生物医用高分子材料资料

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生物医用高分子材料

第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装臵、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。这类装臵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。据报道，能够内植的人工心脏已获得相当年份的考验，在不远的将来可正式投入临床应用。第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏器的功能，例如入工肝脏等。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。
★ 聚离子络合物(Polyion Complex)是另一类具有抗血
栓性的高分子材料。它们是由带有相反电荷的两种水溶性聚电解质制成的。例如美国Amicon公司研制的离
子型水凝胶Ioplix 101是由聚乙烯苄三甲基铵氯化物与
聚苯乙烯磺酸钠，通过离子键结合得到的。这种聚合
物水凝胶的含水量与正常血管相似，并可调节这两种
★医用高分子的研究至今已有40多年的历史。1949 年，美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章中，第一次介绍了利用聚甲基丙烯酸甲酯作为人的头盖骨和关节，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况。据不完全统计，截至1990年，美国、日本、西欧等国发表的有关医用高分子的学术论文和专利已超过30000篇。有人预计，到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。
表
(4)具有抗血栓性，不会在材料表面凝血
高分子材料与血液接触时，也会产生血栓。因为当异物与血液接触时，血液流动状态发生变化，情况与表面损伤类似。因此也将在材料表面凝血即产生血栓。
高分子材料的抗血栓问题是一个十分活跃的研究课题，世界各国有大量科学家在潜心研究，进展也颇为显著。但至今尚未制得一种能完全抗血栓的高分子材料。这一问题的彻底解决，还有待于我们的共同努力。

第九章生物医用高分子材料

• （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。
• 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
• ……
2020/6/17
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。
• 人造器官或组织
• 人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等
2020/6/17
材料
2020/6/17
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
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。

