生物医用高分子知识点总结
生物医用高分子读书笔记
《生物医用高分子》读书笔记一、高分子材料基础知识在开始阅读《生物医用高分子》我对高分子材料的基础知识进行了初步了解。
这部分内容是整个书籍的基石，为后续更深入地探讨生物医用高分子的特性及应用提供了必要的基础。
高分子材料的定义与分类：高分子材料，也被称为聚合物材料，是由大量重复单元通过共价键连接而成的化合物。
根据其来源和特性，高分子材料可分为天然高分子和合成高分子两大类。
天然高分子如蛋白质、淀粉等存在于自然界，而合成高分子则是通过人工化学合成方法得到的。
结构特点：高分子材料具有独特的链状结构，这些长链由许多单体以共价键连接而成。
这些长链又可以聚集形成不同的形态，如结晶态、非结晶态等，不同的结构决定了材料的不同性能。
物理化学性质：高分子材料的物理化学性质是其独特结构决定的。
高分子材料通常具有良好的绝缘性、较高的化学稳定性、较低的导热系数等。
它们还具有一定的弹性和可塑性，可以通过加工得到各种形状和制品。
制备方法与加工技术：高分子材料的制备包括聚合反应和聚合物的合成。
聚合反应是将单体转化为聚合物的过程，而聚合物的合成则是通过不同的加工技术将聚合物转化为具有特定形状和性能的产品。
常用的加工技术包括挤出、注塑、模压等。
在理解了这些基础知识之后，我对生物医用高分子的理解更为深入。
生物医用高分子是专门用于医疗领域的高分子材料，它们需要满足生物相容性、无毒性等要求。
这些材料的性能和应用将在后续章节中详细讨论，通过阅读这本书，我对生物医用高分子的应用领域和未来发展前景有了更清晰的了解。
1. 高分子概念及分类在阅读《生物医用高分子》这本书的过程中，我首先接触到了关于高分子的基本概念。
也称为聚合物，是由大量结构单元重复连接形成的大分子。
这些结构单元通常被称为单体，通过聚合反应，单体之间形成了高分子链。
与传统的低分子相比，高分子在物理和化学性质上具有显著的特点，如较高的分子量、良好的物理稳定性以及独特的机械性能等。
天然高分子：这些高分子存在于自然界中，如蛋白质、核酸、多糖等。
药用高分子材料各章知识点总结
药用高分子材料各章知识点总结第一章一、 高分子材料的基本概念1、什么是高分子：高分子是指由多种原子以相同的、多次重复的结构单元并主要由共价键连接起来的、通常是相对分子量为104～106的化合物;2、单 体：能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子;即合成聚合物的起始原料;3、结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团;即构成大分子链的基本结构单元;4、单体单元：聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元;5、重复单元 Repeating unit ,又称链节：聚合物中化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元；重复单元连接成的线型大分子,类似一条长链,因此重复单元又称为链节;高分子的三种组成情况1.由一种结构单元组成的高分子此时：结构单元＝单体单元＝重复单元说明：n 表示重复单元数,也称为链节数, 在此等于聚合度;由聚合度可计算出高分子的分子量：M=n. M0 式中:M 是高分子的分子量 M0 是重复单元的分子量2.另一种情况：结构单元＝重复单元 单体单元结构单元比其单体少了些原子氢原子和氧原子,因为聚合时有小分子生成,所以此时的结构单元不等于单体单元;注意：对于聚烯烃类采用加成聚合的高分子结构单元与单体的结构是一致的,仅电子排布不同对于缩聚,开环聚合或者在聚合中存在异构化反应的高分子结构单元与单体的结构不一致3.由两种结构单元组成的高分子合成尼龙-66的特征：其重复单元由两种结构单元组成,且结构单元与单体的组成不尽相同,所以,不能称为单体单元;注意：1对于均聚物,即使用一种单体聚合所得的高分子,其结构单元与重复单元是相同的; 聚CH 2 CH CH 2-CH n CH 2 CH n单体体 n H 2N-(--CH 2-)-COOH --NH-(--CH 2-)-CO--n n H 2O +552对于共聚物,即使用两种或者两种以上的单体共同聚合所得的高分子,其结构单元与重复单元是不同的;二、高 分 子 的 命 名1、 习 惯 命 名 法天然高分子：一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称;如纤维素来源、核酸来源与化学性能、酶化学作用;合成高分子：1由一种单体合成的高分子：“聚”+ 单体名称;如乙烯：聚乙烯； 丙烯：聚丙烯； 氯乙烯：聚氯乙烯2以高分子结构特征来命名. 如聚酰胺、聚酯、聚醚、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯等;尼龙-66：聚己二酰己二胺；尼龙-610：聚癸二酰己二胺；尼龙-6：聚己内酰胺或聚ω-氨基己酸2.商品名称:1树脂类未加工成型的原料都称为树脂2橡胶类 3纤维如丁苯橡胶－－－丁二烯、苯乙烯聚合物 氯纶 PVC 聚氯乙烯乙丙橡胶－－－乙烯、丙烯共聚物 丙纶 PP 聚丙烯腈纶 PANC 聚丙烯腈3. IUPAC 系统命名法1 确定重复结构单元；2给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC 命名规则给重复结构单元命名；3给重复结构单元的命名加括弧括弧必不可少,并冠以前缀“聚”;例： COOCH 3CH 3n C CH 2 重复结构单元为： 聚1-甲氧基羰基-1-甲基乙烯 聚1-氯乙烯三、高 分 子 链 结 构1.聚合物的结构：一级结构近程结构：结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型,以及支化、交联等;是反映高分子各种特性的最主要结构层次;二级结构远程结构：通常包括高分子链的形态构象以及高分子的大小分子量;与高分子链的柔性和刚性有直接关系;三级结构聚集态结构：聚集态结构也称三级结构,或超分子结构,它是指单位体积内许多大分子链之间的的排列与堆砌方式;包括晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等;2.高分子链的近程结构：高分子链的构型 :构型：是对分子中的最近邻原子间的相对位置的表征,也可以说,是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列;1.旋光异构:若高分子中含有手性C 原子,则其立体构型可有D 型和L 型,据其连接方式可分为如下三种：以聚丙烯为例:1 全同立构高分子：主链上的C 的立体构型全部为D 型或L 型, 即DDDDDDDDDD 或C H H C Cl H C H H C Cl H C H H C Cl H C H H CC l HLLLLLLLLLLL；2 间同立构高分子：主链上的C的立体构型各不相同, 即D型与L型相间连接,LDLDLDLDLDLD；立构规整性高分子tactic polymer: C的立体构型有规则连接,简称等规高分子;3 无规立构高分子：主链上的C的立体构型紊乱无规则连接;3、高分子链的远程结构:包括分子量及分子量分布和高分子形态构象;书P8分子量：1.数均分子量：按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量;根据聚合物溶液的依数性测得的,通过依数性方法和端基滴定法测定;2重均分子量：是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量;根据聚合物溶液对光的散射性质、扩散性质测得的;通过光散射法测定;分子量分布：分子量分布越窄,聚合物排布越好;4．高分子聚集态结构的特点.1.聚合物晶态总是包含一定量的非晶相,100%结晶的情况是很罕见的;2.聚合物聚集态结构不但与大分子链本身的结构有关,而且强烈地依赖于外界条件;四、聚合与高分子化学反应1.