生物医用高分子
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
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。
生物医用高分子概述优秀PPT
生物降解材料
生物降解材料是指在生理环境下构 成材料的分子能自动断裂、从大分 子变成小分子、从不溶解变成能溶 解，从而能逐渐被机体代谢或吸收 的材料
生物降解材料分类
来源 材料种类
材料举例
天然无机物
羟基磷灰石 珊瑚礁等
天然材料
天然衍生 材料
甲壳素、壳聚糖、海藻酸 盐、胶原蛋白、 葡聚糖
、透明质酸、明胶、琼脂 等
生物医用高分子概述
生物医用高分子内容
1、医用高分子概述 2、生物降解高分子 3、聚乳酸 (聚丙交酯) 4、聚内酯的改性 5、血液相容性高分子 6、药物释放体系 7、组织工程
1、医用高分子概述
Concept of Bio-medical Polymer
生物医用材料
国际标准化组织（ISO）的定义： 生物医用材料是指以医疗为目的，用于和活组织 接触以形成功能的无生命材料，包括具有生物相 容性的或生物降解的材料。
酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用
要求又高、又严格
生物相容性分类和要求
生物相容性
血液相容性
抗血小板血栓形成 抗凝血性 抗溶血性 抗白细胞减少性 抗补体系统亢进性 抗血浆蛋白吸附性 抗细胞因子吸附性
组织相容性
细胞粘附性 无抑制细胞生长性 细胞激活性 抗细胞原生质转化性 抗炎症性 无抗原性 无诱变性 无致癌性 无致畸性
• 半体内应用的材料（ex vivo）
一般在体外应用，但应用时和体内的呼吸 系统、血液循环系统或体液相连接的材料 人工胃、肺、导管、透析器、透析膜、 接触眼镜、……
• 体外应用的材料（in vitro）
医疗器械、酶、抗体、细胞、激素等的担 体、分离材料、人工代谢器、生物传感器、
……
生物医用高分子材料及应用
生物医用高分子材料及应用Polymeric bio -materials and its applications生物医用高分子材料定义生物医用高分子材料( Polymeric bio -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。
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。
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医用高分子分类及应用1与血液接触的高分子材料与血液接触的高分子材料是指用来制造人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工肺等的生物医用材料, 要求这种材料要有良好的抗凝血性、抗细菌粘附性, 即在材料表面不产生血栓．不引起血小板变形, 不发生以生物材料为中心的感染。
◆人工血管材料有尼龙、聚酯、聚四氟乙烯、聚丙烯及聚氨酯等。
◆人工心脏材料多用聚醚氨酯和硅橡胶等。
生物医用高分子材料的未来发展方向
生物医用高分子材料的未来发展方向随着科技的不断进步，高分子材料在生物医学领域的应用也变得越来越广泛。
生物医用高分子材料是指用于医学领域的一类高分子材料，具有良好的生物相容性和生物转化性能。
未来，生物医用高分子材料在医学领域的应用前景将更为广阔，主要体现在以下几个方面：高分子材料在组织工程中的应用生物医用高分子材料在组织工程领域有着重要的应用价值。
生物医用高分子材料可以作为支架材料，帮助细胞生长和组织修复，同时可以调控新生组织的形成。
未来的发展方向是通过改进高分子材料的性能，使其具备更好的生物相容性和机械性能，提高其在组织工程中的应用效果。
高分子材料在药物传递中的应用高分子材料在药物传递领域有着独特的优势。
生物医用高分子材料可以作为药物载体，将药物有效地送达到靶组织，提高药物的有效性，减少毒副作用。
