生物医用材料系列3--天然高分子生物医学材料
生物医用天然高分子纤维材料
生物医用天然高分子纤维材料伍冬平(苏州大学材料工程学院,江苏苏州 215021摘 要:对纤维素及其衍生物纤维、甲壳素及其衍生物纤维、海藻酸纤维、胶原纤维及丝蛋白纤维等生物医用天然高分子纤维材料的发展近况、研究成果及在临床上的应用进行了综述,并展望了其发展前景。
关键词:生物医用材料;高分子;纤维生物医用高分子纤维材料包括合成高分子及天然高分子两大类。
天然高分子制成的纤维材料由于具有较好的生物相容性、生理活性,并可逐步降解,在外伤敷料、外科手术缝合线、组织工程与人工器官等的研究中逐渐得到了日益广泛的重视。
生物医用天然高分子纤维材料有纤维素及其衍生物纤维、甲壳素及其衍生物纤维、海藻酸纤维、胶原纤维、丝蛋白纤维等。
本文将介绍以上几种生物医用天然高分子纤维材料的应用研究与发展现状。
1 纤维素及其衍生物纤维材料纤维素资源丰富,原料易得,价格低廉;是地球上最大一类的天然高分子。
由于纤维素纤维是一种亲水性纤维,以纤维素为原料的医用敷料在医疗卫生行业的应用已经有很长的历史。
棉和粘胶等纤维素类纤维有较好的吸水性,因此适合于制备创面用敷料。
传统的棉纱布仍然是伤口护理中使用的主要材料,粘胶非织造布产品在医疗卫生行业也有很多应用。
而醋酸纤维素,也是亲水性的,耐弱酸稀溶液,耐微生物作用,生物相容性良好,易成膜,广泛用作血液透析和血液过滤膜。
可降解性、生物兼容性是纤维素及其衍生物的重要特性,各种纤维素类医用材料陆续被开发和利用,如医用缝合线、医用可吸收止血材料等[1]。
医用可吸收止血材料的一大特点是体内可自行吸收,手术后不用取出,故常用于体内微细血管的止血[2]。
该种材料有多种形式:絮状,海绵状,针织物等。
目前英、美等西方国家能生产该类产品,但价格昂贵。
氧化纤维素是纤维素衍生物的一种,它可用作医学可吸收止血纱布,既能止血,又能被身体吸收。
孙宾等[3]制备的一种絮状氧化纤维素材料,通过动物试验初步表明其具有较强的止血吸收性能。
优良的生物材料--丝素蛋白
优良的天然生物材料——丝素蛋白摘要：本文简单介绍了一种天然高分子纤维蛋白——丝素蛋白，由于其具有良好的生物相容性及降解性，被广泛研究用于生物医药材料。
本文就丝素蛋白的性能、制备及相关应用简单作了综述。
关键词：丝素蛋白天然高分子生物医用材料生物相容性0引言丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，由蚕茧缫丝脱胶而得到,来源丰富,是一种无生理活性的天然结构性蛋白。
丝素蛋白由分子量为5万左右的小肽链和分子量为3O万左右的大肽链组成。
其蛋白质的氨基酸组成以甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸为主，与人体的皮肤和头发的角朊极为接近，这成为一些研究中，将丝素用于人造皮肤制造的原因之一。
丝素蛋白的结晶部分为较为紧密的B折叠结构，在水中仅发生膨胀而不能溶解，亦不溶于乙醇等有机溶剂，但可在一些特殊的中性盐溶液中发生无限膨胀形成粘稠的液体，透析除盐即可得到丝素的纯溶液。
然后通过喷丝、喷雾或延展、干燥等处理，可得到再生丝、凝胶、薄膜或微孔材料等产品。
丝素蛋白材料具有良好的生物相容性，在生物医用材料领域的应用前景甚广。
1丝素蛋白的主要性能1.1可生物降解性材料的降解性也是衡量其能否作为组织替代品的标准之一。
理想的人工组织材料应具有与修复区组织细胞生长一致的降解速率。
同时，不能降低相关的力学性能，这样才能为新生组织提供相应的力学支撑。
丝素蛋白可降解吸收，但需时较长，因为蛋白质水解反应通常由一种异体反应控制，而吸收速率与移植点、机械环境、健康状况、生理特点、种类及丝素纤维直径有关。
因蛋白酶作用点的不同，不同的酶对丝素蛋白的降解程度各异。
研究表明，丝素膜在37℃、1.0U/mL蛋白酶X IV作用15d降解70%，胶原酶I A降解52%，α-糜蛋白酶降解32%。
降解过程中丝素膜内孔孔径逐渐扩大，至完全崩解。
丝素膜经不同酶讲解后平均相对分子质量由小到大依次为：蛋白酶X IV、胶原酶IA、α-糜蛋白酶，经蛋白酶X IV降解后的制品一半以上是游离氨基酶。
天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究
