医用高分子材料在人工肾脏上的应用
医用高分子材料及其应用
医用高分子材料及其应用摘要：医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的合成高分子材料，可以利用聚合的方法进行制备，是生物医用材料的重要组成之一。
本文主要介绍了医用高分子材料的类别以及它们在不同要求下如何被选择。
关键词：医用，高分子材料，应用Medical polymer materials and its applicationXia Yun (College high polymer materials 0902 ) Abstract: Medical polymer materials is a kind of organisms can repair alternative and renewable organization, has special functions synthesis of polymer materials, can use the method of polymerization preparation, is an important component of biomedical materials one of this article mainly introduced the medical polymer materials and their requirements in different categories how to be a choice.Key Words: medical, polymer materials, application、八、亠前言生物医用材料是研究开发人工器官和医疗器械的基础, 已成为材料学科中的一个重要分支和各国材料科学家竞相研究和开发的热点, 目前的研究重点是在保证生物安全性的前提下寻找多功能的生物医用材料[1] 。
由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质，以满足不同的需求，耐生物老化，作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能, 易加工成型，原料易得，便于消毒灭菌，因此受到人们普遍关注，已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种, 近年来发展需求量增长十分迅速。
医用高分子材料
医用高分子材料医用高分子材料在现代医学和医疗领域中起着至关重要的作用。
这些材料具有出色的生物相容性、可加工性和可控释放性能，被广泛用于医疗器械、药物传递系统和组织工程等领域。
本文将介绍医用高分子材料的应用、特点和近期研究进展。
一、医用高分子材料的应用1. 医疗器械医用高分子材料在医疗器械中扮演着重要的角色。
例如，聚乙烯醇（PVA）被广泛用于制作医用手套、输液软管和注射器等。
其柔软性和耐腐蚀性使其成为理想的选择。
此外，聚氨酯（PU）也被用于制作心脏起搏器和人工血管。
其优异的机械性能和生物相容性使其成为这些医疗器械的理想材料。
2. 药物传递系统医用高分子材料在药物传递系统中起着重要的作用。
例如，聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）被广泛用于制造微球、纳米粒子和针剂等。
这些材料具有良好的生物降解性和可控释放性能，可以通过改变材料的组成和制备方法来调控药物的释放速率和持续时间。
3. 组织工程医用高分子材料在组织工程领域中具有巨大潜力。
例如，聚己内酯（PCL）和胶原蛋白被广泛用于制造支架和人工皮肤。
这些材料能够提供细胞附着和生长的支持，并具有良好的生物相容性和生物降解性，有助于再生损伤组织。
二、医用高分子材料的特点1. 生物相容性医用高分子材料具有良好的生物相容性，能够与人体组织兼容，并且不会引发明显的免疫反应。
这一特点使得它们适用于体内应用，可以减少术后并发症的发生。
2. 可加工性医用高分子材料可以通过不同的加工方法制备成不同形状和尺寸的产品。
例如，熔融挤出、溶液旋转薄膜法和三维打印等方法可以制备出具有复杂结构和良好性能的材料。
3. 可控释放性能医用高分子材料可以通过改变材料的组成和结构来调控药物的释放速率和持续时间。
这使得药物能够在目标区域长时间释放，提高疗效并减少副作用。
三、医用高分子材料的研究进展1. 新型材料的合成与应用近年来，研究人员致力于开发新型医用高分子材料，以满足不同临床需求。
