生物医用材料系列3--天然高分子生物医学材料
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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， – 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。
18
• 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。
栓形成。
• 此外还具有良好的耐水解性能，可采用高压蒸汽和 环氧乙烷气体灭菌。 • 由于它的抗凝血性能，还可能用于制造人工心瓣膜、 人工细胞膜层和导管、插管、分流管等。
21
纤维素及其衍生物
还可以
• 用作载体进行多种酶的固定、
• 微胶囊的制备和药物释放系统、 • 齿科修补材料和止血剂。 • 在配制多种药物剂型中，作为成膜剂、粘合剂、 分散剂，稳定剂、填充剂及软膏基料等而广泛使 用。
较缓慢。
• 1977年，在美国波士顿召开第一届甲壳素/壳聚糖国
际学术计论会。
• 特别是近年来，发现它们在纺织、印染、造纸、食品
加工、水处理特别是在生物技术、医学、生物医学工
程等众多方面具有极大的潜在应用价值和广阔的发展
前景才逐渐受到人们的普遍重视。
25
• 甲壳素和壳聚糖的制备方法：比较简单，工艺成
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。
13
• 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：
纤维素—OH+HNO3 纤维—O—NO2 +H2O
14
赛珞玢
• 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。
7
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。 • 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 。
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。
17
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， • 因而可以采用溶剂浇注法和熔融法进行加工。
目
2 % ~ 1 0% 低 于 1 .0%
指
标
甲 壳 素 6% ~ 7% ， 壳 聚 糖 7 .0 % ~ 8.4% 甲 壳 素 ~ 10 % ， 壳 聚 糖 60 % 以 上 2 0 0 ~3 0 0 厘 泊 3*10
5
1 *1 0 商 品 甲 壳 素
6
>1*106 天 然 甲 壳 素 6 .0~ 7.0 多 数 为 6.3 峰 值 ： 8 ° 58 ′ ~ 1 0° 2 6′ 19 ° 58 ′ ~ 2 0° 0 0′ 适量类胡萝卜素，否则表面已被萃出 可含有甘氨酸、丝氨酸等
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。
26
• 甲壳素一般来源于甲壳类动物，因而经过碱处理
后仍然有大约0.5%的氨基酸存在。但经过严格脱乙
酰的处理后，由于氨基酸的可溶性， 一般在壳聚
糖中就不再含有氨基酸，即使有也极其微量。 • 壳聚糖的金属离子含量正在引起人们的重视， 过 高的金属含量对于制作医用品（例如血液透析膜） 是不适宜的。 • 在 商 品 壳 聚 糖 中 ， 经 900℃ 处 理 ， 其 灰 分 约 为 0.5% 。显然不符合医用要求，
熟：
– 采用虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱钙， – 再用10%的碱液脱去蛋白即得甲壳素。 – 如继续以浓碱去乙酰基则得到壳聚糖。 – 壳聚糖的脱乙酰化度和分子量是其两项重要参数。 – 脱乙酰化程度的测定可以采用核磁共振、红外光谱、 电位滴定、质谱、化学滴定等方法，一般用 Muzzarelli提出的紫外分光光度法。
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
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。
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 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。
6
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、
27
• 在制备过程中应尽量减少可能的污染，特别在 用碱处理脱乙酰基后，如采用井水或自来水洗 涤除碱，将会带来严重的金属污染。
• 有关国家规定，用于医学目的的壳聚糖产品，
其过渡金属含量，除铁以外不得超过5微克/克。 表13-3列出壳聚糖的一般规格。
28
表13-3 壳聚糖的一般规格
项
湿含量 灰 份 氮含量 脱乙酰化度 1% 的 醋 酸 1% 溶 液 粘 度 分子量 缔 合 常数 Ka X 射线衍射数据 类胡萝卜素 氨基酸
22
二、甲壳素与壳聚糖
• 甲壳素的学名为1，4-2-乙酰胺基-α-脱氧-β-D萄聚糖。 • 壳聚糖是甲壳素脱去部分乙酰基后的产物。 • 甲壳素是一种来源于动物的天然多糖，在自然界中的产量 仅次于纤维素而居第二位，也是现今所发现的众多天然多 糖中仅有的具有明显碱性的天然多糖。 • 它普遍存在于虾、蟹等低等动物及昆虫等节肢动物的外壳 中，也存在与真菌和藻类的细胞壁中，
32
• 在手术伤口愈合过程中，甲壳素缝线与体内的抗张
强度逐渐下降。动物实验表明，
– 埋植于家兔背部肌肉内14天，其强度下降到原来的 45%，25天后下降至7%，但在体内完全溶解的期限 却比PGA缝线长，大致需要6个月。
• 甲壳素在人体的代谢途径：
– 在溶菌酶的作用下首先分解成低聚糖，然后经过一
• 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。
• 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。