自由基聚合特点：1可概括为慢引发、快增长、速终止；2聚合体系中只有单体和聚合物组成；3单体转化率随聚合时间的延长而逐渐增大；4小量阻聚剂足以使自由基聚合终止;2．本体聚合：只有单体本身在引发剂或热、光、辐射的作用下进行的聚合;3．溶液聚合：单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合方法;4．悬浮聚合：单体以小液滴状悬浮在水中的聚合;5．乳液聚合：单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状进行的聚合;6．缩聚反应由含有两个或两个以上官能团的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合物,同时析出低分子副产物的化学反应,是合成聚合物的重要反应之一;特点：1.每一高分子链增长速率较慢,增长的高分子链中的官能团和单体中的官能团活性相同,所以每一个单体可以与任何一个单体或高分子链反应,每一步反应的结果,都形成稳定的化合物,因此链逐步增长,反应时间长;2.由于分子链中官能团和单体中官能团反应能力相同,所以,在聚合反应初期,单体很快消失,生成了许多两个或两个以上的单体分子组成的二聚体、三聚体和四聚体等,即反应体系中存在分子量大小不等的缩聚物;四、药用高分子材料通论药用高分子材料：指的是药品生产与制造加工过程中使用的高分子材料,药用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储运高分子材料;第二章一、高分子的分子运动1.高分子运动特点：一运动单元的多重性：1.整链的运动:以高分子链为一个整体作质量中心的移动,即分子链间的相对位移;2.链段的运动：由于主链σ键的内旋转,使分子中一部分链段相对于另一部分链段而运动,但可以保持分子质量中心不变宏观上不发生塑性形变;高弹性：链段运动的结果拉伸—回复；流动性：链段协同运动,引起分子质心位移;3.链节的运动:指高分子主链上几个化学键相当于链节的协同运动,或杂链高分子的杂链节运动4.侧基、支链的运动:侧基、支链相对于主链的摆动、转动、自身的内旋转;二、分子运动的时间依赖性:物质从一种平衡状态在外场作用下,通过分子运动低分子是瞬变过程,高分子是速度过程需要时间达到与外界相适应的另一种平衡状态;三、分子运动的温度依赖性1.活化运动单元：温度升高,增加了分子热运动的能量,当达到某一运动单元运动所需的能量时,就激发这一运动单元的运动;2.增加分子间的自由空间：温度升高,高聚物发生体积膨胀,自由空间加大;当自由空间增加到某种运动单元所需的大小时,这一运动单元便可自由运动;2、高分子的玻璃化转变玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态;温度低,聚合物在外力作用下的形变小,具有虎克弹性行为,形变在瞬间完成,当外力除去后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种力学状态与无机玻璃相似,称为玻璃态;随着温度的升高,形变逐渐增大,当温度升高到某一程度时,形变发生突变,进入区域II,这时即使在较小的外力作用下,也能迅速产生很大的形变,并且当外力除去后,形变又可逐渐恢复;这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称高弹性,相应的力学状态称高弹态;由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区,玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度,以Tg表示;当温度升到足够高时,聚合物完全变为粘性流体,其形变不可逆,这种力学状称为粘流态;高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度,以T f表示,其间的形变突变区域称为粘弹态转变区;二、溶解与高分子溶液一、高聚物的溶解1.非晶态高聚物的溶解条件：足够量的溶剂、一定量的非晶态高聚物溶解过程:溶胀到无限溶胀;溶解过程的关键步骤是溶胀;其中无限溶胀就是溶解,而有限溶胀是不溶解;2.结晶晶态高聚物的溶解非极性结晶高聚物的溶解条件：足够量的溶剂,一定量的非极性结晶高聚物,并且加热到熔点附近;溶解过程：加热使结晶熔化,再溶胀、溶解;极性溶解高聚物的溶解条件：足够量的强极性溶剂,一定量的极性结晶高聚物,不用加热;溶解过程：通过溶剂化作用溶解;二、溶剂的选择1.极性相似原则2.溶剂化原则3.溶解度参数相近原则三、高聚物的力学性能1.应力：单位面积上的内力为应力,其值与外加的应力相等;2.应变：当材料受到外力作用而又不产生惯性移动时,其几何形状和尺寸会发生变化,这种变化称为应变或形变;3．弹性模量：是单位应变所需应力的大小,是材料刚度的表征;4.硬度：是衡量材料抵抗机械压力能力的一种指标;5.强度：是材料抵抗外力破坏的能力;6.高聚物力学性能的最大特点是高弹性和粘弹性:1.高弹性：处于高弹态的高聚物表现出的独特的力学性能;是由于高聚物极大的分子量使得高分子链有许多不同的构象,而构象的改变导致高分子链有其特有的柔顺性;链柔性在性能上的表现就是高聚物的高弹性;橡胶就是具有高弹性的材料;弹性形变的本质也就是高弹性变的本质;2）.粘弹性：指高聚物材料不但具有弹性材料的一般特性,同时还具有粘性流体的一些特性; 力学松弛：高聚物的力学性能随时间的变化统称力学松弛;最基本的有：蠕变、应力松弛、滞后、力学损耗;蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用下拉力,压力,扭力等,材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象;应力松弛：对于一个线性粘弹体来说,在应变保持不变的情况下,应力随时间的增加而逐渐衰减,这一现象叫应力松弛;滞后现象：高聚物在交变力作用下,形变落后于应力变化的现象;力学损耗：由于力学滞后而使机械功转换成热的现象;第三章一、凝胶与功能水凝胶1.凝胶是指溶胀的三维网状结构高分子,即聚合物分子间相互连接,形成空间网状结构,而在网状结构的孔隙中又填充了液体介质;影响胶凝作用的因素：浓度、温度、电解质;2．凝胶的性质1触变性 2溶胀性 3脱水收缩性 4透过性3.凝胶的分类1物理凝胶：由非共价键氢键或范德华力相互连接,形成网状结构;由于聚合物分子间的物理交联使其具有可逆性,只要温度等外界条件改变,物理链就会破坏,凝胶可重新形成链状分子溶解在溶剂中成为溶液,也称为可逆凝胶;2化学凝胶：是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体,加热不能溶解也不能熔融,结构非常稳定,也称为不可逆凝胶;3冻胶：指液体含量很多的凝胶,通常在90%以上；多数由柔性大分子构成,具有一定的柔顺性,网络中充满的溶剂不能自由流动,所以表现出弹性的半固体状态,通常指的凝胶均为冻胶;4干凝胶：液体含量少的凝胶,其中大部分是固体成分;在吸收适宜液体膨胀后即可转变为冻胶;4.功能水凝胶：对温度或pH等环境因素的变化所给予的刺激有非常明确或显着的应答; 根据环境变化的类型不同,环境敏感水凝胶可分为：温敏水凝胶、pH敏水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶、电场响应水凝胶、形状记忆水凝胶;二、粒子分散结构：有以下四种类型：1.药物粒子分散在高聚物基材中的复合结构,高聚物为连续相,如速释型固体分散制剂;2.药物粒子和高聚物粒子分散于同一或另一高聚物基材中的复合结构,如传统的淀粉基可崩解固体片剂3.药物粒子包裹在聚合物囊膜中,再分散在聚合物基材中4.药物粒子分散在高聚物凝胶网络中的复合结构,这类药物通常是疏水性的,如聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物的水凝胶制成的皮鲁卡品滴眼剂等缓释给药系统;三、缓控释性材料1.