플라즈마 퇴적 폴리머막이 의료용 항응고제 물질에 사용되는 연구.

플라즈마 증착; 고분자 필름; 항응고제 물질

혈액 항응고제 물질을위한 고분자 필름 연구

유지경

(중국 과학기술대학교 천문학 응용물리학과 부교수, 합비 230026)

키워드 혈장 퇴적, 폴리머막, 혈액 항응고제 재료

이 글에서는 접촉 혈액 중합체의 의학 응용과 혈액 준수 재료의 정의를 소개하고 플라즈마 퇴적 중합체 박막의 특징과 응용, 특히 항응고 물질에서의 응용에 대해 설명합니다.

I. 소개

증착, 중합, 스퍼터링, 이온 주입, 세정 소독 등과 같은 일부 플라즈마 가공 방법은 마이크로 일렉트로닉스, 박막, 재료 가공 등에 널리 사용되는 실용적인 첨단 기술입니다. 플라즈마 화학 기상 퇴적 및 중합 방법은 생체 재료의 혈액 호환성을 개선하기 위해 재료 표면을 개조하고 덮을 수 있습니다. 이러한 방법은 금속, 세라믹, 탄소와 같은 무기 재질뿐만 아니라 유기 고분자 재질에도 적용됩니다. 고분자 재료는 의학적으로 널리 사용되지만 응고, 염증, 알레르기 반응 등 불리한 요소도 있다. 따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 혈액 적합성 및 항응고성과 같은 재료의 성능을 개선하고 향상시키는 방법은 기초 연구 및 재료 준비에서 중요한 문제로 남아 있습니다. 심장 판막, 체외 혈액순환장치 제조에서는 인조혈관 및 혈액과 접촉하는 기타 의료장치에 항응고제 물질을 사용하는 것이 시급하다. 항응고제 물질의 연구는 바이오물질 연구 수준의 중요한 표지로 여겨진다. 이 방면의 연구를 강화하는 것은 생물재료과학의 국제적 학술적 지위와 영향력을 높이는 데 중요한 의의가 있다 [1]. 이 문서에서는 혈액 접촉성 중합체의 응용, 혈액 용해성 중합체의 정의, 폴리머막의 특성과 응용, 항응고제의 성능에 대해 설명합니다.

둘째, 플라즈마 증착 폴리머 필름 특성

1950 년대 이래로 중합체는 의학 분야에 광범위하게 적용되었다. 혈액과 접촉하는 고분자 설비로는 체외 혈액순환설비, 도관, 수혈용 혈봉지와 도관, 신장 투석설비, 혈장 제거와 해독 설비, 심장 판막, 혈관 이식 등이 있다. 이 장치들의 응용은 매년 65,438+00% ~ 20% 의 속도로 증가하고 있다. PVC (폴리염화 비닐) 는 단기 장비 중 가장 널리 사용됩니다. 이어 실리콘 고무와 폴리에틸렌이 뒤를 이었다. 투석기에서 섬유소와 그 변환체, 폴리아미드, 폴리아크릴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르 등이 있습니다. 모두 기초막 소재와 섬유관 소재입니다. 상업상의 혈관 이식물과 심장 판막은 기본적으로 폴리에스테르 위주로 주로 폴리테레프탈레이트 (Dacron) 와 테플론 (Teflon) 이 주를 이루고 있다. 1990 년대 초에 폴리우레탄 이오노머 (폴리우레탄) 와 바이오폴리머 재료가 발전했다. 1980 부터 1990 까지 중합체의 주요 개선은 의학급 중합체로 유독성분과 발암물질을 방출하지 않고 분해산물인 무독성, 발암, 생체 내에 축적되지 않는 것이다. 투석기의 막과 섬유관의 투과성과 기계적 강도, 혈관 이식물의 기계적 강도와 구멍 틈새 특성이 모두 있다.

