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1、#42#∃上海生物医学工程%杂志2005年第26卷第1期综述偶联剂在生物涂层中的应用高雅男陶忠伟徐政同济大学材料科学与工程学院(上海200092)摘要综述了生物材料的研究及问题,论述了偶联剂的种类及其作用机理,在此基础上介绍了偶联剂的研究现状与应用概况。重点论述了偶联剂在生物涂层中的应用及其前景。关键字偶联剂生物材料涂层应用TheapplicationofcoupleagentsinbiologicalcoatingsGaoYananTaoZhongweiXuZhengDepartmentofMaterialScienceandEngineeri
2、ng,TongjiUniversity(Shanghai200092)AbstractThispaperfocusonthepresentinvestigationsandexistentproblemsofthebiomedicalmaterials,andinvestigatesthecategories,mechanismandapplicationsofcoupleagents.Themainapplicationsactualityofcoupleagentsasbiomedicalcoatingmaterialsarechieflyintroduced
3、.Intheendthepotentialapplicationsofthecoupleagentsareexplored.Keywordscoupleagentsbiologicalmaterialcoatingsapplication0前言分子三种性质的材料中,很少有能完全达到植入机生物材料的现状及问题体所要求的生物性能。因此,对材料表面进行各取生物材料是用以和生命系统结合,以诊断、治疗所长趋利避害的改性,成为很多生物材料学家研究或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料。工作的重点。早期的生物医用材料主要是人工合成材料,如金属、1偶联剂的种类及其作用机理
4、陶瓷、高分子等,近年来生物医用材料在自然材料基在生物涂层中,偶联剂能把两种不同极性的物础上,采用了活体细胞与无生命的材料结合而成的质紧密的结合起来,因此偶联剂也被称为无机和有杂化材料。今天,除了大脑几乎所有人体器官都有机物质界面间的!桥梁∀。通常情况下,只需加入少人造代用品,它们都是用生物医用材料制造的。生量的偶联剂就能使各种生物涂层的物理、化学性能物材料不但要像传统的功能材料一样,具有明确的得到明显的改进或提高。理化性质,还必须要有良好的生物性质。移植入人1.1偶联剂的种类及其特性体体内不会引起急性或慢性危害,必须无毒无副作偶联剂的种类较多,通常按其核心元素可分为[2]用;
5、接触人体各种体液时,应有良好的耐腐蚀性能,硅系、钛系、铝系、锆系、锌系和钙系等。在生物不会在生物体内变质;具有必要的强度、耐磨性和耐材料中最常用的是硅烷、钛酸酯和光偶联剂。疲劳性能等。除满足上述条件外,至关重要的是材硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机料与生物组织、与血液有相容性;与软组织有良好的硅化合物,它研究得最早且应用较多。它不仅能提[1]高复合材料的力学性能,还能改善其耐水性、耐热性粘连性,不会产生吸收物和沉淀物。这些都取决于材料的表面性质,而传统的金属和合金、陶瓷及高和耐候性等性能,硅烷偶联剂的通式为RSiX3,式中∃上海生物医学工程%杂志2005年第26卷第1期
6、#43#R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙分子材料和生物分子的种类十分广泛。烯酰氧基等基团,这些基团和不同的基体树脂均具1.2偶联剂的作用机理有较强的反应能力,X代表能够水解的基团,如卤偶联剂具有两不同性质的官能团,它们分子中素、烷氧基、酰氧基等。的一部分官能团可与有机分子反应,另一部分官能钛酸酯偶联剂具有制备简单、价格便宜、功能多团可与无机物表面的吸附水反应,形成牢固的粘合。样、适用广泛等优点,尤其对提高抗冲击强度和增加1.2.1硅烷偶联剂的作用机理无机填料在有机聚合物中的填充量有明显效果。在硅烷偶联剂在不同材料界面的偶联过程是一个涂层中,钛酸酯既是偶联剂又
7、兼有分散剂、湿润剂、复杂的液固表面物理化学过程。首先,硅烷偶联剂[3]粘结促进剂、固化催化剂、阻燃剂等多种功效。的粘度及表面张力低,润湿能力较高,对玻璃、陶瓷目前,钛酸酯偶联剂的品种已超过70种,根据其分及金属表面的接触角小,可在其表面迅速铺展开,使子结构可分为单烷氧型、螯合型和配位型三大类。无机材料表面被硅烷偶联剂润湿;其次,一旦硅烷偶光偶联剂的双官能团皆为光活性基团或其一为联剂在其表面铺展开,材料表面被浸润,硅烷偶联剂热活性基团。主要包括三大类:芳香叠氮类、二苯酮分子上的两种基团便分别向
