功能高分子材料第九章生物医用高分子材料PPT课件
合集下载
生物医用高分子概述优秀PPT
生物降解材料
生物降解材料是指在生理环境下构 成材料的分子能自动断裂、从大分 子变成小分子、从不溶解变成能溶 解，从而能逐渐被机体代谢或吸收 的材料
生物降解材料分类
来源 材料种类
材料举例
天然无机物
羟基磷灰石 珊瑚礁等
天然材料
天然衍生 材料
甲壳素、壳聚糖、海藻酸 盐、胶原蛋白、 葡聚糖
、透明质酸、明胶、琼脂 等
生物医用高分子概述
生物医用高分子内容
1、医用高分子概述 2、生物降解高分子 3、聚乳酸 (聚丙交酯) 4、聚内酯的改性 5、血液相容性高分子 6、药物释放体系 7、组织工程
1、医用高分子概述
Concept of Bio-medical Polymer
生物医用材料
国际标准化组织（ISO）的定义： 生物医用材料是指以医疗为目的，用于和活组织 接触以形成功能的无生命材料，包括具有生物相 容性的或生物降解的材料。
酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用
要求又高、又严格
生物相容性分类和要求
生物相容性
血液相容性
抗血小板血栓形成 抗凝血性 抗溶血性 抗白细胞减少性 抗补体系统亢进性 抗血浆蛋白吸附性 抗细胞因子吸附性
组织相容性
细胞粘附性 无抑制细胞生长性 细胞激活性 抗细胞原生质转化性 抗炎症性 无抗原性 无诱变性 无致癌性 无致畸性
• 半体内应用的材料（ex vivo）
一般在体外应用，但应用时和体内的呼吸 系统、血液循环系统或体液相连接的材料 人工胃、肺、导管、透析器、透析膜、 接触眼镜、……
• 体外应用的材料（in vitro）
医疗器械、酶、抗体、细胞、激素等的担 体、分离材料、人工代谢器、生物传感器、
……
教学功能高分子材料PPT课件
上一内容 下一内容 回主目录
返回
22.07.2020
9.2、具有化学反应和分离功能的高分子材料 • 9.2.1、离子交换树脂
• 一类能够与溶液中的阴离子或阳离子发生交换 的功能高分子材料
• 包括基体、官能团、助剂
上一内容 下一内容 回主目录
返回
22.07.2020
• 我国“离子交换树脂之父”何炳林
离子交换树脂的分类
（1）根据合成方法分类 缩聚型离子交换树脂（例如甲醛与苯酚缩聚物） 加聚型离子交换树脂（例如苯乙烯和二乙烯基苯共聚 物）。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
22.07.2020
（2）根据树脂的孔结构分类 凝胶型离子交换树脂 大孔型离子交换树脂 载体型离子交换树脂
上一内容 下一内容 回主目录
• 向某一种材料给予的作用或输入的能量与通过材料输出 而给予外部作用能量属于同一类
• （2）二次功能材料
• 向某一种材料给予的作用或者输入的能量，当其通过功 能材料之后，所给予的作用或者输入的能量发生了转换
上一内容 下一内容 回主目录
返回
22.07.2020
• 9.1.2、功能高分子材料设计及制备
• (2)化学功能
• ①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络 合物；
• ②反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂；
• ③生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
22.07.2020
• （3）物理化学功能
• ①电学功能材料：如超导体，导电高分子等；
• ②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等；
返回
22.07.2020
离子交换树脂的主要应用
生物医用高分子材料优秀课件
分子材料，以用于与血液接触的人工器官制造， 如人工心脏等。
80年代以来，发达国家的医用高分子材料产 业化速度加快，基本形成了一个崭新的生物材 料产业
目前被详细研究过的生物材料已超过1000种，
被广泛应用的有90多种，1800多种制品。
年份
1980年 1990年 1995年
销售额（美元） 200亿 500亿 1000亿
应用较多的有医用金属材料和医用高分子材
料。 医用金属材料：应用最早，是临床应用最广泛 的承力植入材料，不锈钢、钴、镍、锆合金 、 贵金属，价格高
器械包
人造髋关节
牙齿校正材料
高分子材料的分子结构、化学组成和理 化性质与生物体组织最为接近