중합체가 널리 사용되고 있지만 여전히 만족스럽지 않습니다. 첫째, 일부 중합체의 기계적 가소성 (유연성) 은 자연적으로 발생하는 혈관 벽보다 나빠 터런스를 일으키고 투석, 혈소판 활성 및 집결 [2,3] 을 낮춘다. 둘째, 일부 중합체는 보조제, 안정제, 플라스틱 알갱이를 방출하여 혈액에 손상을 입힙니다. 셋째, 일부 중합체 분해물은 혈액 응고를 일으킬 수 있다. 면역 반응, 세포 반응 등을 자극하다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 쿠마린 (항비타민 K) 과 같은 장기 항응고제 보조제를 의료 실습에서 사용하는 한편, 응혈과 면역반응을 일으키지 않는 신소재를 연구하는 데 주력하고 있다. 플라즈마 퇴적 및 중합 기술을 통해 얻은 중합체 박막 재질은 특별한 장점을 가지고 있습니다. 이 막은 복잡한 기하학적 모양과 섬유 간격이 있는 재질에서 균일하게 퇴적되고 형성될 수 있습니다. 금속, 유리, 세라믹, 반도체 등 거의 모든 기본 재료와 결합할 수 있습니다. , 그리고 좋은 부착성과 높은 가교 성을 가지고 있으며, 일반적인 화학적 방법으로 합성하기 어려운 [4-6] 입니다. 이런 중합체는 격리막과 보호막으로 사용할 수 있어 유기체에 해로운 성분을 효과적으로 격리시킬 수 있다. 마이크로전자 공업이 급속히 발전함에 따라 플라즈마 가공 기술도 나날이 성숙해지고 있다. 따라서 중합체 박막의 제비와 검사도 상대적으로 완벽해졌다. 이 막의 성질은 적외선 방사선, MRI (NMR) 및 화학 분석을 위한 전자 스펙트럼을 통해 더욱 결정될 수 있다. 혈장 자체는 살균 소독 성능을 갖추고 있어 의료 설비 비용을 낮췄다.

바이오소재에 대한 두 가지 기본 요구 사항이 있습니다. (1) 이 바이오소재는 원하는 기능을 성공적으로 수행할 수 있어야 하며, (2) 이 바이오소재는 부작용을 일으키지 않습니다. 따라서 생체 재질의 화학적 성능, 물리적 성능, 역학 성능, 침투성, 분해 능력, 강도 및 유연성이 원하는 기능과 일치해야 합니다. 의료 자료에 대해 믿을 만하고 세심한 테스트를 해야 하며 엄격한 생산 기준을 정해야 한다.

셋째, 항응고제 물질의 성능

살아있는 물질을 이식하는 중요한 요구 사항 중 하나는 혈액과 호환되며 응고, 독성, 면역반응을 일으키지 않는다는 것이다. 이 물질을 혈액 준수 물질이라고 한다. 이상적인 혈액 적합성 중합체 재질은 다음과 같은 특징을 가져서는 안 됩니다.

(1) 중합체는 혈액에 특정 성분이나 분해물을 방출하여 혈액 응고, 염증, 발암 및 독성 반응을 일으킨다.

(2) 중합체는 기계적 탄력이 부족하여 혈류에 난기류가 발생하여 혈소판 활성, 염증 반응 및 혈액 색전을 일으킨다.

(3) 중합체는 염증 반응과 지연 감염을 일으킬 수 있다.

혈액 준수성은 중합체 성질의 다중 매개변수 함수라는 것을 알 수 있다. 이런 의미에서 이상적인 혈액 준수 중합체는 거의 한 번도 얻지 못했고, 혈액 준수 요구 사항을 충족하는 중합체만 얻을 수 있다. 예를 들어, 의료용 중합체를 사용하면 중합체의 방출 성분과 분해물은 독이 없습니다.

혈액응고의 주요 방식은 혈소판, 헤모글로빈, 섬유단백질원과 관련이 있다 [7, 8]. 인공물질의 항응고 성능은 주로 (1) 혈액에 대한 친화력을 가리킨다. (2) 혈소판 부착 및 응집을 억제한다. (3) 생물 융합 반응; (4) 모의 생물학적 조직의 표면 형성 [9]. 혈액 성분은 대부분 물이고, 재료의 혈액 준수성은 대부분 친수성이다. 플라즈마 증착 필름은 독특한 장점을 보여줍니다. 플라즈마의 작용 과정에서 특정 화학반응이 일어나 중합체막, 친수성 유전자 (예: -OH, -—COOH 등) 를 형성한다. ) 자주 노출되어 필름이 좋은 친수성을 보여줍니다. 이런 특성은 영화에 내재되어 있다.

