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。
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
生物医用高分子材料的概念，功能，发展前景
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。
生物医用高分子材料的功能医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗、以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。
生物医用高分子材料的发展前景我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。
目前约有50多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60多种,制品达400余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300 t。
然而,我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段[5],还没有能够建立在分子设计的基础上。
因此,应该以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。
医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。
生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面:1 、组织工程材料组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。
它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建,延长寿命和提高健康水平。
其方法是:将特定组织细胞“种植”于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料上,形成细胞-生物材料复合物;生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境;随着材料的降解和细胞的繁殖,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官。
这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器官进行结构、形态和功能的重建,并达到永久替代。
2、生物医用纳米材料———药物控释材料及基因治疗载体材料高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的。
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。
生物医用高分子材料的合成与应用
生物医用高分子材料的合成与应用近年来，随着生物医学技术的快速发展，生物医用高分子材料已经成为最具发展潜力的材料之一。
生物医用高分子材料是指具有良好生物相容性和生物可降解性的高分子化合物，它们可以广泛应用于生物医学领域，如医用生态材料、生物医学成像、药物传递和生物传感器等。
本文将介绍几种常见的生物医用高分子材料的合成与应用。
一、聚乳酸（PLA）聚乳酸是一种崭新的生物医用高分子材料，具有可降解性和良好的生物相容性。
它可以被分解为CO2和H2O，不会对环境造成污染，具有广泛的应用前景。
PLA可以制备成各种形状的材料，如纤维、薄膜、泡沫等，可以广泛应用于医疗器械、生物支架、药物传递等。
二、聚己内酯（PCL）聚己内酯是一种生物降解型的高分子材料，具有良好的生物相容性和可加工性。
它可以被多种酶类和水解作用降解为健康无害的产物，是理想的生物医用高分子材料。
PCL可以制备成各种形状的材料，如支架、膜、微球等，可以广泛应用于组织工程、骨修复、神经修复和皮肤再生等领域。
三、聚乳酸-聚己内酯共聚物（PLGA）聚乳酸-聚己内酯共聚物是一种创新型的生物医用高分子材料，它是由聚乳酸和聚己内酯两种单体共聚而成的高分子化合物。
PLGA具有优于单体的降解性能和生物相容性，还可以通过改变单体的比例来调节其降解速率和物理性质。
PLGA可以制备成各种形状的材料，如支架、微粒、微胶囊等，可以广泛应用于药物控释和组织工程等领域。
四、聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）聚（甲基丙烯酸甲酯）是一种非可降解型的高分子材料，具有良好的生物相容性和可加工性。
它可以制备成各种形状的材料，如支架、薄膜、微球等，可以广泛应用于组织修复、药物传递和生物成像等领域。
五、羟基磷灰石（HAP）羟基磷灰石是一种无机骨修复材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它可以为体内的骨细胞提供生长所需的矿物质和微量元素，具有促进骨组织再生的作用。
HAP可以制备成支架、微球、薄膜等形状，可以广泛应用于口腔、骨科等领域。
生物医用高分子材料的研究及应用
生物医用高分子材料的研究及应用生物医用材料是医学界的热门研究方向之一，而高分子材料则是其中应用最广泛的一种。
高分子材料具有化学惰性、生物相容性、可塑性等优良特性，因此被广泛应用于生物医学领域。
本文将介绍生物医用高分子材料的研究进展和应用情况。
一、生物医用高分子材料的类型生物医用高分子材料可以分为两大类：纯高分子材料和复合高分子材料。
纯高分子材料是指单一物质构成的材料，如聚乙烯醇、聚丙烯酸等，这些材料具有较好的生物相容性，可作为医用敷料、缝线等医疗器械使用。
