生物医用高分子材料
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

• (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
• ……
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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。
• 人造器官或组织
• 人造皮肤,血管,骨,关节,肠道,心脏,肾等
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材料
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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的制备生产方法

生物医用高分子材料的制备生产方法生物医用高分子材料是指用于医疗领域的高分子材料,具有生物相容性、生物降解性、生物活性等特点,可用于制备医用器械、药物载体、组织工程等领域。
本文将介绍生物医用高分子材料的制备生产方法。
一、生物医用高分子材料的选择生物医用高分子材料的选择应考虑其生物相容性、生物降解性、生物活性等因素。
常用的生物医用高分子材料包括聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)、聚己内酯(PCL)、明胶、壳聚糖等。
这些材料具有良好的生物相容性和生物降解性,可被人体代谢和排泄,不会对人体造成损害。
二、生物医用高分子材料的制备方法1. 溶液法溶液法是一种常用的生物医用高分子材料制备方法。
该方法将高分子材料溶解于有机溶剂中,制备成溶液后通过旋涂、喷涂、浸涂等方法涂覆在基材上,制备成薄膜、纤维、微球等形态的材料。
该方法制备的材料具有良好的形貌和结构,可用于制备药物载体、组织工程等领域。
2. 熔融法熔融法是一种将高分子材料加热至熔融状态后制备材料的方法。
该方法将高分子材料加热至熔融状态后,通过挤出、注塑、压制等方法制备成所需形态的材料。
该方法制备的材料具有良好的力学性能和加工性能,可用于制备医用器械、组织工程等领域。
3. 电纺法电纺法是一种将高分子材料通过电场作用制备成纤维的方法。
该方法将高分子材料溶解于有机溶剂中,制备成溶液后通过电纺机将溶液喷射至电场中,形成纤维状的材料。
该方法制备的材料具有良好的纤维形态和结构,可用于制备组织工程、药物载体等领域。
4. 3D打印法3D打印法是一种将高分子材料通过3D打印技术制备成所需形态的材料的方法。
该方法将高分子材料溶解于有机溶剂中,制备成溶液后通过3D打印机将溶液喷射至所需形态的模板上,形成所需形态的材料。
该方法制备的材料具有良好的形态和结构,可用于制备医用器械、组织工程等领域。
三、生物医用高分子材料的应用生物医用高分子材料可用于制备医用器械、药物载体、组织工程等领域。
生物医用高分子材料及应用Polymericbio-materialsandits-

( 2 ) 低分子药物的高分子化。
低分子药物在体内新陈代谢速度快, 半 衰期短, 体内浓度降低快, 从而影响疗效, 故需 大剂量频繁进药, 而过高的药剂浓度又会加重 副作用, 此外, 低分子药物也缺乏进入人体部 位的选择性 。将低分子药物与高分子结合的 方法有吸附 、共聚 、嵌段和接枝等 。第一个 实现高分子化的药物是青霉素
总结
生物技术将是21 世纪最有前途的技术, 生物 医用高分子材料将在其中扮演重要角色, 其性能将 不断提高, 应用领域也将进一步拓宽 。今后的发展 趋势将主要体现在以下几个方面 : ( 1 ) 医用可生物降解高分子材料因其具有良好 的生物降解性和生物相容性而受到高度重视, 论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材 料, 都将得到巨大的发展。
氨酯等。
◆ 人工心脏 材料多用聚醚氨酯和硅橡胶等。
◆ 人工肺 多用聚四氟乙烯、硅橡胶等材料
◆ 人工肾 材料除要求具备良好的血液相容性外, 还要求材
料具有足够的湿态强度、有适宜的超滤渗透性等, 可充当这一使命的材料有乙酸纤维素、铜氨再生纤 维素、尼龙、聚砜及聚醚砜等。
为提高人造器官的血液相容性, 现阶段的 研究重点是对现有生物材料的表面进行改性 和修饰, 其方法有 :
( 2 ) 复制具有人体各部天然组织的物理力学性 质和生物学性质的生物医用材料, 达到高分子 的生物功能化和生物智能化, 是医用高分子材 料发展的重要方向 。此外, 用生物技术合成高 分子的反应条件更温和 、产物的生物降解性 能更好, 因而具有诱人的前景。
( 3 ) 人工代用器官在材料本体及表面结构的有 序化 、复合化方面将取得长足进步, 以达到与 生物体相似的结构和功能, 其生物相容性将大 大提高。
5 眼科用高分子材料
医用高分子材料概述及分类