정상 혈관에서는 혈소판의 축적과 방출이 동적으로 균형을 이루므로 일반적으로 혈전이 형성되지 않는다. 모임이 방출보다 크면 혈전이 형성된다. 플라즈마로 중합체막을 퇴적할 때, 혈액은 막 표면을 통과하고, 층류는 가속되고, 소용돌이는 적으며, 주둔점류는 거의 관찰되지 않는다. 플라즈마에 의해 처리되지 않은 재료에 비해 혈전이 형성될 가능성이 크게 낮아졌다. 실험견 대정맥고리 이식 실험에 따르면 그에 따른 거부반응의 강도와 기간도 감소했다.

중합체막의 혈액 준수성에는 혈구에 독성이 없는 작용, 혈소판 소모를 증가시키지 않는 것, 혈소판의 단기 하락 등 생체에 독성이 없는 작용이 포함된다. 개코원숭이의 무정맥 분기 시스템을 이용한 실험은 의미 있는 결과를 얻었다. 개코원숭이의 무정맥 가지 모형은 작은 구경혈관으로, 거의 평행으로 행진한다. 실험에서 폴리에틸렌으로 만든 인공 혈관은 인접한 두 혈관 사이에 이식되었다. U 자형 인공 혈관 고리를 형성하다. 천연혈관과 인공혈관에 표시된 혈소판의 쇠퇴율은 방사성 동위원소 추적법으로 측정할 수 있다. 그 결과, 이식된 인공혈관은 개코원숭이의 정상 혈소판의 쇠퇴에 큰 영향을 미치지 않으며, 재료 표면의 혈소판 소비율은 혈액 유속과 혈소판의 총 수와 무관하며 인공혈관의 길이에만 선형적인 관계가 있는 것으로 나타났다. 동물과 인간의 실험에서도 비슷한 결과를 얻었다.

넷. 항응고제 물질

인공 생체 물질은 응고 과정을 활성화해서는 안 되지만 혈액과 접촉하는 재료 표면은 응고 과정을 억제하고 응결제의 형성을 방지해야 한다. 따라서 적절한 항응고제는 응혈반응을 억제하는 촉매제가 되어야 한다. 1970 부터 1990 까지 20 년 동안 다양한 종류의 항응고제가 개발되어 널리 사용되었습니다. 항응고제는 혈소판이 모이고 방출되는 것을 막아 응고 과정을 조절하는 물질 전열 고리 (PGI2) 를 방출한다. 그러나, 그것은 비싸고 불안정하다. 생물학적 조건에서 가수 분해 후 수명은 1 min 에 불과합니다. 따라서 이 생체 재료는 실용적인 용도가 없다. 또 다른 항응고제는 혈액과 접촉하는 중합체 표면에 항응고제 정제 dippridamole 을 추가하여 준비할 수 있다. 예를 들어 피리딘 [10] 은 섬유, 디아세테이트 셀룰로오스, 나일론 및 테레프탈산 * * * 중합체에 추가할 수 있습니다.