例如，阴离子聚合物、生物可降解聚合物和纳米复合材料等新型材料被广泛应用于医疗器械和药物传递系统，为临床诊疗提供了更多选择。
聚合度为45的聚乙二醇分子量
聚合度为45的聚乙二醇分子量聚合度为45的聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG）是一种高分子聚合物。
它的分子量可以大致估算出来，为2700 Da。
PEG在许多研究领域中都是一种广泛使用的化学试剂，例如药物输送、生物学等，具有很高的生物相容性和低毒性。
在本文中，我们将深入了解聚合度为45的PEG分子量以及其在科学研究中的应用。
一、聚乙二醇分子量聚乙二醇分子量通常是通过其聚合度和具体聚合物的分子式来确定。
例如，聚乙二醇的化学式为HO-(CH2-CH2-O-)n-H，其中n是聚合度（多少个重复单元）。
因此，聚合度为1的PEG分子量约为44 Da（一个乙二醇单元分子量为62 Da，再考虑到两端的羟基，因此每个PEG分子量在分子结构中增加的质量为70 Da）。
聚合度为45的PEG分子量就是聚合度为1的PEG分子量乘以45，为2700 Da。
二、PEG在生物医学中的应用1.药物输送PEG是一种封装药物的主要载体。
PPG包被保护在PEG 中，可以形成“磁暴”或“磁暴”具有比较强的抗生物粘着性和抗吞噬细胞功能中，可以使用纳米PEG 来把这些“炸弹”运输至体内目标器官并释放。
2.生物相容性PEG在生物医学中的应用除了药物输送，还包括体外诊断、净血技术、材料上的表面润滑、组织工程等。
由于具有优异的生物相容性，PEG通常被用于制造各种医用产品。
例如，PEG可以用于制造人工心脏瓣膜、人造肾脏、人造眼球等，同时，PEG还可以帮助细胞生长和创伤修复。
PEG不会引起人体免疫反应和泄漏，因此可以被安全地用于人体内。
3.生物标记PEG可以通过化学修饰和医用成像技术与生物分子结合，成为生物标记，例如，将PEG修饰在蛋白质等生物大分子上，使它们更容易被识别、隔离和研究。
众所周知，将PEG与蛋白质、肽、药物等化合物相结合，常常会影响它们在生理学中的行为，改变其代谢途径、药效、药代动力学等，因此这种聚合物可用于药物库筛选和药理学研究。
生物医药高分子材料
护理和医疗用具相关的医用材料 药用高分子
生物医药高分子材料
——人工脏器 人工肺： 人工肺并不是对于人体肺的完全替代， 而是 体外执行血液氧交换功能的一种装置
生物医药高分子材料
——人工脏器 人工肾 ： 目的在于过滤血液中本应可以通过肾脏去 除的代谢产物。人工肾包括血液透析型、血液滤过型、 血浆置换型等类型
生物医药高分子材料
——人工脏器 人工心脏 ： 图所示为用钛和聚合物材料制成的人工 心脏， 美国FDA 批准此类装置为 “过渡移植” 装 置， 而非永久性植入装置
生物医药高分子材料
——人工脏器 人工肝脏：主要用于替代因肝脏功能不足所需要弥补的解毒功 能，是将患者的血浆在体外循环代谢的一种辅助装置，它只能 取代肝脏的部分功能，分血液透析型等。
生物医药高分子材料
——人工脏器
人工胰脏：目的是人工调节血糖浓度等， 含微包囊 型、扩散管型、人工血管型等
生物医药高分子材料
——人工脏器 人工心脏瓣膜、 心脏起搏器电极的高分子包覆层、 人工血管 （如图）、人工喉、人工气管、人工食管、 人工膀胱等
生物医药高分子材
——人工组织
医用高分子材料在五官科、骨科、外科的应用
生物医用高分子材料
简介
பைடு நூலகம்
要求
需求
分类及 用途
展望
生物医药高分子材料简介
生物医药高分子材料简介
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 医用高分子材料学， 是介于现代医学和高分子科学之间， 并且涉及到物理、化学、生物学、 医学等的一门交叉学科 四十多年的研究历史 蓬勃发展始于 20 世纪 70 年代 近十年来 ,医用高分子材料及其制品获得越来越多的医学临床 应用
第八章 人工器官中应用的高分子材料(下)(共71张PPT)
其膀胱支架可分为两类：其一 是不能吸收的膀胱支架。例如 用聚乙烯或明胶海绵等材料制 成的膀胱支架，这种支架在用 后需自体内取出；其二是生物 降解材料制膀胱支架。例如以 聚α氨基酸膜做膀胱支架材料 。
３.全置换体内植入型人工膀胱
由人工输尿管、单向止逆瓣、 集尿器、人工括约肌装置和人 工尿道五个局部组成。