Drug controlled release
Tissue engineering
Gene therapy
医用高分子材料概述和分类
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。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。
医用高分子材料概述和分类
❖ 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
医用高分子材料概述和分类
医用高分子材料概述和分类
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
医用高分子材料概述和分类
聚四氟乙烯
医用高分子材料概述和分类
人工关节
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
•……
医用高分子材料概述和分类
人工心脏瓣膜
医用高分子材料概述和分类
组织工程人工骨缺损修复示意图
医用高分子材料概述和分类
生物医学高分子材料课件

化学法
利用化学反应将药物与高 分子材料结合,如接枝共 聚法、药物嵌入聚合物网 络法等。
生物法
利用生物分子和生物过程 将药物与高分子材料结合 ,如抗体偶联法、基因载 体法等。
高分子药物载体的性能评价
安全性评价
主要包括急性毒性试验、长期毒 性试验、致畸致癌性试验等,以 确保药物载体对人体的安全性。
有效性评价
生物医学高分子 材料课件
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目录
• 生物医学高分子材料概述 • 生物相容性高分子材料 • 生物降解性高分子材料 • 高分子药物载体 • 高分子组织工程支架材料 • 研究展望与挑战
01
生物医学高分子材料概述
定义与分类
生物医学高分子材料
指用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官的材料。
分类
根据应用部位和功能,可分为生物惰性、生物活性、生物降 解和生物相容性高分子材料。
生物医学高分子材料的特性
生物惰性
指在体内稳定,不发生化学反应,无毒无害 。
生物降解
在体内可被分解为小分子,无害化排出体外 。
生物活性
具有诱发机体免疫反应的能力。
生物相容性
与人体组织相容,无排异反应。
生物医学高分子材料的应用
生物活性评价
检测支架材料是否具有促进 细胞生长和分化的生物活性 。
安全性评价
对支架材料进行安全性评估 ,包括急性毒性、慢性毒性 、致敏性等。
06
研究展望与挑战
新材料设计及制备技术展望
发展新的聚合反应
01
研究新的聚合反应,如活性聚合、基团转移聚合等,以实现高
分子材料的精确控制合成。
纳米技术和3D打印
骨骼系统
用于制作人工关节、骨板、骨 钉等。
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。
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生物医用高分子材料
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:
生物医用高分子材料
080804106 黄涛
摘要:: 阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况,综述了生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。
关键词: 生物医用高分子材料分类进展综述发展趋势
1 概述
在功能高分子材料领域,生物医用高分子材料可谓异军突起,目前已成为发展最快的一个重要分支。
生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。
研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学。
虽已有四十多年的研究历史,但蓬勃发展始于20世纪70年代。
简单地说,所谓生物医用高分子材料( Poly-mericbio - materials)是指在生理环境中使用的高分子材料,它们中有的可以全部植入体内,有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外,或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。
近十年来,由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展,医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。
2生物医用高分子材料分类
生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。
2 . 1
天
然
生
物
材
料
天
然
生
物
材
料
是
并得到迅速推广应用的一类天然生物材料。
由 家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋
白
成分
,
丝素
蛋白是 一种优质
的生
物医