개에 대한 재료 이식 실험을 할 때, 이 재료가 효과적인 항응고 성능을 가지고 있음을 증명하였다. 강한 음이온 성질을 가진 항응고제를 이온 결합을 통해 폴리양이온 중합체 표면에 결합하여 항응고제 재료 [1 1] 를 준비합니다. 폴리양이온 중합체는 스티렌과 그 변환체, 섬유소, 실리콘 고무, 에폭시 수지, 폴리우레탄 또는 아크릴로니트릴 및 아크릴레이트의 변환 체제로 준비할 수 있습니다. 생체 물질은 이온 결합의 항응고제를 방출하여 혈류로 들어간다. 표면 근처의 항응고제 농도가 충분히 높아서 며칠 안에 응결제의 형성을 막을 수 있다. 그러면 응결제의 농도가 낮아진다. 그래서 이런 재료는 단기간에만 사용하기에 적합하다. 고분자 젤은 항응고제 물질을 준비하는 데도 사용할 수 있다. 젤에 남아 있는 항응고제 이온 코팅은 혈구의 형성을 막는다 [12, 13]. PVC 와 실리콘 고무 표면에 트롬빈 키나아제와 키나아제를 뿌리면 재료의 혈액 적합성을 크게 개선할 수 있다. 그러나 고정화 효소는 혈액 표면에서도 해체가 발생하여 이 물질의 장기 사용을 방해한다. 항응고제를 중합체 표면과 결합하면 항응고제 물질을 준비할 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌올에서 얻은 하이드로 겔은 아세탈 고정 항응고제와 결합 [14], 항응고제와 아가로 오스 결합 [15] 등이 있습니다. 일반적으로 사용되는 방법은 화학적으로 중합체나 방사선을 활성화시킨 다음 항응고제와 화학반응을 일으키는 것이다. 예를 들어, 이소시아네이트 그룹은 폴리스티렌에 고정되어 있습니다. 그런 다음 형성된 중합체는 항응고제와 반응한다. 유사한 방법을 사용하여 항응고제를 개조된 폴리에틸렌올 하이드로 겔, 엘라스토머, 폴리 -2- 하이드 록시 에틸 메타 아크릴산 글리시 딜 폴리머나 섬유소막에 결합한다. 화학 또는 방사선 화학 처리로 인해 큰 기단이 형성되어 단량체가 수렴된 다음 항응고제가 * * * 가격으로 중합체에 결합된다. 문헌 [16] 에서 * * * 가격으로 결합된 항응고제의 표면 성질과 항응고제 유전자 활성을 묘사했다.

활성 숯이 혈액 투석에 사용된 지 거의 30 년이 지났지만, 방출된 순탄소가 혈액 응고와 혈구 손상을 초래할 수 있다는 단점이 있다. 그러나 플라즈마 처리 후 활성탄은 혈액 호환성을 향상시킬 수 있다. 플라즈마 퇴적법으로 활성 숯 알갱이 표면에 HMDS 막을 도금한 후 개피와 양혈이 두 가지 활성 숯을 스며드는 고주실험을 통해 확인됐다. HMDS 막은 혈구 손상과 혈소판 감소를 효과적으로 줄일 수 있다 [20]. 플라즈마 퇴적법은 서로 다른 양의 플루토늄과 실리콘 원자를 함유한 비결정질 수소화탄소막을 준비할 수 있어 호환성이 좋다. 2 일 이내에 세포 융합층 [2 1] 을 관찰할 수 있습니다. 이 막을 폴리에틸렌과 기타 플라스틱 기질에 칠할 때 조직 배양 재료로 사용할 수 있다. 의료용 폴리우레탄과 항생제는 약물 제어 방출 기능을 갖춘 복합재로 만들 수 있다. 플라즈마 표면 개질 기술로 준비하면 이 복합 재료의 약물 방출 속도가 낮아져 항균 시간이 연장된다. 재질의 기계적 강도와 유연성에 영향을 주지 않습니다 [22]. 일찍이 1940 년대에는 폴리메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 가 콘택트렌즈의 재료로 사용되었다. 그러나 PMMA 의 친수성과 산소 투과성이 떨어지는 결함으로 착용자가 불편함을 느낀다. 렌즈 표면에 아세틸렌, 질소, 물로 생성된 플라즈마 중합체막을 칠하면 재료의 친수성을 높이고 렌즈와 각막 상피 세포의 접착을 줄일 수 있다. 산소 플라즈마 처리 후 막에는 산소 관능단이 많아지고 산소와의 친화력이 높아져 통기성이 높아졌다. 또한 다공성 폴리아크릴막은 약물 투피 흡수 전달체로 사용되며 플라즈마 표면을 개조한 후 표면 친수성과 혈액 호환성을 높일 수 있습니다 [23].

플라즈마 퇴적, 중합 및 처리 기술은 항응고제 물질뿐만 아니라 안과 재료 (예: 인공 수정체), 정형외과 재료, 구강 재료, 약물 전달 시스템, 바이오 센서 재료, 재료 및 부품의 표면 청소, 소독 및 멸균에도 적용됩니다. 결론적으로, 플라즈마 퇴적 및 처리 기술은 생물의학 재료 분야에서 광범위한 응용 전망을 보이고 있다.