①自体组织移作人工膀胱：临 床主要应用肠代膀胱，通过对 肠管的选择、输尿管——肠吻 合技术、尿粪合流与分流手术 的设计以及术后并发症防治等 的根底研究，开展了各种肠管 重建输尿管和膀胱手术。
②异体组织移作人工膀胱：主 要指用其它生物体的生物膜， 经一定处理后作为人工膀胱支 架植入全切膀胱患者体内。例 如：采用经化学处理的牛心包 组织制做人工膀胱。
０～２０倍。同时，体液内的 具有屏障作用，可防止蛋白质、电解质的丧失和细菌的侵入，并可控制水分的蒸发。
例如：采用经化学处理的牛心包组织制做人工膀胱。 三度烧伤创面人工皮肤 〔８〕治愈后易于脱落。
蛋白、离子等有效成分也与渗 日本的
资料说明，它们每年１０万人口中就有约４００人烧伤，其中最重为３人，死亡为１ ４４人。
上联单向止逆瓣防止尿液返流 肾脏，下接人工括约肌以控制 尿液的排放。
二、人工膀胱的材料
作为人工膀胱用的非生物材料 必须具备如下条件：
１.组织相容性：人工膀胱材料 必须和盆腔周围及输尿管、尿 道组织有良好的组织相容性， 否那么易产生炎症，继发感染 发生脓肿。
２.尿液相容性：人工膀胱的内 面相当于人体膀胱的粘膜，长 期与尿中的各种有机、无机成 分接触，应不产生钙质沉积及 诱发结石生成。长期应用，材 料的机械物理性能不发生明显 变化，保持一定的强度和柔韧 性。
人工膀胱是一种替代膀胱的人 工装置，对膀胱肿瘤或因病变 所致膀胱挛缩等症，患者在施 行膀胱摘除术时，植入人工膀 胱储存和排除尿液，不仅可维 持患者正常生活，而且可以克 服一般尿道改道等手术带来的 各种并发症及给患者生活带来 的不便。
医用高分子材料的研究与应用
医用高分子材料的研究与应用随着医学技术不断的更新迭代，医药研究的需求也日益增长，而医用高分子材料在现代医学中也扮演着越来越重要的角色。
医用高分子材料是指用于医学领域的高分子材料，其种类包括但不限于聚合物，纤维素和半合成材料等。
这些材料在医学中具有多种独特的物理和化学特性，广泛应用于医疗器械，医学成像和组织修复等领域。
1、医用高分子材料在医学成像中的应用医用高分子材料在医学成像中的应用是其最常见的应用之一。
传统的医学成像如X光、CT等都是通过反射和吸收原理来进行成像。
而医用高分子材料在医学成像中的应用，主要是通过对不同物质的吸收能力，来影响成像效果，从而达到更详细的成像结果。
举例来说，当我们摄入含有高分子材料的碘盐溶液时，在X光成像时，因为高分子材料对X射线的吸收较强，从而影响肝、脾等器官的成像效果，能够明显地显示器官的血液流动情况，以及体内多种病变情况。
2、医用高分子材料在组织修复中的应用随着医学技术的不断提高，替代医学治疗技术正在兴起，而医用高分子材料在这方面也具有着很大的应用前景。
在组织修复中，医用高分子材料主要用来代替被破坏的人体组织，从而加速修复和康复。
目前，已经有多种医用高分子材料被应用于组织修复，如聚乳酸酰胺（PLA）、聚乳酸（PLLA）等。
其中聚乳酸被广泛应用于组织修复中，其原因在于其材料特性能够模拟真实组织，如PLLA环境良好、无毒、可生物降解、不形变、易于制造等周边特性。
因此，PLA及其衍生物已被广泛应用于组织修复中，包括骨科手术、皮肤修复和牙科等领域。
3、医用高分子材料在药物传输中的应用医用高分子材料在药物传输中也有很多应用。
高分子材料可用于控制药物的释放、负荷、递送和存储等方面。
材料特性的差异和改变会导致药物的释放方式不同，从而实现不同的剂量控制方案。
例如一种名为肝素的聚酰胺材料，它能够稳定了药物负载，同时使药物能够持续的释放出来，从而提高药物的疗效并降低药物副作用。
因此，医用高分子材料在药物传输等方面应用广泛，包括植入物、膜材料、啮齿动物根管治疗等领域。
膜分离4(应用)
离子交换膜 —— 电渗析
膜蒸馏 VS 膜渗透蒸发
• 渗透汽化与反渗透、超滤及气体分离等膜 分离方法的最大区别在于，前者透过膜时， 物料将产生相变，与膜蒸馏的本质区别也 在于此——膜蒸馏过程是疏水膜，蒸汽压 力差推动力，气态物质通过膜，而渗透气 化则是物质以浓度差为推动力通过扩散进 入墨的另一侧然后才相变。 • 因此．在操作过程中必须不断加入至少相 当于透过物潜热的热量，才能维持一定的 操作温度。
2、离子交换膜法制烧碱的优点
• 2.1 能耗低 • 离子交换膜法制烧碱与隔膜法制碱和汞法 制碱相比具有直流电耗低、电流效率高、 蒸汽消耗量小的特点，3种电解方法总能耗 的比较见表1.由表1可以看出，离子膜法制 碱的能耗比隔膜法制碱能耗低约700kWh， 比汞法制碱低约900kWh.