天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究引言：新型医用敷料是一种用于创面修复和保护的材料，它在医学领域具有重要的应用价值。
近年来，天然高分子生物材料作为新型医用敷料的主要组成部分，引起了广泛的研究兴趣。
天然高分子生物材料具有生物相容性好、生物降解性高、生物活性物质嵌入能力强等优点，因此被广泛应用于创面愈合、局部药物递送和组织工程等方面。
本文旨在综述近年来天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究进展。
1.天然高分子材料的特性及优势1.1天然高分子的来源天然高分子是指存在于自然界中的高分子化合物，如蛋白质、多糖、纤维素等。
它们的结构复杂多样，来源广泛，比如动物体内的胶原蛋白、植物中的淀粉、水果中的果胶等。
天然高分子材料具有与生物体组织相似的特性，具备了良好的生物相容性和生物降解性。
1.2天然高分子的优势天然高分子生物材料具有以下优势：（1）生物相容性好：天然高分子材料与人体组织有良好的相容性，不会引发明显的免疫反应和毒副作用。
（2）生物降解性高：天然高分子材料能被人体内的酶和细胞降解，不会残留在体内，有利于创面的自愈合过程。
（3）生物活性物质嵌入能力强：天然高分子材料可以与生物活性物质（如药物、生长因子）相互作用，实现药物释放、生长因子嵌入等功能。
2.天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用2.1创面修复天然高分子生物材料在创面修复中具有重要作用。
蛋白质是一种常见的天然高分子材料，可用于制备胶原蛋白基质。
胶原蛋白基质具有良好的生物相容性和生物降解性，能够为创面提供支架结构和生长因子释放平台，促进创面的修复和再生。
多糖也是常见的天然高分子材料，在敷料中的应用主要体现在阻止水分流失、增加创面潮湿度、促进上皮细胞迁移和新生血管的形成等方面。
2.2局部药物递送天然高分子生物材料可用于局部药物递送。
通过结合生物活性物质与天然高分子材料，可以实现药物的缓慢释放和持续性药效。
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
胶原可以用于制造止血海绵、创伤辅料、人工 皮肤、手术缝合线、组织工程基质等。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。
戊二醛和环氧化合物是常用的交联剂。残留的戊二
醛会引起生理毒性反应，因此必须注意使交联反应
完全。胶原交联以后，酶降解速度显著下降。
6.3.2.2 甲壳素与壳聚糖
甲壳素是由β－（1, 4）－2－乙酰氨基－2－ 脱氧－D－葡萄糖（N－乙酰－D－葡萄糖胺）组成 的线性多糖。昆虫壳皮、虾蟹壳中均含有丰富的甲
Me SiO Ph
Ph SiO Ph
CH3 SiO H
CH2CH2CF3 SiO Me
CH2CH2 SiO Me
CN
聚硅氧烷制备
通过烷基氯硅烷水解缩聚 RnSiXn-1
R: -CH3 , -C6H5, -CH=CH2
X: -Cl, -OCH3, -OCOCH3
环状单体通过阳离子或阴离子引发开环聚合 二甲基硅氧烷环状单体开环聚合
二：生物医用高分子的范畴
用于医疗目的：塑料针筒，合成纤维，纱布 和绷带。
塑料针筒
纱布
绷带
生物医用材料：药物释放体系，医用粘合剂， 固体化酶，隐形眼镜等。
隐形眼镜
固体化酶
三：生物医用高分子的要求
生物稳定性 物理和力学稳定性 易于加工成型 材料易得价格适当 便于消毒灭菌
无毒（化学惰性） 无热原反应 不致癌 不致畸 不引起过敏反应或干扰 机体的免疫机理 不破坏邻近组织，不发 生表面钙化沉积 血液相容性
表面的亲水性及自由能对血液成分的吸附，变性 等有密切联系。提高材料表面的亲水性，使表面 自由能降低到接近血管内膜的表面自由能值可取 得抗血栓性能。 具体操作中，可以通过在材料表面接枝亲水性强 的化合物来实现。EG：聚环氧乙烷（PEO）。 CH2—CH2 O 环氧乙烷 TURN BACK
生物医学高分子材料课件
在这个生物医学高分子材料课件中，我们将探讨高分子材料的概念、分类以 及其在医学领域的应用和未来前景。
高分子材料的概念
高分子材料是由大量重复单元组成的材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。 这些材料常常被用于制造医疗设备、人工器官和药物传递系统等。
