辐射形成的低分子量PEO水凝胶的理化性能研究
作者：杨淑琴 杨占山 朱南康 强亦忠
单位：苏州医学院放射毒理学教研室，苏州，215007
关键词：聚氧化乙烯；R—1；50；水凝胶；辐射；性能
苏州医学院学报991112 摘要 目的：研究电子束辐射交联的聚氧化乙烯(PEO) R—150 水凝胶膜及其溶胀水凝胶膜的理化性能。方法：应用电子加速器照射聚合物PEO R—150 水溶液制备成水凝胶及溶胀水凝胶后，测定其理化性能。结果：PEO R—150 水凝胶的交联密度与辐射剂量呈正相关(P<0.01)。聚合物浓度对其影响不明显(P>0.05)。PEO R—150水凝胶的溶胀度与辐射剂量呈负相关(P<0.01)，与其浓度呈正相关(P<0.01),并且二者具有交互作用(P<0.01)。PEO R—150 水凝胶的硬度随辐射剂量增加而增加，随聚合物浓度增加而降低。与PEO R—150水凝胶膜相比，对PEO R—150 溶胀水凝胶膜的照射可显著增加该膜的交联密度(P<0.05或0.01)，减低该膜的平衡水含量(P<0.05或0.01)，而硬度未见明显增加(P>0.05)。结论：PEO R—150 水凝胶的交联密度，平衡水含量和硬度与辐射剂量和聚合物浓度密切相关。
, http://www.100md.com
中图法分类 R318.08
Studies on the Properties of Poly(Ethylene Oxide) R—150 Hydrogel and Its Water-swollen Hydrogel Formed by Irradiation
Yang Shuqin, Yang Zhanshan, Zhu Nankang, et al
(Suzhou Medical College, Suzhou，215007)
Abstarct The chemical and physical properties of PEO R—150 hydrogel films and its water-swollen hydrogel films formed by electron beam irradiation were studied. The experimental results showed that the gel fractions of the PEO R—150 hydrogels increased with increase of the irradiation dose (P<0.01). The polymer concentration did not produce a significant effect on the gel fractions (P>0.05). The degrees of swelling of the PEO R—150 hydrogels decreased as the irradiation dose increased (P<0.01), while they increased as the polymer concentration increased (P<0.01), and both factors have a mutual effect on the degrees of swelling (P<0.01). The hardness of the PEO R—150 hydrogel films increased slightly as the irradiation dose increased, while it decreased slightly as the polymer concentration increased. the irradiation of the water-swollen PEO R—150 hydrogel films could significantly increase their gel fractions (P<0.05 or P<0.01) and decrease their degrees of swelling (P<0.05 or P<0.01) while their hardness did not increase significantly (P>0.05). The results indicate that the crosslinking density, the degree of swelling and the hardness of the PEO hydrogel films are closely ralated to the irradiation dose and the polymer concentration.
, http://www.100md.com
Key words poly(ethylene oxide) R-150; hydrogels; irradiation; properties
聚氧化乙烯(PEO)水凝胶主要用于伤口敷料和药物释放系统，因其具有极好的生物医学特性如良好的组织相容性，对水和氧气的良好通透性而阻止细菌通过，对蛋白和碘的扩散性释放等[1，2]。然而，PEO水凝胶的机械强度较弱，给医学临床应用带来一定困难。水凝胶的机械强度高度依赖于聚合物的结构，特别是交联密度和膨胀度[3]。因此有必要对影响水凝胶性能的因素进行较系统的研究，以便使PEO水凝胶方便广泛地应用。本实验研究了辐射剂量和聚合物浓度对PEO R—150 水凝胶和 PEO R—150 溶胀水凝胶理化性能的影响。
1 材料和方法
1.1 PEO R-150 水凝胶的制备
, http://www.100md.com