缓释制剂：指用药后能在较长时间内持续缓慢释放药物以达到延长药效目的的制剂;系指口服药物在规定释放介质中,按要求缓慢地非恒速释放;2.控释制剂：药物从制剂中按一定规律缓慢、恒速释放,使机体内药物浓度保持相对恒定,体内释药不受pH影响;系指口服药物在规定释放介质中,按要求缓慢地恒速或接近恒速释放;四、分散传质过程药物的扩散过程：1.药物溶出并进入周围的聚合物或孔隙；2.由于浓度梯度,药物分子扩散通过聚合物屏障；3.药物由聚合物解吸附；4.药物扩散进入体液或介质;第四章药用天然高分子材料一、淀粉1.来源淀粉starch广泛存在于绿色植物的须根和种子中,根据植物种类、部位、含量不同,各以特有形状的淀粉粒而存在;药用淀粉多以玉米淀粉为主;2.化学结构和组成淀粉是由许多葡萄糖分子脱水缩聚而成的高分子化合物;结构单元：D－吡喃环型葡萄糖淀粉组成可以分为两类,直链淀粉与支链淀粉;自然淀粉中直链,支链淀粉之比一般约为15-28%比72-85%,视植物种类、品种、生长时期的不同而异;1直链淀粉是以α-1,4苷键连接而成的线型聚合物;直链淀粉由于分子内氢键作用,链卷曲成螺旋形,每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元;2支链淀粉是由D-葡萄糖聚合而成的分支状淀粉,其直链部分也为α-1,4苷键,而分支处则为α-1,6苷键;在各种淀粉中,直链淀粉约占20%-25%,支链淀粉约占75%-85%3.性质1形态与物理常数玉米淀粉为白色结晶粉末,流动性不良,淀粉在干燥处且不受热时,性质稳定;2淀粉的溶解性、含水量与氢键作用力溶解性：呈微弱的亲水性并能分散与水,淀粉不溶于水、乙醇和乙醚等,但有一定的吸湿性; 含水量：在常温、常压下,淀粉有一定的平衡水分,但淀粉含有很高的水分却不显示潮湿而呈干燥的粉末状,这主要是淀粉中的葡萄糖单元存在的众多醇羟基与水分子相互作用形成氢键的缘故;不同淀粉的含水量存在差异,这是由于淀粉分子中羟基自行缔合及与水分子缔合程度不同所致;3淀粉的吸湿与解吸吸湿：淀粉中含水量受空气湿度和温度的影响,在一定的相对湿度和温度条件下,淀粉吸收水分与释放水分达到平衡,此时淀粉所含的水分称为平衡水分;用做稀释剂的淀粉和崩解剂的淀粉,宜用平衡水分下的玉米淀粉;解吸：淀粉中存在的水,分为自由水和结合水两种状态,自由水仍具有普通水的性质,随环境的变化而变化,它具有生理活性,可被微生物利用,而结合水则不能;4淀粉的水化、膨胀、糊化水化：淀粉颗粒中的淀粉分子有的处于有序态晶态,有的处于无序态非晶态它们构成淀粉颗粒的结晶相和无定性相,无定性相是亲水的,进入水中就吸水,先是有限的可以膨胀,而后是整个颗粒膨胀的现象;膨胀：淀粉在60-80℃热水中,能发生膨胀,直链淀粉分子从淀粉粒中向水中扩散,形成胶体溶液,而支链淀粉则仍以淀粉粒残余的形式保留在水中;糊化：若不实施直链淀粉与支链淀粉的分离,在过量水中,淀粉加热至60~80℃时,则颗粒可逆地吸水膨胀,至某一温度时,整个颗粒突然大量膨化、破裂,晶体结构消失,最终变成粘稠的糊,虽停止搅拌,也都下沉的现象;糊化的本质：水分子加入淀粉粒中,结晶相和无定性相的淀粉分子之间的氢键断裂,破坏了缔合状态,分散在水中成为亲水胶体;5淀粉的回升老化、凝沉回生或老化：淀粉糊或淀粉稀溶液再低温静置一段时间,会变成不透明的凝胶或析出沉淀的现象;形成的淀粉称为回生淀粉;4、反应1水解反应存在于淀粉分子中糖基之间的连接键——苷键,可以在酸或酶的催化下裂解,形成相应的水解产物,呈现多糖具备的水解性质;2显色反应淀粉与碘试液作用时形成有色包结物,螺旋结构长颜色深,所以直链淀粉与碘化钾、碘溶液作用呈蓝色,支链淀粉呈紫红色;5.应用淀粉在药物制剂中主要用作片剂的稀释剂、崩解剂、粘合剂、助流剂,崩解剂;淀粉应用安全无毒,同时药典品不得检出大肠杆菌、活蛹,1g淀粉含霉菌应在100个以下,杂菌不得多于1000个;可灭菌玉米淀粉是玉米淀粉经化学及物理改性后的淀粉,遇水或蒸汽灭菌不糊化,是供某些医疗用途的改性淀粉;二、糊精1．来源与制法淀粉水解是大分子逐步降解为小分子的过程,这个过程的中间产物总称为糊精;糊精的制法是在干燥状态下将淀粉水解,其过程有四步：酸化、预干燥、糊精化及冷却;2.分类在药剂学中应用的糊精有白糊精和黄糊精;3.性质糊精为白色、淡黄色粉末;不溶于乙醇95℃、乙醚,缓缓溶于水,易溶于热水三、麦芽糖糊精1.来源与制法麦芽糖糊精是由食用淀粉在有水存在的条件下,将淀粉加热,经合适的酸或者酶部分水解而制得;制法：部分地将淀粉水解可得不同链长的葡萄糖单元的聚合物溶液,然后过滤、浓缩、干燥即得麦芽糖糊精;2.性质为无甜味、无臭的白色粉末或颗粒;易溶于水,微溶于乙醇;若其葡萄糖当量提高,则吸湿性、可压性、溶解度、甜度也随之提高,黏度下降;四、羧甲基淀粉钠1.结构为聚α-葡萄糖的羧甲基醚2.性质为白色至类白色自由流动的粉末,能分散于水,形成凝胶,醇中溶解度约2%,不溶于其它有机溶剂,有较大的吸湿性3.应用羧甲淀粉钠作为胶囊剂和片剂的崩解剂广泛应用于口服药物制剂中,在湿法制粒时,将羧甲淀粉钠加入颗粒内部,其润湿时起黏合剂的作用,而在颗粒干燥后又能起崩解剂的作用;是某些口崩片的理想辅料;也可用作助悬剂;五、纤维素1.来源纤维素存在于一切植物中,是构成植物细胞壁的基础物质;2.结构结构单元是D-吡喃葡萄糖基,相互间以-1,4-苷键连接,分子式为C6H10O5n;3.性质1化学反应性纤维素的氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水、溶胀以及接枝共聚等都与纤维素分子中存在大量羟基有关;2氢键的作用纤维素结晶区和无定形区的羟基,基本上是以氢键形式存在3吸湿性纤维素吸水后,再干燥的失水量,与环境的相对湿度有关,纤维素在经历不同湿度的环境后,其平衡含水量的变化,存在滞后现象,即吸附时的吸着量低于解吸时的吸着量; 4溶胀性纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀和结晶区内溶胀;纤维素溶胀能力的大小取决于碱金属离子水化度,纤维素的溶胀是放热反应,温度降低,溶胀作用增加；对同一种碱液并在同一温度下,纤维素的溶胀随其浓度而增加,至某一浓度,溶胀程度达最高值;5机械降解特性机械降解后的纤维素比氧化、水解或热降解的纤维素具有更大的反应能力;6可水解性纤维素大分子的背键对酸的稳定性很低,在酸碱度、温度适合的条件下,能产生水解降解,酸是催化剂,可降低贰键破裂的活化能,增加水解速度;纤维素对碱在一般情况下是比较稳定的,但在高温下,纤维素也产生碱性水解;六、粉状纤维素1.制法将植物纤维材料纤维浆,用%NaOH溶液在20℃处理,不溶解的部分中包括纤维浆中的纤维素和抗碱的半纤维素,用转鼓式干燥器制成片状,再经机械粉碎即得粉状纤维素;2.性质呈白色,无臭,无味,具有纤维素的通性,不同细度的粉末的流动性和堆密度不一,具有一定的可压性,流动性较差;3.应用可用于片剂的稀释剂,硬胶囊或散剂的填充剂；在软胶囊中可用于降低油性悬浮性内容物的稳定剂,以减轻其沉降作用,也可作口服混悬剂的助悬剂；用作片剂干性粘合剂的浓度为5%;-20%,崩解剂浓度为5%-15%,助流剂浓度为1%-2%,不得用作注射剂或吸入剂辅料；在食品工业中可作为无热量食品的添加剂;七、微晶纤维素1.制法将结晶度高的纤维经强酸水解除去其中的无定形部分,所得聚合度约为220,相对分子质量约为36000的结晶性纤维即为微晶纤维素;胶态微晶纤维素：纤维素+亲水性分散剂2.性质白色、无臭、无味,多孔、易流动粉末,不溶于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶剂;可压性：具有高度变形性,极具可压性;吸附性：为多孔性微细粉末,可以吸附其他物质如水、油和药物等;分散性：微晶纤维素在水中经匀质器作用,易于分散生成妈油般的凝胶体;反应性能：在稀碱液中少部分溶解,大部分膨化,表现出较高的反应性能;3.应用微晶纤维素PH型广泛用作口服片剂及胶囊剂的稀释剂、吸附剂、崩解剂、抗粘附剂；此外也可作为倍散的稀释剂和丸剂的赋形剂;微晶纤维素RC型作为胶体分散系主要用于干糖浆、混悬剂,有时也作为水包油乳剂和乳膏的稳定剂;微晶纤维素球形颗粒,为具有高圆度和机械强度的球形细粒剂,可作为包衣型缓释制剂、苦味掩盖制剂的核芯,微晶纤维素AvicelPH-300系列具有快速崩解性、较好的流动性、可减小片重差异等优点；Avice KG-801可以提高片剂硬度、降低磨损性、少量添加适于在低压力下压片等优点;纤维素衍生物具有以下性质：具有玻璃化转变温度、溶度参数和表面能、物理配伍相容性、溶胀性、吸湿性、黏度、生物黏附性、热凝胶化和昙点、液晶的形成;八、醋酸纤维素。