✓人工器官中，比较成功的有：人工血管、人 工食道、人工尿道、人工心脏瓣膜、人工关节、 人工骨、整形材料等。 ✓ 已取得重大研究成果，但还需不断完善的有： 人工肾、人工心脏、人工肺、人工胰脏、人工 眼球、人造血液等。 ✓一些功能较为复杂的器官正处于大力研究开 发之中：如人工肝脏、人工胃、人工子宫等。
按生物医学用途分类 硬组织相容性高分子材料 软组织相容性高分子材料 血液相容性高分子材料 高分子药物和药物控释高分子材料
按与肌体组织接触的关系分类 长期植入材料 短期植入（接触）材料 体内体外连通使用的材料 与体表接触材料及一次性医疗用品材料
3. 对医用高分子材料的基本要求
（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应 体液引起聚合物的降解、交联和相变化； 体内的自由基引起材料的氧化降解反应； 生物酶引起的聚合物分解反应； 在体液作用下材料中添加剂的溶出； 血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物 质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降。
概述
生物医用高分子材
80年代以来，发达国家的医用高分子材料产 业化速度加快，基本形成了一个崭新的生物材 料产业
目前被详细研究过的生物材料已超过1000种，
被广泛应用的有90多种，1800多种制品。
年份
1980年 1990年 1995年
销售额（美元） 200亿 500亿 1000亿
应用较多的有医用金属材料和医用高分子材
料。 医用金属材料：应用最早，是临床应用最广泛 的承力植入材料，不锈钢、钴、镍、锆合金 、 贵金属，价格高
器械包
人造髋关节
牙齿校正材料
高分子材料的分子结构、化学组成和理 化性质与生物体组织最为接近
✓人工器官中，比较成功的有：人工血管、人 工食道、人工尿道、人工心脏瓣膜、人工关节、 人工骨、整形材料等。 ✓ 已取得重大研究成果，但还需不断完善的有： 人工肾、人工心脏、人工肺、人工胰脏、人工 眼球、人造血液等。 ✓一些功能较为复杂的器官正处于大力研究开 发之中：如人工肝脏、人工胃、人工子宫等。
按生物医学用途分类 硬组织相容性高分子材料 软组织相容性高分子材料 血液相容性高分子材料 高分子药物和药物控释高分子材料
按与肌体组织接触的关系分类 长期植入材料 短期植入（接触）材料 体内体外连通使用的材料 与体表接触材料及一次性医疗用品材料
3. 对医用高分子材料的基本要求
（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应 体液引起聚合物的降解、交联和相变化； 体内的自由基引起材料的氧化降解反应； 生物酶引起的聚合物分解反应； 在体液作用下材料中添加剂的溶出； 血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物 质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降。
概述
生物医用高分子材
《生物医用材料》课件
案例二
总结词
药物载体的新选择
详细描述
可降解高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性，是 药物载体的理想选择。这种材料可以在体内降解，减少了 对身体的副作用和不良反应。
总结词
材料的合成与改性
详细描述
为了提高可降解高分子材料的载药量、稳定性和靶向性， 需要进行合成和改性研究。通过化学修饰和共聚等手段， 可以改善材料的性能，提高药物的包覆率和释放效果。
系统生物学与生物医用材料
结合系统生物学的研究方法，深入探究生物医用材料与人体组织之间 的相互作用机制，为新材料的研发和应用提供理论支持。
05
案例分析
案例一
总结词
骨修复领域的创新应用
详细描述
生物活性玻璃陶瓷材料是一种新型的骨修复材料，具有良 好的生物相容性和骨传导性。它在骨修复领域的应用已经 得到了广泛认可，能够有效地促进骨组织的再生和修复。
某些生物医用材料具有诱导骨形成的特性，可通 过体内外实验验证其诱导骨生成的潜力。
生长因子活性
某些生物医用材料能够吸附和释放生长因子，促 进组织再生，可通过实验验证其生长因子活性。
抗菌性能
某些生物医用材料具有抗菌性能，可抑制微生物 的生长，可通过实验验证其抗菌效果。
体内植入实验
短期植入
功能评价
将生物医用材料植入动物体内，观察 短期内的组织反应和材料性能变化。
总结词
应用范围与限制
详细描述