生物医用高分子材料

生物医用高分子材料生物医用高分子材料是一类应用于生物医学领域的高分子材料，具有优良的生物相容性、生物降解性和生物活性等特点。

这类材料旨在解决生物医学领域中的各种问题，如组织工程、药物缓释、生物传感等。

以下将介绍几种常见的生物医用高分子材料及其应用。

首先是生物可降解高分子材料，如聚乳酸（PLA）和聚乳酸-羟基磷灰石（PLGA）。

这类材料能够在体内逐渐降解，并最终被代谢排出体外，具有较好的生物相容性。

它们主要应用于组织修复与再生领域，如制作支架用于骨骼修复、软组织修复和脑部损伤修复等。

其次是生物活性高分子材料，如天然高分子材料胶原蛋白和壳聚糖。

这些材料本身具有一定的生物活性，能够促进细胞黏附、分化和增殖。

它们常用于组织工程中的细胞载体和生物传感器的制备，如用胶原蛋白包裹干细胞用于皮肤再生、用壳聚糖包裹药物用于药物缓释等。

另外一类是生物仿生高分子材料，如聚乙二醇（PEG）。

这类材料模拟生物体内的液体环境，具有良好的生物相容性和抗生物粘附能力。

它们主要应用于制备人工器官、药物控释系统和生物分离材料等，如用PEG涂层改善人工心脏瓣膜的生物相容性、用PEG修饰纳米材料用于靶向药物传递等。

此外，还有一种重要的生物医用高分子材料是羟基磷灰石（HA）。

羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，能够与骨组织有很好的结合性。

它常用于骨修复和牙科领域，如制备骨替代材料、牙齿填充材料和人工牙齿的固定材料等。

总之，生物医用高分子材料在生物医学领域中具有广泛的应用前景。

它们的出现为治疗和修复各种组织和器官提供了新的手段，将对人类健康产生深远影响。

然而，随着研究的深入，还需要克服一些挑战，如材料的稳定性、生物相容性和生物降解速度等问题，以进一步提高材料的应用性能和安全性。

生物医用高分子材料共51页PPT资料

酸钠衍生物
➢ 可吸收缝线 ➢ 药物控释载体 ➢ 人工皮肤
（1）胶原
胶原是人体组织中最基本的蛋白质类物质，至今已经鉴别出13种胶原，其中 I～III、V和 XI 型胶原为成纤维胶原。I 型胶原在动物体内含量最多，已被广泛应用于生物医用材料和生化试剂。
结构：
由各种物种和肌体组织制备的胶原差异很小。最基本的胶原结构为由三条分子量大约为1×105的肽链组成的三股螺旋绳状结构，直径为1～1.5nm，长约300nm，每条肽链都具有左手螺旋二级结构。胶原分子的两端存在两个小的短链肽，称为端肽，不参与三股螺旋绳状结构。研究证明，端肽是免疫原性识别点，可通过酶解将其除去。除去端肽的胶原称为不全胶原，可用作生物医学材料。
结构：
1．分子量
甲壳质的化学结构和植物纤维素非常相似。都是六碳糖的多聚体，分子量都在100万以上。
分子量越高吸附能力越强，适合工业、环保领域应用。低分子量容易被人体吸收。分子量为7000左右的几丁聚糖，大约含 30个左右的葡萄糖胺残基。
纳米甲壳质
2．脱乙酰基纯度
几丁质经过脱乙酰基成为几丁聚糖，而几丁聚糖的基本单位是葡萄糖胺。
制备来源：
牛和猪的肌腱、生皮、骨骼是生产胶原的主要原料。
生产：
医用胶原制备的主要目的是除去组织中的非胶原成分和抗原物质，获得高纯度的胶原肽、胶原纤维或胶原组织。
胶原在应用时必须交联，以控制其物理性质和生物可吸收性。同时也必须考虑所用交联方法的强度、稳定性、毒性、趋钙化以及抗酶降解性能等。
不可生物降解材料（生物惰性材料）-一种生物材料在特殊应用中和宿主反应起作用的能力，要求植入材料和机体间的相互作用能够永久地被协调。在生物环境下自身不发生有害的物理（渗透、溶解或吸附）或者化学反应（对酸碱酶稳定）。

生物医用高分子材料及应用Polymericbio

生物医用材料分类
◆ 天然生物材料( 如猪心瓣膜、牛心包、羊膜等)
◆ 金属材料( 如钛及其合金) 、 ◆ 无机非金属材料( 如羟基磷灰石、生物玻璃等)
◆ 高分子材料 ◆ 杂化生物医用材料。
生物医用高分子的发展
材料发展的第一阶段始于1937 年, 其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料, 如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。
5 眼科用高分子材料
隐形眼镜是最常见的眼科用高分子材料制品，它对材料有如下要求： ◆ 具有优良的光学性质, 折光率与角膜相接近 ◆ 良好的润湿性和透氧性 ; ◆ 生物惰性, 即耐降解且不与接触面发生化学反应 ◆ 有一定的力学强度, 易于精加工及抗污渍沉淀等。
常用的隐形眼镜材料有聚甲基丙烯酸β-羟乙酯
7 医疗器件用高分子材料
高分子材料制的医疗器件有一次性医疗用品(注射器、输液器、检查器具、麻醉及手术室用具、血袋、尿袋等)。 ◆ 血袋一般由软PVC 或LDPE 制成。 ◆ 聚氨酯制的绷带固化速度快, 质轻层薄, 不易使皮肤发炎, 可取代传统的固定材料—石膏 ◆ 硅橡胶、聚四氟乙烯及聚乙烯醇等都是性能良好的矫形材料, 已广泛用于假肢制造及整形外科等领域。
第二阶段始于1953 年, 其标志是医用级
有机硅橡胶的出现, 随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚(醚- 氨) 酯心血管材料, 从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。该阶段的特点是在分子水平上对合成高分子的组成、配方和工艺进行优化设计, 有目的地开发所需要的高分子材料。
目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料, 这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段。其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成, 在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能, 其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度

生物医用高分子材料

生物医用高分子材料生物医用高分子材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，它在医学领域中发挥着越来越重要的作用。