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
• ……
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
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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、
……
生物高分子
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.12.1820.12.1800:0600:06:4200:06:42Dec-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年12月18日 星期五12时6分 42秒Fr iday, December 18, 2020
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相信相信得力量。20.12.182020年12月 18日星 期五12时6分42秒20.12.18
纤维蛋白
TURN BACK
高物报告
材料表面越粗糙，暴露在血液上的面积越大， 凝血的可能性也就越大，但如果在0,1~2 UM的 范围内存在不均匀结构也是微相分离结构的 一种，可提高材料的抗凝血性能。
TURN BACK
高物报告
组织相容性的要求： 活体组织不发生炎症，排拒，材料不发生钙沉 着等。
1 >聚二甲基硅氧烷：导管 存在问题：异物反应，机械性能低 2>聚醚氨酯： 存在问题：强度不足，钙沉着 3>聚乙烯-乙烯醇所衍生的聚离子复合物 特点：亲水性好，优异的抗凝血性
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以一条成人的 骨来说，有 70%是由矿物 质组成，而另 外的30%是由 有机物质组成， 主要是蛋白质 骨胶原。
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五，我国高分子发展现状
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心脏起搏器聚氨酯
心脏起搏器
工作示意图
高物报告
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.12.1820.12.18Friday, December 18, 2020
医用生物高分子
熊巍
高物报告
一：医用生物高分子的定义
生物高分子，顾名思义，是以生命现象为对 象和基础的高分子科学。而医用生物高分子 就是用于医疗的高分子科学。
生物医用高分子知识点总结
载体材料要求（1）一定机械强度，加工性能（2）生物相容性与生物降解性（3）根据使用要求，其它一些特殊性能，例如pH 响应性、靶向性等载体材料分类根据材料的来源：天然与合成高分子材料根据材料的降解性能：降解与非生物降解高分子材料根据材料在水中的溶解性：疏水与水溶性高分子材料根据材料对外界信号响应性：刺激响应与惰性材料根据材料化学结构分类（以疏水性生物降解材料为例）（1）聚酯：PLGA PCL聚碳酸酯等（2）聚酸酐（3）聚氨基酸（4）聚膦腈（5）聚磷酸脂典型非生物降解疏水性高分子：聚氨酯典型疏水性生物降解材料－1. 聚酯聚（丙交酯-材料，这主要归co-乙交酯）（PLGA是一类应用最早、最为广泛的合成疏水性生物生物降解聚酯的合成开环聚合（以聚乳酸PLA的合成为例）1.分子量可从几千到几百万广泛可调2.采用手性单体聚合可得到旋光性聚合物，具有很高的机械强度，可作为骨替代材料3.其它生物降解聚酯如聚已内酯、聚（三甲基碳酸酯）等均采用类似的合成路线缩合聚合：合成可生物降解塑料的方法，但目前还仅能得到低分子量的产物生物降解聚酯研究进展：PEG-b-PLA合成PEGb-PLA的性质：温敏性避免网状内皮系统的吞噬持续释放药物典型疏水性生物降解材料－2. 聚酸酐类开环聚合仅适用于环己二酸酐的聚合，其它环状酸酐例如琥珀酸酐、戊二酸酐由于环较稳定，还不能通过开环聚合得到聚酸酐。
所得聚已二酸酐分子量较低，一般在5,000 以下。
熔融缩聚1.除热不稳定、易成环二酸单体外，其它所有二酸均可通过这种方法聚合2.聚酸酐分子量与二酸结构以及聚合条件有关，单体柔性越大、真空度越高，聚合物分子量越大脱三甲基氯硅烷法溶液缩聚1.适用于热不稳定二酸单体2.聚酸酐分子量在几千左右微波聚合合成聚酸酐优点1 ）无需真空2）反应时间短3）预聚-缩合一步完成聚（酰亚胺-酸酐）提高常规聚酸酐力学强度，有可能用作骨替代材料主链型高分子前体药物：水杨酸光交联聚酸酐单体与预聚物观察不到荧光主链中仅当亚甲基数为2的聚酸酐可发荧光苯环上取代基团对荧光激发与发射波长有影响荧光强度基本随聚合物分子量增大线性增强与其它二酸单体共聚，荧光波长会发生偏移，其中脂肪族二酸发生蓝移，而芳香二酸发生红移共聚物序列结构对荧光性质影响不大疏水性生物降解高分子材料的两种降解方式：本体降解表面降解降解方式的决定因素聚合物基质的水化速度（V hydr。
生物医用高分子
《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。
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。
生物高分子复习要点
生物高分子纤维素1.分子构象：1葡萄糖环的构象：两种为椅式构象、六种为船式构象;椅式构象比船式构象能量低所以稳定;2纤维素大分子链的构象：gt构象、gg构象、tg构象;纤维素大分子链的构象：通过葡萄糖的1,4-β-糖苷键链接;2.羟基反应活性：酸性大小：C2>C3>C6,C6位上羟基的酯化反应速率比其他两位上的羟基约快10倍,C2位上羟基的醚化反应速率比C3位上的羟基快2倍;在一端的葡萄糖基第一个碳原子上存在1个苷羟基,当葡萄糖环结构变成开链式时,此羟基转变为醛基而具有还原性,故苷羟基具有潜在的还原性,又有隐性醛基之称;纤维素的另一末端在第四个碳原子上存在仲醇羟基,不具还原性;对整个纤维素大分子来说,一端存在还原性,另一端没有,整个大分子具有极性并呈现出方向性;3.纤维素和淀粉的区别：淀粉、纤维素分子式均为C6H10O5n,但一个是α葡萄糖单元,一个是β葡萄糖单元构成;形成的连接键,淀粉是α1,4-糖苷键和α1,6-糖苷键,纤维素是β1,4-糖苷键;淀粉结构具有分支,而纤维素全为长链状;淀粉是一种更容易降解的多糖,而纤维素更稳定,对于植物本身来说,淀粉更多的是一种能量储藏,而纤维素则起着支持保护的作用;物理性质：淀粉是白色无气味无味道,难溶于冷水,热水糊化;纤维素是白色无气味无味道但不溶于水也不溶于一般有机溶剂;淀粉大多存在于植物的种子中,在薯类的块茎及干果中也大量存在;纤维素是植物纤维的主要成分,棉花中90％以上都是纤维素,树木、麻、野生植物及各种作物的杆茎中也有大量的纤维素存在;相互关系：1不是同分异构体；2不是同系物；3均属天然高分子聚合物;4.结晶区和不定型区非结晶区的分子区别①两相结构理论认为：在结晶区纤维素分子链排列定向有序,具有完全的规整性,并且依靠在纤维素侧链的氢键结合,组成一定的结晶格子;②在非结晶区,纤维素分子不呈定向有序,规则性不强,不构成结晶格子;但也不象液体那样杂乱无序,只是排列不整齐,结合比较松散;③结晶区与非结晶区没有严格的界面,而是逐渐过渡;④纤维素大分子分子链很长,所以一个分子有几个结晶区与非结晶区;5.