医用高分子材料PPT课件.ppt

医用高分子材料 MedicalPolymericMaterials 报告人 赵文昭同组人员 孙川越闫菁云 2019 12 27 1 孙川越来自山东威海威海 位于山东半岛东端 北 东 南三面濒临黄海 北与辽东半岛相对 东与朝鲜半岛隔海相望 西与山东烟台接壤 威海别名威海卫 意为威震海疆 威海是中国大陆距离日本 韩国最近的城市 中国近代第一支海军北洋海军的发源地 甲午海战的发生地 甲午战争后被列强侵占并回归祖国的 七子 之一 威海是 三海一门 之一 1984年 威海成为第一批中国沿海开放城市 1990年被评为中国第一个国家卫生城市 1996年被建设部命名为国家园林城市 2009年5月7日被评选为国家森林城市 2015年成为中韩自贸区先行示范城市 喜欢看电视剧 迷妹 2019 12 27 2 闫菁云来自山东潍坊潍坊 古称 潍县 又名 鸢都 位于山东半岛的中部 山东省下辖地级市 与青岛 日照 淄博 烟台 临沂等地相邻 地扼山东内陆腹地通往半岛地区的咽喉 胶济铁路横贯市境东西 是半岛城市群地理中心 地处黄河三角洲高效生态经济区 山东半岛蓝色经济区两大国家战略经济区的重要交汇处 中国新二线城市 是中国最具投资潜力和发展活力的新兴经济强市 爱好 吃饭睡觉花痴帅哥 最大梦想就是做米虫 2019 12 27 3 高分子材料的分类 按性能和用途 功能高分子 橡胶 涂料 胶黏剂 纤维 塑料 2019 12 27 4 多孔降解支架 PVC PVDC 纱布 吸水高分子 2019 12 27 5 功能高分子材料 功能高分子材料就是指具有特定的功能作用 可做功能材料使用的高分子材料 2019 12 27 6 功能高分子材料包括 高分子催化剂 感光高分子 导电高分子 高分子液晶 分离材料 药用高分子 高吸水性树脂 2019 12 27 7 定义 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 医用高分子材料是生物医用材料中的重要组成部分 主要用于人工器官 外科修复 理疗康复 诊断检查 患疾治疗等医疗领域 20年来 用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯 天然橡胶 聚乙烯 聚酰胺 聚丙烯 聚苯乙烯 硅橡胶 聚酯 聚四氟乙烯 聚甲基苯烯酸甲酯和聚氨酯等 简介 医用高分子材料 2019 12 27 8 医用材料的发展史 早在公元前3500年 埃及人就用棉花纤维 马鬃缝合伤口 墨西哥印地安人用木片修补受伤的颅骨 公元前500年的中国和埃及墓葬中发现假牙 假鼻 假耳 进入20世纪 高分子科学迅速发展 新的合成高分子材料不断出现 为医学领域提供了更多的选择余地 1936年发明了有机玻璃后 很快就用于制作假牙和补牙 至今仍在使用 1943年 赛璐珞薄膜开始用于血液透析 1949年 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 2019 12 27 9 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 此后 一大批人工器官在50年代试用于临床 如人工尿道 1950年 人工血管 1951年 人工食道 1951年 人工心脏瓣膜 1952年 人工心肺 1953年 人工关节 1954年 人工肝 1958年 等 进入60年代 医用高分子材料开始进入一个崭新的发展时期 美国国立心肺研究所在这方面做了开创性的工作 他们发展了血液相容性高分子材料 以用于与血液接触的人工器官制造 如人工心脏等 从70年代始 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 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 2019 12 27 10 目前用高分子材料制成的人工器官中 比较成功的有人工血管 人工食道 人工尿道 人工心脏瓣膜 人工关节 人工骨 整形材料等 巳取得重大研究成果 但还需不断完善的有人工肾 人工心脏 人工肺 人工胰脏 人工眼球 人造血液等 另有一些功能较为复杂的器官 如人工肝脏 人工胃 人工子宫等则正处于大力研究开发之中 2019 12 27 11 医用高分子材料的基本要求 在化学上是不活泼的 不会因与体液或血液接触而发生变化 具有良好的血液相容性 长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能 不会产生免疫毒性 不会产生遗传毒性和致癌 对周围组织不会引起炎症反应 01 02 03 