2.2 污染少
• 透析的目的就是借助这种扩散速度的差． • 使A侧二组分以上的溶质得以分离。不过这 里所说的不是溶剂和溶质的分离(浓缩)，而 是溶质之间的分离。 • 浓度差(化学位)是这种分离过程的惟一推动 力。 • 这里用的透析膜也是半透膜的一种，它是 根据溶质分子的大小和化学性质的不同而 具有不同透过速度的选挥性透过膜，通常 用于分离水溶液中的溶质。 • 典型应用是人工肾脏。
1、离子交换膜法制碱的电解原理
• • • • 1.1 离子交换膜法制烧碱和氯气、氢气的电解原理电解反应方程式： 2NaCl+2H2O →2NaOH+Cl2↑+H2↑ 1.2 复合膜的结构特点电解原理如图所示 离子交换膜为阳离子选择透过性膜，现氯碱工业使用的均为氟纤维增 强的全氟磺酸、全氟羧酸复合膜.复合膜主要由磺酸层、羧酸层和增强 网布组成. 1.2.1 磺酸层的特点 磺酸层的亲水性较好含水率较大，远高于羧酸层.膜含水率高，相应交 换能量就大，也就是导电性较好，因磺酸层具有的特点，所以在电解 中靠近阳极侧. 1.2.2 羧酸层的特点 羧酸层与磺酸层相比亲水性差，导电性能相应也差，电阻较高，但羧 酸层选择性较好，对OH-的排斥性能优异.因而，羧酸层在电解中起阻 挡作用靠近阴极侧，阻挡OH-向阳极液渗透，具有很高的阳离子选择 渗透性.在电解中电流效率的高低取决于该层，由于羧酸层电阻高，所 以在复合膜的制造中要尽量减薄此层
功能高分子材料及其应用
功能高分子材料及其应用杨小玲1015063005 研1001班摘要：对功能高分子材料做了粗略的概括和分类,并对其主要品种反应型高分子、导电高分子材料、高分子染料、高分子功能膜材料、生物医用高分子材料、液晶高分子材料等分别做了论述。
介绍了功能高分子材料的发展状况,展望了未来的功能高分子材料的发展趋势。
关键词：功能高分子；材料；化学发展现状；展望功能高分子功能高分子材料是指那些既具有普通高分子特性，同时又表现出特殊物理化学性质的高分子材料，是重要的现代功能材料之一。
功能高分子材料分为两类:一类是在原来高分子材料的基础上,使其成为更高性能和功能的高分子材料,另一类是具有新型功能的高分子。
而功能高分子材料又分为:化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、高分子液晶等。
新型功能高分子材料因为其特殊的功能而受到人们广泛关注。
1、主要的功能高分子材料功能高分子所涉及的学科甚广,内容丰富,根据其性质和功能主要可分成为如下几类:反应型高分子材料、光敏型高分子材料、电活性高分子材料、膜型高分子材料、吸附型高分子材料、高性能工程材料、高分子智能材料等。
1.1反应型高分子材料反应型功能高分子材料是指具有化学活性，并且应用在化学反应过程中的功能高分子材料，包括高分子试剂和高分子催化剂两大类。
高分子试剂是指小分子反应试剂经过高分子化，或者在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到的具有化学试剂功能的高分子化合物。
高分子催化剂是指通过聚合、接枝等方法将小分子催化剂高分子化，使具有催化活性的化学结构与高分子骨架相结合，得到的具有催化活性的高分子材料。
1.1.1 开发高分子试剂和高分子催化剂的目的主要从以下几个角度考虑：①简化操作过程；②有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生，利用高分子反应试剂和催化剂的可回收性和可再生性，可以将某些贵重的催化剂和反应试剂高分子化后在多相反应中使用，达到降低成本和减少环境污染的目的；③可以提高试剂的稳定性和安全性；④所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化程度；⑤提高化学反应的选择性；⑥可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境。
医用高分子材料性能与应用考核试卷
5. A
6. B
7. A
8. B
9. B
10. C
11. D
12. D
13. D
14. C
15. B
16. A
17. D
18. C
19. D
20. D