纤维素结晶种类：天然纤维素纤维素Ⅰ、人造纤维素Ⅱ、人造纤维素Ⅲ、人造纤维素Ⅳ、人造纤维素Ⅹ;相互转化：1天然纤维经过高浓度碱处理后,结晶变为II型称为丝光化；2纤维素I经过丝光化可得到纤维素II,纤维素II堆砌更为紧密；3将纤维素I或II用液氨或胺类处理,可得到纤维素III；4纤维素IV可由纤维素I、纤维素II和纤维素III经由不同的方法制得；5将纤维素I或II用浓度为38%~40%的盐酸处理,可得到纤维素X6.纤维素的酯化反应指羟基与酸反应生成酯的反应,分为有机酸酯和无机酸酯;理论上,纤维素上每个羟基都可以被酯化,生成一取代,二取代,三取代酯;酯化度：纤维素酯化反应中,每一百个葡萄糖基中起反应的羟基数目称为酯化度;主要的酯化纤维素有3种：纤维素硝酸酯：由纤维素羟基和硝酸酯化生成;纤维素黄酸酯：纤维素与二硫化碳在碱性条件下反应生成;纤维素醋酸酯：纤维素与乙酸酐在一定条件下生成的不同酯化度的醋酸纤维素;7.纤维素的反应性：是指纤维素大分子葡萄糖基环上的伯、仲羟基的反应能力;影响它的因素有：纤维素形态结构的差异；纤维素的物理结构的差异；纤维素基环上的不同羟基；聚合度及其分布; 纤维素的可及度：是指反应试剂抵达纤维素羟基的难易程度,是影响纤维素化学反应的一个重要因素;主要受纤维素结晶区与无定形区比率的影响;纤维素的取代度：是指纤维素分子链上平均每个失水葡萄糖单元上被反应试剂取代的羟基数目;取代度只能小于或等于3;8.纤维素的吸湿滞后现象：同一种纤维在同一温度湿度下,吸湿时的的吸着水量低于解吸时的吸着水量,这称为滞后现象;利用该种现象,可以令纤维素受水分的影响变小,避免纤维素发生过大变形; 1在印刷工业的影响：纸张具有很强的亲水能力,对水有毛细吸附作用,因此纸张容易从潮湿空气中吸水,向干燥空气中排水,会产生吸水膨胀：尺寸和面积增加,机械强度降低；或者是脱水收缩：尺寸和面积缩小,僵硬发脆;对纸张的进行调湿处理,目的：降低对水敏感程度,减少变形；纸张反复吸湿、解湿,水分变化越来越小滞后效应;2对木材的影响：吸湿滞后现象主要发生在干燥后的木材上;木材在干燥状态下失去水分而解吸,其尺寸逐渐收缩减小;微观上,木材细胞壁微纤丝上纤维素链状分子彼此靠近,当微纤丝链之间距离很近时,部分羟基与羟基之间形成新的氢键结合；再次吸湿时因部分相互吸引、价键满足的羟基不能再从空气中吸收更多的水分,因此吸附量减少;利用木材吸收滞后现象人工干燥木材,令使用时木材尺寸稳定,不会从空气中吸收很多水分而发生体积变化,引起翘曲变形;9.纤维素的浓酸水解和稀酸水解的异同；酸性水解和碱性水解的异同：①浓酸水解是均相水解,发生在浓酸中,纤维素在酸中润胀和溶解后,通过形成酸的复合物再水解成低聚糖和葡萄糖：纤维素—>酸复合物—>低聚糖—>葡萄糖;浓酸水解过程伴有葡萄糖的回聚作用;②稀酸水解属多相水解,水解发生于固相纤维素和稀酸溶液之间;在高温高压下,稀酸可将纤维完全水解成葡萄糖：纤维素—>水解纤维素—>可溶性多糖—>葡萄糖;③浓酸水解：纤维素在浓酸中先溶解,再分解,反应很慢,一般是在浓酸处理之后与酸分离,再使用稀酸进行水解;与浓酸水解的工艺路线相比,稀酸水解需要在比较高的温度下进行,才能使半纤维素和纤维素完全水解;④酸性水解是纤维素在酸中的反应;因为纤维素大分子中的β-1,4-糖苷键是一种缩醛键,对酸特别敏感,在适当的氢离子浓度、温度和时间作用下,糖苷键断裂,聚合度下降,还原能力提高;部分水解后的纤维素产物称为水解纤维素,纤维素完全水解时则生成葡萄糖;⑤碱性水解是纤维素在碱液中的反应;在较强烈的条件下,纤维素会发生碱性降解,主要为碱性水解和剥皮反应;发生碱性水解时,与酸性水解一样,碱性水解使纤维素的部分配糖键断裂,产生新的还原性末端基,聚合度降低,纸浆的强度下降;碱性水解受温度影响大,温度越高,水解越强烈；剥皮反应,则是在碱性条件下,使纤维素的还原性末端基一个个掉下来使纤维素大分子逐步降解,最终产生偏变糖酸末端基纤维素;半纤维素1.半纤维素的命名方式第1种：命名时将构成半纤维素的各种糖基都列出来,首先写支链的糖基,当有多个糖基时,将含量较少的支链糖基排列在前面,含量较多的支链糖基排列在后面,而将主链糖基列于后,若主链由多于一种糖基组成,则将含量最多的主链糖基放在最后,词首加“聚”字;第2种：命名时只写出主链糖基而不写支链糖基,在主链糖基前加上“聚”字;2.纤维素与半纤维素的区别：①大分子形状差别：纤维素：线型,直链；半纤维素：具有分枝结构主链、侧链、支链②化学构造的差别1糖基组成：纤维素：一种糖基构成b-D-葡萄糖,是均一高聚糖;半纤维素：两种或两种以上糖基构成,非均一高聚糖;不同来源的纤维素组成一样：均由b-D-葡萄糖组成,只是多分散性不同；不同来源的半纤维素组成不一样：不同原料高聚糖种类不同同种高聚糖在不同植物原料中糖基比不同纤维素是一种物质,而半纤维素是一类物质;2连接形式：纤维素：1→4,b-苷键；半纤维素：1→2、1→3、1→4、1→6,a-或b-苷键等多种连接;3聚合度：天然纤维素：平均DP8,000~10,000；天然半纤维素：平均DP200左右③超分子结构：纤维素：两相结构分结晶区和无定形区；半纤维素：绝大部分为无定形结构侧链、支链阻止了氢键的形成;有一到两种高聚糖有结晶状态插入纤维素中进入结晶区;④性质差别：物理化学性质：半纤维素比纤维素更易发生吸湿、润胀、溶解等;化学性质：纤维素能发生的反应,如酸性水解、碱性降解、氧化降解等,半纤维素都能发生,且更易进行;3.纤维素与半纤维素的剥皮反应：都是从聚糖的还原性末端基开始逐个逐个糖基地进行,到一定程度也会终止,即还原性末端基转化成偏变糖酸基,由于末端上不存在醛基,不再发生剥皮反应;1纤维素的剥皮反应：是指在碱性条件下,纤维素具有还原性的末端基一个个掉下来使纤维素大分子逐步降解的过程p78醛酮糖互变——酮式变成烯醇式——烷氧基消除反应,苷键断开,脱出一个端基——互变异构,形成二羰基衍生物——一个酮基与H2O加成,生成同碳二元醇后发生异构化,形成异变糖酸;2半纤维素的剥皮反应：14连接聚木糖：酮式变烯醇式结构烯醇式变酮式,形成β-烷氧基结构诱导效应,双键转移β-烷氧基消除反应烯醇式变酮式羰基加成变醇式分子重排,得C5异变糖酸13连接聚木糖：酮式变烯醇式结构C5位脱质子,形成类酮结构β-烷氧基消除反应烯醇式变酮式加成,形成C5间变糖酸;木素1.三种基本单元类型：G型愈创木基型、S型紫丁香基型、H型对羟苯基型;2.木素的生物合成途径：木素的三种前驱物松柏醇,芥子醇和对香豆醇主要是由葡萄糖经过莽草酸途径和肉桂酸途径合成的;①莽草酸途径：光合作用下由二氧化碳生成的葡萄糖先转化为此途径最重要的中间体—莽草酸,再经过莽草酸生成莽草酸途径的最终产物---苯基丙氨酸和酪氨酸;②肉桂酸途径：利用莽草酸途径生成的苯基丙氨酸和酪氨酸,在各种酶的作用下,发生了脱氨、羟基化、甲基化和还原等一系列反应,合成木素的三种前驱物;三种前驱物在过氧化物酶作用下形成二,三,四聚体,再经过氧化物酶催化合成木质素;3.木素三种前驱物：松柏醇、芥子醇和对香豆醇;4.木素主要分布在纤维、导管和管胞中;蔬菜中则很少见含有;在次生壁中含量最高,但在胞间层中的浓度最高;木素在木材中的分布是不均匀的,与树种,树龄和部位不同,木素的含量和组成也有很大区别;通常来说针叶材木素含量高于阔叶材和禾本科植物;同木材中下部高于上部,同高度心材高于边才;组成也各有不同;5.木素中的羟基有两种类型,一种为存在于木素结构单元的脂肪侧链上,另一种是酚羟基存在于木素结构单元的苯环上;小部分以游离酚羟基形式存在,大部分以醚化的形式与其它木素结构单元连接;木素各个单元基环之间的连接方式有两种,一种是醚键连接,一种是碳－碳键连接,其中以醚键连接为主;6.木素的结构单元酚型和非酚型①酚型木素结构单元：凡木素结构单元苯环上存在游离酚羟基者称为酚型结构单元;会活化α碳原子,易起反应;②非酚型木素结构单元：凡木素结构单元苯环上不具有游离酚羟基,而是以酚醚键连接到相邻的单元上,这类结构单元称为非酚型结构单元;比较稳定;C-C键和芳基间醚键稳定,α芳基醚键,α-烷基醚键和β芳基醚键易于断裂发生反应;7.