六张生物医用材料上PPT课件

因此，有理由认为，低表面能材料具有较好的抗血栓性。
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2) 血小板的粘附与材料表面的电荷性质有关
人体中正常血管的内壁是带负电荷的，而血小 板、血球等的表面也是带负电荷的，由于同性相斥的 原因，血液在血管中不会凝固。
因此，对带适当负电荷的材料表面，血小板难
于粘附，有利于材料的抗血栓性。但也有实验事实表
第六章 生物医用高分子材料
3.1 高分子在人工脏器的应用现状
具有部分或全部代替人体某一器官功能的人工 合成器官或物体称之为“人工脏器”， 高分子材料 作为人工脏器的医用材料，正在越来越广泛地得到运 用。
人工脏器的应用正从大型向小型化发展，从体外使用 201向9/12/内4 植型发展，从单一功能向综合功能型发展。 1
球 人工血浆 羟乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮
胆 管 硅橡胶
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3.2 人工脏器的分类
根据人工脏器的作用及目前研究进展， 可将它们分成五大类。
第一类：能永久性地植入人体，完全替代原 来脏器或部位的功能，成为人体组织的一部 分。属于这一类的有人工血管、人工心脏瓣 膜、人工食道、人工气管等。
血液与异物表面接触
凝血致活酶活化
血浆蛋白吸附
红血球粘附
血小板粘附
凝血酶原活化
血小板放出凝血因子
溶血
血小板血栓
纤维蛋白朊沉积
血栓形成
图2 血栓形成过程示意图
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（2）影响血小板在材料表面粘附的因素
1) 血小板的粘附与材料表面能有关 实验发现，血小板难粘附于表面能较低的有机
硅聚合物，而易粘附于尼龙、玻璃等高能表面上。 此外，在聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯、接枝聚乙烯 醇、主链和侧链中含有聚乙二醇结构的亲水性材料 表面上，血小板的粘附量都比较少。这可能是由于 容易被水介质润湿而具有较小的表面能。
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7Baidu Nhomakorabea
3.3.1 高分子材料的凝血作用
（1）血栓的形成 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。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。
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血栓的形成
根据现代医学的观点，对血液的循环，人体内 存在两个对立系统，即促使血小板生成和血液凝固 的凝血系统和由肝素、抗凝血酶以及促使纤维蛋白 凝胶降解的溶纤酶等组成的抗凝血系统。当材料植 入体内与血液接触时，血液的流动状态和血管壁状 态都将发生变化，凝血系统开始发挥作用，从而发 生血栓。
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3.3高分子材料的血液相容性
对于人工脏器而言，血液的相容性显得尤为重要。血液 在以下两种情况下会发生异常：
1.当血管受损伤时，血液离开血管进入组织时，会发生自 动凝血；
2.血液与异物表面接触时，可能发生溶血或凝血，从而形 成血栓。
显然，不解决上述问题，高分子材料就不能在人体中应用
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第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那些功能特别 复杂的脏器，如人工胃、人工子宫等。这类人工脏器的研 究成功，将使现代医学水平有一重大飞跃。
第五类：整容性修复材料，如人工耳朵、人工鼻子、假 肢等。这些部件一般不具备特殊的生理功能，但能修复人 体的残缺部分，使患者重新获得端正的仪表。从社会学和 心理学的角度来看，也是具有重大意义的。要制成一个完 整的人工脏器，必须有能源，传动装置、自动控制系统及 辅助装置或多方面的配合。然而，不言而喻，其中高分子 材料乃是目前制造人工脏器的关键材料。
胰 脏 共聚丙烯酸酯中空纤维
肺 硅橡胶，聚丙烯中空纤维，聚烷砜
关节、骨
超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙， 聚酯
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皮 肤 硝基纤维素，聚硅酮—尼龙复合物，聚酯，甲壳素 角 膜 聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯，硅橡胶 玻璃体 硅油，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯 鼻、耳 硅橡胶，聚乙烯 乳 房 聚硅酮 血 管 聚酯纤维，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯 人工红血 全氟烃
明，血小板中的凝血因子在负电荷表面容易活化。因
此，若电荷密度太大，容易损伤血小板，反而造成血
栓。
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3) 血小板的粘附与材料的含水率有关
有些高分子材料与水接触后能形成高含水状
态（20％～90％以上）的水凝胶。在水凝胶中，由
于含水量增加而使高分子的实质部分减少，因此，植
入人体后，与血液的接触机会也减少，相应的血小板
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血栓的形成机理
血栓的形成机理是十分复杂的。一般认为，异 物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质，然后 粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子， 在异物表面凝血，产生血栓。此外，红血球粘附引 起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原 因。（见图2)
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血栓的形成机理
粘附数减少。实验表明，丙烯酰胺、甲基丙烯酸－β
－羟乙酯和带有聚乙二醇侧基的甲基丙烯酸酯与其他
单体共聚或接枝共聚的水凝胶，都具有较好的抗血栓
性。
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4) 血小板的粘附与材料表面疏水－亲水平衡有关
综合上述讨沦不难看出，无论是疏水性聚合物 还是亲水性聚合物，都可在一定程度上具有抗血栓 性。进一步的研究表明，材料的抗血栓性，并不简 单决定于其是疏水性的还是亲水性的，而是决定于 它们的平衡值。一个亲水－疏水性调节得较合适的 聚合物，往往有足够的吸附力吸附蛋白质，形成一 层隋性层，从而减少血小板在其上层的粘附。
第六章 生物医用高分子材料
表1 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
肾脏
铜氨法再生纤维素，醋酸纤维素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯 腈，聚砜，乙烯－乙烯醇共聚物（EVA），聚氨酯豪，聚丙烯， 聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯
肝 脏 赛璐玢（cellophane），聚甲基丙烯酸—β—羟乙酯
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第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装 置、主要作用是在手术过程中暂时替代原有器官 的功能。例如人工肾脏、人工心脏、人工肺等。 这类装置的发展方向是小型化和内植化，最终能 植入体内完全替代原有脏器的功能。
第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏 器的功能，例如人工肝脏等。这类人工脏器的研 究 方向是多功能化，使其能完全替代人体原有的 较为复杂的脏器功能。