二、多选题
1. ABD
2. ABCD
3. ABC
4. ABC
5. ABCD
6. ABC
7. ABCD
8. ABC
9. ABCD
10. ABCD
A.聚乙烯
B.聚乳酸
C.硅橡胶
D.聚合物陶瓷复合材料
20.生物医用高分子材料在药物输送中的应用主要有哪些优点？（）
A.控制药物释放速率
B.降低药物副作用
C.提高药物生物利用度
D.所有以上选项
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.生物医用高分子材料应具备哪些特点？（）
5.为了提高生物医用高分子材料的血液相容性，常采用的方法是对其表面进行_______。
6.人工关节置换手术中，常用的生物医用高分子材料是_______。
7.在生物医用高分子材料中，_______是一种常用的生物惰性材料，常用于心脏起搏器的外壳。
8.生物医用高分子材料的加工成型方法中，_______技术可以实现复杂结构的精确制造。
A.聚乳酸
B.聚乙醇酸
C.聚己内酰胺
D.聚苯乙烯
19.生物医用高分子材料在体内应用时，需要考虑的生物学问题有哪些？（）
A.生物降解性
B.生物相容性
C.感染风险
D.免疫反应
20.以下哪些技术可以用于生物医用高分子材料的加工成型？（）
医用高分子材料2
32
外用粘合剂的使用目的与部位
使用目的
吻 封 移 合 闭 植
应 用 部 位
食道、胃、肠道、胆管、血管（动脉、静脉）、气管、支气管 等的吻合 胃、肠、气管、支气管、角膜穿孔的封闭；瘘管的封闭；创口 开裂的封闭等 代用血管、皮肤、神经的移植 皮肤，腹膜、筋膜、尿道、输尿管、膀肮等的粘结；肺气肿患 者肺的粘结；肝、肾、胰等切开部分的粘结；神经的连接等 防止肾、肝、脾、肠、脑等的出血；防止腹膜、骨盘、消化器 官的出血；防止脑脊髓液、淋巴液的渗出 痔疮手术，肾位移固定；中耳再造等
30
Bis—GMA的化学结构式如下：
CH3 CH2 C COOCH2CHCH2 OHBLeabharlann s—GAMCH3 O2
C CH3
31
(2) 外科用粘合剂 外科用粘合剂的应用范围很广，如胃、肠道、 胆囊等消化器官的吻合；血管、气管、食道、尿道 的修补和连接；皮肤、腹膜的粘合；神经的粘合； 肝、肾、胰脏切除手术后的粘合；肝、肾、胰、肺 等器官的止血；缺损组织的修复；骨骼的粘合等。 其中大部分是对软组织的粘合。
9
近年来，在对高分子材料抗血栓性研究中，发 现具有微相分离结构的聚合物往往具有优良的血液 相容性，因而引起人们极大的兴趣。例如在聚苯乙 烯、聚甲基丙烯酸甲酯的结构中接枝上亲水性的甲 基丙烯酸－β－羟乙酯，当接枝共聚物的微区尺寸 在20～30 nm范围内时，就有优良的抗血栓性。
10
在微相分离高分子材料中，国内外研究得最活 跃的是聚醚型聚氨酯，或称聚醚氨酯。聚醚氨酯是 一类线型多嵌段共聚物，宏观上表现为热塑性弹性 体，具有优良的生物相容性和力学性能，因而引起 人们广泛的重视。
20
2.3 医用粘合剂 粘合剂作为高分子材料中的一大类别，近年来 已扩展到医疗卫生部门，并且其适用范围正随着粘 合剂性能的提高、使用趋于简便而不断扩大。医用 粘合剂在医学临床中有十分重要的作用。在外科手 术中，医用粘合剂用于某些器官和组织的局部粘合 和修补；手术后缝合处微血管渗血的制止；骨科手 术中骨骼、关节的结合与定位；齿科手术中用于牙 齿的修补等。
纳米材料在肾脏病中的应用
纳米材料在肾脏病中的应用
纳米材料在肾脏病中的应用领域主要涉及诊断、治疗和组织修复等方面。
1. 诊断：纳米材料可以被用作肾脏病的诊断工具，通过纳米粒子的特殊光学、电学或磁学性质，可以在影像学检查中提高肾脏病的可见度。
例如，纳米颗粒可以标记在肿瘤细胞表面，从而帮助医生准确地定位和诊断肾脏肿瘤。
2. 治疗：纳米材料可以被用作药物的传递工具，利用其独特的尺度效应和生物相容性，可以将药物载体精确地送达到肾脏病患者的病变部位。
例如，纳米材料可以用于传递药物残留物质或重金属离子清除剂，以减少肾脏病患者的中毒风险。
3. 组织修复：纳米材料可以用于肾脏组织的修复。
例如，纳米纤维材料可以用于肾脏替代组织工程的构建，用于修复受损的肾脏组织。
