医用高分子材料

h
8
❖ 2．高分子链的形态
❖ 如果在缩聚过程中有三个或三个以上的官能度的单体存在，
或是在加聚过程中有自由基的链转移反应发生，或是双烯类单 体第二键被活化等，则单体单元的键接顺序通常有无规、交替 、嵌段和接枝之分，能生成支化的或交联的高分子。支化高分 子又有星型、梳型和无规支化之分。
❖ 1) 线型分子链
分子。 ❖ 通常的有机高分子化合物，它是由碳-碳主链或由碳与氧、氮或硫等元素形
成主链的高聚物，即均链高聚物或杂链高聚物。 ❖ 高密度聚乙烯(HDPE)结构为－[CH2CH2]n－，是高分子中分子结构最为简单
的一种，它的单体是乙烯，重复单元即结构单元为CH2CH2 ，称为链节，n为 链节数，亦为聚合度。 ❖ 聚合物为链节相同，聚合度不同的混合物，这种现象叫做聚合物分子量的分 散性。 ❖ 对于结构完全对称的单体(如乙烯、四氟乙烯)，只有一种连接方式；对于 CH2=CHX或CH2=CX2类单体，由于其结构不对称，形成高分子链时可能有三种 不同键接方式：头-头连接，尾-尾连接，头-尾连接。
h
4
5.1.3 高分子材料的组织相容性
❖ 高分子材料对组织反应的影响因素主要包括： 1. 材料本身的结构和性质（如微相结构、亲水性、疏水性、电荷等） 2. 材料中可渗出的化学成分（如残留单体、杂质、低聚物、添加剂等） 3. 降解或代谢产物 4. 植入材料的几何形状 ❖ 1.组织相容性的要求： ❖ 活体组织不发生炎症，排斥，材料不发生钙沉着等。 ❖ 2.提高血液相容性的技术—表面修饰： • （1）使表面带负电荷，提高对正电粒子的吸附作用； • （2）提高表面亲水性，降低表面自由能，将PEG或肝素通过接枝方法固定在高
h
5
5.2 高分子材料的特性
❖ 高分子材料：一类相对分子质量比一般有机化合物高得多的化 合物。
❖ 一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合 物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上 百万的聚合物。
❖ 通常高分子材料可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或 模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生 巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、 自润滑等许多独特的性能。
❖ 高分子材料的性能是其内部结构和分子运动的具体反映。 ❖ 高分子材料的高分子链通常由上万到上百万个结构单元组成。
h
6
• 高分子结构通常分为链结构和聚 集态结构两个部分。
• 链结构是指单个高分子化合物分 子的结构和形态，所以链结构又可 分为近程和远程结构。
➢ 近程结构属于化学结构，也称一 级结构，包括链中原子的种类和排 列、取代基和端基的种类、结构单 元的排列顺序、支链类型和长度等。
第5章 医用高分子材料
h
0
目录
生物医用高分子材料
人工器官
医用粘合剂 药用高分子材料
高分子免疫佐剂 医用诊断高分子
生物医用高分子材料的发展概况与趋势
Hale Waihona Puke Baidu
h
1
5.1 生物医用高分子材料概述
•植入材料的种类很多，而高分子材料的使用最为广泛，据统计， 近10年来医用高分子材料的使用占全部生物材料的47%。
•医用高分子材料按照材料的性质划分包括生物惰性高分子材料 和生物可降解高分子材料两类。
❖ 对生物体来说，植入材料不管其结构、性质如何，都是 外来异物。出于本能的自我保护，一般都会出现排斥现 象。
❖ 由于不同的高分子材料在医学中的应用目的不同，生物 相容性可分为组织相容性和血液相容性两种。
❖ 组织相容性：材料与人体组织，如骨骼、牙齿、内部器 官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应性。
❖ 血液相容性：材料与血液接触是不是会引起凝血、溶血 等不良反应。
➢ 远程结构是指分子的尺寸、形态， 链的柔顺性以及分子在环境中的构 象，也称二级结构。
• 聚集态结构是指高聚物材料整体
的内部结构，包括晶体结构、非晶
态结构、取向态结构、液晶态结构
等有关高聚物材料中分子的堆积情
况，统称为三级结构。
h
图5-1 多孔高分子材料的断口电镜照片
7
5.2.1 近程结构
1. 高分子链的组成 ❖ 高分子是链状结构，高分子链是由单体通过加聚或缩聚反应连接而成的链状
的致癌可能性；
❖ （4）具有良好的血液相容性(最重要)； ❖ （5）长期植入体内后其力学性能不会受到影响； ❖ （6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生物理和化学
性质的变化；
❖ （7）易于成型和加工成需要的复杂形状。
h
3
5.1.2 高分子材料的生物相容性
❖ 生物相容性：植入材料在植入生物体之后与机体之间发 生一系列的生物反应并最终被生物体所接受的性质。
➢ 线型和支链型高分子加热可熔化，也可溶于有机溶剂，易于结 晶，因此可反复加工成型，称作“热塑性树脂”。
➢ 合成纤维和大多数塑料都是线型分子。
❖ 3) 体型分子链
➢ 分子链之间有许多链节互相交联，这类高聚物的硬度高、脆性 大、弹性和塑性较低，这种形态也称为网状结构。
❖ 由许多链节组成的长链，通常是卷曲为团状，这类高聚物有 较高的弹性、塑性好、硬度低，是典型的热塑性材料的结构， 如图5-3中Ⅰ所示。
I
II
III
图5-3 高分子h链结构示意图
9
(Ⅰ线型结构；II支链型结构；III交联网状结构)
❖ 2) 支链型分子链
➢ 在主链上带有支链，这类高聚物的性能和加工成型能力都接近 线型分子链高聚物。
•生物惰性材料的要求：不受体液环境中酶、酸、碱等的破坏。
•常见的有尼龙、聚硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、碳 氟聚合物、橡胶等。
•通常用于韧带、肌腱、皮肤、血管、骨骼、牙齿等人体软、硬
组织器官的修复和替换。
h
2
5.1.1 植入材料必须满足的条件
❖ （1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应； ❖ （2）对人体组织不会引起炎症或异物反应； ❖ （3）不会致癌,高分子材料本身并没有比其他材料更多
分子材料表面上以提高其抗凝血性； • （3）设计微相分离结构； • （4）改变表面粗糙度。
以嵌段共聚高分子材料为例, 它由两种或多种 不同性质的单体段聚合而成. 当单体之间不相容 时, 它们倾 向于发生相分离, 但由于不同单体之间 有化学键相连, 不可能形成通常意义上的宏观相 变, 而只能形成纳 米到微米尺度的相区, 这种相分 离通常称为微相分离, 不同相区所形成的结构称为 微相分离结构.