医用级环氧树脂的生物相容性改进方法

 一、引言

医用级环氧树脂因其优异的力学性能和可操作性，在医疗器械和植入物制造中具有广泛的应用前景。然而，其生物相容性一直是制约其广泛应用的关键因素。本文将探讨几种主要的医用级环氧树脂生物相容性改进方法。

 二、生物相容性改进方法

 （一）表面改性

1. 聚乙二醇（PEG）接枝

   - 通过在环氧树脂表面接枝聚乙二醇（PEG），可以显著提高其生物相容性和抗污性能。PEG具有良好的生物相容性和抗蛋白吸附能力，能够减少细胞和蛋白质在材料表面的附着，从而降低生物污染的风险。

   - 例如，将PEG与环氧树脂（如SU-8）表面进行共价连接，可以显著提高其生物相容性和无污垢性质。

2. 等离子体处理

   - 等离子体处理是一种有效的表面改性方法，可以在不改变材料整体性能的情况下，改善其表面的生物相容性。通过等离子体处理，可以在环氧树脂表面引入亲水性基团，提高其表面能，从而减少细胞和蛋白质的附着。

   - 等离子体处理后的环氧树脂表面具有更好的细胞附着性能和生物相容性。 

 （二）材料复合

1. 生物基材料复合

   - 使用生物基材料与环氧树脂复合，可以提高其生物相容性和环境友好性。例如，以木质素衍生物为原料合成的生物基环氧树脂单体，不仅具有良好的生物相容性，还具有优异的力学性能和阻燃性能。

   - 例如，Miao等以丁香酚为原料，合成了一种可再生碳含量100%的环氧树脂单体（TEUP-EP），其固化后的环氧树脂具有更高的玻璃化转变温度（Tg）、拉伸强度和拉伸模量。

2. 纳米材料复合

   - 纳米材料的加入可以显著改善环氧树脂的生物相容性和力学性能。例如，掺杂纳米碳点（CDs）的环氧树脂具有低毒性、良好的生物相容性和穿透细菌生物膜的能力。

   - 例如，掺氟的CDs（BPAF）表现出更强的过氧化物酶样活性，能够促进H2O2转化为具有杀菌作用的自由基。

 （三）化学改性

1. 引入生物相容性官能团

   - 通过在环氧树脂中引入生物相容性官能团，如氨基、羧基等，可以提高其生物相容性。例如，将丙烯酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）引入环氧树脂中，可以使其表面具有更多的生物相容性官能团。

   - 例如，EPON 1002F环氧树脂在引入GMA后，其表面的生物相容性和抗污性能显著提高。

2. 降解型环氧树脂

   - 开发可降解的环氧树脂也是提高生物相容性的重要途径。例如，通过在聚酯分子结构中引入环氧官能团，可以合成可降解的环氧树脂。这种环氧树脂在固化后能够在生理条件下逐渐降解，从而减少长期植入物对生物体的潜在危害。

   - 例如，Lukaszczyk等通过丁二酸酐和烯丙基缩水甘油醚开环共聚，得到了聚酯型环氧树脂，其在70℃、pH=7.4的缓冲溶液中浸泡70天左右几乎完全降解。

 三、结论

医用级环氧树脂的生物相容性改进方法多种多样，包括表面改性、材料复合和化学改性等。通过这些方法，可以显著提高环氧树脂的生物相容性，使其在医疗器械和植入物制造中具有更广泛的应用前景。未来，随着技术的不断进步，有望开发出更多高性能、高生物相容性的医用级环氧树脂材料。