마지막으로, 우리는 고분자 재료 응용의 몇 가지 제한에 대해 간단히 토론한다. 70 년대는 주로 응혈로 나타났고, 90 년대의 주요 국경 문제는 중합체 이식과 장기 사용으로 인한 면역반응이었다. 감염 지연, 알레르기 반응, 염증 반응, 장치 칼슘화 등이다. 거칠고 다공성 표면 이식은 높은 감염 위험을 가지고 있습니다. 염증은 이식 장치의 모양, 기계적 성능 및 화학적 성능과 관련이 있다. 알레르기 반응은 현재 주요 연구 분야입니다. 폴리 메틸 메타 크릴 레이트, 금속 와이어, 클립, 나일론 봉합사, 카테터는 알레르기 반응과 세포 반응을 일으킬 수 있습니다 [24]. 덱스 트란과 섬유 덱스 트란은 알레르기 반응을 일으킬 수 있습니다. 응고 시스템 분야의 기초 연구는 화학, 물리 화학, 생화학, 생물학, 물리학, 내과, 외과 등 많은 전문가들의 협동이 필요하다.

참고

1 추한. 물리적,1997; 26(5):264

2 Vroman L, Leonard E.F.Ann.N.Y.Acad.Sci,1997; 283: 1

3 Anderson J.M, kottke-marchant K. 혈소판은 생체 재료 및 인공 장치와 상호 작용합니다. 참고: CRC 생체 적합성 리뷰, 보카라톤: CRC 출판사,1985; 1(2):111-204

4 bartn ik a. 등. Sov.J.Plasma Phys.,1997; 16( 12):287

5 bon giovanni R. 등 J.Mater.Sci,1998; 33: 146 1

6 번, keu Dell a. 등. 고체 박막,1997; 307:65

7 몰디 m 등 J.Mater.Sci,1996; 3 1:6 155

8 su chanek W. 등, 재료 연구지,1998; 13:94

9 고원 * 순순. 재료 과학,1993; 30:8

10 마르코니 화학공급유한회사,1981; 5: 15

11gott v.l., Whiffen J.D, Duton R.C.Science,1999 142: 1297

12 Hoffman 미국 합성고분자 생물재료의학회사. 에 포함: Benoit H. 및 rem PP p. 편집. 거시경제학 평론. 옥스포드: 페그몬 출판사, 1982:32 1

13 구센 M.F.A, 세프턴 M.V.J 생의학 재료 연구,1979; 13:347-364

14 merril e.w. 등 J.Appl.Phys,1970; 29:273

15 Danishofski I, Tzeng F.Thromb.Res,1974; 4:237

16 labare D., jozefowicz m., Boffa M.C.J.Biomed.Mater.Res,1; 1 1:283

17 boffa m.c. 등 Thromb.Haemstas,1979; 4 1:346

18 Fougnot C 등. 고분자 표면 개질은 혈액 적합성을 향상시킵니다. 포함: 헤이스팅스 G.W., 두셰네 P. 편집자. 고분자 생체 재료, 보카라톤: CRC 출판사, 1984:2 15

다당수지의 항혈전은 활성을 형성한다. 에서: 윌리엄스 D.F., 편집자. "자연 조직 및 그 합성 유사체의 생체 적합성", 보카라톤: CRC 출판사, 1985: 133

20 ranter buddy D. 등: ago stimo R. 편집. 중합체의 플라즈마 퇴적, 처리 및 에칭. 산티아고: Acadamic 출판사, 1990:464-485

2 1 Hauret R, 등 고체 박막,1997; 308-309: 19 1

22 이천권, 만. 생물 의학 및 공학 저널,1998; 15( 1):69

23 돈 루시 등 물리학,1997; 26(6):376

24 페티 W.J.B.J.S,1978; 60A:492

25 메리트 K 생체 재료 회사,1984; 5: 1 1

또한

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회원이어야 하고, 유료 사이트여야 합니다. 아래에 간략하게 소개하겠습니다.

좋은 항응고제 생체 물질은 표면 화학적 및 기계적 성질뿐만 아니라 조직 적합성 및 혈액 적합성을 포함한 생체 적합성도 좋아야 한다. 위의 성격을 이해하기 위해서는, 그것을 묘사할 필요가 있다. 이 글은 세 가지 방면에서 항응고생물 물질의 표상, 즉 표면화학 구성과 구조의 표상, 역학 성능의 표상, 생체 준수성의 표상을 논술하였다.