生物医用高分子材料是指能够与生物体相容并在生物体内具有一定功能的高分子材料，其应用范围涉及医疗器械、医用材料、组织工程、药物传递系统等多个方面。

本文将从生物医用高分子材料的特点、应用领域、发展趋势等方面进行介绍。

首先，生物医用高分子材料具有良好的生物相容性和生物降解性。

这意味着这类材料可以与生物体组织相容，不会引起排斥反应或过敏反应，并且在一定条件下可以被生物体降解或代谢，不会对生物体造成长期的不良影响。

这一特点使得生物医用高分子材料在医学领域中得到广泛应用，例如可用于制备生物可降解的缝合线、修复骨折的支架材料等。

其次，生物医用高分子材料在医疗器械和医用材料领域有着重要的应用。

例如，生物医用高分子材料可以用于制备人工关节、心脏起搏器、血管支架等医疗器械，同时也可以用于制备医用敷料、人工皮肤、植入式医用材料等。

这些应用为医学诊疗和治疗提供了重要的支持，推动了医学技术的不断进步。

此外，生物医用高分子材料在组织工程和药物传递系统中也有着广泛的应用。

在组织工程领域，生物医用高分子材料可以被用于制备人工器官、组织修复材料等，为组织修复和再生提供了新的途径。

在药物传递系统方面，生物医用高分子材料可以被用于制备缓释药物载体、靶向输送系统等，提高了药物的疗效和降低了药物的副作用。

未来，随着生物医用高分子材料领域的不断发展，其在医学领域中的应用前景将会更加广阔。

例如，生物医用高分子材料的功能化设计和智能化材料的开发将会为医学诊疗提供更多的选择，同时生物医用高分子材料与生物学、医学、材料学等学科的交叉融合也将会带来更多的创新成果。

总之，生物医用高分子材料具有良好的生物相容性和生物降解性，其在医疗器械、医用材料、组织工程、药物传递系统等领域有着重要的应用。

随着生物医用高分子材料领域的不断发展，其在医学领域中的应用前景将会更加广阔，为医学技术的不断进步和医学治疗的不断改善提供重要支持。

第七章生物医用高分子材料

安全性受到怀疑
2. 聚氨酯
品种多样，性能各异机械性能优异具有微相分离结构，良好的组织和血液相容性人工心脏的壳体和搏动膜、人工软骨、医用粘合剂、假肢
1982年美国双心室人工心脏为一位61岁患者进行了移植。活了112天。 2008年美国14岁少女靠胸腔外人工心脏存活118 天
7.3 血液净化高分子材料
水90%
血浆 50-60%
血液细胞 40-50%
蛋白质7-8%
有机分子2%
无机盐1% 红细胞白细胞
血小板
血液净化疗法：通过体外循环技术，矫正血液成分质量和数量的异常
半透膜
吸附剂
纤维素及其衍生物 PAN PMMA EVA 聚砜
7.5 生物惰性高分子材料
日本的材料医疗器械。如药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用品等。
（2）与皮肤、粘膜接触的材料
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。如手术用手套、麻醉用品、吸氧管、口罩、导管、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。人体整容修复材料如假肢、假耳、假眼、假鼻
1. 高分子药物
高分子本身具有药物疗效，可作为药物直接使用，在治疗过程中起主要作用高分子骨架型高分子药物高分子结构本身起治疗作用接入型高分子药物
小分子药物的高分子化
高分子配合物药物具有配位基团的高分子与特定金属离子反应
（1）高分子骨架型高分子药物葡聚糖类血容量扩充剂，毒副作用小
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

第九章_生物医用高分子材料共97页文档

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。
17.11.2019
材料
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。
17.11.2019
材料
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。
17.11.2019
材料
③ 具有良好的组织相容性
有些高分子材料本身对人体有害，不能用作医用材料。而有些高分子材料本身对人体组织并无不良的影响，但在合成、加工过程中不可避免地会残留一些单体，或使用一些添加剂。当材料植入人体以后，这些单体和添加剂会慢慢从内部迁移到表面，从而对周围组织发生作用，引起炎症或组织畸变，严重的可引起全身性反应。
材料
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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。
材料
17.11.2019
材料
三、生物医用高分子材料
• 分类 • 用途 • 制备
17.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）
• （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。

生物医用仿生高分子材料

生物医用仿生高分子材料是指通过模仿生物体结构和功能特点而设计和制造的高分子材料，用于医学领域的应用。

这些材料具有良好的生物相容性、生物活性和可控可调的特性，可以在医学上模拟和替代生物组织的功能，实现诊断、治疗和修复等应用。

以下是一些常见的生物医用仿生高分子材料及其应用：
1. 生物降解聚合物：如聚乳酸（Poly Lactic Acid, PLA）和聚乙二醇（Polyethylene Glycol, PEG），常用于制备可降解的植入型材料，如缝合线、支架和修复材料。