5
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。
11
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。
12来自百度文库
目前再生纤维素的生产主要有以下三种技术： 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。
29
• 溶解性： 壳聚糖不溶于水和碱液中，只溶于稀的
盐酸、硝酸等矿物酸和甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二
酸等有机酸。近年来提出不少新型溶剂如酰胺类溶
剂等，使加工和进行化学反应能在均相体系或近于
均相体系中进行。
• 在医学领域，甲壳素和壳聚糖作为一种生物相容性 良好的新型生物材料正在受到人们的普遍重视。其 中可吸收缝线、人工皮肤已进入临床实用并有商品 出售。
19
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
纤维素-O-C-CH3 + CH3COOH
20
全氟酰基乙基纤维基：
• 1974年合成的新材料， • 在动物实验中显示出优良的抗凝血性质，腔静脉和 肾栓塞试验表明，其比各向同性碳还要好。因此用 于人工肺时，不采用全身肝素化也能成功地防止血
• 它资源丰富，分布广泛，自然界每年生物合成的甲壳素估
计有数十亿吨，而从每年收获的甲克类动物的废弃物中即 可提取数十万吨。
23
• 甲壳素最早发现于1811年，当时Braconnot用水、乙醇
和稀碱连续萃取真菌，得到一些白色残渣，但未发现氮 元素的存在，因而误认为是纤维素。
• 1923年Ordier从昆虫翅鞘中分离出同样的物质，也没有
15
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。
30
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。 – 甲壳素缝线的伸长率也很理想。 在干燥状态下 为10%~12%， 在润湿状态下为17%~20%，与 天然组织相当，并适于打结。
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。
4
第一节
天然多糖类材料
发现氮元素的存在，仍把它看作一种纤维素，并定名为 甲壳素（Chitin）。 • 1824年Children重复了Ordier的工作，才发现残渣中含 有10%左右的氮元素，
• 直到1887年Edderbase 用盐酸水解甲壳素得到了氨基葡
萄糖，并用化学方法和X射线衍射法确立了甲壳素的结 构。
24
• 甲壳素的发现至今已有一百多年历史，但它的发展比
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
1
• 人们对生命科学的浓厚兴趣在于人类本身就是
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。
2
• 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。
• 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。
18
• 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。
栓形成。
• 此外还具有良好的耐水解性能，可采用高压蒸汽和 环氧乙烷气体灭菌。 • 由于它的抗凝血性能，还可能用于制造人工心瓣膜、 人工细胞膜层和导管、插管、分流管等。
21
纤维素及其衍生物
还可以
• 用作载体进行多种酶的固定、
• 微胶囊的制备和药物释放系统、 • 齿科修补材料和止血剂。 • 在配制多种药物剂型中，作为成膜剂、粘合剂、 分散剂，稳定剂、填充剂及软膏基料等而广泛使 用。
较缓慢。
• 1977年，在美国波士顿召开第一届甲壳素/壳聚糖国
际学术计论会。
• 特别是近年来，发现它们在纺织、印染、造纸、食品
加工、水处理特别是在生物技术、医学、生物医学工
程等众多方面具有极大的潜在应用价值和广阔的发展
前景才逐渐受到人们的普遍重视。
25
• 甲壳素和壳聚糖的制备方法：比较简单，工艺成
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：
纤维素—OH+HNO3 纤维—O—NO2 +H2O
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赛珞玢
• 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。 • 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 。
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， • 因而可以采用溶剂浇注法和熔融法进行加工。
目
2 % ~ 1 0% 低 于 1 .0%
指
标
甲 壳 素 6% ~ 7% ， 壳 聚 糖 7 .0 % ~ 8.4% 甲 壳 素 ~ 10 % ， 壳 聚 糖 60 % 以 上 2 0 0 ~3 0 0 厘 泊 3*10
5
1 *1 0 商 品 甲 壳 素
6
>1*106 天 然 甲 壳 素 6 .0~ 7.0 多 数 为 6.3 峰 值 ： 8 ° 58 ′ ~ 1 0° 2 6′ 19 ° 58 ′ ~ 2 0° 0 0′ 适量类胡萝卜素，否则表面已被萃出 可含有甘氨酸、丝氨酸等
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。
26
• 甲壳素一般来源于甲壳类动物，因而经过碱处理
后仍然有大约0.5%的氨基酸存在。但经过严格脱乙
酰的处理后，由于氨基酸的可溶性， 一般在壳聚
糖中就不再含有氨基酸，即使有也极其微量。 • 壳聚糖的金属离子含量正在引起人们的重视， 过 高的金属含量对于制作医用品（例如血液透析膜） 是不适宜的。 • 在 商 品 壳 聚 糖 中 ， 经 900℃ 处 理 ， 其 灰 分 约 为 0.5% 。显然不符合医用要求，