未来发展的方向是设计制备更多样化的高分子载体，提高药物的载荷量和释放效率，从而实现更精准的药物传递。
高分子材料在生物传感器中的应用生物医用高分子材料在生物传感器领域有着重要的应用潜力。
生物医用高分子材料可以作为传感器的识别元素，实现对生物分子的快速检测和诊断。
未来的发展方向是开发新型的高分子传感器材料，提高其对特定生物分子的识别灵敏度和选择性，实现更快速、更准确的生物检测。
高分子材料在生物医用器械中的应用生物医用高分子材料在医疗器械领域有着广泛的应用。
生物医用高分子材料可以制备各种医用器械，如人工器官、生物质感传感器、医用植入材料等。
未来的发展方向是优化高分子材料的生物相容性和稳定性，设计制备更加安全、耐用的生物医用器械，满足不同医疗需求。
综上所述，生物医用高分子材料在未来的发展走向中将会继续发挥重要作用。
通过不断优化材料性能、拓展应用领域，生物医用高分子材料将为医学领域带来更多创新和发展机遇。
生物医用高分子材料名词解释
生物医用高分子材料名词解释“哎呀，妈妈，我的膝盖又摔破啦！”我疼得龇牙咧嘴地喊着。
那是一个平常的下午，我和小伙伴们在小区里疯跑玩耍。
阳光洒在地面上，映出我们欢快的身影。
就在我追逐小伙伴的时候，一不小心，膝盖狠狠地磕到了地上，瞬间鲜血就冒了出来。
妈妈赶紧跑过来，一边心疼地看着我，一边说：“你这孩子，怎么这么不小心呀！”然后她小心翼翼地把我扶回家，拿出医药箱给我清理伤口。
我看着妈妈温柔又细心地为我处理伤口，心里暖暖的。
妈妈说：“你知道吗，这包扎伤口用的纱布呀，就是一种生物医用高分子材料呢。
”我好奇地问：“什么是生物医用高分子材料呀？”妈妈笑了笑说：“简单来说呀，就是可以用在我们身体上，帮助我们治病、疗伤的一些材料哦。
”我似懂非懂地点点头。
爸爸这时候也凑过来了，笑着说：“就像你的牙齿矫正器，那也是一种生物医用高分子材料哟。
”我惊讶地张大了嘴巴：“哇，原来这些东西都有这么高大上的名字呀！”爸爸接着说：“对呀，生物医用高分子材料可神奇了，它们就像是我们身体的小助手呢。
比如说，人工关节可以帮助那些关节不好的人重新活动自如，就像给他们换上了新的零件一样，这多厉害呀！”我忍不住感叹道：“哇塞，那这些材料岂不是超级重要！”妈妈点点头说：“可不是嘛，没有这些材料，很多人的健康都会受到很大影响呢。
”我突然想到了什么，说：“那这些材料是不是很难做出来呀？”爸爸摸了摸我的头说：“当然啦，这需要很多科学家和研究人员花费大量的时间和精力去研究和开发呢。
他们就像超级英雄一样，默默地为我们的健康付出努力。
”我心里充满了敬佩：“这些人真了不起！”我望着膝盖上的纱布，心想：原来这么一个小小的东西，背后都有这么多的故事和努力呀。
生物医用高分子材料，真的就像守护我们健康的秘密武器呢！我觉得生物医用高分子材料真的是非常重要的存在呀！它们为我们的健康保驾护航，让我们能够更好地生活。
我们应该感谢那些为了研究和开发这些材料而努力的人们，是他们让我们的生活变得更美好！。
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
生物医用高分子概述
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。
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。
功能高分子材料第七章 生物医用高分子材料
（4）高分子药物和药物控释高分子材料
4、按与肌体组织接触的关系分类
（1）长期植入材料 如人工血管、人工关节、人工晶状体等。
（2）短期植入（接触）材料 如透析器、心肺机管路和器件等。
（3）体内体外连通使用的材料 如心脏起搏器的导线、各种插管等。
（4）与体表接触材料及一次性医疗用品材料
目前在实际应用中，更实用的是仅将医用高 分子分为两大类，
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。