聚合物PEO R-150购自日本Ichiamaru Pharcos Co. Ltd,分子量为(1～1.7)×105。聚合物浓度以质量分数表示，分别为5%，10%，15%和20%，辐射剂量水平为20，40，60，80和100kGy。为了准备均一聚合物水溶液，将聚合物溶于三蒸水中，搅拌加热至沸点，冷却后将该溶液倒入平底培养皿中，样本厚度为2mm。应用上海原子核研究所制造的KFG-1型电子加速器进行电子束照射，电压为1.7MeV，电流为10mA，每次通过剂量为20kGy。辐射形成的水凝胶样本置于4°C冰箱无菌保存。每一样本取5份平行样进行理化性能测试。
1.2 PEO R-150溶胀水凝胶膜的制备
将上述辐射形成的不同浓度PEO R—150水凝胶膜置于三蒸水中浸泡24h，充分溶胀后装入聚乙烯薄膜袋中，应用电子束进行照射。辐射剂量为20，40，60，80和100kGy。照射后取样进行该溶胀水凝胶的理化性能测试。
, http://www.100md.com
1.3 水凝胶的理化性能测试
测定了PEO R—150水凝胶和PEO R—150溶胀水凝胶的凝胶分数、溶胀度和硬度，测定方法参考文献[4]。测量数据应用方差分析和t检验进行统计学分析。
2 结果
2.1 PEO R—150水凝胶的凝胶分数
不同剂量水平和聚合物浓度对PEO R—150水凝胶和溶胀水凝胶的凝胶分数的影响列于表1和2，并对这两种因子的主要作用和交互作用进行了方差分析，结果显示，以凝胶分数表达的PEO R—150 水凝胶的交联密度随辐射剂量增加而增加(P<0.01)。随聚合物浓度增加而稍有增加，但无统计学意义。表2与表1相应结果的显著性检验表明，对不同浓度PEO R—150溶胀水凝胶膜的不同剂量照射可使该膜的凝胶分数显著高于PEO R—150水凝胶膜(P<0.01)。
, 百拇医药
表1 辐照PEO R—150水溶液形成的凝胶分数(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%
±s
5
10
15
20
20
49.0
51.9
45.7
20.0
, http://www.100md.com
41.7±14.7
40
56.5
62.1
64.9
73.0
64.1±6.9
60
56.8
64.8
67.3
70.4
64.8±5.8
, http://www.100md.com
80
58.8
70.6
72.3
72.4
68.3±6.9
100
76.6
76.9
76.9
73.5
76.0±1.7±s
, 百拇医药
59.5±10.2
65.3±9.4
65.4±12.0
61.9±23.4
表2 辐照PEO R—150溶胀水凝胶膜形成的凝胶分数(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%±s
5
10
15
20
, 百拇医药 20
82.4
89.9
91.5
87.1
87.7±4.0**
40
89.1
93.2
90.9
91.8
91.1±1.7
, 百拇医药
60
86.7
89.9
90.3
91.5
89.6±2.1
80
93.2
90.3
92.8
93.7
92.5±1.5
, http://www.100md.com
100
93.0
93.2
92.9
94.2
93.3±0.6±s
88.9±4.5**
91.3±1.7**
91.6±1.2**
91.6±2.8*
, http://www.100md.com
*P<0.05，**P<0.01，与表1相应数据比较
2.2 PEO R-150水凝胶的溶胀度
辐射剂量和聚合物浓度对PEO R-150水凝胶和溶胀水凝胶溶胀度的影响列于表3，4。结果显示，代表平衡水含量的PEO R-150水凝胶的溶胀度随着辐射剂量的增加而显著降低(P<0.01)；随着PEO R-150浓度的增加而显著增加(P<0.01)。表4结果显示，对PEO R-150溶胀水凝胶膜的照射可使其溶胀度与表3结果相比明显降低(P<0.05或0.01)，并且剂量和浓度对其溶胀度具有交互作用(P<0.01)。
表3 辐照PEO R—150水溶液形成的溶胀度(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%±s
, 百拇医药
5
10
15
20
20
1493.7
2526.5
3086.2
3191.7
2574.5±777.4
40
1209.3
1801.1
, 百拇医药
2196.7
2508.5
1928.9±560.3
60
1128.5
1352.4
1733.1
1955.3
1542.3±371.6
80
935.1
1320.8
, http://www.100md.com
1611.5
1833.6
1425.3±388.4
100
919.0
1258.7
1382.3
1823.6
1345.9±373.9±s
1137.1±235.0
1651.9±534.1
, 百拇医药
2002.0±674.9
2262.5±590.5
表4 辐照PEO R—150溶胀水凝胶膜形成的溶胀度(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%±s
5
10
15
20
20
1192.8
1372.3
, 百拇医药
1358.5
1245.8
1292.4±87.3
40
1095.5
1167.5
1285.9
1236.0
1196.2±82.9*
60
818.8
913.6
, 百拇医药
1119.3
989.5
960.3±126.9*
80
789.2
947.3
933.6
886.7
889.2±71.5*
100
664.2
852.6
, http://www.100md.com
