高分子材料在医学中的应用

血流
人工肾的中空纤维渗析膜间的空隙较小，表 面积大，在进行血液体外流转时，血球损伤 较严重。两次治疗必须间隔至少一周。
人工肾的工作原理
3. 人工肺
人工肺又名氧合器或气体交换器，它是一 种代替人体肺脏排出二氧化碳、摄取氧气，是 气体和血液的交换器。
鼓泡式→膜式
目前使用的都是微孔聚丙烯中空纤 维制成的人工肺。纤维管壁有100nm 的微孔，聚丙烯是疏水的，血液不 会从微孔留出。操作时，血液在纤 维膜外流动，氧气在纤维馆内流动， 在压力下，扩散到血液，进行氧合 作用。
另一类则是用来制造医疗器械、用品的材料， 如注射器、手术钳、血浆袋等。这类材料用来为医 疗事业服务，但本身并不具备治疗疾病、替代人体
五、对医用高分子材料的基本要求
惰性的，不会因与体 液接触而发生发应
对人体组织不会引 起炎症或异物反应
不会致癌
血液相容性，不会 在材料表面凝血
对医用高 分子材料 的基本要 求
2300
20%
1000
500
0
2000
2002
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
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
能 型发展。
1. 人工心脏
人工心脏研究有近40年， 1977，在小牛体内植入人工心脏，存活184天； 1979年，在小牛中植入Jarvik-7型人工心脏，存活221天； 1982年，植入在61岁老人体内，存活112天； 1981年以来使用抗排斥功能药物（环孢霉素），使手术成活率提高。 最高纪录为1997年以羊为实验对象的试验中，存活864天。
长期植入人体内， 不会减小机械强度
能经受必要的清洁 消毒措施而不产生
变性
易于加工成需要 的复杂形状
六、高分子材料在医学领域的应用
1、医用材料
高分子材料作为人工脏器、人工血管、人工骨 骼、人工关节等的医用材料，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
， 从体外使用向内植型发展，从单一功能向综合功
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 •……
三、全球生物医用材料市场
单 位: 亿 美 元
3500
世 界 医 疗 器 械市 场 生物 材料和 制 品
3275
3000
12%
2500 2000 1500
1650
生物医用材料的发展概况
早在公元前3500年， 埃及人就用棉花纤维、马鬃缝合伤口。墨西哥印
地安人用木片修补受伤的颅骨。 公元前500年 的中国和埃及墓葬中发现假牙、假鼻、假耳。 进入20世纪， 高分子科学迅速发展，新的合成高分子材料不断
出现，为医学领域提供了更多的选择余地。 1936年 发明了有机玻璃后，很快就用于制作假牙和补牙
医用高分子材料
一、医用高分子材料的定义 （Biomedical materials）
医用高分子材料则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、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。
众所周知，生物体是有机高分子存在的最基 本 形式，有机高分子是生命的基础。动物体与植物 体 组成中最重要的物质——蛋白质、肌肉、纤维素 、 淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化合物。因此 ， 可以说，生物界是天然高分子的巨大产地。高分 子 化合物在生物界的普遍存在，决定了它们在医学 领
为冠状动脉搭桥术的血管替代物； ② 取自其他人的同种异体组织，例如利用他
人角膜治疗患者的角膜疾病； ③ 来自其他动物的异种同类组织，例如采用
胶原可以用于制造止血海绵、 创伤辅料、人工
皮肤、手术缝合线、组织工程 基质等。
甲壳素、壳聚糖等产品生 物相容性好，且具有止血 、止痛、抑菌、促进肉芽 组织和上皮组织的形成等 作用，是外伤、创伤治疗 的理想产品。
Leabharlann Baidu 口 包 扎 材 料
护 创 膜
——
双层人工皮肤Apligraf
纤维蛋白
纤维蛋白是纤维蛋白原的聚合产物。纤维蛋 白原是一种血浆蛋白质，存在于动物体的血液 中。纤维蛋白原在人体内的主要功能是参与凝 血过程。
临床常见分类
一类是直接用于治疗人体某一病变 组织、替代人体某一部位或某一脏器、修补人体某 一缺陷的材料。如用作人工管道（血管、食道、肠 道、尿道等）、人造玻璃体（眼球）、人工脏器 （心脏、肾脏、肺、胰脏等）、人造皮肤、人造血 管，手术缝合用线、组织粘合剂、整容材料（假 耳、假眼、假鼻、假肢等）的材料。
2000万心血管病患者
肾衰患者 ……
--------每年需要24万套人工心瓣膜 --------每年需要12万个肾透析器
四、医用高分子的分类:
（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。 3）天然生物组织与器官 ① 取自患者自体的组织，例如采用自身隐静脉作
，至今仍在使用。
1949年， 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。 20世纪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。
此后，一大批人工器官在50年代试用于临床。
如人工尿道（1950年）、人工血管（1951年）、
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。
1975年手术缝合线投入市场 20世纪80年代，隐形眼镜 20世纪90年代 商品化人工皮
肤
2000年人工胰进入临床试验
人工关节
人工心脏是由微机电动机带动 的机械泵。 1.金属钛制成心脏本体 2.一个微型锂电池 3.一个计算机操纵系统 4.外接电池组
人工心脏瓣膜
心脏起搏器
透析液
2. 人工肾（血液渗析器）
血液渗析膜的高分子材料主要有 铜氨纤维素（87%）、醋酸纤维素、聚砜和 聚丙烯腈等。铜氨纤维素用量最大，性能也 最好。