2. 水凝胶：如明胶、海藻酸钠（Sodium Alginate）和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（Polyethylene Glycol Diacrylate, PEGDA）等，可用于制备组织工程支架、脏器修复和药物传递等。

3. 多肽材料：如胶原蛋白和凝血蛋白，可用于修复软骨、皮肤和血管等组织。

4. 生物活性控释材料：如聚乳酸-羟基磷灰石（Poly Lactic Acid-Hydroxyapatite, PLA-HA）复合材料，可用于药物和生长因子的控释，促进组织修复和再生。

5. 智能材料：如形状记忆聚合物和响应性水凝胶，可根据环境条件（如温度、pH值、电场等）的变化实现形状转变、药物控释和传感应用。

这些生物医用仿真高分子材料在医学领域有着广泛的应用潜力，可以用于组织工程、细胞培养、药物传递、疾病诊断和治疗等方面。

通过不断的研究和创新，这些材料将有助于促进生物医学领域的发展和进步。

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
• ……
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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。

第九章-医用高分子材料课件

第九章医用高分子材料
（2）高分子材料生物降解对生物反应的影响高分子材料生物降解对人体组织反应的
影响取决于降解速度、产物的毒性、降解的持续期
限等因素。
降解速度慢而降解产物毒性小, 不引起明显的组织反应。
但若降解速度快而降解产物毒性大, 导
第九章医用高分子材料
（3）材料物理形态等因素对组织反应的影响高分子材料的物理形态如大小、形状、孔度、
癌的原因是由于正常细胞发生了变异, 当这些变异细
胞以极其迅速的速度增长并扩散时, 就形成了癌。
而引起细胞变异的因素是多方面的, 有化学因素、
第九章医用高分子材料
（4）具有良好的血液相容性当高分子材料用于人工脏器植入人体
后, 必然要长时间与体内的血液接触。因此, 医用高
分子对血液的相容性是所有性能中最重要的。
第九章医用高分子材料
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9—1)
第九章医用高分子材料
1.3 医用高分子材料的概念及其发展简史
1.3.1 基本概念
医用高分子材料 —— 可以用于诊断、治疗或者替换生物体病患器官或者改善其功能的高分子材料。高分子材料最有可能用作医用材料！
第九章医用高分子材料
高分子材料最有可能用作医用材料？？？
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。
会引起生命

医用高分子概况

医用高分子概况生物医学高分子简称医用高分子，是一类令人瞩目的功能高分子材料。

它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。

特别是直接与体液接触的或可植入体内的所谓“生物材料”，它们必须无毒，有良好的生物相容性和稳定性，有足够的机械强度，而且易于加工、消毒。

医用高分子材料制品种类繁多。

从天灵盖到脚趾骨，从内脏到皮肤，从血液到五官都已有人工的高分子代用品。

与此同时，高分子药物及固定化酶、人工细胞、标记细胞、免疫吸附剂等也在迅速发展。

目前全世界每年生产的医用高分子材料包括医疗用品在内多达800万吨，价值30亿美元。

生物材料是指与体液接触的异体材料，除少数金属、陶瓷和碳素外，绝大部分是橡胶、纤维、模制塑料等合成高分子材料。

以它们为原材料制出的人工脏器，即具有部分或全部代替人体某一器官功能的器件，有的只需在体内短期使用，如插入器件(导液管等)，有的则需在体内停留较长时间，甚至整个生命期。