高分子材料的分类
合成高分子材料
生物相容性
能够与生物体相容并且不引起 免疫反应，减少排斥反应的发 生。
机械特性
具有良好的力学性能，可以模 拟和替代人体组织的功能。
生物降解性
在体内可以逐渐降解和代谢， 减少二次手术的需求。
生物医学高分子材料的研究与发展
1
基础研究
对生物医学高分子材料进行基础性的研
改进和优化
2
究，探索材料的性质和应用潜力。
总结和展望
生物医学高分子材料是现代医学领域的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
通过持续的研究和创新，我们可以开发出更多高效、安全和可持续发展的生 物医学高分子材料。
通过改进材料的制备方法和调控技术，
提高材料的性能和稳定性。
3
临床应用
将优秀的生物医学高分子材料应用于临 床实践，改善疾病治疗和患者生活质量。
生物医学高分子材料的未来前景
随着科学技术的发展和人们对健康需求的增加，生物医学高分子材料将在医学领域发挥更大的作用。 未来，我们可以期待更先进的材料设计和更广泛的应用领域，为人类健康带来更多福音。
2 药物传递系统Βιβλιοθήκη 将药物包裹在高分子材料中，控制药物的释 放速率和位置，以提高治疗效果。
3 医疗器械和诊断工具
使用高分子材料制造具有特殊功能的医疗器 械和诊断工具，提供更准确和便捷的医疗服 务。
常用的生物医学材料
生 物 传 感 器
生物传感器利用生物功能性物质的分子识别功能，有选 择的检测反应物质并把各种变化转换成可测信号。高分 子刺激响应材料多制成膜，膜孔的闭张状态可由环境因 素所控制，或是高分子链的构型、构象，理化特性会对 刺激因素发生变化
常用的生物医学材料
本节介绍几种常用的生物医学金属材料、 无机生物医学材料、高分子生物医学材料，以 及最近受到人们普遍关注的、有望制造出具有 高生理功能的人工器官的杂化生物医学材料。
本节介绍几种常用的生物医学金属材料、无机 生物医学材料、高分子生物医学材料，以及最近受到 人们普遍关注的、有望制造出具有高生理功能的人工 器官的杂化生物医学材料。
一、生物医学金属材料
金属材料是生物医学 材料中应用最早的。由金 属具有较高的强度和韧性， 适用于修复或换人体的硬 组织，早在一百多年前人 们就已用贵金属镶牙。随 着抗腐蚀性强的不锈钢、 弹性模量程骨组织接近铜 铁合金，以及记忆合金材 料、复合材料等新型生物 医学金属材料的不断出现， 其应用范围也在扩大。
3.与细胞的杂化
人工材料与细胞的杂化最早用于人工血管的伪内膜法。杂化 细胞材料还可用于生物传感器，还可制造生物人工器官。
人工血管
人工仿真耳
人工髋关节
END
常用的抗凝措施是：材料表面的肝素化、亲水化、负电荷化、 化学惰性化和生物活性化：也有采取假内膜或培育一层内皮细胞的 技术措施的。对高分子材料进行分子设计改性也望可取得较好的血 液相容性。
2.药用高分子材料
高分子化合物主要的三个方面 （1）作为控制释放药物的载体。 （2）作为药物使用。 （3）作为药物制剂的辅助材料。 特别是采用智能高分子材料，可使药物释放体系 （DDS）智能化。此体系的特点是药物是否需要可由药剂 本身判断，它可感知疾病引起的化学物质及物理量变化的 信号，药剂能对信号响应并自主地控制药物的释放。
生物医用天然高分子
天然医用高分子材料的进展内容摘要：多糖和蛋白质是自然界中重要的天然高分子，具有很好的生物相容性、可降解性和低毒性，因此由它们所形成的天然生物医用高分子材料有着广泛的应用前景。
本文着重评述当前几类重要天然生物医用高分子材料的研究进展状况和发展趋势，涉及具有特殊功能的多糖、两亲性多糖衍生物、生物大分子前药以及天然高分子类水凝胶。
关键词：多糖蛋白质两亲性多糖衍生物生物大分子前药水凝胶生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，目前在医药领域已得到广泛应用，如用于疾病的诊断和治疗、损伤组织和器官的替换或修复、合成或再生等。
根据不同来源，可将其分为天然和人工合成的生物医用高分子材料两大类。
天然生物医用高分子原材料源于自然界，资源丰富、容易获取，具有很好的生物相容性、可降解性和较低的毒性，因而有着广阔的应用前景。
近几年来，将天然高分子改性用作生物医用材料的研究工作十分引人关注，本文将着重介绍本课题组近期有关研究进展，同时评述了该领域的研究状况和发展趋势。
