[医学]第九章医用高分子材料(1)

• 研究表明，高分子材料的临界表面张力与其元素 组成有关，在碳链中接入其他原子可以改变材料 的临界表面张力，改变的能力按照从小到大的顺 序为：F＜H＜Cl＜Ba＜I＜O＜N。
•
部分高分子材料的临界表面张力γe数据
材料名称
γe/（mN/m） 材料名称
γe/（mN/m）
聚六氟丙烯
17
聚乙烯
31
聚四氟乙烯
1、影响材料生物相容性的结构因素 （1）材料与血液之间的界面张力 （2）材料对血液中蛋白质的吸附能力 （3）蛋白质在材料表面吸附后的形态和排列方式 2、改善材料生物相容性的途径 （1）改善材料表面的亲水性质。实验证明，具有强疏水性和
强亲水性表面的材料一般都具有良好的血液相容性。 （2）采用亲水-疏水未下微相分离的嵌段共聚方法。 （3）在材料表面引入生物相容性物质。 （4）在材料表面引入负离子 （5）在材料表面生成伪内膜
3、生物惰性。生物惰性是指材料在生物内部怀境下自身 不发生有害的化学反应和物理破坏，也不对生物体产生不 利的影响。
4、可生物降解性。与生物惰性的要求相反，在某些场合 血液医用高分子材料具有可生物降解性，即材料仅有有限 的使用寿命，使用过期后材料可以被生物体分解和吸收。
三、材料界面性质与生物相容性的关系
18
聚甲基丙烯酸甲酯
39
聚三氟乙烯
22
聚氯乙烯
39
聚氟乙烯
28
聚苯乙烯
33
聚三氟氯乙烯
31
• 2.改善材料生物相容性的途径
• （1）改变材料表面的亲水性质
• 具有强疏水性和强亲水性表面的材料—般都具有较 好的血液相容性，这是因为，当高分子材料的表面疏 水性增强时，由于对血液成分的吸附能力减小而增加 血液相容性。
从水解过程考虑，高分子材料在体内有两种水解过程。一是逐步 水解过程，属于非均相水解。这种情况下的水解反应先从材料的
1、材料学方面的要求，要求材料能满足医疗过程中其对 机械、物理和化学方面的要求，如机械强度、稳定性，外 观效果等。
2、医学方面的要求，如药物的控制释放、人造血液的黏 度、渗透压、人造皮肤的促进愈合作用等。
3生物学方面的要求，要能和生物活体和平共处，就必须 不影响活体正常的生物活动和适应活体的生理方面的要求， 并且耐受生理环境。
• 由于生物相容性仅与材料的表面性质有关，那么 只要在材料表面引入一种生物相容性好的物质覆 盖，就可以在保持材料治疗性能和力学性能的同 时解决相容性问题。
• 在材料表面引入生物相容性物质的办法主 要通过接枝反应实现，两者间通过共价键、 离子键或者吸附等三种方式连接。
（4）在材料表面引入负离子
（5）在材料表面生成伪内膜
一、医用高分子的分类
医用高分子材料有两种定义。一种是广义医用高分子材料，涵 盖所有在医疗活动中使用的高分子材料；另一种定义是符合特 殊医用材料要求，在医学领域上应用到人体上，以医疗为目的， 具有特殊要求的功能型高分子材料。
按用途划分包括：治疗用高分子材料、药用高分子材料、人造 器官用高分子材料等。
四、高分子材料生物降解机理
高分子的降解是一个常见的高分子化学反应，根据反应机 理可以分成光化学降解、热化学降解和生物化学降解三种 类型。高分子材料的生物降解与化学降解过程类似，是在 生物怀境作用下，高分子发生断链反应，造成分子量下降， 溶解度提高，力学性能下降，讲解的低聚物在进一步分解 成分成单体小分，差别仅在于反应环境不同，生物降解通 常是酶促反应。
（2）采用亲水—疏水微相分离的嵌段共聚物
• 通过嵌段共聚的方法将亲水性低聚物和疏水性低聚物 连接成交替结构的高分子材料，材料表面将形成亲水 和疏水的微小区域，称为亲水—疏水微相分离材料。
• 人们发现，嵌段聚合物的微曲分离程度、微曲大小、 亲水区与疏水区的平衡等都对材料的生物相容性产生 影响。
（3）在材料表面引入生物相容性物质
• 人们发现，大部分高分子材料的表面容易沉渍血 纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制 成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙的表面时， 迅速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓， 然后诱导出血管内皮细胞。这样就相当于在材料 表面上覆盖了一层光滑的生物层—伪内膜。这种 伪内膜与人体心脏和血管一样，具有光滑的表面， 从而达到永久性的抗血栓。
第九章__医用高分子材料(1)
第九章 医用高分子材料
第一节 医用高分子概述 医用高分子的发展历史 2500年以前的中国和埃及墓葬中已经发现有假手、假鼻、假耳等假体。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，例如在 20世纪30年代有机玻璃已经开始用于临床，40时代开始人们用人造膜材料 进行血液透析。进入70年代以后，随着功能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作人造器官，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。
1 高分子材料的化学结构 与生物降解能力的关系 影响水解速度的最重要的因素是高分子材料的化学结构，
是水解反应的内在因素。水解反应能否发生，是否容易发 生都主要取决于材料的化学结构。可水解结构种类与水解 难易关系顺序如下：酸酐最容易水解，依次是碳酸酯、酯、 酰胺的水解速度最慢。
2 高分子材料性质和结构对水解过程的影响
按原材料的来源划分包括：天然高分子医用材料、合成高分子 药用材料、含高分子的复合医用材料等。
按材料自身的功能和特点可以分为：生物相容性高分子材料、 生物降解性高分子材料、生物功能高分子材料等。
常见治疗用高分子材料
Hale Waihona Puke Baidu
二、医用高分子材料的特殊要求
由于由于高分子材料直接用于医疗目的，有些需要长期接 触或者植入活体内部，因此对材料的要求比较高。对于医 用高分子材料的要求基本可以分为三方面：
生物活体对医用高分子材料的一般要求：
1、血液相容性。血液相容性是指材料在体内与血液接触 后不发生血凝、溶血现象，不形成血栓。发生凝血现象会 造成严重的生理破坏作用，实医药高分子材料，特别是植 入式材料必须防止的现象。
2、组织相容性。组织相容性是指材料与机体组织接触过 程不发生不利的刺激性，不发生炎症，不发生排斥反应， 没有致癌作用，不发生钙沉重。