827.5
897.7
810.5±101.8*±s
912.1±222.3
1050.7±215.5*
1105.0±225.6*
1051.1±177.8**
与表3相应数据比较，*P<0.05,**P<0.01
2.3 PEO R—150水凝胶膜的硬度
, http://www.100md.com
不同剂量和聚合物浓度对PEO R—150水凝胶和溶胀水凝胶硬度的影响列于表5和6。可见PEO R—150水凝胶膜的硬度随着辐射剂量的增加而增加；随着PEO R—150浓度的增加则减低。对不同浓度PEO R—150溶胀水凝胶膜的照射可使其硬度稍高于PEO R—150水凝胶，但无统计学意义(P<0.05)。
表5 PEO R—150水凝胶的硬度(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%±s
5
10
15
20
, 百拇医药 40
49.5
41.7
31.0
23.0
36.3±11.7
40*
51.6
45.9
41.9
40.6
45.0±4.93
*PEO R-150溶胀水凝胶膜的照射剂量，P>0.05
, 百拇医药
表6 PEO R—150水凝胶的硬度(%) PRO R—150浓度/%
剂量/kGy±s
20
40
60
80
100
15
15.8
31.0
35.0
, 百拇医药
43.2
45.5
34.1±11.8
15*
31.3
41.9
44.4
48.0
55.5
44.2±8.9#
*指浓度为15%的溶胀水凝胶膜，#P>0.05
3 讨论
, 百拇医药
3.1 PEO R—150水凝胶的辐射交联作用
Anseth等[3]的研究表明，水凝胶的机械强度随交联密度的增加而显著增加。本文结果表明，PEO R—150水凝胶的凝胶分数随辐射剂量的增加而增加。许多研究[2，5]同样证实，交联密度与辐射剂量密切相关。我们以前的研究[4，6]表明，PEO E—30和聚乙烯醇水凝胶的凝胶分数与其浓度呈负相关，主要是由于水辐解产物的作用，聚合物水溶液的交联产额是固态聚合物的许多倍[5]，即对于辐射交联的形成，辐射的间接作用远远大于直接作用。因此，在同一剂量照射下，聚合物的凝胶分数随着聚合物浓度的增加而减低，较稀释的聚合物溶液可导致较密的交联物质。然而，PEO R—150水凝胶的凝胶分数
则随其浓度稍有增加。有关研究[2]提示，对于给定的聚合物浓度和辐射剂量，交联密度随分子量的增加而增加。聚合物链之间经辐射形成的共价键，从统计学的观点应大于大分子的数量才能形成水凝胶[5]。由此推测，PEO R—150凝胶分数随浓度的增加可能与其分子量较小有关，较小分子量的PEO R—150只有在较高浓度时才有更多的机会形成数量较多的链间共价键，从而导致较高的凝胶分数，有关机理尚需进一步探明。
, 百拇医药
3.2 PEO R—150水凝胶的平衡水含量
水凝胶的平衡水含量与水凝胶的机械强度密切相关，减低聚合物水凝胶的溶胀度可增强该水凝胶的机械强度[3]。本文结果表明，PEO R—150水凝胶的溶胀度随辐射剂量的增加而减低，随聚合物浓度增加而增加。PEO R—150不同浓度对其水凝胶溶胀度的影响与聚乙烯醇[6]和肝素样聚电解质水凝胶明显不同[7]。肝素样聚电解质水凝胶的溶胀度随其浓度(在0～25%范围内)增加而降低；然而，当其浓度>25%时，则该水凝胶溶胀度随其浓度增加而增加，并且该水凝胶的平衡水含量与其机械强度呈反比。水凝胶的溶胀度取决于几个参数，包括聚合物浓度、分子量、交联密度、大分子基质中亲水基的数目和性质以及辐射剂量[7]。因此，不同聚合物不同浓度对其水凝胶膨胀度的影响是完全不同的。
3.3 PEO R—150溶胀水凝胶膜的性能与PEO R—150水凝胶比较，对PEO R—150溶胀水凝胶膜的照射可使该膜的凝胶分数明显增加，溶胀度明显减低，硬度稍有增加。然而这并未增加该膜的机械强度，反而使该膜的柔韧性和伸展性降低，较易断裂。这与Ikada等人对聚乙烯醇溶胀水凝胶膜的辐照结果明显不同，照射该膜可使该膜的抗张强度明显增强[8]。照射PEO R—150溶胀水凝胶膜形成过高的辐射交联和过低的平衡水含量反而对该膜的机械强度产生不利的作用。
, 百拇医药
参考文献
1 Quinn KJ, et al. Principles of burn dressings. Biomaterials, 1985, 6∶369
2 Kofinas P, et al. Hydrogel prepared by electron irradiation of poly(ethylene oxide) in water solution: unexpected dependence of cross—link density and protein diffussion coefficients on initial PEO molecular weight. Biomaterials, 1996, 17∶1547
3 Anseth KS, et al. Mechanical properties of hydrogels and their experimental determination. Biomaterials, 1996, 17∶1647
, 百拇医药
4 Yang ZS, et al. Assessment of properties of hydrogel films formed by irradiation of poly(ethylene oxide). Radiat Res Radiat Proc, 1998, 16(4)∶198