天然高分子一般是指自然界动、植物以及微生物资源中的生物大分子[1]。
目前应用于生物医用领域的天然高分子主要包括多糖类和蛋白质类等。
多糖类包括纤维素、淀粉(直链淀粉和支链淀粉)、海藻酸盐、果胶、卡拉胶、瓜尔胶壳聚糖、透明质酸、硫酸软骨素、肝素细菌纤维素、葡聚糖、黄原胶、香菇多糖、裂褶菌多糖。
蛋白质类包括大豆蛋白、玉米醇溶蛋白、干酪素、血清蛋白、胶原蛋白等。
1 具有特殊功能和生物活性的天然多糖多糖为单糖组成的天然高分子化合物，广泛地存在于动、植物和微生物体中。
纤维素(Cellulose) 是地球上最丰富的天然高分子，是自然界中取之不尽、用之不绝的可再生资源。
纤维素主要来源于树木、棉花、麻、谷类植物。
一些纤维素衍生物，如甲基纤维素、羧甲基纤维素以及羟乙基纤维素等常用作药物载体、药片黏合剂、药用薄膜、包衣及微胶囊材料。
通过细菌的酶解过程产生的纤维素( 即细菌纤维素)，具有良好的生物相容性、湿态时高的力学强度、优良的液体和气体通透性，能防止细菌感染，促使伤口的愈合。
生物医用材料系列3--天然高分子生物医学材料
– 精制的天然纤维素其结晶度约为70%， – 丝光纤维约为48%， – 再生纤维约为38%~40%。 – 无定形区的纤维分子排列杂乱，因而较易进行化
学反应。
10
溶解性：纤维素是一种非还原性的碳水化合物，
– 不溶于水和一般有机溶剂， – 溶解于某些碱性溶剂和高浓度的无机酸溶液如
– 天然纤维素属纤维Ⅰ型， – 再生纤维素属纤维Ⅱ型。 • 用强碱处理天然纤维，结晶结构发生变化，由Ⅰ型 变为Ⅱ型。 • 用铜胺碱溶液溶解天然纤维素，再进行还原沉淀， 也可使其转变为Ⅱ型结构。 • 从热力学角度考虑，Ⅱ型结构更为稳定。
9
• 纤维的结晶程度在不同天然纤维也存在差异，
– 随着结晶程度的提高，其抗张程度、硬度、密度 增加，
16
• 膜的滤过速度一般以中分子量的维生素B12 （分子量1355）作为对照。
• 铜珞玢经过长期连续使用也可引起诸如神经 障碍、色素沉积等弊端，未移除的中分子量 物质在体内蓄积亦可引起病理症状和出现暂 时性白细胞减少症。
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醋酸纤维素膜：
• 是纤维素上的羟基被乙酰基部分取代所得到的产 物，
• 它降低了氢键的影响，增加链时分离，使聚合物 活性降低，
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甲壳素缝线
– 吸收性缝线主要用于消化道外科、整形外科等 的手术缝线。对创伤的愈合起到机械支持作用， 愈合后缝线逐渐分解，最终在体内消化吸收。
– 甲壳素缝合线系采用高纯度的甲壳素粉末，用 适宜溶剂溶解，配制成10%的甲壳素浓溶液， 经湿法纺丝制得细丝，除去残留溶剂后制成不 同型号的缝合线。
31
– 甲壳素缝线的力学性能良好，能很好地满足临 床实践要求。4—0号缝线的直线强力2.25kg，润 湿强力为1.96kg；打结强力为1.21kg，润湿打结 强力1.25kg，此值优于羊肠线但略低于聚乳酸 （PGA）缝线。
天然高分子材料有哪些
天然高分子材料有哪些
天然高分子材料是指来源于自然界的、具有高分子结构的材料，它们具有生物
相容性、可降解性、生物活性等特点，因此在医药、食品、化妆品、环保等领域得到广泛应用。
下面我们将介绍一些常见的天然高分子材料。
首先，天然高分子材料中最常见的就是纤维素。
纤维素是植物细胞壁的主要成分，具有良好的生物相容性和生物降解性，因此被广泛应用于医药和食品包装材料中。
纤维素还可以通过化学改性得到乙酰纤维素、硝化纤维素等衍生物，用于制备纤维素膜、纤维素纤维等材料。
其次，壳聚糖也是一种常见的天然高分子材料。
壳聚糖是从甲壳类动物的外壳
中提取得到的多糖类物质，具有良好的生物相容性和生物降解性，被广泛应用于医药领域的药物缓释、伤口敷料、骨修复材料等方面。
除此之外，胶原蛋白也是一种重要的天然高分子材料。
胶原蛋白是人体皮肤、
骨骼、关节软骨等组织的主要成分，具有良好的生物相容性和生物活性，因此被广泛应用于医学美容、医用缝线、软骨修复材料等方面。
此外，天然高分子材料中还包括明胶、藻酸盐、天然橡胶等材料，它们都具有
良好的生物相容性和生物降解性，被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。