因此对这类材料有严格的要求：(1)必须无毒，而且是化学惰性的。

(2)与人体组织和血液相容性要好，不引起刺激、炎症、致癌和过敏等反应。

(3)有所需的物理性能(尺寸、强度、弹性、渗透性等)，并能在使用期间保持其不变。

(4)容易制备、纯化、加工和消毒。

生物高分子材料可以粗略地分为三大类：软性即橡胶状聚合物、半结晶聚合物和其他有关聚合物(见表1、2、3)。

医用硅橡胶是最早也是最成功的商品化医用高分子材料之一。

都难以满足对生物材料的所有要求，因而又不得不采用共聚、接枝、交联以及表面化学修饰等多种手段(统称为改性)，以制成各种复合材料，使其性能尽可能适应使用的特殊需要。

自《今日化学》，辐射在医用高分子材料中的应用，哈鸿飞、杨福良。

生物医学高分子材

织器官的医学领域。
高分子材料可以模拟细胞外基质的结构和功能，为细胞提供
生长和附着的支架。
组织工程与再生医学的研究重点在于开发具有良好生物相容性和功能性的高分子材料，以及优化细胞培养条件和支架制备工艺。
已经成功应用于临床的例子包括人工皮肤、人工关节、血管等。
医疗器械与植入物
医疗器械与植入物是利用生物医学高分子材料制成的医疗设备或植入体内的装置。
其应用提供理论支持。
创新制备技术
通过创新制备技术，实现高分子材料的高效、环保、低成本生产，提高其市场竞争力。
拓展应用领域
积极拓展高分子材料在生物医学领域的应用范围，如组织工程、药物传递、医疗诊断等，以满足人类健康需求。
05
案例研究：生物医学高分子材料的应
用实例
药物载体
药物载体是一种能够携带药物在体内定向传输的生物医学高分子材料。
03
生物医学高分子材料的合成与制备
合成方法
聚合反应
通过聚合反应将小分子单体转化为高分子聚合物，常用的聚合反应包括自由基聚合、离子聚合和配位聚合等。
开环聚合
开环聚合是将环状单体通过聚合反应打开，形成线形高分子聚合物，常见的开环聚合包括尼龙和聚酯等。
缩聚反应
缩聚反应是通过逐步消除小分子副产物的方式，将多个小分子单体聚合形成高分子聚合物，常见的缩聚反应包括酯化反应、酰胺化反应和酚醛树脂合成等。
高分子材料的加工性能
高分子材料的加工性能对其应用范围具有重要影响，需要研究如何优化高分子材料的加工性能，提高其成型精度和稳定性。
高分子材料的循环再利用
为了实现可持续发展，需要研究如何实现高分子材料的循环再利用，降低生产成本和环境污染。

生物医学高分子材料

2.甲壳素的研究开发现状

甲壳质及其衍生物工业正在崛起，研究开发正方兴未艾。从20世纪80年代以来，美国和日本等国都已经投入了大量人力、物力进行这方面的开发与研究。我国的甲壳质资源极其丰富，而且曾是研究开发甲壳质制品较早的国家之一。早在1958年，就对甲壳质的性能及生产进行过研究，并用于纺织染整上作上浆剂。进入20世纪80年代后期，甲壳质资源的开发利用引起了一些科研院所的重视，并开始了在医疗和保健等领域的研究与开发。

3.甲壳质及壳聚糖的生物活性

1) 抗菌、杀菌作用脱乙酰度为 30 ％和 70 ％的甲壳质能提高宿主抗 Sendai病毒及大肠杆菌感染能力。壳聚糖可抑制细菌、霉菌生长。
2) 抗肿瘤作用甲壳质可选择性地凝聚白血病的 L1210 细胞， Ehrlich腹水癌C，对正常的红血球骨髓细胞无影响。
胶原纤维的基本性能及与其他纤维的比较
表胶原纤维的基本性能及与其他纤维的比较
项目干抗张强度/g.d-1 干伸长率/% 湿抗张强度/g.d-1）湿伸长率/% 初始弹性模数/g.d-1 相对密度柔韧度胶原纤维 1.8-2.5 40-50 0.8-1.5 42-50 26-58 1.39 很好羊毛 1.0-1.7 25-35 0.761.63 25-50 11-25 1.32 很好乳酪纤维 1.1 50 0.6 60 大豆蛋白纤维 0.7 60 0.35 60
8.甲克素及壳聚糖纤维的加工及应用