而复合高分子材料则是由两种或两种以上的高分子材料和其他生物活性物质构成的复合材料，如生物可降解聚合物和医用金属等组合而成的复合材料，其应用范围更为广泛。
二、生物医用高分子材料的应用领域1.医用敷料高分子材料具有良好的渗透性、吸附性和保湿性，因此被广泛应用于医用敷料制造中。
一些高分子材料如聚乙烯醇、聚氨酯等，能够保护创面、减少感染，促进伤口愈合。
2.人工组织与器官高分子材料可以用于制造人工组织和器官。
例如，使用聚乙二醇或聚乳酸等生物可降解聚合物和其他细胞因子和生物大分子通过三维打印技术组装成人工骨骼组织、软组织等。
3.控释药物高分子材料作为控释药物的载体，能够控制药物的释放速度和剂量，理想地实现药物治疗的个性化。
例如脑膜瘤治疗方面，生物可降解聚合物材料多聚乳酸酯可用作持续释放抗肿瘤药物的载体，有效改善治疗效果。
4.口腔修复材料高分子材料在口腔修复领域应用广泛，例如人工牙齿、种植体、美容修复等。
其中，聚酯类难降解高分子材料常常用于制造种植体和口腔修复材料。
三、高分子材料在生物医学领域的研究进展高分子材料在生物医学领域的研究进展非常快速，近年来，国内外学者们对其性质和应用进行了广泛研究。
1.提高高分子材料的生物相容性目前，高分子材料的生物相容性不完全符合医疗器械标准，因此研究人员正在努力寻找能够提高其生物相容性的方法。
如改变高分子材料表面化学组成，修饰其表面的羟基、胺基等官能团，优化其形态等，都是提高高分子材料生物相容性的常用方法。
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。
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指可以用于生物医学领域的高分子材料，它们具有生物相容性、生物降解性和生物活性等特点，广泛应用于医疗器械、组织工程、药物传递系统等领域。
生物医用高分子材料的研究和开发，对于提高医疗水平、改善生活质量具有重要意义。
首先，生物医用高分子材料在医疗器械领域具有重要应用。
例如，生物相容性良好的聚乳酸和聚己内酯等高分子材料，可以用于制备缝合线、支架等医疗器械，其生物降解性可以避免二次手术，减轻患者痛苦，加快伤口愈合。
另外，生物医用高分子材料还可以用于制备人工关节、人工血管等医疗器械，为患者提供更好的治疗方案。
其次，生物医用高分子材料在组织工程领域具有广阔前景。
通过生物医用高分子材料的设计和制备，可以构建人工骨骼、软骨、皮肤等组织工程产品，用于修复受损组织、替代器官，为患者提供更好的治疗选择。
例如，具有生物活性的生物医用高分子材料可以促进细胞黏附、增殖和分化，有助于组织再生和修复。
此外，生物医用高分子材料在药物传递系统领域也发挥着重要作用。
通过将药物载体与生物医用高分子材料结合，可以实现药物的缓释、靶向释放等功能，提高药物的疗效，减少药物的副作用。
例如，利用生物医用高分子材料制备的纳米载体可以有效提高药物的生物利用度，延长药物在体内的半衰期，为药物的治疗效果提供更好的保障。
综上所述，生物医用高分子材料在医疗器械、组织工程、药物传递系统等领域具有重要应用前景，对于提高医疗水平、改善生活质量具有重要意义。
随着生物医学技术的不断进步和生物医用高分子材料研究的深入，相信生物医用高分子材料将会在医疗领域发挥越来越重要的作用，为人类健康事业作出更大的贡献。
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。
专题三生物医用高分子材料
在医疗保健方面的应用
超强吸水树脂主要用于代替棉花、纱布等材料，用于制备妇女儿童的 卫生用品。还可用于制作床褥、接触性眼镜、缓释药物等医用材料。
超强吸水性树脂在其他方面的应用
超强吸水树脂可用于农业和园林。保持土壤的吸水和保水性，吸收肥
料农药等。也可用于水果和蔬菜的保鲜和森林灭火。
超强吸水剂的原理
制备超强吸水性高分子材料必须 具备两个条件:
1.要含有亲水基团，如羧基、羟
基、酰胺基、氨基等。这些基团 能同水形成氢键。
2.要适度交联或含有结晶结构。
交联就是使线性的聚合物分子用 化学键连接形成三维的网状结构。 吸水时，交联网张开，树脂膨胀， 进一步凝胶化，成为高吸水树脂。
交联度不能太低，否则树脂会溶 解，或形成的水凝胶强度差。吸 水量低。交联度也不能太高，否 则交联网无法张开。
出现钙化合物的表面沉积的现象，是导致高分子材料失效的原因之一。 一般被植个体越年轻，越容易发生钙化；多孔材料比无孔材料钙化严重。
3） 高分子材料的致癌性
固体致癌性（异物致癌性），只要植入的材料是固体材料而且面积大于 1cm2，无论材料种类、形状以及本身性质， 都有致癌的可能性。
耐生物降解性
同人体的特殊环境相关。 人体的不同器官和组织有不同酸碱度：胸腔和肠道是 碱性的，血液是微碱性的，而胃是酸性的。此外，还 有多种生物酶、蛋白质和类固醇等具有生物、化学活 性的物质。这些都会导致材料老化、分解变脆。
软质接触镜是用亲水高分子的水凝胶制成。常用的有聚甲基丙烯酸羟
乙酯、聚乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮与甲基丙烯酸酯的共聚物。
这类材料的含水率40-70%，比硬质镜片舒适， 但是氧气透过性仍不高，如果含水率超过70%， 就与角膜接近，但是强度变很差。目前有种 硅树脂做的镜片，透氧性高，可以保持水分 在材料中并不流失，非抛弃型隐形眼镜。
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生物医用高分子材料
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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。