2020庚子開年讓我們印象深刻，有災(zāi)難，更有堅(jiān)守與感動(dòng)。60年前1960庚子年同樣也是值得紀(jì)念的一年，那一年，水凝膠橫空出世，為高分子在生物領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
生活早已離不開塑料！隨著科技發(fā)展，人們很自然地考慮了塑料與組織永久接觸的可能性。一項(xiàng)文獻(xiàn)研究表明，幾乎所有已知的塑料制品都曾在不同時(shí)期被用于這一目的。但是傳統(tǒng)塑料與活體組織的相容性太差，這些堅(jiān)硬的固體會(huì)引起局部機(jī)械刺激，并且部分低分子刺激性物質(zhì)會(huì)長(zhǎng)期緩慢向組織擴(kuò)散，甚至導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)；再者，生物機(jī)體產(chǎn)生的代謝物難以滲透這些高分子材料，會(huì)對(duì)正常生理活動(dòng)產(chǎn)生影響。因此科學(xué)家們必須從這些角度對(duì)每一種塑料進(jìn)行評(píng)估。聚乙烯醇雖不存在這些問(wèn)題，但它的主要缺點(diǎn)在于容易被人體吸收，因此也不適用。
1960年，在考慮了上述影響后，捷克斯洛伐克科學(xué)院的Otto Wichterle提出，生物相容性良好的高分子材料必須滿足以下幾個(gè)要求：
(1)制備的高分子必須含有一定量的水分；
(2)對(duì)正常生物過(guò)程的惰性(包括對(duì)聚合物的降解和對(duì)有機(jī)物不利的反應(yīng)的抗性)；
(3)對(duì)代謝物的通透性。因此具有這些性質(zhì)的材料必須具有親水基團(tuán)，此外，他們必須有一個(gè)三維結(jié)構(gòu)，至少有足夠的交聯(lián)，以防止吸收。
第一例水凝膠橫空出世
具有明顯聚電解質(zhì)特性的親水材料(帶有堿基或羧基)對(duì)生物體有不利影響，由于膨脹過(guò)度，其化學(xué)穩(wěn)定性甚至不如乙二醇酯。在嘗試了大量的高分子后，Otto Wichterle和Drahoslav Lim發(fā)現(xiàn)含有0.1%的乙二甲基丙烯酸酯的甲基丙烯酸羥乙酯共聚體最為合適的。即使在非?？量痰臈l件下，它們也很難水解，并且具有生物惰性。此外，它們的機(jī)械性能和含水量可調(diào)，以滿足耐高溫、滅菌和無(wú)破損等要求。
作者首先以甲基丙烯酸羥乙酯為單體，乙二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑制備了史上第一例水凝膠。當(dāng)含水量大于凝膠的平衡容量時(shí)，水相液滴凝聚成相互連接的孔道，形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這些孔的大小取決于聚合條件。干燥樣品是一種透明的固體材料，浸泡在水中后該高分子網(wǎng)絡(luò)能夠像海綿一樣牢牢鎖住水分子，保證材料含水量，呈現(xiàn)出原來(lái)的形狀和結(jié)構(gòu)。
該文以“Hydrophilic Gels for Biological?Use”為題，于1960年1月9日發(fā)表在Nature上，占了一頁(yè)版面都不到，卻讓后世生活發(fā)生了翻天覆地的變化。
原本聚甲基丙烯酸甲酯因其優(yōu)異的透光性和輕便的特點(diǎn)成為隱形眼鏡的首選材料，但是它過(guò)硬，并且切斷了眼睛直接從空氣獲取氧氣的途徑，使佩戴者產(chǎn)生不舒適感且不利于眼睛健康。Wichterle敏銳意識(shí)到，這種水凝膠材料不僅柔軟，而且能夠讓氧氣透過(guò)，同時(shí)有著優(yōu)異的透光性能，是更為合適的制作隱形眼鏡的材料。但新問(wèn)題隨之而來(lái)：生產(chǎn)效率過(guò)低。經(jīng)過(guò)不斷嘗試后，Wichterle終于找到旋涂的方法，用于高效生產(chǎn)隱形眼鏡。在一周時(shí)間內(nèi)，他就和妻子加工出幾百只隱形眼鏡鏡片。
1971年，博士倫公司成功通過(guò)FDA審批，將隱形眼鏡投放市場(chǎng)，取得了巨大成功。并且隱形眼鏡經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和工藝改良，佩戴者的不舒適感越來(lái)越低。現(xiàn)如今，世界上有超過(guò)1億人佩戴隱形眼鏡。
為了表彰他在高分子領(lǐng)域做出的杰出貢獻(xiàn)，1993年，第3899號(hào)小行星以他的名字命名。在他的百年誕辰，捷克特意發(fā)行了紀(jì)念郵票和紀(jì)念幣。