木素的化学反应：①亲核取代反应：化学法制浆的基本反应;木素在一定条件下,形成带正电的基团,受到电负性的亲核试剂的攻击所发生的反应;②亲电取代反应：纸浆漂白的基本反应;主要是指正氯离子,正硝基离子取代木素上的H,生成氯化木素和硝化木素的过程,主要发生在甲氧基和羟基的邻位和对位上③木素的氧化反应：主要有次氯酸盐、二氧化氯、过氧化氢、氧和臭氧等,是纸浆漂白的主要反应;④木素的呈色反应：木素可与一些酚类,芳香族胺类,链状化合物,杂环类化合物及无机化合物发生呈色反应;呈色反应的机理是反应生成了生色基团;木素中主要的生色基团包括羰基及其共轭双键,邻苯醌等构造;8.工业上提取木素基本原理：碱法制浆过程中,木质素大分子水性基团发生降解并溶解于蒸煮溶液中形成钠盐溶液,将黑液酸化后,铵离子取代木质素酚羟基和羧基上的钠离子使木质素呈疏水状态析出;碱木质素的不同成分依pH值而分级沉淀,在pH值达到3以下时,木质素充分析出;室温下酸化黑液析出的木质素凝聚性差,似胶体性质,分离困难;随着温度升高,颗粒逐渐增大坚实,并产生沉淀,升温凝聚使得离心分离和过滤分离成为可能,因此酸化沉淀后加热凝结处理成为工业化提取木质素的一个重要手段;步骤：1研磨：将木材样品悬浮在甲苯中研磨;2萃取：离心去除甲苯,用二氧杂环己烷-水96:4萃取,离心,重复萃取离心,蒸发除去溶剂;3纯化：将样品溶解,用氯仿萃取,离心;蒸发溶剂,用乙醚洗涤木素,真空干燥;天然橡胶1.天然橡胶的组成和结构：一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,分子式是C5H8n,其成分中91％～94％是橡胶烃聚异戊二烯,其余成分还有蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质;异戊二烯1,4聚合时得到顺、反两种异构体;2.天然橡胶可分为标准胶又称颗粒胶、烟片胶、白绉胶片、风干胶片、浓缩胶、浅色胶片、等,最常用的是标准胶和烟片胶;3.天然橡胶的3种物理状态分为高弹态,玻璃态和黏流态;高弹态：又叫橡胶态,在较宽的温度范围内,橡胶表现有高弹性;高弹态特征是由于分子热运动,大分子链中的链节、链段可自由运动,分子链常成卷曲状,在外来作用下;可产生很大变形,除去外力又能恢复到原状;玻璃态：橡胶处在较低温度时,分子间作用力较大,整个分子的活动性或大部分链段的内旋转都被冻结,高聚物变得较硬;黏流态：橡胶处于较高温度条件下时,分子热运动剧烈,整个分子能相对移动,在外力作用下,不但分子链会伸展开,分子间也将产生互相滑移,但因大分子间的作用力很大,变现较大的黏度,流动缓慢;4.天然橡胶品质的指标门尼粘度：指未硫化胶料在一定温度压力及时间下的抗剪切能力,门尼粘度高,可塑性小;门尼焦烧：胶料在一定温度压力下开始硫化的时间,是表征胶料硫化特性的指标;抗张强度：在一定温度下,拉伸至断裂时所承受的强度;定伸强度：样品拉伸到一定伸长率,所承受的力;扯断伸长率：样品拉伸至断裂时,伸长与原长的比率扯断永久变形：样品扯断后对接起来与原长的比率;淀粉1.把淀粉的悬浮液加热,到达一定温度时一般在55℃以上,淀粉粒突然膨胀,膨胀后的体积达到原来体积的数百倍之大,所以悬浮液就形成粘稠的糊状胶体溶液,这一现象称为淀粉的糊化;又称淀粉的α化;本质：水进入淀粉颗粒中,拆散淀粉分子间的缔合状态,使淀粉分子失去原有的取向排列,而变为混乱状态,即淀粉粒中有序及无序态的分子间的氢键断开,分散在水中成为亲水的胶体溶液;影响淀粉糊化的因素：淀粉种类；碱的影响；淀粉酶；盐类的影响；非质子有机溶剂的影响；脂类的影响；引入亲水基团；亲水高分子的影响；膨润抑制剂；酸解及交联;2.回生：已糊化的淀粉稀溶液,在低温下静置一定时间后,溶液变混蚀,溶解度降低,而沉淀析出; 老化：如果冷却速度快,特别是淀粉溶液浓度比较大,则沉淀物可以形成硬块而不再溶解,也不易被酶作用的现象;影响回生的因素：1.分子构造直链淀粉与直链淀粉的影响；2.分子大小的影响3.直链淀粉与直链淀粉的比例4.无机盐类的影响的影响6.温度的影响7.冷却速度8.浓度的影响;3.抗性淀粉又称抗酶解淀粉及难消化淀粉,这种淀粉较其他淀粉难降解,在体内消化缓慢,吸收和进入血液都较缓慢,在健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物;4.分类：共4种,RS1,RS2,RS3,RS4;RS1：物理难接近淀粉,是淀粉颗粒因细胞壁的屏障作用、蛋白质的隔离作用或机械加工的包埋而使淀粉酶无法接近的淀粉;RS2：抗性淀粉颗粒,是天然具有抗消化性的淀粉,它因其物质结构如结晶结构、密度大等而产生抗消化性;RS3：回生淀粉或老化淀粉,是凝沉的淀粉聚合物,主要由糊化的淀粉冷却后形成;RS4：化学修饰淀粉,是由基因改造或化学改性引起淀粉分子结构发生变化以及由于酶抑制剂或抗营养因子的存在从而产生酶抗性能的一类抗性淀粉;5.抗性淀粉优点1抗性淀粉可抵抗酶的分解,在体内释放葡萄糖缓慢,具有较低的胰岛素反应,可控制血糖平衡,减少饥饿感,特别适宜糖尿病患者食用；2抗性淀粉具有可溶性食用纤维的功能,食后可增加排便量,减少便秘,减少结肠癌的危险；3抗性淀粉可减少血胆固醇和三甘油脂的量,因食用抗性淀粉后排泄物中胆固醇和三甘油脂的量增加,因而具有一定的减肥作用；4促进矿物质的吸收,尽管抗性淀粉与膳食纤维的功能类似,但其不含典型的抗营养因子---植酸,因此抗性淀粉可促进食物中钙、铁、镁等矿物质的消化和吸收;蛋白质1.皮层分层：表皮层、真皮层、下组织;2.胶原是细胞外基质的结构蛋白质,主要分布在真皮层,分子结构单位是原胶原,分子具有α链组成的三股螺旋结构;由氨基酸形成多肽长链,3股长链螺旋形成原胶原,原胶原集结成束状;每条肽链均是左旋的α链,三条左旋的α链相互缠绕构成了原胶原的右手复合螺旋,即胶原的螺旋构象;胶原蛋白以纤维的形式存在,所以又称为胶原纤维;胶原蛋白由碳、氢、氧、氮和少量硫组成,并含有微量磷、铁、锌、铜等;3.角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物,如毛发,甲,角,鳞和羽等,属于结构蛋白;角蛋白不溶于水,但是具有很强的吸水性;角蛋白不溶于水,在沸水中也只能微涨,比胶原更耐酸和酶的作用,但二硫键对碱敏感,所以α-角蛋白能在碱溶液甚至较稀的碱溶液中膨胀而溶解;4.蚕丝蛋白主要由丝素和丝胶组成,它们都是蛋白质;丝素蛋白呈纤维状,不溶于水；丝胶蛋白质呈球形,能溶于水;5.皮革的基本构成：真皮层是原料皮的基本组成部分,也是鞣制成皮革的部分;6.皮革的分类：头层皮全粒面革、半粒面皮革、修面皮、二层皮、再生皮、人造革;甲壳素和壳聚糖1.纤维素,淀粉和甲壳素,在分子组成,结构和排列上有什么区别,联系它们的生理功能简要论述;甲壳素是由N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键连接而成的线性高分子聚合物;其学名为β－1,4－2－乙酰氨基－2－脱氧－D葡萄糖淀粉、纤维素分子式均为C6H10O5n,但一个是α葡萄糖单元,一个是β葡萄糖单元构成;形成的连接键,淀粉是α1,4-糖苷键和α1,6-糖苷键,纤维素是β1,4-糖苷键;淀粉结构具有分支,而纤维素全为长链状;纤维素葡萄糖分子上的2位OH被乙酰氨基取代后,就是甲壳素,而甲壳素经脱乙酰作用后,剩下NH2基团,就是壳聚糖;从这个意义上讲,甲壳素可以说是动物性纤维;淀粉是一种更容易降解的多糖,而纤维素、甲壳素更稳定,对于植物本身来说,淀粉更多的是一种能量储藏,而纤维素则起着支持保护的作用,而甲壳素即是动物的纤维素,对动物肢体起着支持保护的作用;产生淀粉,纤维素与甲壳素三种化学结构相似却不同的原因主要是因为自然选择的原因;甲壳素比较硬而结实,是一些动物的甲壳的主要组成成分,而纤维素具有良好的延伸性,易弯曲等,主要存在于植物之中,淀粉易被分解吸收,且分解产生能量大,是良好的营养存储物质;这种设定更有利于这两类型的生物在自然选择中保护自己,并生存下去;甲壳质是食物纤维素不易被消化吸收;若甲壳质和蔬菜、植物性食品、牛奶和鸡蛋一起食用可以被吸收;纤维素则不能被消化吸收;淀粉则可被动物体消化吸收;2.简述甲壳素和壳聚糖之间的区别;1甲壳素又名几丁质,是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖,同时,也是地球上数量最大的含氮有机化合物;壳聚糖是甲壳素脱去大部分乙酰基后的产物,是甲壳素最为重要的衍生物;2壳聚糖与甲壳素在分子结构上的区别,只是脱乙酰度不同,两者的基本组成单元都是N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖,只是比例不同;甲壳素经浓碱处理脱乙酰基可制得壳聚糖;3甲壳素为白色或灰白色,半透明的固体;分子量在几十万到几百万;不溶于水、稀酸、碱和一般有机溶剂,可溶于浓盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,同时发生降解;纯净的壳聚糖为白色或灰白色,半透明的固体;壳聚糖是一种碱性多糖;不溶于水和碱溶液中,可溶于低浓度无机酸或某些有机酸,但不溶于稀硫酸、磷酸;壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质,具有很强的吸附性;。