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。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年）、人 工心肺（1953年）、人工关节（1954年）、人工肝 （1958年）等。
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，至今仍在使用。1943年， 赛璐珞薄膜开始用于血液透析。
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work Information Technology Company.2020YEAR《生物医用高分子材料》复习题一、名词解释：1、人工器官：即人造器官，是模仿人体或生物体器官的部分或全部功能，通过特定的方式和方法制造的器官。
2、血液净化血液净化是把血液引出体外，通过一个净化装置清除血液中的有害成物质，或补充营养成分到血液中达到治疗某些疾病的目的。
3、血浆分离血浆分离是对患有某些疾病病人的血液进行整体处理，将其血浆分出，然后从血浆中除去致病的大分子蛋白质，用以治疗某些难于对付的血液和免疫性疾病。
4、血液灌流让溶解在血液中的物质，如某些代谢产物、外源性药物和毒物质吸附到具有丰富表面积的固态物质上，从而清除血中的毒物。
5、缓释制剂指用药后能在较长时间内持续释放药物以达到长效作用的制剂，其中药物按一级速率释放。
6、控释制剂：是指药物能在预定时间范围办自动以预定速率释放，使血药浓度长时间恒定维持在有效范围内的制剂。
7、人工肾又称人工透析机，人工肾是一种透析治疗设备。
是用人工方法模仿人体肾小球的过滤作用，在体外循环的情况下，去除人体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或逾量药物，调节水和电解质平衡，以使血液净化的一种高技术医疗仪器。
8、药用高分子：药用高分子指的是药品生产和制造加工过程中使用的高分子材料，包括作为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物，以及与药物接触的包装贮运高分子材料。
9、人工血液也称人工替代血液，是利用和血红蛋白相同的加工处理方法，维持血压不变，在扮演搬运各种物质角色的白蛋白中放入血红素分子，制成白蛋白血红素，这就是人工血液，严格来说只能取代人体血液携带氧气的功能，并无法取代白血球的免疫功能与血小板的凝血功能。
10、磁性生物高分子微球：指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性物质结合起来形成具有一定磁性及特殊结构的微球。
11、软组织软组织是指人体的皮肤、皮下组织、肌肉、肌腱、韧带、关节囊、滑膜囊、神经、血管等二、简答题：1. 高分子药物按分子结构和制剂的形式，它可分为哪三大类：答：（1）高分子化的低分子药物（即高分子载体药物）（2）本身具有药理活性的高分子药物（3）物理包埋的低分子药物2. 理想透析膜材料的特点主要有哪些？答：（1）弥散对流性：对小分子物质有高度弥散性，还要以选择性渗透部分中分子物质（2）血液相容性：不凝血、不激活补体、对血细胞无损害作用（3）黏附蛋白特性：选择性咐附蛋白可提高膜的生物相容性（4）物理特性：物理性质稳定，不易破裂，无颗粒释放3. 血液透析的基本原理是什么？答：其基本原理是扩散和对流。
扩散就是半透膜两侧液体各自所含溶质浓度梯度及它所形成的不同渗透浓度，溶质从浓度高的一侧通过半透膜向浓度低的一侧移动。
对流也称超滤，是指溶质和溶剂因透析膜两侧的静水压和渗透压梯度不同而跨膜转动的过程。
4. 血浆分离主要方式有哪两种？答：（1）离心分离法，分离出血浆弃去，换以正常人血浆或血浆替代液。
（2）膜式血浆分离法，主要利用具有分子选择性的滤膜，将致病物质从血浆中分离并弃去。