熟：
– 采用虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱钙， – 再用10%的碱液脱去蛋白即得甲壳素。 – 如继续以浓碱去乙酰基则得到壳聚糖。 – 壳聚糖的脱乙酰化度和分子量是其两项重要参数。 – 脱乙酰化程度的测定可以采用核磁共振、红外光谱、 电位滴定、质谱、化学滴定等方法，一般用 Muzzarelli提出的紫外分光光度法。
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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。
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 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。
6
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、
27
• 在制备过程中应尽量减少可能的污染，特别在 用碱处理脱乙酰基后，如采用井水或自来水洗 涤除碱，将会带来严重的金属污染。
• 有关国家规定，用于医学目的的壳聚糖产品，
其过渡金属含量，除铁以外不得超过5微克/克。 表13-3列出壳聚糖的一般规格。
28
表13-3 壳聚糖的一般规格
项
湿含量 灰 份 氮含量 脱乙酰化度 1% 的 醋 酸 1% 溶 液 粘 度 分子量 缔 合 常数 Ka X 射线衍射数据 类胡萝卜素 氨基酸
22
二、甲壳素与壳聚糖
• 甲壳素的学名为1，4-2-乙酰胺基-α-脱氧-β-D萄聚糖。 • 壳聚糖是甲壳素脱去部分乙酰基后的产物。 • 甲壳素是一种来源于动物的天然多糖，在自然界中的产量 仅次于纤维素而居第二位，也是现今所发现的众多天然多 糖中仅有的具有明显碱性的天然多糖。 • 它普遍存在于虾、蟹等低等动物及昆虫等节肢动物的外壳 中，也存在与真菌和藻类的细胞壁中，
32
• 在手术伤口愈合过程中，甲壳素缝线与体内的抗张
强度逐渐下降。动物实验表明，
– 埋植于家兔背部肌肉内14天，其强度下降到原来的 45%，25天后下降至7%，但在体内完全溶解的期限 却比PGA缝线长，大致需要6个月。
• 甲壳素在人体的代谢途径：
– 在溶菌酶的作用下首先分解成低聚糖，然后经过一
• 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。
• 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。
5
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。
11
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。
12来自百度文库
目前再生纤维素的生产主要有以下三种技术： 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。
29
• 溶解性： 壳聚糖不溶于水和碱液中，只溶于稀的
盐酸、硝酸等矿物酸和甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二
酸等有机酸。近年来提出不少新型溶剂如酰胺类溶
剂等，使加工和进行化学反应能在均相体系或近于
均相体系中进行。
• 在医学领域，甲壳素和壳聚糖作为一种生物相容性 良好的新型生物材料正在受到人们的普遍重视。其 中可吸收缝线、人工皮肤已进入临床实用并有商品 出售。
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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
纤维素-O-C-CH3 + CH3COOH
20
全氟酰基乙基纤维基：
• 1974年合成的新材料， • 在动物实验中显示出优良的抗凝血性质，腔静脉和 肾栓塞试验表明，其比各向同性碳还要好。因此用 于人工肺时，不采用全身肝素化也能成功地防止血
• 它资源丰富，分布广泛，自然界每年生物合成的甲壳素估
计有数十亿吨，而从每年收获的甲克类动物的废弃物中即 可提取数十万吨。
23
• 甲壳素最早发现于1811年，当时Braconnot用水、乙醇
和稀碱连续萃取真菌，得到一些白色残渣，但未发现氮 元素的存在，因而误认为是纤维素。
• 1923年Ordier从昆虫翅鞘中分离出同样的物质，也没有
15
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。
30
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。 – 甲壳素缝线的伸长率也很理想。 在干燥状态下 为10%~12%， 在润湿状态下为17%~20%，与 天然组织相当，并适于打结。
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。
4
第一节
天然多糖类材料
发现氮元素的存在，仍把它看作一种纤维素，并定名为 甲壳素（Chitin）。 • 1824年Children重复了Ordier的工作，才发现残渣中含 有10%左右的氮元素，
• 直到1887年Edderbase 用盐酸水解甲壳素得到了氨基葡
萄糖，并用化学方法和X射线衍射法确立了甲壳素的结 构。
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• 甲壳素的发现至今已有一百多年历史，但它的发展比
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
1
• 人们对生命科学的浓厚兴趣在于人类本身就是
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。
2
• 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。