通过将干细胞或肾脏组织工程细胞定植到纳米纤维材料上，可以促进组织再生和肾脏功能的恢复。
总的来说，纳米材料在肾脏病中的应用可以提供更准确的诊断工具，提高治疗效果，促进肾脏组织的修复和再生。
但是，纳米材料的安全性和生物相容性仍然是需要重点关注的问题，需要进一步的研究和验证。
生物医用高分子材料的应用和发展
生产：
首先用稀的氢氧化钠液除去蛋白质，然后，用盐酸除 去钙盐，剩下的就是几丁质。为了从这些几丁质中除 去乙酰基，用长时间的高温，使之在浓的氢氧化钠中 发生反应，就可制成含有氨基的甲壳质(几丁聚糖或壳 糖胺)。因为几丁质不溶于酸碱，也不溶于水，很难被
人体利用。经脱乙酰基成几丁聚糖后它能溶于稀酸和体 液中，可被人体所利用。
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人工心脏瓣膜
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前景展望：
胶原材料应用范围极其广泛,优势明显。
我国在对胶原类医疗器械产品的检验评价方面也日趋 完善，如不久前又增添了对免疫原性检测的要求。但 当前国内对胶原类生物医用材料免疫原性的研究很少， 并且对于此类产品的免疫原性尚无标准评价方法。这 一点仍需要我们继续不断地摸索与探究。
• （2） 医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物 质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：
胶原、甲壳素）。（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
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（3）壳聚糖
壳聚糖为甲壳素的脱乙酰衍生物，由甲壳素 在 40 ％ ～ 50 ％ 浓 度 的 氢 氧 化 钠 水 溶 液 中 110～120℃下水解2～4h得到。
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• 壳聚糖在碱性条件下存在大量氢键，体系收缩，药物通透率低， 表现为“关”；酸性条件下成盐，由于同种电荷的相互排斥， 聚合物网络扩张，药物通透率高，表现为“开”，因此具有 pH刺激响应性，可作为智能型药物控制释放材料使用。
医用功能高分子
生物医用高分子材料张晓蕾摘要:医用材料的发展并不是一个新的课题,人们在很久以前就已经开始使用各种材料用于医疗器械。
在近、现代，随着合成材料的异军突起，大量合成材料用于临床实践，进入70年代以后随着高分子材料理论和实践的进步，产生了大量新型医用材料用于制造人造器官、人造心脏膜瓣、人工肾等。
目前除了大脑以外，几乎所有的人体器官都可以用人造器官代替。
关键词:生物医用高分子材料；医疗器械；人造器官Biomedical Polymeric MaterialsAbstract: The development of medical material is not a new issue, people long ago had begun to use all kinds of materials used in medical equipment. In the nearly, modern, with the rise of the synthetic materials, a large number of synthetic materials used in clinical practice, in the 70 s with the theory and practice of the polymer material progress, and produced a large new medical material used to make artificial organs, artificial heart, kidney and other film disc). Now in addi-tion to outside the brain, almost all of the body's organs can be used artificial organs instead.Key words: biomedical polymeric material; medical device;artificial organ1引言医用材料的研究生产是一个高技术领域，发达国家把生物医用材料领域当成是重点发展对象。