04 05 06 07 08 能经受必要的灭菌过程而不变形 易于加工成所需要的 复杂的形态 2019 12 27 12 按照不同的性质 医用高分子材料可分为 非降解型和可降解型两类 非降解型 其他分类 可降解型 分类 非降解型高分子主要包括聚乙烯 聚丙烯 聚丙烯酸酯 芳香聚酯 聚硅氧烷 聚甲醛等 根据使用的目的或用途 医用高分子材料还可分为心血管系统 软组织及硬组织等修复材料 可降解型高分子主要包括胶原 线性脂肪族聚酯 甲壳素 纤维素 氨基酸 聚乳酸 聚乙醇酸 聚己内酯等 日本医用高分子专家樱井靖久将医用高分子分成如下的五大类 1 与生物体组织不直接接触的材料2 与皮肤 粘膜接触的材料3 与人体组织短期接触的材料4 长期植入体内的材料5 药用高分子 2019 12 27 13 医用高分子材料 一般医疗及看护用具 如眼带 洗肠器 注射针 直肠镜 腹带和连结管等 麻醉及手术室用具 如吸引器 缝线 咽头镜 血管注射用具等 检查及检查室用具 如采血管 采血瓶 心电图用的电极 试验管 培养皿等 医疗器械 3种主要制品种类 人造脏器 Artificialorgan 医疗器械和药物剂型 人造脏器 药物剂型 内脏 如代用血管 人工心脏 人工胆管 人工骨和人工关节 人工血浆 人工皮肤 整容材料及心脏起搏器等 体外器官和装置 如人工心肺机 人工肾 人工肝 人工脾 麻痹肢刺激器 电子假肢 假齿 假眼 假发等 药物的助剂 高分子材料本身是惰性的 不参与药的作用 只起增稠 表面活性 崩解 粘合 赋形 润滑和包装等作用 或使药物缓慢放出而延长药物作用时间 聚合物药物 将具有药性的低分子化合物 通过共价键或离子键与惰性水溶性聚合物载体的侧基连接 制成聚合物药物 2019 12 27 14 医用高分子材料的应用 应用领域 医用粘合剂 人工心脏 诊断控制 药物制剂 2019 12 27 15 目的 药物控制释放 1 药物制剂 2019 12 27 16 2019 12 27 17 2 诊断控制 应用目的 临床检测新技术 应用实例 快速响应 高灵敏度 高精确度的检测试剂与工具 包括试剂盒 生物传感器等 2019 12 27 18 3 血液相容性材料与人工心脏许多医用高分子在应用中需长期与肌体接触 必须有良好的生物相容性 其中血液相容性是最重要的性能 人工心脏 人工肾脏 人工肝脏 人工血管等脏器和部件长期与血液接触 因此要求材料必须具有优良的抗血栓性能 而医用高分子材料研发过程中的一个巨大难题正是材料的抗血栓问题 也是今后医用高分子材料研究中的首要问题 1969年世界第一颗人造心脏于临床应用 跳动3天 2019 12 27 19 医用高分子材料的应用 考尔夫最大的成就是发明了最初的肾透析仪和首个人工心脏 因为卓越的医学贡献 他于2002年获得了拉斯克医学奖 2019 12 27 20 全植入式人工心脏 人工心脏 2001 07 04世界首个完整人工心脏移植手术成功这具人工心脏是由钛金属和塑胶制造 是首个不需要通过管线与外部电源连接的人工心脏 人工心脏可以将病人的生命延长60天至5年 这种新的人工心脏同以往在80年代研发的人工心脏比较 优点是它降低了感染的危险性 不过 目前这种人工心脏只批准在 末期 的心脏病病人身上使用 这些病人一般上只剩下30天的寿命 2019 12 27 21 部分人工脏器的临床应用历史 人工骨 1940年H R Bohlman人工肾 1943年W J Kolff人工气管 1948年O Tclaqett人工血管 1951年J H Grinndlay人工食管 1951年Z D Baronofaky心脏起搏器 1952年P M Iou人工关节 1954年B Walldius人工瓣膜 1957年J H Stuckey人工肺 1958年D C Shechter全人工心肺 1982年W C Derries 2019 12 27 22 4 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 最早用于齿科软组织粘合的粘合剂是 氰基丙烯酸烷基酯 但这种粘合剂在有大量水分存在的口腔中粘结比较团难 所以现在已不再使用 取而代之的是称为EDH的组织粘合剂 EDH组织粘合剂的组成是 氰基丙烯酸甲酯 丁腈橡胶和聚异氰酸酯按100 100 10 20 重量比 的比例配制而成 再制成6 7 的硝基甲烷溶液 2019 12 27 23 人类2000多年来 对外伤伤口一直采用传统的针线缝合法 而传统的手术缝合 不仅存在操作费时 需替代材料修复 增加手术和组织修补的困难 而且伤口处理不好会出现炎症反应 感染 增生 破裂 甚至出现组织器官的化脓 坏死和不愈合等缺点 