5 Rosiak JM, Olejniczak. Medical applications of radiation formed hydrogels. J Radiat Phys Chem, 1993, 42∶903
6 Yang ZS, et al. Chemical and physical properties of poly(vinyl alcohol) hydrogel films formed by irradiation. Nucl Sci Techni, 1999, 10(1)∶24
7 Sederel LC, et al. Hydrogels by irradiation of a synthetic heparinoid polyelectrolyte. Biomaterials, 1983, 4∶3
8 Ikada Y, et al. Preparation of hydrogels by radiation technique. Radiat Phys Chem, 1977, 9∶633
(1999年3月19日收稿), 百拇医药
单位：苏州医学院放射毒理学教研室，苏州，215007
关键词：聚氧化乙烯；R—1；50；水凝胶；辐射；性能
苏州医学院学报991112 摘要 目的：研究电子束辐射交联的聚氧化乙烯(PEO) R—150 水凝胶膜及其溶胀水凝胶膜的理化性能。方法：应用电子加速器照射聚合物PEO R—150 水溶液制备成水凝胶及溶胀水凝胶后，测定其理化性能。结果：PEO R—150 水凝胶的交联密度与辐射剂量呈正相关(P<0.01)。聚合物浓度对其影响不明显(P>0.05)。PEO R—150水凝胶的溶胀度与辐射剂量呈负相关(P<0.01)，与其浓度呈正相关(P<0.01),并且二者具有交互作用(P<0.01)。PEO R—150 水凝胶的硬度随辐射剂量增加而增加，随聚合物浓度增加而降低。与PEO R—150水凝胶膜相比，对PEO R—150 溶胀水凝胶膜的照射可显著增加该膜的交联密度(P<0.05或0.01)，减低该膜的平衡水含量(P<0.05或0.01)，而硬度未见明显增加(P>0.05)。结论：PEO R—150 水凝胶的交联密度，平衡水含量和硬度与辐射剂量和聚合物浓度密切相关。
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中图法分类 R318.08
Studies on the Properties of Poly(Ethylene Oxide) R—150 Hydrogel and Its Water-swollen Hydrogel Formed by Irradiation
Yang Shuqin, Yang Zhanshan, Zhu Nankang, et al
(Suzhou Medical College, Suzhou，215007)
Abstarct The chemical and physical properties of PEO R—150 hydrogel films and its water-swollen hydrogel films formed by electron beam irradiation were studied. The experimental results showed that the gel fractions of the PEO R—150 hydrogels increased with increase of the irradiation dose (P<0.01). The polymer concentration did not produce a significant effect on the gel fractions (P>0.05). The degrees of swelling of the PEO R—150 hydrogels decreased as the irradiation dose increased (P<0.01), while they increased as the polymer concentration increased (P<0.01), and both factors have a mutual effect on the degrees of swelling (P<0.01). The hardness of the PEO R—150 hydrogel films increased slightly as the irradiation dose increased, while it decreased slightly as the polymer concentration increased. the irradiation of the water-swollen PEO R—150 hydrogel films could significantly increase their gel fractions (P<0.05 or P<0.01) and decrease their degrees of swelling (P<0.05 or P<0.01) while their hardness did not increase significantly (P>0.05). The results indicate that the crosslinking density, the degree of swelling and the hardness of the PEO hydrogel films are closely ralated to the irradiation dose and the polymer concentration.