针织→制衣甲壳素类短纤维→纺纱机织→制衣

甲壳素类短纤维→疏棉→成网→浸轧 →烘干→裁切→包装→消毒→医用非织造布

医用高分子材料

5.3.1 分类
❖ 根据不同的分类方法人工器官可以分为如下几类：
❖ 1）按功能分：
（1）支持运动功能的人工器官，如人工关节、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌电控制人工假肢等。
（2）血液循环功能的人工器官，如人工心脏及其辅助循环装置、人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液等。
（3）呼吸功能的人工器官，如人工肺（人工心肺机）、人工气管、人工喉等。（4）血液净化功能的人工器官，如人工肾（血液透析机）、人工肺等。（5）消化功能的人工器官，如人工食管、人工胆管、人工肠等。（6）排尿功能的人工器官，如人工膀胱、人工输尿管、人工尿道等。（7）内分泌功能的人工器官，如人工胰、人工胰岛细胞。（8）生殖功能的人工器官，如人工子宫、人工输卵管、人工睾丸等。（9）神经传导功能的人工器官，如心脏起搏器、膈起搏器等。（10）感觉功能的人工器官，如人工视觉、人工听觉（人工耳蜗）、人工晶体、人工角
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。
❖ 旋光异构：有机物能构成互为镜影的两种异构体，表现出不同的旋光性。
❖ 例如饱和氢化物中的碳构成一个四面体，碳原子位于四面体中心，4个基团位于四面体的顶点，当4个基团都不相同时，位于四面体中心的碳原子称为不对称原子，用C*表示，其特点是C*两端的链节不完全相同。有一个C*存在，每一个链节就有两个旋光异构体。

第八章医用高分子材料

第八章医用高分子材料
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研究内容
8.1医用高分子概述 8.2生物惰性高分子材料 8.3生物降解高分子材料 8.4用于人造器官的功能高分子材料
8.5药用高分子材料
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8.1医用高分子概述
一、生物医用材料的分类
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。
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白蛋白、葡聚糖和羟乙基淀粉在水中是可溶的，临床用作血容量扩充剂或人工血浆的增稠剂。胶原、壳聚糖等在生理条件下是不溶性的，因此可作为植入材料在临床应用。下面对一些重要的生物吸收性天然高分子材料作简单介绍。
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1.甲壳质衍生物
甲壳素是一种的线性多糖。昆虫壳皮、虾蟹壳中均含有丰富的甲壳素。壳聚糖为甲壳素的脱乙酰衍生物，由甲壳素在40％～50％浓度的氢氧化钠水溶液中110～120℃下水解 2～4h得到。甲壳素能为肌体组织中的溶菌酶所分解，已用于制造吸收型手术缝合线。其抗拉强度优于其他类型的手术缝合线。在兔体内试验观察，甲壳素手术缝合线4个月可以完全吸收。
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高分子材料在体内最常见的降解反应为水解反应，包括酶催化水解和非酶催化水解。能够通过酶专一性反应降解的高分子称为酶催化降解高分子；而通过与水或体液接触发生水解的高分子称为非酶催化降解高分子。
从严格意义上讲，只有酶催化降解才称得上生物降解，但在实际应用中将这两种降解统称为生物降解。
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吸收过程是生物体为了摄取营养或通过肾脏、汗腺或消化道排泄废物所进行的正常生理过程。
高分子材料一旦在体内降解以后，即进入生物体的代谢循环。这就要求生物吸收性高分子应当是正常代谢物或其衍生物通过可水解键连接起来的。在一般情况下，由C－C键形成的聚烯烃材料在体内难以降解。只有某些具有特殊结构的高分子材料才能够被某些酶所降解。

生物医用高分子材料

生物医用高分子材料简介生物医用高分子材料是一类应用于医疗领域的材料，由具有生物相容性和生物可降解性的高分子化合物制成。

这些材料具有优异的物理、化学和生物学性能，可以用于制备医疗器械、药物递送系统和组织工程材料等。

特点生物医用高分子材料具有以下特点：1.生物相容性：材料与生物体组织之间有良好的相容性，不引起排异反应和毒性反应；2.生物可降解性：材料在体内可逐渐分解和吸收，降低二次手术的风险；3.可塑性：材料具有良好的加工性能，可以通过热处理、注塑、拉伸等方式制备成各种形状；4.调控性：材料的组分和结构可以通过化学修饰进行调控，以实现特定的功能和效果；5.故障警示功能：材料可以通过改变颜色、形状等方式表达材料出现故障的信息。