而医用胶与之比较具有以下优点 1 方法简单 不需麻醉2 医用胶固化时在伤口上形成网膜状保护层 可有效防止细菌侵入 有良好的抗菌作用 3 医用胶在形成保护膜的同时 减少局部炎症反应 可促进皮肤细胞和伤口肉芽迅速生长 加速伤口愈合 4 因伤口不用缝线和包扎 免去了病人暴露和敏感部位的伤口 因包扎而造成短时间内的尴尬局面 尤其适于面部和隐私部位 5 患者使用医用胶 可使常规的麻醉 屡次换药 拆线的外伤就医三步曲简化为一步 伤口愈合从常规的7天缩短为5天 而且痊愈后伤口不留针眼痕迹 为外科医生手术成功提供了有利的保证 医用高分子粘合剂 2019 12 27 24 几种常用的医用高分子材料介绍 聚乙丙交酯 PLGA 由两种单体乳酸和羟基乙酸无规聚合而成 是一种可降解的功能高分子有机化合物 具有良好的生物相容性 无毒 良好的成囊和成膜的性能 被广泛应用于制药 医用工程材料和现代化工业领域 如手术缝合线 防粘连膜 组织工程支架 聚乳酸 PLA 由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的热塑性聚合物 具有良好的生物相容性与可降解性和良好的机械加工性等优点 还是低能耗的生态环保型材料 被广泛应用于医疗及卫生用品绷带 人造骨骼及移植用品 药物释放等生物医用材料 产品购物袋 食品容器 包装膜等可生物降解的包装材料和无纺布 纺织纤维等生态纤维材料 2019 12 27 25 聚丙烯腈 PAN 其单体丙烯腈是重要的合成纤维原料 PAN含量为89 共聚物称为腈纶 用于医学应用中的人工血管 超滤装置 和透析型人工肾中中空纤维的制造 PAN纤维经高温碳化可以制成碳纤维 用于增强复合材料以制作假肢 假牙 人工肌腱 韧带 牙槽骨 下颌骨以及软骨等 此外 丙烯腈还可以和其他的聚合物形成共聚物应用于医学的其他方面 例如脑动脉瘤加固保护剂等 PAN基的碳纤维还具有良好的吸附特性 可以用于制作吸附性人工肾 人工肝等 聚四氟乙烯 PTFE 俗称 塑料王 具有优良的化学稳定性 耐腐蚀性 密封性 高润滑不粘性 电绝缘性和良好的抗老化耐力 主要应用于隆鼻术 他是一种惰性膨体聚合物 其内部由许多结节组成 结与结之间细小的纤维多方向立体交织在一起 形成超微多空的结构 他的主要性能如下 非极性 线性结晶聚合物 一般结晶度在55 75 之间 有时高达94 分子量一般为40万到100万之间 化学稳定性良好 耐强酸强碱强氧化剂等 甚至于耐受王水的腐蚀 对很多物质均无黏附作用 聚丙烯腈纤维 俗称人造羊毛 聚四氟乙烯烧杯 2019 12 27 26 一些医用高分子材料的身影 2019 12 27 27 医疗功能高分子的问世到广泛应用 促进了医学特别是临床医学的发展 但是 作为材料 无论是天然的还是合成的 无论从本身的性能和生物功能 尚不能与人体自身器官组织相比 当前国际上发展的前沿趋势是医疗功能材料的 生物化 即将生物体的组织 细胞或活性物质通过生物活性生长于活性材料中 制成 生物杂化材料 使其更接近于人体的天然性能和生物功能 医用高分子材料的展望 2019 12 27 28 医用高分子材料 根据美国最新的牙齿亮白技术 并结合最科学的药物缓释系统研制而成 它采用美国最先进的生物包埋技术 将无毒特效的牙齿亮白素包埋于纳米级的有机高分子载体中 易刷白瞬白精华液涂在牙齿上 很快固化成膜 黏附于牙齿 将牙齿亮白素缓慢释放于牙齿表面 提高了牙齿亮白素对牙齿亮白的作用时间 达到最佳的亮白效果 2019 12 27 29 新型生物医用高分子材料的研究和应用获重要进展 中科院长春应化所陈学思 景遐斌研究员带领生物课题组的科研人员 于2000年承担了 新型生物医用高分子材料的研究和应用探索 项目 他们从可生物降解的高分子材料的结构设计出发 制备了不同种类的生物医用高分子材料 并对其基本性能 功能化 材料制备 生物学评价和临床应用进行了研究 经通过调控主链微观结构获得了功能化高分子材料 合成了新的可生物降解导电高分子材料等 取得了一系列突破性进展 首次采用了高选择性的立体嵌段聚乳酸为材料 与蛋白质药物胰岛素进行立体复合 得到了通过立体复合作用结合的高载药量聚乳酸 蛋白质复合物 创造性地提出了 乳液电纺技术 实现了两种溶解性不同的药物同时担载和可控释放 使药物和载体聚合物品种的组合和搭配不再受 共同溶剂 的限制 完成了多种药物缓释剂的临床前实验 制备了可用于神经修复和心脏支架材料的电活性可降解高分子材料和用于骨修复的纳米粒子增强脂肪族聚酯复合材料等 来源于 中国化工信息网 2019 12 27 30 医用塑料制品的未来 TransparencyMarketResearch 透明度市场研究 新发布的一项市场研究报告称