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Key words poly(ethylene oxide) R-150; hydrogels; irradiation; properties
聚氧化乙烯(PEO)水凝胶主要用于伤口敷料和药物释放系统，因其具有极好的生物医学特性如良好的组织相容性，对水和氧气的良好通透性而阻止细菌通过，对蛋白和碘的扩散性释放等[1，2]。然而，PEO水凝胶的机械强度较弱，给医学临床应用带来一定困难。水凝胶的机械强度高度依赖于聚合物的结构，特别是交联密度和膨胀度[3]。因此有必要对影响水凝胶性能的因素进行较系统的研究，以便使PEO水凝胶方便广泛地应用。本实验研究了辐射剂量和聚合物浓度对PEO R—150 水凝胶和 PEO R—150 溶胀水凝胶理化性能的影响。
1 材料和方法
1.1 PEO R-150 水凝胶的制备
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聚合物PEO R-150购自日本Ichiamaru Pharcos Co. Ltd,分子量为(1～1.7)×105。聚合物浓度以质量分数表示，分别为5%，10%，15%和20%，辐射剂量水平为20，40，60，80和100kGy。为了准备均一聚合物水溶液，将聚合物溶于三蒸水中，搅拌加热至沸点，冷却后将该溶液倒入平底培养皿中，样本厚度为2mm。应用上海原子核研究所制造的KFG-1型电子加速器进行电子束照射，电压为1.7MeV，电流为10mA，每次通过剂量为20kGy。辐射形成的水凝胶样本置于4°C冰箱无菌保存。每一样本取5份平行样进行理化性能测试。
1.2 PEO R-150溶胀水凝胶膜的制备
将上述辐射形成的不同浓度PEO R—150水凝胶膜置于三蒸水中浸泡24h，充分溶胀后装入聚乙烯薄膜袋中，应用电子束进行照射。辐射剂量为20，40，60，80和100kGy。照射后取样进行该溶胀水凝胶的理化性能测试。
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1.3 水凝胶的理化性能测试
测定了PEO R—150水凝胶和PEO R—150溶胀水凝胶的凝胶分数、溶胀度和硬度，测定方法参考文献[4]。测量数据应用方差分析和t检验进行统计学分析。
2 结果
2.1 PEO R—150水凝胶的凝胶分数
不同剂量水平和聚合物浓度对PEO R—150水凝胶和溶胀水凝胶的凝胶分数的影响列于表1和2，并对这两种因子的主要作用和交互作用进行了方差分析，结果显示，以凝胶分数表达的PEO R—150 水凝胶的交联密度随辐射剂量增加而增加(P<0.01)。随聚合物浓度增加而稍有增加，但无统计学意义。表2与表1相应结果的显著性检验表明，对不同浓度PEO R—150溶胀水凝胶膜的不同剂量照射可使该膜的凝胶分数显著高于PEO R—150水凝胶膜(P<0.01)。
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表1 辐照PEO R—150水溶液形成的凝胶分数(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%
±s5
10
15
20
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49.0
51.9
45.7
20.0
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41.7±14.7
40
56.5
62.1
64.9
73.0
64.1±6.9
60
56.8
64.8
67.3
70.4
64.8±5.8
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58.8
70.6
72.3
72.4
68.3±6.9
100
76.6
76.9
76.9
73.5
76.0±1.7
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59.5±10.2
65.3±9.4
65.4±12.0
61.9±23.4
表2 辐照PEO R—150溶胀水凝胶膜形成的凝胶分数(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%
±s5
10
15
20
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82.4
89.9
91.5
87.1
87.7±4.0**
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89.1
93.2
90.9
91.8
91.1±1.7
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60
