十分重要反应原理？构成有机物的高分子化合物的许多键能为几个电子伏特。其结合能的大与等离子体中的电子、光子、离子的能量相接近。因此当等离子体中的电子或离子达到介质表面时，可以轻易把这些链打开，产生自由基，从而加速了材料表面的活化，为材料表面改性奠定了基础。自由基自由基：自由基参与反应：在表面导入各种官能团与其他高分子单体反应形成表面接枝层或形成交联结构的表面层对表面改性有巨大作用官能团官能团的生成与黏润性和黏着性 在经等离子体生成的表面自由基的位置能进一步加成固定官能团。E.g.利用NH3等离子或N2、H2混合气体辉光放电均可把NH2基导入高分子材料表面。由于官能团的引入，使得材料表面显出与体相不同的性质，从而达到了表面改性的目的。更普遍的是当高分子材料表面导入含氧官能团，如OH、OOH等。高分子材料与氧等离子体接触，生成的自由基羟基化或羧基化。结果材料表面产生量含氧基团。引入含氧基团改善材料表面的黏润性和粘着性起明显作用。案例案例1)血液相容性血液相容性 应锡璋：应锡璋：采用低温等离子体接枝技术，使肝素以共价键形式直接固定在高分子（聚氨酯、聚乙烯等）的表面，制成具有光滑的抗凝血界面。对内壁接枝肝素的抗凝血管进行凝血因子的检测表明，接枝具有显著的抗凝血功能，且固定的肝素不易脱落。（高分子材料表面引入羧基与酯基等反应性的基团，然后接枝肝素）Young：在聚对苯二甲酸乙二酯（PET）表面等离子体接枝丙烯酸（AA）后，再利用表面的羟基酸官能团与聚乙烯氧（PEO）耦合，把肝素或胰岛素共价固定在材料表面。体外血液相容性实验表明在PET表面固定了肝素或胰岛素后，能够抑制血小板的黏附和活化，以及血浆蛋白的活性，因此改性后的PET具有良好的抗血栓性。2）组织相容性）组织相容性 方法类似方法类似案例：埋入人体的缓释药物表面，如沉积氟类有机薄膜控制药物的释放速度 隐形眼镜原本湿润性差并刺激眼黏膜，用乙炔、N2、H2O混合气体等离子体涂敷后透明度不变，人眼舒适总结总结：随着生物医用材料的开发，金属、陶瓷、高随着生物医用材料的开发，金属、陶瓷、高分子及其复合材料在人体硬组织缺损、缺失修复与重建分子及其复合材料在人体硬组织缺损、缺失修复与重建方面发挥了重要作用。但是，目前使用的各种生物材料，方面发挥了重要作用。但是，目前使用的各种生物材料，没有一种能够完全满足临床使用的各种要求，如不同应没有一种能够完全满足临床使用的各种要求，如不同应用要求的强度和耐磨性、好的耐蚀性、优良的生物相容用要求的强度和耐磨性、好的耐蚀性、优良的生物相容性等。采用表面处理的方法对生物材料进行表面改性，性等。采用表面处理的方法对生物材料进行表面改性，不需要花费大量时间和经费，就能获得表面性能优异的不需要花费大量时间和经费，就能获得表面性能优异的生物材料。生物材料。