总的来说，天然高分子材料具有很多优良的性能，如生物相容性、生物降解性、生物活性等，因此在医药、食品、化妆品等领域具有广阔的应用前景。
随着技术的不断进步，相信天然高分子材料在未来会有更广泛的应用。
2024-天然高分子生物医学材料论述
由于甲壳质含有羟基，壳聚糖同时含有羟基和氨 基，二者可以通过酚化、羧基化、羟基化、氰化 、醚化、烷化、酯化、醛亚胺化、叠氮化、成盐 、螫合、水解、氧化、卤化、接枝与交联等反响 生成各种不同结构和不同性能的衍生物。
甲壳素和壳聚糖的制备
目前工业上生产甲壳素的主要原料是虾蟹壳。甲 壳素和壳聚糖的制备方法相较简单，工艺已很成 熟。
分析说明，虾壳和蟹壳的主要成分是碳酸钙、蛋 白质、甲壳素以及少量色素，因此，甲壳素的提 取过程也就是甲壳质与无机盐和粗蛋白别离的过 程。
目前天然高分子生物医学材料主要有天然多糖类 材料和天然蛋白质材料二大类。
由于它们结构和组成的差异，表现出不同的性质 ，应用领域也不完全一样。但是，相似 之处在于它们在体内很容易降解，降解产物对人 体无毒且可为人体所吸收，参与人体的代谢循环 ，因此具有广泛的潜在用途。
第一节 天然多糖类材料
多糖是由于许多单糖分子经失水缩聚，通 过糖苷键结合而成的天然高分子化合物， 多糖水解后如果只产生一种单糖那么称为 均聚糖如纤维素、淀粉等，最终水解产物 是二种或二种以上单糖那么称为杂聚糖如 菊粉等。自然界广泛存在的多糖主要有：
壳聚糖的化学性质
壳聚糖呈白色或灰白色，略有珍珠光泽，半透明无定 形固体，约在 185℃分解，不溶于水和稀碱溶液，可溶 于稀有机酸和局部无机酸〔盐酸〕，但不溶于稀硫酸 、稀硝酸、稀磷酸、草酸等。
壳聚糖作为溶液被存放和使用时，需处于酸性环境中 但由于其缩醛结构的存在使其在酸性溶液中发生降解 ，溶液粘度随之下降，如果参加乙醇、甲醇、丙酮等 可延缓壳聚糖溶液粘度降低，以乙醇作用最明显。
但是由于它的结晶性和Ｃ２、Ｃ３和Ｃ６的反响 活性不同，其取代度一般均在０～３．０之间。
纤维素在医学上最重要的用途是制造各种 医用膜，这种纤维膜的制造反响包括以下 三个步骤：
生物医学高分子材
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汇总
[( CH2 CO O CH2 CO O )P ...( CH CO CH 3
聚-对-二氧杂环已酮（PDS）
O
CH CO O )]P CH3
[CH2 CH2 O CH2 CO O ]P
有几种已工业化生产的聚合物，虽不是专 门为生物医学应用而生产，但通过用专门的技 术进行加工后也可以制成供生物医学方面应用 的纤维、细丝、微孔材料和管状材料。
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
（3） 农业领域
-----作植物种子处理剂
6．甲壳素类纤维的制备技术
1) 甲壳素类纤维纺丝原液的制备
以壳聚糖为原料时，多选用5%以下的醋酸水溶液 作为溶剂。
甲壳素纺丝原液的制备多采用溶解性能优异的有 机溶剂,加适当的氯化锂助溶。
2) 甲壳素类纤维的成型
制备甲壳素类纤维可采用干法纺丝、湿法纺丝和 干-湿法纺丝等不同的成型工艺 。
3．生物降解吸收性
指材料在活体环境中可发生速度能控 制的降解，并能被活体在一定时间内自 行吸收代谢或排泄。
按照在生物体内降解方式可分为水 解型和酶解型两种。
（三）具备效果显示功能
具有显示其医用效果的功能，即生物功 能性。
1.可检查、诊断疾病
2．可辅助治疗疾病如注射器、缝合线和 手套等手术用品材料
1.严格控制用于合成医用高分子材料的原料 的纯度，不能代入有害杂质，重金属含量不 能超标。
天然生物医用高分子材料的研究进展
天然生物医用高分子材料的研究进展一、本文概述Overview of this article随着科学技术的快速发展，生物医用高分子材料作为一种重要的生物材料，其在医疗领域的应用越来越广泛。
这些材料以其独特的生物相容性、可降解性和良好的机械性能等特点，被广泛应用于药物载体、组织工程、生物传感器、医疗器械等多个方面。
本文旨在全面综述天然生物医用高分子材料的研究进展，包括其来源、性质、制备方法、应用领域以及面临的挑战和未来的发展趋势。