可降解高分子材料在药物载体领域的应用已经得到了广泛 的研究和探索。然而，其应用仍受到一些限制，如材料的 降解速度和药物的释放速度需要精确控制，同时也需要进 一步研究其长期稳定性和安全性。
案例三
总结词
癌症治疗的新突破
第九章-医用高分子材料PPT课件
第九章 医用高分子材料
（5）药用高分子
这类高分子包括大分子化药物和药物高分子。 前者是指将传统的小分子药物大分子化，如聚青 霉素； 后者则指本身就有药理功能的高分子，如阴离子 聚合物型的干扰素诱发剂。
第九章 医用高分子材料
除此之外，还有以下一些常用的分类方法。 （1）按材料的来源分类
1）天然医用高分子材料 如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、 多糖、甲壳素及其衍生物等。 2）人工合成医用高分子材料 如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。
与人体肌肤与粘膜接触，但不与人体内部组 织、血液、体液接触，因此要求无毒、无刺激， 有一定的机械强度。 用这类材料制造的物品如手术用手套、麻醉 用品（吸氧管、口罩、气管插管等）、诊疗用品 （洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、 食道窥镜导管和探头、腔门镜、导尿管等）、绷 带、橡皮膏等。人体整容修复材料，例如假肢、 假耳、假眼、假鼻等，也都可归入这一类中。
（2）按材料与活体组织的相互作用关系分类
1）生物惰性高分子材料 在体内不降解、不变性、不会引起长期组织反 应的高分子材料，适合长期植入体内。 2）生物活性高分子材料 指植入生物体内能与周围组织发生相互作用， 促进肌体组织、细胞等生长的材料。
第九章 医用高分子材料
3）生物吸收高分子材料
这类材料又称生物降解高分子材料。这类材 料在体内逐渐降解，其降解产物能被肌体吸收代 谢，或通过排泄系统排出体外，对人体健康没有 影响。如用聚乳酸制成的体内手术缝合线、体内 粘合剂等。
第九章 医用高分子材料
（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应 人体环境对高分子材料主要有以下一些影响： 1)体液引起聚合物的降解、交联和相变化； 2)体内的自由基引起材料的氧化降解反应； 3)生物酶引起的聚合物分解反应； 4)在体液作用下材料中添加剂的溶出； 5)血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物 质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降。
第九章_生物医用高分子材料97页PPT
19.11.2019
材料
• 1960s 可生物降解聚合物，如： Polylactide(PLA)
• 1970-80s 隐形眼镜（Contact lens），药物 控制释放(drug controlled release)
• 1990s- 聚合物在生物医用材料中的占有率 超过一半
19.11.2019
19.11.2019
材料
• 通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液会 自动凝固，称为血栓。
• 血液相容性指材料在体内与血液接触后不发生凝 血、溶血现象，不形成血栓。
• 实际上，血液在受到下列因素影响时，都可能发 生血栓：① 血管壁特性与状态发生变化；② 血液 的性质发生变化；③ 血液的流动状态发生变化。
• 2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
• 肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
• ……
19.11.2019
材料
3. History of polymeric biomaterials
1943年 1949年
赛璐珞薄膜开始用于血液透析 美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章 中，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关 节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床 应用情况。50年代，有机硅聚合物被用于医学领 域，使人工器官的应用范围大大扩大，包括器官替 代和整容等许多方面。