体外人工器官：生命延续的新途径
加工技术：采用先进的生物工程技术、纳米技术等，确保器官的功能性和安全性。 质量控制：通过多层次的质量检测和控制，确保每个器官都能达到预期的性能和安全 性要求。
人工器官在医疗领域的应用前景广阔，可以替代或辅助人体器官功能，提高患者生活质量。
随着医学技术的不断进步，人工器官的应用范围将进一步扩大，涉及更多种类的器官和疾病。
跨学科合作：加强医学、工程学、生物学等领域的跨学科合作，共同推动体外人工器 官的研发和应用，以满足患者对生命延续的需求。
汇报人：XX
体外人工器官的个性化定制：通过3D打印等技术，实现器官的个性化定制，满足患者的特定 需求。
基因编辑技术在体外人工器官中的应用：利用CRISPR等基因编辑技术，优化器官功能，提高 移植成功率。
未来发展方向：随着技术的不断进步，个性化定制和基因编辑技术的应用将更加广泛，为患 者提供更好的治疗选择。
技术挑战与前景：虽然个性化定制和基因编辑技术面临诸多挑战，但其巨大的应用前景将推 动相关技术的不断进步。
肺脏替代治疗：用于治疗肺功能衰竭患者，通过人工肺脏或呼吸机帮助患者呼吸，维持 生命体征。
肝脏替代治疗：用于治疗肝功能衰竭患者，通过人工肝脏或人工肝支持系统帮助患者代 谢和解毒，维持生命体征。
人工心脏
人工肾脏
人工肝脏
人工肺
优点：延长患者生命，提高生活质量
缺点：技术难度大，成本高，可能产 生排异反应
政策法规：政府应制定相关政策法规，鼓励和支持体外人工器官的研究和开发，以确 保其安全性和有效性。
社会支持：建立完善的社会支持体系，包括资金支持、人才培养和公众宣传等，以推 动体外人工器官的普及和应用。
伦理道德：在发展体外人工器官的过程中，应关注伦理道德问题，尊重患者的知情权 和自主权，避免任何形式的伦理冲突。
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肾功能衰竭
• 肾功能衰竭是指肾脏因各种原因而失去其正常功 能后引起的疾病，根据发病的快、慢可分为急性 肾功能衰竭和慢性肾功能衰竭。
• 当肾功能衰竭时，急性和慢性肾功能衰竭均可导 致终末代谢产物和内源性毒性物质在体内潴留， 水、电解质、酸碱平衡紊乱以及内分泌功能失调， 从而引起一系列自体中毒症状，称为尿毒症。 （uremia）。
肾小球的过滤+肾小管的分泌与重吸收
肾脏功能
• 代谢产物的排除，都必须通过肾脏尿液的形成， 伴随尿液一同排除体外。另外，肾脏还是很多化 学药物、毒物如尿素、肌酐、有机酸的代谢和排 泄中心，某些在肝脏代谢的药物和毒物也通过肾 脏排泄。
• 调节体内水和渗透压，生物代谢离不开水，而水 过多又会导致水钠潴留、水肿、心肺功能衰竭等， 通过肾脏的尿液形成不仅可以清除多余的水分， 还可以同些排泄体内废物。
主要类型
血液透析型（HD） 血液滤过型（HF） 血液灌流型（HP） 腹膜透析型（PD）
人工肾治疗方法是治疗终末期肾病--尿毒症的一种方法。 人工肾治疗方法所使用的最重要的设备是‘人工肾’，人 工肾模拟了人体肾脏的功能。
人工肾的功能主要是使透析治疗安全而顺利的进行。 在发生异常时，它能在尚未危及病人安全之前，就能发出 报警通知操作人员，同时马上停止血泵转动或让透析液旁 路，中止透析治疗。
1946 年, 加拿大 Murray 等研制成功第一 台蟠管(Coil) 型人工肾 , 并应用临床。1947 年， 瑞典人Alwall 研制成功固定管型透析器
人工肾
• 人工肾系一种特殊装置，患者动脉血经硅胶管引入透析器， 使血液和透析液隔半透膜流动而进行透析，血液被净化后 再由硅胶管经静脉输回体内，如此循环不止，每次4~6小 时。一般每周治疗3次，起着正常肾脏部分功能而替代病 肾的作用。
人工肾发展历史