学材料 ,具有无刺良好的2 . 2 合成高分子材料 合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能 ,因而可以 植入人体 ,部分或全部取代有关器官。
因此 ,在现代 医学领域得到了最为广泛的应用 ,成为现代医学的重要支柱材料。
与天然生物材料相比 ,合成高分 子材料具有优异的生物相容性 ,不会因与体液接触 而产生排斥和致癌作用 ,在人体环境中的老化不明 显。
通过选用不同成分聚合物和添加剂 ,改变表面 活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性 ,从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生 物合成高
分子材
料。
目
前 ,使用于人体植入产品的高分子合成材料 包
括聚环氧聚聚乙聚乳
目前为止 ,开发的具有生态可降解性的高分子材料主要以国外产品为主 ,国内这方面还远远不能 满足需要 ,尚处于国外产品的复制和仿制阶段。
聚 乳酸类高分子是目前已开发应用于生命科学新增长 点 ———组织工程的生物可降解材料。
一般以组织工程为应用目的的生物材料应符合 1) 表面能使细胞黏附并生长 ; 2 ) 植入 体内后 ,高分子材料及其降解产物不会引起炎症及 毒副作用
;3) 材料能加工成三维结构 ;4) 为了保证细 胞2高分子反应能大面积进行 ,并提供细胞外再生的 足够空间 ,且在体外人工培养时有最小的扩散 ,材料 孔隙率不得降低于 90 % ; 5) 在完成组织再生后 ,高 分子能立即被机体吸收 ; 6) 高分子支架的降解速率 应控制在与不同组织细胞再生速度相匹配。
对聚乳 酸高分子材料进行的研究 ,在力求符合上述要求时已形成了多种品种 ,如未经编织的单纤维合成材料 , 经编织的网状合成材料 ,具有包囊的多孔海绵状材 料等。
尽管如此 ,目前应3 生物医用高分子材料特性 人们常
用的医用高分子
材料
性。
医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触,有的甚至要求永久性植入体内。
因此, 这类材料必须具有优良的生物体替代性(力学性能、功能性)和生物相容性。
一般要满足下列基本条件:
(1) 在化学上是不活泼的,不会因与体液或血液接触而发生变化;
(2) 对周围组织不会引起炎症反应;
(3)不会产生遗传毒性和致癌;
(4) 不会产生免疫毒性;
(5)长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能;
(6) 具有良好的血液相容性;
(7)能经受必要的灭菌过程而不变形;
(8) 易于加工成所需要的、复杂的形态。
3 国内外研究进展
近年来,美国、欧洲和日本对生物医用高分子材料的研究与开发突飞猛进,从人工器官到高效缓释高分子药物都取得了很多成果和巨大效益。
据美国健康工业制造者协会资料报告,1995 年世界市场达 1 200 亿美元,美国为510 亿美元,预计在21世纪将成为国民经济的支柱产业。
目前,除人脑外的大部分人体器官都可用高分子材料来制作,有保健作用的功能高分子也在开发之中。
目前植入的人工器官市场已达30亿美元/ a ,人工心脏导管市场的年增长率为10%,1999 年达到 6 亿美元。
预计药物释放系统的营业额将从1993 年的50亿美元增长到2000年的70亿美元。
目前,生物材料制品的总产值已达40 亿美元,其中生物高分子及制品的产值为25 亿美元。
据统计:截至1990 年,美国、日本和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3 万篇。
我国生物医学高分子研究起步较晚。
自20 世纪70年代末起,北京大学和南开大学从事这一领域的研究。
“九五”期间由何炳林与卓仁禧主持的国家自然科学基金重大项目组织大批科研力量进行研究,在此领域取得了显著成绩。
1998 年“生物医学高分子”项目获教育部科技进步一等奖。
例如,冯新德等设计合成的链段化聚醚氨酯以及由铈离子引发的接枝聚合物,具有良好的抗凝血性能;通过丙交酯与己内酯的开环共聚合反应制备了恒速降解的生物降解高分子,可用作药物缓释材料。
何炳林等根据分子识别原理设计合成的血液净化材料不仅可通过血液灌流清除肝衰竭、肾衰竭、自免疫疾病患者体内积蓄的内源性物质,而且还可以救治安眠药等药物中毒患者,已在临床试用千余例;在医用固定化酶和高分子修饰酶研究中,发展了若干有效的反应方法,使生物高
分子保持高活性的前提下达到较高的固载量。
卓仁禧等不仅设计合成了大量的始于药物控释的生物降解聚磷酸酯,而且发展了以42二甲氨基吡啶催化磷酸酯的缩聚反应制备高分子量聚磷酸酯和用脂肪酶催化含磷杂环化合物的开环聚合方法,并研究发现聚磷酸酯的免疫活性。
林思聪等提出设计抗凝血材料的表面结构的“维持正常构象”假说,并发展了聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯烃的表面接枝反应,合成了多种表面抗凝血性能良好的新材料。
这些研究成果不仅在国际上产生了重要影响,而且对于我国生物医用高分子领域的发展奠定了基础。
如1988年在昆明召开了国际高分子生物材料讨论会,它是继在日本召开的Bioma terial Congress的Post—symposium。
此外,在天津、桂林、武汉、昆明也召开过多次国际生物医学高分子讨论会。
目前,国内主要有十几个高校和研究机构从事生物医用高分子研究,研究队伍不断扩大,研究方向几乎包括生物医用高分子的各个方面。