OHNH2
NN
SO3H
SO3H
材料
⑤材料表面伪内膜化
人们发现，大部分高分子材料的表面容易沉渍 血纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制 成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙的表面时， 迅速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，然 后诱导出血管内皮细胞。这样就相当于在材料表面 上覆盖了一层光滑的生物层—伪内膜。这种伪内膜 与人体心脏和血管一样，具有光滑的表面，从而达 到永久性的抗血栓。
医用高分子材料PPT
医用高分子材料
• 一、医药高分子材料概念和发展简史 • 二、体内医用高分子材料 • 三、医用高分子材料的发展方向
一、概念和发展简史
医用高分子材料是生物医用材料中的重要组成 医用高分子材料是生物医用材料中的重要组成 部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、 部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、 诊断检查、患疾治疗等医疗领域，它是21 21世纪发展 诊断检查、患疾治疗等医疗领域，它是21世纪发展 最为迅速的一类功能高分子材料。 最为迅速的一类功能高分子材料。 医用高分子材料发展的动力来自医学领域的客 医用高分子材料发展的动力来自医学领域的客 观需求。 观需求。当人体器官或组织因疾病或外伤受到损坏 需要器官移植。而移植往往具有排异反应。 时，需要器官移植。而移植往往具有排异反应。 因此，人们自然设想利用其他材料修复或替代 因此， 受损器官或组织
目前用高分子材料制成的人工器官中，比较成 目前用高分子材料制成的人工器官中， 功的有人工血管 人工食道、人工尿道、 人工血管、 功的有人工血管、人工食道、人工尿道、人工心脏 瓣膜、人工关节、人工骨、整形材料等 瓣膜、人工关节、人工骨、整形材料等。巳取得重 大研究成果，但还需不断完善的有人工肾 人工肾、 大研究成果，但还需不断完善的有人工肾、人工心 人工肺、人工胰脏、人工眼球、人造血液等 脏、人工肺、人工胰脏、人工眼球、人造血液等。 另有一些功能较为复杂的器官， 人工肝脏、 另有一些功能较为复杂的器官，如人工肝脏、人工 人工子宫等 则正处于大力研究开发之中。 胃、人工子宫等。则正处于大力研究开发之中。
• • • •
人工骨及人工关节合成
• 选用材料：聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、 聚氟乙烯、聚氨酯泡沫、聚四氟乙烯、 聚乙烯、聚氯乙烯硅橡胶涂聚丙烯
• 一、医药高分子材料概念和发展简史 • 二、体内医用高分子材料 • 三、医用高分子材料的发展方向
一、概念和发展简史
医用高分子材料是生物医用材料中的重要组成 医用高分子材料是生物医用材料中的重要组成 部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、 部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、 诊断检查、患疾治疗等医疗领域，它是21 21世纪发展 诊断检查、患疾治疗等医疗领域，它是21世纪发展 最为迅速的一类功能高分子材料。 最为迅速的一类功能高分子材料。 医用高分子材料发展的动力来自医学领域的客 医用高分子材料发展的动力来自医学领域的客 观需求。 观需求。当人体器官或组织因疾病或外伤受到损坏 需要器官移植。而移植往往具有排异反应。 时，需要器官移植。而移植往往具有排异反应。 因此，人们自然设想利用其他材料修复或替代 因此， 受损器官或组织
目前用高分子材料制成的人工器官中，比较成 目前用高分子材料制成的人工器官中， 功的有人工血管 人工食道、人工尿道、 人工血管、 功的有人工血管、人工食道、人工尿道、人工心脏 瓣膜、人工关节、人工骨、整形材料等 瓣膜、人工关节、人工骨、整形材料等。巳取得重 大研究成果，但还需不断完善的有人工肾 人工肾、 大研究成果，但还需不断完善的有人工肾、人工心 人工肺、人工胰脏、人工眼球、人造血液等 脏、人工肺、人工胰脏、人工眼球、人造血液等。 另有一些功能较为复杂的器官， 人工肝脏、 另有一些功能较为复杂的器官，如人工肝脏、人工 人工子宫等 则正处于大力研究开发之中。 胃、人工子宫等。则正处于大力研究开发之中。