19 世纪中叶，苏格兰化学家格莱姆（Thomas Graham）发现“透析”现象。1912 年11 月阿贝 尔(John Abell) 通过实验发现了火棉胶膜具有半 透膜的功能，该发现为透析技术在医学上的应用 奠定了理论基础，同时用火棉胶膜设计了简单透 析器，命名为“人工肾”
1943 年，荷兰27 岁的医生考尔夫（Kolff） 与工程师玻克（Berk），用塞璐芬膜代替火棉胶， 共同研制出世界上第一台转鼓式人工肾，被后人 称为“KOLFF 人工肾”
血液流经肾小球的 滤膜时，血液中的一 部分物质和水份就会 通过“滤膜”进入肾 小管形成原始的尿液， 原始的尿液在流经肾 小管时，其中的一部 份营养成分就会通过 肾小管重吸收，其余 部分则形成尿液排出 体外。
肾脏的工作原理
肾脏的功能结构相当复杂，但可以把肾脏作 一个很简单的比喻。
即：肾脏好比一个“过滤器”。 血液通过肾动脉流入肾脏，经肾脏的过滤作 用，把血液中的有毒物质、代谢产物和多余的 水分滤出，形成尿液排除体外，而经过净化的 血液通过肾静脉回流至心脏。
• 调节电解质浓度，肾脏是钠、钾、磷等矿物质的 主要调节中心。
• 调节机体酸碱平衡：机体代谢产生很多有机酸， 肾脏不仅可以通过尿液排泄这些有机酸，还可以 通过回吸收碱或碱性物质调节机体内环境中酸碱 平衡，使之处于一种稳定状态。
• 内分泌功能: 分泌促红细胞生成素，促进骨髓造 血, 促进钙质吸收，调节骨骼、血液中钙磷的代 谢，维持骨骼正常结构和功能,分泌肾素、前列腺 素，血管紧张素，调节血压和水盐代谢 。
• 迄今，人工肾尚未能完全取代肾脏的全部生理功能，它仅 能协助清除体内大部分代谢废物，并调节水、电解质及酸 硷平衡。
• 1945年开始用于临床。人工肾由透析器及透析液组成，透 析器的核心是一层半透膜，可允许低分子物质如电解质、 葡萄糖、水及其他代谢废物（如尿素）等通过，血细胞、 血浆蛋白、细菌、病毒等则不能通过，从而调节机体电解 质、体液和酸碱平衡，维持内环境的相对恒定。主要应用 于急、慢性肾功能衰竭和急性药物、毒物中毒等。
由于同种异体器官来源困难，并存在移植器官的器官保存、 免疫、排斥反应等问题，同时移植前和短时替代也需要人工 器官。因此人工器官作为一种重要方法在临床广泛应用。
人工器官
人工器官目前只能模拟被代替器官1-2种维持 生命所必需的最重要功能，尚不具备原生物器官 的一切天赋功用和生命现象，但它拓宽了疾病治 疗的途径，增加了病人获救的机会，已经并仍在 继续使越来越多的患者受益。
医学 生物
化学
材料
生物医用材料
人工器官
疾患治疗
外科修复 再生医学 美容整形
1、人工肾的由来
2、人工肾的分类
主
要 内
3、高分子材料在人工肾方面的应用
容
4、人工肾的发展
5、小结
肾脏的基本结构 就是肾单位。肾 小球分别有一根 小动脉和一根小 静脉作为血液的 流入和流出的通 道，两者之间是 网状的毛细血管 （与肾小囊一起 构成过滤器的滤 网，又称“滤 膜”）。
• 此外，肾病还有肾结石、肾炎、肾虚等
人工器官 artificial organs
定义：
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。
生物医学材料料最重要的应用之一是人工器官，当人体的 器官因病损不能行使功能时，现代医学提供了两种可能恢复 功能的途径：一种是进行同种异体器官移植；另一种是用人 工器官置换或替代病损器官，补偿其全部或部分功能。
人工肾是应用最广泛，疗效最显著的人工器 官之一。目前人工肾应用最多的是中空纤维膜透 析器，主要是利用高分子中空纤维膜，膜壁有孔， 通过膜孔的对流，扩散以及筛分作用达到清除血 液中的有毒物质和多余的装置，主要用于 治疗肾功能衰竭和尿毒症。它将血液引出体外利用透 析、过滤、吸附、膜分离等原理排除体内过剩的含氮 化合物，新陈代谢产物或逾量药物等，调节电解质平 衡，然后再将净化的血液引回体内。亦有利用人体的 生物膜（如腹膜）进行血液净化。它是目前临床广泛 应用、疗效显著的一种人工器官。就慢性肾炎和晚期 尿毒症的治疗效果而言，其五年生存率已达70～80%， 其中约有一半患者还能部分恢复劳动力。由于上述成 就，人工肾的治疗范围逐步扩大，并进入免疫性疾病 的治疗领域，受到各方面的重视，成为人工器官研究 最活跃的领域之一。