5. 高分子膜主要的制备方法有哪几种？答：（1）拉伸法，将结晶化的聚合物材料挤压成膜或薄片沿垂直于挤压方向拉升时，其无定形区域在拉升方向出现狭缝状的细孔，再在较高温度下定形，得对称性多孔膜。
（2）溶出法，难溶的高分子材料中加入可溶性成分，制备成膜后，再用溶剂将可溶性组分浸提出来，形成多孔膜。
（3）相转化法，是一种以某种控制方法使聚合物从液态转变成固态时，固化过程是由于一个均相转变成两个液相而引发致孔的方法。
6. 简要说明中空纤维膜制备方法有哪些（至少两种）答：（1）熔融纺丝-拉伸法：聚合物在高压力下融熔挤出，在后拉伸过程中，使聚合物材料垂直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔，然后通过热定型工艺使孔结构固定。
（2）热致相分离：将聚合物与一些高沸点小分子化合物在高温下形成均相液态，在降温过程中，使膜体系发生固-液或液-液相分离，然后通过萃取等脱除稀释剂，从而得到具备微孔结构的聚合物材料。
7. 药物微囊化的优点主要有哪些？答：（1）可提高药物的稳定性。
（2）减轻药物的不良气味。
（3）防止药物在胃肠道内失活。
（4）用于缓释或控释药物的释放。
（5）降低成本，便于制剂投药生产、贮存和使用。
（6）避免药物配伍的变化。
（7）使药物浓度集中于靶区。
（8）稳定生物活性。
8. 聚合物降解主要有哪三种机制？答：（1）疏水性聚合物通过主链上不稳定键的水解变成低相对分子质量、水溶性分子。
（2）不溶于的聚合物通过侧链基团的水解、离子化和质子化，变成水溶性聚合物。
（3）不溶于水的聚合物水解掉不稳定的交取链变成可溶于水的线型高分子。
9. 目前人工肝支持系统通常都使用什么技术（1）非生物性的人工肝辅助：指不包括生物部分构成的人工肝支持系统，其功能以解毒为主，使用血液透析、血液灌流、血液滤过、血浆置换技术，是目前治疗肝衰竭的主要手段。
（2）生物性人工辅助：指将同种或异种动物的器官、组织或细胞等与特殊材料或装置结合构成的人工肝支持系统。
采用离体肝灌流、人-哺乳类动物交叉灌流技术等。
（3）混合式人工肝：由生物及非生物部分共同构成的人工肝支持系统，又称为组织工程人工肝。
由肝细胞、支架和生长因子组成，所用的技术有细胞分离技术、细胞培养技术、组织工程技术等。
10、戊二醛处理生物瓣的作用？（1）戊二醛可使胶原分子交联，能增加生物材料的强度及耐久性，在电子显微镜下观察，能保持胶原的形态和结构。
（2）戊二醛还能封闭抗原基，是抗原性较新鲜组织降低100倍，组织埋藏实验证明经戊二醛处理的生物材料，仅有少量炎细胞浸润，无明显排异反应。
（3）消毒功能。
11、简述高分子微球的制备方法主要有哪两条路线：（1）从已有的高分子（包括合成高分子和天然高分子）开始制备，利用溶至乳液溶剂蒸发、喷射干燥、相分离等方法将天然高分子或已有的合成高分子制备成微球。
（2）从小分子单体开始制备，利用悬浮聚合、乳液聚合、沉淀聚合、分散聚合等方法将单体制备成微球。
12、选择合适的膜材料成为人工肺技术发展的关键，请总结目前常用的膜材料。
（1）均质膜：是指各向均质（即结构均匀）的致密膜，一般为硅橡胶适用于长时间的灌注，由于气体与血液完全隔离，可有效地防止气栓的形成；A 优点：气体弥散性能好;由于气血完全隔离，可有效防止气栓形成；由于无孔，不会造成水蒸汽渗出形成“湿肺”影响功能，可较长时间用于呼吸衰竭的支持；B 缺点：机械强度不高，还需改进CO2和O2透过系数之比使其更接近生理状态。
（2）多孔膜：可由聚四氟乙烯，聚丙烯，聚乙烯，聚苯烯等材料组成，最常用的是聚丙烯膜，它加工过程仅为物理过程，无化学过程，没有化学添加剂，毒性小，血液相容性好，机械强度高，透气性好，价格低廉；A 优点：因有微孔，透气性好，消除了气血交换的膜阻力，提高了气体传输功能；加工过程仅为物理过程，无化学过程，没有化学添加剂；毒性小；血液相容性好；机械强度较高；价格较低；B 缺点：长时间应用，氧合性能不稳定；有产生气栓的危险；有血浆渗漏的可能，由此造成液体随气体大量蒸发。
（3）毛细管型膜肺：有硅胶毛细管组装粘结而成。