• • • •
人工骨及人工关节合成
• 选用材料：聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、 聚氟乙烯、聚氨酯泡沫、聚四氟乙烯、 聚乙烯、聚氯乙烯硅橡胶涂聚丙烯
医用高分子材料ppt课件
一、 高分子人工脏器及部件的应用现状
目前，已研究出许多有生物活性的高分子材料， 例如将生物酶和生物细胞等固定在高分子材料分 子中，以克服高分子材料与生物肌体相容性差的 缺点，开发出混合型人工脏器的工作正在取得可 喜的成绩。
40
用于人工脏器的部分高分子材料
人工脏器
高分子材料
心脏
嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶
➢纤维蛋白：是纤维蛋白原的聚合产物，具有良好 的生物相容性、止血、促进组织愈合等功能，在 医学领域有着重要用途。
26
二、生物吸收性天然高分子材料
3、 纤维蛋白
➢纤维蛋白的降解包括酶降解和细胞吞噬两种过程， 降解产物可以被肌体完全吸收。
➢降解速度随产品不同从几天到几个月不等，可通 过交联和改变其聚集状态来控制其降解的速度。
2、人造皮肤材料
治疗大面积皮肤创伤的病人，需要将病人的正常皮 肤移植在创伤部位上，但在移植之前，创伤面需要 清洗，被移植皮肤需要养护，因此需要一定时间， 但在这段时间内，许多病人由于体液的大量损耗以 及蛋白质与盐分的丢失而丧失生命。
43
三、高分子材料在医学领域的应用
2、人造皮肤材料
➢因此，人们用高亲水性的高分子材料作为人 造皮肤，暂时覆盖在深度创伤的创面上，以 减少体液的损耗和盐分的丢失，从而达到保 护创面的目的。
44
三、高分子材料在医学领域的应用
2、人造皮肤材料
➢聚乙烯醇微孔薄膜和硅橡胶多孔海绵：是制 作人造皮肤的两种重要材料，这两种人造皮 肤使用时手术简便，抗排异性好，移植成活 率高，已应用于临床。
45
三、高分子材料在医学领域的应用
2、人造皮肤材料
➢高吸水性树脂：用于制作人造皮肤方面的研 究，亦已取得很多成果，此外，聚氨基酸、 骨胶原、角蛋白衍生物等天然改性聚合物也 都是人造皮肤的良好材料。
目前，已研究出许多有生物活性的高分子材料， 例如将生物酶和生物细胞等固定在高分子材料分 子中，以克服高分子材料与生物肌体相容性差的 缺点，开发出混合型人工脏器的工作正在取得可 喜的成绩。
40
用于人工脏器的部分高分子材料
人工脏器
高分子材料
心脏
嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶
➢纤维蛋白：是纤维蛋白原的聚合产物，具有良好 的生物相容性、止血、促进组织愈合等功能，在 医学领域有着重要用途。
26
二、生物吸收性天然高分子材料
3、 纤维蛋白
➢纤维蛋白的降解包括酶降解和细胞吞噬两种过程， 降解产物可以被肌体完全吸收。
➢降解速度随产品不同从几天到几个月不等，可通 过交联和改变其聚集状态来控制其降解的速度。
2、人造皮肤材料
治疗大面积皮肤创伤的病人，需要将病人的正常皮 肤移植在创伤部位上，但在移植之前，创伤面需要 清洗，被移植皮肤需要养护，因此需要一定时间， 但在这段时间内，许多病人由于体液的大量损耗以 及蛋白质与盐分的丢失而丧失生命。
43
三、高分子材料在医学领域的应用
2、人造皮肤材料
➢因此，人们用高亲水性的高分子材料作为人 造皮肤，暂时覆盖在深度创伤的创面上，以 减少体液的损耗和盐分的丢失，从而达到保 护创面的目的。
44
三、高分子材料在医学领域的应用
2、人造皮肤材料
➢聚乙烯醇微孔薄膜和硅橡胶多孔海绵：是制 作人造皮肤的两种重要材料，这两种人造皮 肤使用时手术简便，抗排异性好，移植成活 率高，已应用于临床。
45
三、高分子材料在医学领域的应用
2、人造皮肤材料
➢高吸水性树脂：用于制作人造皮肤方面的研 究，亦已取得很多成果，此外，聚氨基酸、 骨胶原、角蛋白衍生物等天然改性聚合物也 都是人造皮肤的良好材料。
第九章 功能高分子
如聚丙烯酰胺侧链上的硫代缩胺基脲汞在光作用下 形成汞的有色络合物。
R N N
CH2 CH CONH Hg
S
C
N
NH R
R CH2 CH CONH Hg S C N N N H N R
八、电子聚合物
1、聚苯胺
在酸性条件和过氧化物存在下苯胺聚合成
O NH2 H+
n
PAn
聚苯胺具有较高的导电性
NH2
2、药物载体
药物载体含四类基团：药（D）、悬臂（S）、输 送基团（T）、使高分子溶解的基团（E）。
高分子链
S E E D D
T T
如聚乙烯醇和阿司匹林结合：