86.7
89.9
90.3
91.5
89.6±2.1
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90.3
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92.5±1.5
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100
93.0
93.2
92.9
94.2
93.3±0.6
±s88.9±4.5**
91.3±1.7**
91.6±1.2**
91.6±2.8*
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*P<0.05，**P<0.01，与表1相应数据比较
2.2 PEO R-150水凝胶的溶胀度
辐射剂量和聚合物浓度对PEO R-150水凝胶和溶胀水凝胶溶胀度的影响列于表3，4。结果显示，代表平衡水含量的PEO R-150水凝胶的溶胀度随着辐射剂量的增加而显著降低(P<0.01)；随着PEO R-150浓度的增加而显著增加(P<0.01)。表4结果显示，对PEO R-150溶胀水凝胶膜的照射可使其溶胀度与表3结果相比明显降低(P<0.05或0.01)，并且剂量和浓度对其溶胀度具有交互作用(P<0.01)。
表3 辐照PEO R—150水溶液形成的溶胀度(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%
±s, 百拇医药
5
10
15
20
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1493.7
2526.5
3086.2
3191.7
2574.5±777.4
40
1209.3
1801.1
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2196.7
2508.5
1928.9±560.3
60
1128.5
1352.4
1733.1
1955.3
1542.3±371.6
80
935.1
1320.8
, http://www.100md.com
1611.5
1833.6
1425.3±388.4
100
919.0
1258.7
1382.3
1823.6
1345.9±373.9
±s1137.1±235.0
1651.9±534.1
, 百拇医药
2002.0±674.9
2262.5±590.5
表4 辐照PEO R—150溶胀水凝胶膜形成的溶胀度(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%
±s5
10
15
20
20
1192.8
1372.3
, 百拇医药
1358.5
1245.8
1292.4±87.3
40
1095.5
1167.5
1285.9
1236.0
1196.2±82.9*
60
818.8
913.6
, 百拇医药
1119.3
989.5
960.3±126.9*
80
789.2
947.3
933.6
886.7
889.2±71.5*
100
664.2
852.6
, http://www.100md.com
827.5
897.7
810.5±101.8*
±s912.1±222.3
1050.7±215.5*
1105.0±225.6*
1051.1±177.8**
与表3相应数据比较，*P<0.05,**P<0.01
2.3 PEO R—150水凝胶膜的硬度
, http://www.100md.com
不同剂量和聚合物浓度对PEO R—150水凝胶和溶胀水凝胶硬度的影响列于表5和6。可见PEO R—150水凝胶膜的硬度随着辐射剂量的增加而增加；随着PEO R—150浓度的增加则减低。对不同浓度PEO R—150溶胀水凝胶膜的照射可使其硬度稍高于PEO R—150水凝胶，但无统计学意义(P<0.05)。
表5 PEO R—150水凝胶的硬度(%) 剂量/kGy
PEO R—150浓度/%
±s5
10
15
20
, 百拇医药 40
49.5
41.7
31.0
23.0
36.3±11.7
40*
51.6
45.9
41.9
40.6
45.0±4.93
*PEO R-150溶胀水凝胶膜的照射剂量，P>0.05
, 百拇医药
表6 PEO R—150水凝胶的硬度(%) PRO R—150浓度/%
剂量/kGy
±s20
40
60
80
100
15
15.8
31.0
35.0
, 百拇医药
43.2
45.5
34.1±11.8
15*
31.3
41.9
44.4
48.0
55.5
44.2±8.9#
*指浓度为15%的溶胀水凝胶膜，#P>0.05
3 讨论
, 百拇医药
3.1 PEO R—150水凝胶的辐射交联作用