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
医用高分子材料基础知识
医用高分子材料基础知识一、医用高分子材料的分类合成高分子材料：合成高分子材料是指通过化学反应合成的材料，常见的有聚合物类和聚合物复合材料。
聚合物类包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯等，聚合物复合材料则是指在聚合物基础上加入其他物质，如纤维素纤维增强聚合物复合材料。
天然高分子材料：天然高分子材料是指存在于自然界中的高分子材料，常见的有蛋白质、多糖、天然橡胶等。
例如胶原蛋白是人体内最主要的组织结构蛋白，常用于制备生物材料。
二、医用高分子材料的特性1.生物相容性：医用高分子材料必须具有良好的生物相容性，不会引起机体的排斥反应和免疫反应。
2.可加工性：医用高分子材料具有良好的加工性能，可以通过注塑、挤出、吹塑、热压等工艺制备成各种形状和尺寸的产品。
3.生物降解性：一些医用高分子材料具有生物降解性，可以在体内被生物酶或细胞降解，从而减少二次手术。
4.力学性能：医用高分子材料需要满足不同应用领域的力学性能要求，如抗拉强度、伸长率、弹性模量等。
5.导电性：一些医用高分子材料需要具备导电性能，可以用于制作生物传感器和电刺激设备等。
三、医用高分子材料的应用领域1.医疗器械：医用高分子材料广泛应用于医疗器械的制造，如导管、输液管、手术器械等。
2.医用敷料：医用高分子材料可以制备成不同形状和尺寸的敷料，对于伤口的修复和保护具有重要作用。
3.组织工程与再生医学：医用高分子材料可以用于组织工程的材料支架和载体，也可以与干细胞结合用于组织再生医学。
4.药物缓释系统：医用高分子材料可以用于制备药物缓释系统，控制药物的释放速率和时间，提高药物的疗效和稳定性。
5.人工器官：医用高分子材料可以用于制作人工心脏瓣膜、血液透析器、人工血管等人工器官。
总之，医用高分子材料在医学领域中具有广泛的应用前景，具备良好的生物相容性、可加工性、生物降解性、力学性能和导电性能等特性。
随着技术的不断发展，医用高分子材料将为医学诊疗和治疗带来更多创新和进步。
药用高分子材料整理笔记
1、药用高分子材料：指药品生产和加工制造过程中所应用的高分子材料2、2、高分子：相对分子质量很高的一类化合物，其分子链是由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成。
分子量在100000以上。
3、高聚物：当一个化合物的相对分子质量足够大，以致多一个链节少一个链节不会影响其物理性质时，称为高聚物。
4、低聚物：如果组成该大分子的单元数较少，增减几个单元对其物理性质有显著影响或分子中仅有少数几个重复单元，类同于一般低分子化合物。
5、均聚物：由一种单体聚合而成的高分子。
6、共聚物：有两种或两种以上的单体聚合而成的聚合物。
二、高分子的分类和命名1、按性能与用途分：塑料，橡胶，纤维2、科学分类法：有机高分子，元素有机高分子，无机高分子3、高分子的结构近程结构：单个大分子链结结构单元的化学结构和立体化学结构远程结构：分子的大小与构象。
高分子的构象与其柔性有关聚集态结构：高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构，非晶态结构，取向结构和织态结构等（一）高分子链结构单元的键接顺序1均聚物结构单元的键接顺序：头—头键接，尾—尾键接，头—尾键接2共聚物的序列结构：无规共聚物，交替共聚物，嵌段共聚物（由较长的M1链段和另一较长的M2链段构成大分子）接枝共聚物（主链由M1组成，而支链由另一单元的M2组成）（二）支链、交联、端基1支链：当分子内重复单元并不都是线性排列时，在分子链上带有一些长短不一的支链，这类高分子称为支化高分子。
特点：支链多，结晶性密度较低，韧性抗拉强度和耐溶剂性不如少支链者。
2交联：线型高分子或支化高分子上若干点彼此通过支链或化学键相键接可形成一个三维网状的大分子，称为体型大分子。
这种由线型或支链高分子转变成网状高分子的过程称作交联。
特点：材料的形状不易改变，高度交联的材料刚硬，不易变形，难以软化；低度交联的材料溶胀度较大，柔韧性好，加热易软化。
3互穿4端基：高分子链终端的化学基团。
影响高分子的热稳定性。
链断裂可以从端基开始，所以有些东西高分子需要封端，以提高其热稳定性能。
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。
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
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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载体材料要求（1）一定机械强度，加工性能（2）生物相容性与生物降解性（3）根据使用要求，其它一些特殊性能，例如pH响应性、靶向性等载体材料分类根据材料的来源：天然与合成高分子材料根据材料的降解性能：降解与非生物降解高分子材料根据材料在水中的溶解性：疏水与水溶性高分子材料根据材料对外界信号响应性：刺激响应与惰性材料根据材料化学结构分类（以疏水性生物降解材料为例）（1）聚酯：PLGA、PCL、聚碳酸酯等（2）聚酸酐（3）聚氨基酸（4）聚膦腈（5）聚磷酸脂典型非生物降解疏水性高分子：聚氨酯典型疏水性生物降解材料－1. 聚酯聚(丙交酯-材料，这主要归co-乙交酯)(PLGA)是一类应用最早、最为广泛的合成疏水性生物生物降解聚酯的合成开环聚合（以聚乳酸PLA的合成为例）1.分子量可从几千到几百万广泛可调2.采用手性单体聚合可得到旋光性聚合物，具有很高的机械强度，可作为骨替代材料3.其它生物降解聚酯如聚已内酯、聚(三甲基碳酸酯)等均采用类似的合成路线缩合聚合：合成可生物降解塑料的方法，但目前还仅能得到低分子量的产物生物降解聚酯研究进展：PEG-b-PLA合成PEG-b-PLA的性质：温敏性避免网状内皮系统的吞噬持续释放药物典型疏水性生物降解材料－2. 聚酸酐类开环聚合仅适用于环己二酸酐的聚合，其它环状酸酐例如琥珀酸酐、戊二酸酐由于环较稳定，还不能通过开环聚合得到聚酸酐。
所得聚已二酸酐分子量较低，一般在5,000以下。