With the rapid development of science and technology, biomedical polymer materials, as an important type of biomaterial, are increasingly widely used in the medical field. These materials are widely used in drug carriers, tissue engineering, biosensors, medical devices, and other fields due to their unique biocompatibility, biodegradability, and good mechanical properties. This article aims to comprehensively review the research progress of natural biomedical polymer materials, including their sources, properties, preparationmethods, application fields, challenges and future development trends.我们将首先介绍天然生物医用高分子材料的来源和分类，包括天然多糖、天然蛋白质、天然橡胶等。
常用的生物医学材料3篇
常用的生物医学材料生物医学材料是医学领域中应用非常广泛的一类材料，具有生物相容性、生物降解性等优异的性能，可用于医学器械、生物工程、组织工程、药物传递等领域。
本文将介绍常用的生物医学材料，以及它们的应用。
一、天然高分子材料天然高分子材料是一种来源广泛、成本相对较低的生物医学材料，主要包括胶原蛋白、海藻酸钠、明胶、蛋白质多糖等。
这些材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物活性等优良特性，可被广泛应用于生物医学领域。
1. 胶原蛋白胶原蛋白是一种天然的蛋白质，与人体的组织相容性极好，被广泛应用于生物材料领域。
它具有良好的生物可降解性、表面生物亲和性、机械性能等性质，可用于制备生物材料、生物织构、组织工程、药物控释等领域。
例如，胶原蛋白可以制备成为薄膜、胶原棒、胶原丝等形态用于各类生物医学领域。
2. 海藻酸钠海藻酸钠是一种从海藻提取的天然高分子多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它具有多种生物活性，例如抗炎、抗肿瘤、生物黏附等特性，可被广泛应用于药物控释、创伤修复、组织工程等领域。
在组织工程方面，海藻酸钠可用于制备各种三维支架型组织工程模板，用于手术修复或重建人体失去的组织器官。
3. 明胶明胶是一种从动物骨骼中提取的天然胶体，具有优异的生物相容性和生物可降解性。
它可被制备成为各种形状的生物工程材料，例如人工骨、人工软骨、人工皮肤等。
它还可以用于药物控释，例如可以制备成为药片或胶囊，实现药物的缓释。
二、合成高分子材料合成高分子材料是一种通过化学反应或物理变化合成而成的材料，包括聚乳酸、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。
这些材料具有着广泛的应用，如药物控释、组织工程、生物成像等领域。
1. 聚乳酸聚乳酸是一种生物降解性高分子材料，广泛应用于组织工程、药物传递等方面。
它具有良好的生物可降解性和生物相容性，可以在体内迅速分解，因此不会对人体产生不良反应。
聚乳酸的应用非常广泛，例如可以制备成为人工骨、人工软骨、人工血管等，还可以用于药物缓释。
生物医学高分子材料
物理性能
包括密度、拉伸强度、断裂伸长 率、冲击强度等，这些指标直接
关系到材料的使用性能。
化学性能
主要包括耐候性、耐腐蚀性、抗 氧化性等，这些性能决定着材料
的使用寿命。
生物相容性
主要评价材料与人体或微生物环 境的相容性，包括细胞毒性、致 敏性、血液相容性等，这是生物 医学应用中非常重要的一个方面
。
04
生物医学高分子材料
2023-11-12
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 • 生物医学高分子材料的未来发展
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定义
是一类用于诊断、治疗、修复、替代人体组织或器官，以及实现人体组织或器 官功能的具有高分子特性的材料。
