功能高分子材料(2).ppt

功能高分子材料,医用高分子,概述,医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。1.2 发展历史 公元前 3500年 棉花纤维、马鬃缝合伤口 公元前500年 中国和埃及的墓葬中发现有假牙、假鼻、假耳。 1936年 发明了有机玻璃后，很快用作假牙和补牙，至今仍在使用。 1943年 赛璐璐（硝化纤维）薄膜开始用于血液透析。 1949年 美国首先发表了医用高分子展望性论文。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续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，使人工器官应用范围大大扩大，包括器官替代和美容等许多方面作为手术缝合线的临床应用情况。一大批人工器官，如人工尿道（1950）、人工血管（1951）人工食道（1951）、人工心脏瓣膜（1952）、人工心肺（1953）、人工关节（1954）、人工肝（1958）等人工器官，均在50年代适用于临床。,进入60年代，医用高分子材料进入一个崭新的发展时期。人们由此意识到必须针对医学应用的特殊需要，设计合成专用的医用高分子材料。 从70年代开始，高分子科学家和医学家积极开展合作研究，使医用高分子材料快速发展起来，并不断取得成果。至80年代以来，发达国家的医用高分子材料产业化速度加快，基本形成了一个崭新的生物材料产业。 截至2000年，美国、日本、西欧等国发表的有关医用高分子的学术论文和专利已超过10万篇。,基本要求,安全性：必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高，生产环境非常清洁，聚合助剂的残留少，杂质含量为 ppm级，确保无病、无毒传播条件。物理、化学和机械性能：需满足医用所需设计和功能的要求。如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。以心脏瓣膜为例，最好能使用25万小时，要求耐疲劳强度特别好。此外，还要求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒(120140C)、干热消毒(160190C)、辐射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能。要求加工性能好，可加工成所需各种形状，而不损伤其固有性能。,适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体各种组织的适应性。材料植入人体后,要求长时期对体液无影响；与血液相容性好,对血液成分无损害，不凝血，不溶血，不形成血栓；无异物反应，在人体内不损伤组织，不致癌致畸，不会导致炎症坏死、组织增生等。特殊功能：不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能。例如：具有分离透析机能的人工肾用过滤膜、人工肺用气体交换膜，以及人造血液用吸脱气体的物质等，都要求有各自特殊的分离透过机能。在大多数情况下，现有高分子材料的表面化学组成与结构很难满足上述要求，通常要采用表面改性处理，如接枝共聚，以改进其抗凝血性等性能。,基本条件,生物功能性:因各种医用高分子材料的用途而异,如:作为缓释药物时,药物的缓释性能就是其生物功能性。 生物相容性:医用高分子材料的生物相容性包括2个方面:一是材料反应,主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效等;二是宿主反应,包括局部和全身反应,如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致畸和免疫反应等。可加工性:能够成型、消毒(紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒、酒精消毒等)。,分类及应用分类及应用,与生物体组织不直接接触的材料 这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用，但不直接与生物体组织接触的医疗器械和用品。如药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用品等与皮肤、粘膜接触的材料 用这类材料制造的医疗器械和用品，需与人体肌肤与粘膜接触，但不与人体内部组织、血液、体液接触，因此要求无毒、无刺激，有一定的机械强度。用这类材料制造的物品如手术用手套、麻醉用品（吸氧管、口罩、气管插管等）、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、腔门镜等）、绷带、橡皮膏等。,与人体组织短期接触的材料 这类材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工脏器，如人造血管、人工心脏、人工肺、人工肾脏渗析膜、人造皮肤等。这类材料在使用中需与肌体组织或血液接触，故一般要求有较好的生物体适应性和抗血栓性。,长期植入体内的材料 用这类材料制造的人工脏器或医疗器具，一经植入人体内，将伴随人的终生，不再取出。因此要求有非常优异的生物体适应性和抗血栓性，并有较高的机械强度和稳定的化学、物理性质。用这类材料制备的人工脏器包括：脑积水症髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人工骨骼、人工关节、手术缝合线、组织粘合剂等。,其他分类方法 1、按材料的来源分类 天然医用高分子材料 如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、多糖、甲壳素及其衍生物等。 人工合成医用高分子材料 如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等天然生物组织与器官 a.取自患者自体的组织，例如采用自身隐静脉作为冠状动脉搭桥术的血管替代物； b.取自其他人的同种异体组织，例如利用他人角膜治疗患者的角膜疾病； c. 来自其他动物的异种同类组织，例如采用猪的心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜，治疗心脏病等。,按材料与活体组织的相互作用关系分类 生物惰性高分子材料 在体内不降解、不变性、不会引起长期组织反应的高分子材料，适合长期植入体内。 生物活性高分子材料 指植入生物体内能与周围组织发生相互作用，促进肌体组织、细胞等生长的材料。 生物吸收高分子材料 这类材料又称生物降解高分子材料。这类材料在体内逐渐降解，其降解产物能被肌体吸收代谢，获通过排泄系统排出体外，对人体健康没有影响。如用聚乳酸制成的体内手术缝合线、体内粘合剂等。 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 如人工血管、人工关节、人工晶状体等。 短期植入（接触）材料 如透析器、心肺机管路和器件等。 体内体外连通使用的材料 如心脏起搏器的导线、各种插管等。 与体表接触材料及一次性医疗用品材料,2001年