CH2 CH O O C O C O CH3 CH2 CH OH
n
m
七、光致变色高分子
对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材 料。 在高分子链上存在光色基团、当吸收一定波长的 光后发生颜色变化。
H3C OH
CH3
硫醇类
2 R SH R S S R + 2H+ + 2e-
CH2
CH
CH2CH NHCO( C H2)4CHCH 2CH2 SH SH
CH2SH
应用实例
头发中含有胱氨酸，与半胱氨酸存在以下相互转变：
HOOC CH NH2 CH2 S S CH2 CH NH2 COOH
胱氨酸
2HOOC CH NH2 CH2SH
CH2 CH CH2 CH N(CH2CH2OH)3
CH2Cl CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2N+(CH2CH2OH)3Cl-
CH2
CH
两性离子
CH2 CH CH2 CH CH2 CH N(CH3)3 Cl
医用高分子材料 ppt课件
结构的聚合物往往具有优良的血液相容性，如在聚苯 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯的结构中接枝上亲水性的甲 基丙烯酸－β－羟乙酯，当接枝共聚物的微区尺寸在 20～30 nm范围内时，就有优良的抗血栓性。
• 以高分子材料作为镁合金支架的涂层可改善支架的降 解性能及生物相容性。目前镁合金常用的涂覆高分子
材料有胶原蛋白、壳聚糖、聚乳酸及其共聚物、有机
化合物转化膜、聚氨酯。这些高分子材料均具有好的
生物性能,作为镁合金的涂层可以改善镁合金的生物相
容性,延缓镁合金的降解时间。但有机物与镁合金之间
的结合强度主要依靠物理机械力和化学键合,物理机械
力不能够满足要求,必须要对镁合金表面和有机物进行
处理,应用合适的表面活性剂使镁合金与有机物之间产
生化学键合,从而达到要求。
2020/12/27
27
二、医用缝合线
医用缝合线是常见的线型材料，广泛应 用于各类外科手术中，用以缝合伤口、 联结组织。随着科学技术的不断进步， 缝合材料目前经历了四代发展历程；第 一代为丝线，第二代为羊肠线，第三代 为化学合成可吸收缝合线（PGA、PGLA、 PLA），第四代为胶原蛋白可吸收缝合 线。
11
医用高分子材料的分类
• 1）按照生物医学用途分类
• 硬组织相容性高分子材料 • 软组织相容性高分子材料 • 血液相容性高分子材料 • 高分子药物
2020/12/27
12
• 2）按照性能分类
• 生物可降解型高分子材料 • 生物非降解型高分子材料
• 3）按照使用性能分类
• 植入性高分子材料 • 非植入性高分子材料
从70年代始，高分子科学家和医学家积极开展合作研 究，使医用高分子材料快速发展起来。
至80年代以来，发达国家的医用高分子材料产业化 速度加快，基本形成了一个崭新的生物材料产业。
第九章-生物医用高分子材料PPT课件
胆 管 硅橡胶
第九章 医用高分子材料
.
1
9.1 概述
一、生物医用材料的定义 （Biomedical materials）
对生物体进行诊断、治疗和置 换损坏组织、器官或增进其功 能的材料。
.
2
二、生物医用材料的分类
按材料来源分
• （1） 医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修复和 替换。不锈钢、钴基合金、钛及钛合金是目前医用合金的三大支柱。医用 合金还有钽、铌和贵金属等。
添加聚氧化乙烯（分子量6000）于凝血酶 溶液中，可防止凝血酶对玻璃的吸附。
.
33
通过接枝改性调节高分子材料表面分子 结构中的亲水基团与疏水基团的比例，使 其达到一个最佳值，也是改善材料血液相 容性的有效方法。
.
34
②制备具有微相分离结构的材料
研究发现，具有微相分离结构的高分子材料对 血液相容性有十分重要的作用。
.
23
Requirements for biomedical polymers
Other requirements according to specific applications 加工成型性machine-shaping properties 机械性能与稳定性Mechanical properties 环境敏感性Environmental sensitivity 表面性能与结构多空性Surface properties/Porosity 亲疏水性Hydrophilicity / hydrophobicity
.