生物传感器
用于检测人体内化学物质或生理参数的制品 ，如血糖传感器、血压传感器等。
药物载体
用于药物输送的制品，如药物涂层、药物微 球等。
组织工程
用于促进人体组织或器官修复和再生的制品 ，如组织工程支架、生长因子等。
02
生物相容性高分子材料
生物相容性高分子材料的定义与分类
定义
生物相容性高分子材料是指与生物体组织或血液接触后，不会引起明显的组织反应，不会导致疾病或对人体健康 产生不良影响的聚合物材料。
合成生物相容性高分子材料的制备
一般采用聚合反应合成，如乳液聚合法、溶液聚合法、本体聚合法等，根据需要 可添加交联剂、增塑剂等改性剂。
生物相容性高分子材料的性能评价
生物安全性评价
主要考察材料与生物体接触后 是否产生毒性、致敏性、致突
变性等不良反应。
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醋酸纤维素的性质主要取决于乙酰化程度，增塑 剂的性质和比例，亦取决于纤维素分子的链长。
醋酸纤维素膜在工业上作为超滤膜，反渗透膜和 不对称膜的生产工艺已经比较成熟，自然地将其
引入体外的血液净化系统。
醋酸纤维素的价格低廉，目前技术已能对水和溶 质的渗透性进行控制，体外血液净化方面得到广 泛的应用。
3
由于它们的结构和组成的差异，表现出不同的性 质，应用的领域也不完全一样。
相似之处在于它们在体内很容易降解，降解产物 对人体无毒且可为人体所吸收，参与人体的代谢 循环，因此具有广泛的潜在用途。
目前天然生物高分子材料主要有 天然多糖类材料和 天然蛋白质材料二大类。
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第一节
天然多糖类材料
多糖是由于许多单糖分子经失水缩聚，通过糖苷 键结合而成的天然高分子化合物；
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铜珞玢（Cuprophan）：
由铜氨法再生的纤维素膜。 是目前人工肾使用较多 的透析膜材料，有平膜型、管型和空心纤维型多种 形式，亦可对活性炭进行包膜。
对于溶质的传递，纤维素膜起到筛网和微孔壁垒的 作用。
溶质的渗透性一般与溶质的分子体积成反比，如果 忽略荷电或吸收性质对溶质的影响，其渗透性只和 溶质的分子体积和膜孔大小有关。
具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁 的主要成分。
常与木质素、 半纤维素、树脂等伴生在一起， 是 存在于自然界中数量最多的碳水化合物 。
8
纤维素分子呈长链状，是一种结晶性高分子化合物 不同种纤维素之间的结晶结构存在差异，
天然纤维素属纤维Ⅰ型， 再生纤维素属纤维Ⅱ型。 用强碱处理天然纤维，结晶结构发生变化，由Ⅰ型 变为Ⅱ型。 用铜胺碱溶液溶解天然纤维素，再进行还原沉淀， 也可使其转变为Ⅱ型结构。 从热力学角度考虑，Ⅱ型结构更为稳定。
天然高分子生物医学材料
第一节 天然多糖类材料 第二节 天然蛋白质材料是 生命，
人们对生物医学高分子材料的重视与关切是因 为 构成人体肌体的基本物质，诸如蛋白质、核 糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物； 人类肌体的皮肤，肌肉，组织和器官都是由 高分子化合物组成的。
纤维素—OH+HNO3
纤维—O—NO2 +H2O
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赛珞玢
1938年W. Thalhimer将赛珞玢管作为透析膜使用， 1944年W. J. Kolff等人用赛珞玢制造的人工透析器
首次用于临床。 1965年作为透析膜材料的赛珞玢到逐渐被淘汰。
原因： 粘胶中含有磺化物， 赛珞玢膜中残存磺化物将对人体产生不良影响。 尿素、肌酐等的透析性也不十分好。
等。 5、微生物多糖，如左旋糖酐、黄原胶、凝乳糖、出
芽短梗孢糖等。
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在已知的数百种多糖中，其化学结构差异 很大，因而表现出不同的性能特点，如 水溶性和水不溶性、 酸性、碱性、中性存在体； 凝胶态生理信息载体， 抗凝血活性物质等形式。