Anseth等[3]的研究表明，水凝胶的机械强度随交联密度的增加而显著增加。本文结果表明，PEO R—150水凝胶的凝胶分数随辐射剂量的增加而增加。许多研究[2，5]同样证实，交联密度与辐射剂量密切相关。我们以前的研究[4，6]表明，PEO E—30和聚乙烯醇水凝胶的凝胶分数与其浓度呈负相关，主要是由于水辐解产物的作用，聚合物水溶液的交联产额是固态聚合物的许多倍[5]，即对于辐射交联的形成，辐射的间接作用远远大于直接作用。因此，在同一剂量照射下，聚合物的凝胶分数随着聚合物浓度的增加而减低，较稀释的聚合物溶液可导致较密的交联物质。然而，PEO R—150水凝胶的凝胶分数
则随其浓度稍有增加。有关研究[2]提示，对于给定的聚合物浓度和辐射剂量，交联密度随分子量的增加而增加。聚合物链之间经辐射形成的共价键，从统计学的观点应大于大分子的数量才能形成水凝胶[5]。由此推测，PEO R—150凝胶分数随浓度的增加可能与其分子量较小有关，较小分子量的PEO R—150只有在较高浓度时才有更多的机会形成数量较多的链间共价键，从而导致较高的凝胶分数，有关机理尚需进一步探明。
, 百拇医药
3.2 PEO R—150水凝胶的平衡水含量
水凝胶的平衡水含量与水凝胶的机械强度密切相关，减低聚合物水凝胶的溶胀度可增强该水凝胶的机械强度[3]。本文结果表明，PEO R—150水凝胶的溶胀度随辐射剂量的增加而减低，随聚合物浓度增加而增加。PEO R—150不同浓度对其水凝胶溶胀度的影响与聚乙烯醇[6]和肝素样聚电解质水凝胶明显不同[7]。肝素样聚电解质水凝胶的溶胀度随其浓度(在0～25%范围内)增加而降低；然而，当其浓度>25%时，则该水凝胶溶胀度随其浓度增加而增加，并且该水凝胶的平衡水含量与其机械强度呈反比。水凝胶的溶胀度取决于几个参数，包括聚合物浓度、分子量、交联密度、大分子基质中亲水基的数目和性质以及辐射剂量[7]。因此，不同聚合物不同浓度对其水凝胶膨胀度的影响是完全不同的。
3.3 PEO R—150溶胀水凝胶膜的性能与PEO R—150水凝胶比较，对PEO R—150溶胀水凝胶膜的照射可使该膜的凝胶分数明显增加，溶胀度明显减低，硬度稍有增加。然而这并未增加该膜的机械强度，反而使该膜的柔韧性和伸展性降低，较易断裂。这与Ikada等人对聚乙烯醇溶胀水凝胶膜的辐照结果明显不同，照射该膜可使该膜的抗张强度明显增强[8]。照射PEO R—150溶胀水凝胶膜形成过高的辐射交联和过低的平衡水含量反而对该膜的机械强度产生不利的作用。
, 百拇医药
参考文献
1 Quinn KJ, et al. Principles of burn dressings. Biomaterials, 1985, 6∶369
2 Kofinas P, et al. Hydrogel prepared by electron irradiation of poly(ethylene oxide) in water solution: unexpected dependence of cross—link density and protein diffussion coefficients on initial PEO molecular weight. Biomaterials, 1996, 17∶1547
3 Anseth KS, et al. Mechanical properties of hydrogels and their experimental determination. Biomaterials, 1996, 17∶1647
, 百拇医药
4 Yang ZS, et al. Assessment of properties of hydrogel films formed by irradiation of poly(ethylene oxide). Radiat Res Radiat Proc, 1998, 16(4)∶198
5 Rosiak JM, Olejniczak. Medical applications of radiation formed hydrogels. J Radiat Phys Chem, 1993, 42∶903
6 Yang ZS, et al. Chemical and physical properties of poly(vinyl alcohol) hydrogel films formed by irradiation. Nucl Sci Techni, 1999, 10(1)∶24
7 Sederel LC, et al. Hydrogels by irradiation of a synthetic heparinoid polyelectrolyte. Biomaterials, 1983, 4∶3
8 Ikada Y, et al. Preparation of hydrogels by radiation technique. Radiat Phys Chem, 1977, 9∶633
(1999年3月19日收稿), 百拇医药