（4）中空纤维型：由聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯烯，聚碳酸酯等中空纤维组成。
13、高分子微球在生物医学工程中的应用主要有哪些？答：（1）药物载体（2）固定化酶（3）免疫细胞检查（4）病毒脱除（5）核酸杂交的固定（6）栓塞作用14、简述生物三代生物传感器的发展历程。
答：第一代生物传感器：以酶的天然介体——氧来作为酶与电极之间的电子通道，直接检测酶反应底物的减少或产物的生成。
第二代生物传感器：用小分子的电子媒介体来代替氧沟通酶活性中心与电极之间的电子通道，通过检测媒介体的电流变化来反映底物浓度的变化第三代生物传感器：利用自身与电极间的直接电子转移来完成信号转换的生物传感器15、磁性微球作为分离载体在生物分离中的应用（1）细胞分离（2）蛋白质分离纯化（3）核酸分离三、论述题：1、你所在的公司准备发展一种聚合物材料作为血管植入物，你是负责进行产品开发的生物医学工程师，你会考虑哪些材料？解释你的选择。
（1）血管植入物需满足的条件：①具备医用高分子材料的条件：a.在体内不变性，无毒性；b.对人体组织无异物反应；c.不发生癌；d.无抗原性；e.有耐久性，经长期使用，不失去原有的物理性;f.容易加工成型；g.耐受消毒，不变性，不变型；h.价廉；②富有弹性和伸展性，尽可能的近似机体的血管；③适当的孔性：a.便于宿主组织长入管壁，使组织覆盖或形成“新内膜”，使人工血管机质化；b.小血管长入，使管壁中间部位生长内皮细胞并得到血液营养供应，防止营养变性；④良好的抗血栓性；⑤缝合容易，断端不松散；⑥有利于血液流动的形态；⑦消毒简单，有抵抗感染性能。
（2）综合考虑以上因素，可以选用的材料有涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、聚四氟乙烯和聚氨酯：①涤纶：极牢固，抗撕裂，耐用；易于缝合和操作；长期通畅率高（主动脉、髂动脉>95%）。
但没有弹性，修复小直径血管效果不理想。
②聚四氟乙烯：柔韧，易于缝合和操作，耐用。
但没有弹性；有的部位使用长期通畅率不及PET；缝合后材料不能立即在针眼处收缩，造成渗血时间延长；修复小血管效果不理想。
③聚氨酯：较好的血液相容性。
好的弹性，能与宿主动脉很好地适应。
但在体内会发生不易控制的降解（聚醚型PU不太容易降解）、钙化（可涂碳改善）。
修复小直径血管试验效果最好。
2、如果让你设计并制作一个中空纤维膜肺，该怎么做？叙述你的设计、制作过程。
（1）设计：①选材：首先根据医用高分子材料的基本性能要求，常用的有均质膜材料，如硅橡胶和多孔膜材料，如聚丙烯。
二者各有优缺点，前者气血完全隔离，可有效防止气栓形成；由于无孔，无血浆渗漏。
但是，其机械强度较低，且气血交换阻力大。
后者透气性好，气血交换阻力低；毒性低；血液相容性好；机械强度较高；价格较低。
但是有气栓的危险、血浆渗漏等问题。
但相比均质膜材料而言，总体的性能优于前者。
故我将选用PP膜材，其尺寸根据有效面积计算。
②血流及气体流道设计：目前主要有两种结构，管壳流式 (内走血)和交叉流式(外走血)。
前者血液流动呈细线状,气体与血液之间的交换阻力较大,几乎占全部阻力的90%。
而后者由于血液侧流动的混合特性，其流道弯曲，方向多变，众多的阻挡形成局部的二次流，从而降低了血液侧传质阻力，可使总传质系数相对于管壳流式提高2-3倍。
为了克服层流，增大血气交换，应减少血膜厚度和纤维直径，并采用交叉流式结构设计。
③外壳及内芯设计：使用有机玻璃，根据纤维用量设计外壳、内芯的长度和内外径。
注意纤维束与外壳内芯要紧密接触，避免血液短路。
（2）制作：①制膜：其大致过程是原材料纺丝清洗充填甘油卷绕；其中，纺丝方法有两种，a.融熔纺丝法：将聚合物加热熔融后压入纺丝头的环形喷口，喷出成为液态细流，在气体或液体介质中冷却成为纤维的纺丝方法；b.溶液纺丝法:将聚合物溶液压入纺丝头的环形喷口，喷出成为液态细流，立即进入凝固浴使之固化成纤维的纺丝方法。