熔融缩聚1.除热不稳定、易成环二酸单体外，其它所有二酸均可通过这种方法聚合2. 聚酸酐分子量与二酸结构以及聚合条件有关，单体柔性越大、真空度越高，聚合物分子量越大脱三甲基氯硅烷法溶液缩聚1. 适用于热不稳定二酸单体2. 聚酸酐分子量在几千左右微波聚合合成聚酸酐优点1）无需真空2）反应时间短3）预聚－缩合一步完成聚(酰亚胺-酸酐)提高常规聚酸酐力学强度，有可能用作骨替代材料主链型高分子前体药物：水杨酸光交联聚酸酐单体与预聚物观察不到荧光主链中仅当亚甲基数为2的聚酸酐可发荧光苯环上取代基团对荧光激发与发射波长有影响荧光强度基本随聚合物分子量增大线性增强与其它二酸单体共聚，荧光波长会发生偏移，其中脂肪族二酸发生蓝移，而芳香二酸发生红移共聚物序列结构对荧光性质影响不大疏水性生物降解高分子材料的两种降解方式：本体降解表面降解降解方式的决定因素聚合物基质的水化速度（V hydro)与聚合物分子链的降解速度（V deg）聚合物酸催化与酸抑制机理聚酯与聚酸酐的比较典型水溶性聚合物－两种药物控释方式高分子前体药物：药物通过水不稳定共价键连接到水溶性聚合物侧基或疏水性生物降解高分子的主链上，通过共价键的降解释放出药物药物通过物理混合作用，包埋在水凝胶中，通过聚合物降解、溶胀作用释放出药物。
聚氨基酸类水溶性生物降解高分子聚氨基酸类合成方法NCA法开环聚合：合成聚氨基酸的普适方法熔融缩聚：合成聚天冬氨酸及其衍生物聚苹果酸天然生物大分子蛋白质类: 明胶、胶原等多糖类: 纤维素、壳聚糖、海藻酸、右旋糖酐、透明质酸等化学交联离子交联立体复合物包合物交联蛋白质相互作用交联疏水－亲水共聚物:结合两者优点PLA-b-PEG多糖/聚酯接枝共聚物各种刺激响应高分子材料温度敏感pH响应光响应磁响应温度敏感1.疏水相互作用：温度升高，疏水相互作用加强2. 氢键相互作用：温度升高，氢键受到破坏PAA/Poly(acrylamide)pH与电场响应光响应概念：根据机体需要，通过把药物包埋或共价键合到高分子载体上，控制其释放速度或地点。
研究对象：载体材料药物制剂形式释放控制（平缓释放、脉冲释放以及释放地点的控制）释放机理注射剂药物/水溶性高分子共轭体在体液环境中药物通过与水溶性高分子之间连接键的水解而释放高分子胶束药物或者通过共价键合到胶束内核疏水性链段侧基上，或者通过疏水相互作用/静电相互作用复合在高分子胶束内部可注射凝胶药物与聚合物溶液直接注射入皮下或肌肉组织中，聚合物因接触到人体体液或体温环境而凝胶化高分子胶束1984年，Rinsdorf首次提出将高分子胶束应用于药物控制释放Kataoka与Kabanov提出复合物胶束的概念拓宽了高分子胶束的应用范围疏水性小分子药物：聚天东氨酸苄酯-b-聚乙二醇(PBASP-b-PEG）高分子胶束的特殊应用脑部给药：pluronic胶束能通过血脑屏障，从而增加静脉给药时脑内药物浓度超声波响应释药:用于化疗药物肿瘤部位局部给药降低肿瘤组织对化疗药物的抗药性可注射凝胶控释微球概念：粒径在100 nm~1 mm的球形粒子，药物可以包埋在微球内部或吸附在其表面，载体材料可以是交联的水溶性聚合物或者疏水性生物降解材料。
微球结构：基质型胶囊型控释微球制备方法乳液聚合悬浮聚合/分散聚合/界面聚合凝聚-相分离法乳液－溶剂挥发法O/W 乳液－溶剂挥发法W/O/W乳液－溶剂挥发法聚电解质复合物层层自组装法聚电解质复合物层层自组装法控释微球的特殊应用化学栓塞作用粘膜给药被动靶向制剂免疫佐剂脑部给药化学栓塞作用:使用特定粒径的微球将病灶周围血管阻塞，切断其营养供应；同时包埋于微球中的药物可以在病灶局部缓慢释放出来，从而实现栓塞与药物治疗的双重作用。
粘膜给药：生物粘附高分子微球例如聚酸酐微球对胃肠道、鼻腔等表面的粘膜组织有很强的粘附作用，同时还可直接经粘膜组织吸收进入体循环，从而增加药物特别是一些大分子药物如蛋白质、基因等的生物利用度。
免疫佐剂：PLGA微球可以增加一些蛋白抗原的免疫反应，从而有希望代替目前常用的免疫佐剂如福氏佐剂在免疫接种方面得到应用；抗原的释放行为以及微球的粒径均影响其免疫反应。
脑部给药：部分表面改性的聚合物微球静脉给药后可以通过血脑屏障，从而增加药物在脑中浓度，提高其疗效。
药物释放的控制载体材料的种类以及制剂结构等均影响药物的释放行为，因此实现特定药物的释放动力学或定位释放可通过材料化学结构的分子设计与制剂的结构设计。
药物释放动力学的控制理想的药物释放动力学脉冲释放智能脉冲释放程序脉冲释放平稳释放智能式脉冲释放系统光、磁、超声波响应温度响应pH、电场响应化学物质响应：葡萄糖、特定抗体或抗原pH响应性释药系统pH响应性药物控释载体的研究源于上世纪80年代初期。
其主要应用有： 在发炎、感染、恶性肿瘤等组织的周围，pH呈酸性（6.0左右），pH响应性控释载体可使药物有选择地在病灶部位释放。
口服给药：由于胃和肠道的pH值分别呈酸性和中性，利用pH响应性控释载体可使药物在胃中不释放而在肠道释放程序脉冲释药系统微芯片型程序式脉冲释放系统平稳释放在微球制备过程中，多肽蛋白质药物富集于微球表面，导致严重的暴释。
通过加入各种添加剂，使多肽蛋白质均匀分布于微球内部，从而抑制其暴释药物释放地点的控制主动靶向肝组织靶向结肠靶向被动靶向局部给药皮透粘膜给药被动靶向微球、纳米微粒以及脂质体等：利用其尺寸及表面等物理化学性质实现对特定组织的选择性分布磁性微球：利用外加磁场将磁性微球导入到病灶组织附近高分子胶束：利用超声波对胶束的特殊作用，使药物富集于肿瘤组织部位局部给药脑部给药：聚酸酐/卡氮芥圆片用于治疗神经胶质瘤粘膜给药：肠粘膜、鼻腔皮透肝组织靶向肝组织主动靶向胆酸口服肝靶向半乳糖肝靶向甘露糖肝靶向结肠主动靶向单糖-受体多点作用pH敏感型偶氮交联水凝胶1.PLGA的结构、合成方法聚（丙交酯-co-乙交酯）开环聚合（以聚乳酸PLA的合成为例）1.分子量可从几千到几百万广泛可调2.采用手性单体聚合可得到旋光性聚合物，具有很高的机械强度，可作为骨替代材料3.其它生物降解聚酯如聚已内酯、聚(三甲基碳酸酯)等均采用类似的合成路线2.PEG-b-PLA的合成方法与性质，并理解其结构与性质的关系温敏性：1.在低温下，PEG-b-PLA/水体系为可流动的溶液；当温度高于一定数值时，通过PLA疏水链段的疏水相互作用，体系变为水凝胶。
2.临界温度与嵌段共聚物组成有关，PLA链段含量越高，临界温度越低。
3.可用于药物的原位包埋以及可注射型药物控释体系。
3.熔融缩聚合成聚酸酐，为什么不直接用二酸脱水聚合，而使用二酸与乙酸的混合酸酐脱除乙酸酐制备？二酸直接脱水困难，脱乙酸酐相对活性较高；且形成的酸酐极性变小，降低熔融温度。
4.P(SA:CPP)的化学结构5.了解常用聚酸酐性能特点，并理解其结构与性能的关系6.为什么PLGA为本体降解方式，而聚酸酐为表面降解？因为PLGA的水化速度大于其降解速度，基质内外聚合物分子基本同时开始降解；降解出来的酸加速了降解效应。
而聚酸酐的水化速度小于降解速度，基质外聚合物分子首先发生降解，且降解的酸抑制了降解效应。
7.水溶性聚合物如何用于药物控制释放？高分子前体药物：药物通过水不稳定共价键连接到水溶性聚合物侧基或疏水性生物降解高分子的主链上，通过共价键的降解释放出药物水凝胶：药物通过物理混合作用，包埋在水凝胶中，通过聚合物降解、溶胀作用释放出药物。
8.水凝胶的制备方法化学交联光交联离子交联立体复合物交联包合物交联蛋白质相互作用交联9.简述几种温敏材料的温敏原理？疏水相互作用：温度升高，疏水相互作用加强氢键相互作用：温度升高，氢键受到破坏10.简述高分子微球的制备方法及其应用？概念：粒径在100 nm~1 mm的球形粒子，药物可以包埋在微球内部或吸附在其表面，载体材料可以是交联的水溶性聚合物或者疏水性生物降解材料。
微球结构：基质型胶囊型乳液聚合悬浮聚合/分散聚合/界面聚合凝聚-相分离法乳液－溶剂挥发法O/W 乳液－溶剂挥发法W/O/W乳液－溶剂挥发法聚电解质复合物层层自组装法应用：化学栓塞作用粘膜给药被动靶向制剂免疫佐剂脑部给药11.简述几种葡萄糖响应的胰岛素智能释药系统的原理并画出示意图？1利用伴刀豆球蛋白对葡萄糖与糖基化胰岛素的竞争吸附作用2利用葡萄糖经其氧化酶作用后产生葡萄糖酸，使聚阳离子水凝胶溶胀度增大，释放出胰岛素3利用葡萄糖经其氧化酶作用后产生过氧化氢，在过氧化氢的作用下氧化还原聚合物质子化，变为聚阳离子水凝胶，溶胀度增大，释放出包埋在其中的胰岛素12.简述两种结肠靶向给药的原理？利用结肠细胞表面富含果糖、半乳糖等受体，将以上单糖偶联到水溶性高分子侧基上，将药物靶向于结肠部位利用结肠腔中富含偶氮还原酶，将药物包埋于偶联键交联的水凝胶中，当水凝胶到达结肠部位时，偶氮还原酶将水凝胶降解，释放出其中的药物。