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一、纤维素
纤维素是由D-吡喃葡萄糖经由β-1，4糖苷键连接 的高分子化合物。
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天然高分子材料是人类最早使用的医学材料之一。 到了五十年代中期，由于合成高分子的大量涌现，曾
使这类材料退居次要地位。 天然材料具有不可替代的优点：
多功能性质 与生物体的相容性、 生物可降解性， 加之对它的改性与复合， 特别是最近对杂化材料研究的需要，使它成为不可
缺少的重要生物医学材料之一。
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膜的滤过速度一般以中分子量的维生素B12 （分子量1355）作为对照。
铜珞玢经过长期连续使用也可引起诸如神经 障碍、色素沉积等弊端，未移除的中分子量 物质在体内蓄积亦可引起病理症状和出现暂 时性白细胞减少症。
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醋酸纤维素膜：
是纤维素上的羟基被乙酰基部分取代所得到的产 物，
它降低了氢键的影响，增加链时分离，使聚合物 活性降低，
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纤维素在医学上最重要的用途是制造各种医用
膜，这种纤维膜的制造应包括以下三个步骤：
1.化学改性生产可溶性或热塑性纤维素衍生物； 2.用溶液浇注或熔融法形成薄膜； 3.对纤维素衍生物进行处理得到再生纤维素。 严格地讲，因为处理过程中伴有分子量的降低， 再生都是不完全的。
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目前再生纤维素的生产主要有以下三种技术：
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三醋酸纤维素：
在纤维素中加入醋酸、醋酐和少量硫酸混合 液进行酯化反应可得到三醋酸纤维素，其反应式 如下： 纤维素-OH+ (CH3CO)2
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纤维的结晶程度在不同天然纤维也存在差异， 随着结晶程度的提高，其抗张程度、硬度、密度 增加， 但弹性、韧性、膨润性、吸水性、化学反应性下 降。 精制的天然纤维素其结晶度约为70%， 丝光纤维约为48%， 再生纤维约为38%~40%。 无定形区的纤维分子排列杂乱，因而较易进行化 学反应。
多糖水解后如果只产生一种单糖则称为均聚糖如 纤维素、淀粉等，
如果最终水解产物是二种或二种以上单糖则称为 杂聚糖如菊粉等。杂多糖的种类虽多，但存在的 量远不及均多糖。
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自然界广泛存在的多糖有： 1、植物多糖，如纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等。 2、动物多糖，如甲壳素、壳聚糖、肝素、硫酸软骨
素等。 3、琼脂多糖，如琼脂、海藻酸、角叉藻聚糖等。 4、菌类多糖，如D-葡聚糖、D-半乳聚糖、甘露聚糖
1、铜氨法：将纤维素溶于铜氨溶液中形成可溶 性络合物，然后与酸反应再生。
2、粘胶法：纤维素与碱和二硫化碳反应，生成 黄原酸，然后与酸反应再生。
3、热塑性醋酸纤维素与碱反应水解再生。
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硝酸纤维素：
是人们最早使用的血液透析膜材料，系用浓硝 酸和浓硫酸混合酸处理而得， 酯化后的纤维素仍 保持其纤维结构，反应式如下：
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溶解性：纤维素是一种非还原性的碳水化合物，
不溶于水和一般有机溶剂， 溶解于某些碱性溶剂和高浓度的无机酸溶液如
铜胺碱[Cu(NH3)4](OH)2，铜乙二胺碱[Cuen2 ] (OH)2，季胺碱[(C2H5)4N]OH和72%的硫酸、 44%的盐酸、85%的磷酸等， 亦可溶解于若干种盐的浓水溶液中。 纤维素在酸的作用下可发生降解反应，完全水解 时得到唯一单糖葡萄糖。