19
• 1960s 可生物降解聚合物，如： Polylactide(PLA)
• 1970-80s 隐形眼镜（Contact lens），药物 控制释放(drug controlled release)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2018/10/24
材料
Requirements for biomedical polymers
Other requirements according to specific applications 加工成型性machine-shaping properties 机械性能与稳定性Mechanical properties 环境敏感性Environmental sensitivity 表面性能与结构多空性Surface properties/Porosity 亲疏水性Hydrophilicity / hydrophobicity
2018/10/24
材料
• 1960s 可生物降解聚合物，如：
Polylactide(PLA)
• 1970-80s 隐形眼镜（Contact lens），药物 控制释放(drug controlled release) • 1990s超过一半 聚合物在生物医用材料中的占有率
2018/10/24
材料
2018/10/24
材料
高分子材料虽然不是万能的，不可能指望它解
决一切医学问题，但通过分子设计的途径，合成出
具有生物医学功能的理想医用高分子材料的前景是
十分广阔的。有人预计，在21世纪，医用高分子将
进入一个全新的时代。除了大脑之外，人体的所有
部位和脏器都可用高分子材料来取代。仿生人也将
比想象中更快地来到世上。
2018/10/24 材料
4. 医用高分子材料的要求
（Requirements for biomedical polymers）
• Basic requirements • 安全性Biocompatibility/Biostability / Biodegradability • 灭菌性Sterilizability
Drug controlled release
Tissue engineering
Gene therapy
2018/10/24 材料
此后，一大批人工器官在50年代试用于临床。
）、
人工食道（1951年）、人工心脏瓣膜（1952）、
人工心肺（1953年）、人工关节（1954年）、人 工肝（1958年）等。进入60年代，医用高分子材 料开始进入一个崭新的发展时期。
生物衍生材料
①取自患者自体的组织 例如：采用自身隐静脉作为冠状动脉搭桥 术的血管替代物 ②取自其他人的同种组织 例如：利用他人角膜治疗患者的角膜疾病 ③来自其它动物的异种组织 例如：采用猪的心脏瓣膜代替人的心脏瓣 膜，治疗心脏病等。
2018/10/24 材料
聚四氟乙烯
2018/10/24
材料
人工关节
2018/10/24 材料
3. History of polymeric biomaterials 1943年 1949年 赛璐珞薄膜开始用于血液透析 美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章 中，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关 节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床 应用情况。50年代，有机硅聚合物被用于医学领 域，使人工器官的应用范围大大扩大，包括器官替 代和整容等许多方面。
2018/10/24
材料
1. 分类
按用途分类
• 手术治疗用高分子材料
缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流管，一次性 输血输液器材
• 药用及药物传递用高分子材料
• 靶向性高分子载体（肝靶向性，肿瘤靶向性），高分子药 物（干扰素，降胆敏），高分子控制释放载体（胶囊，水 凝胶，脂质体）
• 人造器官或组织
功能高分子材料 课件第九章生物 医用高分子材料
9.1 概述
一、生物医用材料的定义 （Biomedical materials）
对生物体进行诊断、治疗和置 换损坏组织、器官或增进其功 能的材料。
2018/10/24 材料
二、生物医用材料的分类
按材料来源分
• （1） 医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修复和 替换。不锈钢、钴基合金、钛及钛合金是目前医用合金的三大支柱。医用 合金还有钽、铌和贵金属等。 • （2） 医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器 官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高 分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。 • （3） 医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、 可吸收磷酸三钙陶瓷等） • （4） 医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性 玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。 • （5） 生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织，包括自体和异体 组织，经处理改性而获得的无活性的生物材料。 2018/10/24 材料
2. 生物医用材料市 场发展概况
2018/10/24
材料
全球生物医用材料市场
3500
世 界 医 疗 器 械市 场 生物 材料和 制 品
3275
单位 :亿 美 元
3000 2500 2000 1500 1000 500 0
12%
2300 1650
20%
2018/10/24
2000
2002
材料
2005 年
中国生物医用材料市场
• 我国生物医学材料的生物医学工程产业 的市场增长率高达 28％(全球市场增长 率20%),居全球之首。
• 我国人工关节 替换年增长率高达30％， 远高于美国的4％。 ----------------国家科技部资料
2018/10/24 材料
• 775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者 --------需要大量骨修复材料 • 2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜 • 肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器 • ……
• 人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等
2018/10/24 材料
2018/10/24
材料
制备生物医用高分子材料？
化学家来做第一步
• 化学家合成原始材料并检测各项理化指标
• 生物学家检测材料生物毒性及生物相容性
• 医学家做临床动物试验-人体试验 • 化学工程师制造生物医用高分子材料
2018/10/24 • 临床应用 材料
例如：
德国产品 UHMWPE材料
•ISO5834-2
•ASTM F648
•可用为人工关节、 人工骨骼植入人体 •极低的能耗 •……
2018/10/24 材料
人工心脏瓣膜
2018/10/24
材料
组织工程人工骨缺损修复示意图
2018/10/24
材料
2018/10/24
材料
三、生物医用高分子材料
• 分类 • 用途 • 制备