应用生物医用高分子材料在医疗领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：医疗器械生物医用高分子材料可以用于制备各种医疗器械，包括人体植入物、支架和修复材料等。

例如，可降解聚合物可以用于制备骨修复材料，用于治疗骨折和骨缺损。

此外，生物医用高分子材料还可以制备耐高温和耐化学腐蚀的医用管道、接头和阀门等。

药物递送系统生物医用高分子材料可以用于制备药物递送系统，通过控制材料的解理速率和药物的释放速率，实现药物在体内定点释放和长效治疗。

例如，聚乳酸-羟基乙酸共聚物可以用于制备微球，用于缓释抗癌药物。

此外，生物医用高分子材料还可以制备胶囊、片剂和注射剂等药物剂型。

组织工程材料生物医用高分子材料可以用于制备组织工程材料，用于修复受损组织和器官。

例如，聚丙烯酸甲酯可用于制备人工表皮，用于治疗烧伤和创面愈合。

此外，生物医用高分子材料还可以制备人工骨髓和人工心脏瓣膜等组织工程产品。

发展趋势随着生物医学技术和材料科学的不断发展，生物医用高分子材料的应用前景越来越广阔。

未来，我们可以预见以下几个发展趋势：1.新型材料的研发：研究人员将继续开发新型的生物医用高分子材料，以满足不断增长的临床需求。

2.功能化材料的应用：利用纳米技术和生物传感技术，将进一步开发具有特定功能的生物医用高分子材料，例如智能控释材料和组织修复材料等。

生物医用材料医用高分子材料

➢ 纤维：细而长的且有一定的柔韧性的线条或丝状高分子材料。
其长径比应在1000：1左右。特点：
纤维的直径一般是很小的，受力后形变较小(一般为百分之几到百分之二十),在较宽的温度范围内(-50 - 150℃) 机械性能变化不大。
纤维分为天然纤维和化学纤维
化学纤维又分为改性纤维素纤维（人造纤维，如粘胶纤维）与合成纤维。
• 生物可降解高分子材料包括所有的天然高分子材料和部分合成的高分子材料（聚乳酸PLA）等
6.2 高分子材料的结构及力学性能
6.2.1高分子材料的基本概念 1).高分子化合物(macromolecule compound)
是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物。又叫高分子(大分子），高聚物，聚合物 (polymer) 一般表示为：
高分子的晶体结构（图示PE的晶体结构）
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结晶度对聚合物性能的影响：
• 聚合物内晶体的存在一般会提高力学性能、独特的热性能及抗疲劳强度。这些性能使半结晶聚合物（常常简单地称为结晶聚合物）称为用于生物医学的合适材料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）
➢塑料和纤维希望有一定的结晶度，橡胶则不太希望结晶。
3）高聚物的取向
取向造成各向异性
❖ 取向现象：取向——高分子链或链段沿某一特定方向作占优势的排列取向态——一维（单轴如纤维）或二维（双轴如薄膜）有序结晶态——三维空间有序
❖ 取向态结构无定形取向未结晶结晶未取向结晶取向
6.2.3 高分子材料的力学性能
一．聚合物力学性能特点 1. 力学性能可变范围宽。橡胶—塑料—纤维，为不同的应用提供了广阔的选择余地。 2. 强度低、模量低。但比强度高（强度/密度）。 3.力学性能与各种结构因素有关。除化学结构外，包括：分子量及其分布、支化和交联、结晶度和结晶形态、共聚方式、分子取向、增塑及填料等。也受加工条件及使用环境的影响。 4.高弹性和粘弹性。高聚物极大的分子量以及分子链构象变化所导致的柔性，使其具有高弹性。 5.具有明显的松弛特性对于高聚物来说，存在多种运动单元，尤其分子链由一种构象过渡到另一种构象所需时间很长，因此其力学性能强烈地依赖于温度和受力时间

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生物医用高分子材料

第九章生物医用高分子材料

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第七章 生物医用高分子材料

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生物医用仿生高分子材料

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医用高分子概况

生物医学高分子材

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