材料概论论文.doc

Minjiang University题目： 硅橡胶在医学领域的应用姓名： 何博文学号： 3121206142年级专业： 12级高分子材料与工程指导老师： 吴华忠 职称: 教授 完成时间: 2015年1月1日摘要：据1996年12月美国健康工业制造者协会的资料表明,1995年世界医疗器械市场已达1200亿美元,美国达510亿美元,相当于美国半导体工业的产值,而医疗器械市场份额的60%以上来源于生物医学材料和医用植入体.随着人口的老龄化,现代工业,交通和体育事业的发展,人们对于生物医学高分子材料及其制品的需求量日益增大.预计21世纪初生物医学高分子材料及其制品的发展将成为国民经济的支柱产业.本文就高分子材料应用到医学领域所具备的条件以及有机硅橡胶的应用进行概述关键词：硅橡胶 医药 引言：硅橡胶最高是由美国以三氯化铁为催化剂合成的。1945年，硅橡胶产品问世。1948年，采用高比表面积的气相法白炭黑补强的硅橡胶研制成功，使硅橡胶的性能跃升到实用阶段，奠定了现代硅橡胶生产技术的基础。从二甲基二氯硅烷合成开始生产硅橡胶的国家有美国。俄罗斯、德国、日本、韩国和中国等。中国硅橡胶的工业化研究始于1957年，多家研究所和企业陆续开发出各种硅橡胶。到2003年底，中国硅橡胶生产能力为135千吨，其中高温胶100千吨硅橡胶的制备以及性质硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。普通的硅橡胶主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧链节组成。苯基的引入可提高硅橡胶的耐高、低温性能，三氟丙基及氰基的引入则可提高硅橡胶的耐温及耐油性能。（1）高温性能。硅橡胶显著的特征是高温稳定性，虽然常温下硅橡胶的强度仅是天然橡胶或某些合成橡胶的一半，但在200以上的高温环境下，硅橡胶仍能保持一定的柔韧性、回弹性和表面硬度，且力学性能无明显变化。（2）低温性能硅橡胶的玻璃化温度一般为-70-50，特殊配方可达-100，表明其低温性能优异。这对航空、宇航工业的意义重大。（3）耐候性硅橡胶中Si-O-Si键对氧、臭氧及紫外线等十分稳定，在不加任何添加剂的情况下，就具有优良的耐候性。（4）电气性能。硅橡胶具有优异的绝缘性能，耐电晕性和耐电弧性也非常好。（5）物理机械性能。硅橡胶常温下的物理机械性能比通用橡胶差，但在150的高温和-50的低温下，其物理机械性能优于通用橡胶。（6）耐油及化学试剂性。普通硅橡胶具有中等的耐油、耐溶剂性能。（7）气体透过性能。室温下硅橡胶对空气、氮、氧、二氧化碳等气体的透气性比天然橡胶高出30-50倍。（8）生理惰性。硅橡胶无毒，无味，无嗅，与人体组织不粘连，具有抗凝血作用，对肌体组织的反应性非常少。特别适合作为医用材料。 硅橡胶分热硫化型（高温硫化硅胶HTV）、室温硫化型（RTV），其中室温硫化型又分缩聚反应型和加成反应型。高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。热硫化型用量最大，热硫化型又分甲基硅橡胶（MQ）、甲基乙烯基硅橡胶（VMQ，用量及产品牌号最多）、甲基乙烯基苯基硅橡胶PVMQ（耐低温、耐辐射），其他还有睛硅橡胶、氟硅橡胶等。2.硅橡胶的医疗临床上的应用硅橡胶除了可满足医用高分子材料的基本要求外，还具有耐热、耐寒、无毒、耐生物老化、对人体组织的反应极小、较好的物理和机械性能等特点，符合医用高分子材料的要求，成为医用高分子材料中最为典型的有机硅高分子材料，在医疗卫生领域的临床应用：例如固体型医用硅橡胶可以代替骨或者软骨，作为组织充填或支架材料，因此可制成人工关节、人工肌腱来修复四肢关节及肌腱的缺损。整形材料多用作为修复面部、耳部、鼻部等处的畸形缺损的材料。泡沫型医用硅橡胶可以代替人体的脂肪组织，修复人体面部皮下组织缺损畸形，如半侧面部萎缩症。薄膜型医用硅橡胶可用腱鞘的代用品；肠外瘘内堵片亦由本型硅胶制成，其作用是在肠腔内将肠瘘封闭，不使肠液外漏，保持肠道的通畅，恢复肠道营养，减少并发症，简化了肠瘘的治疗。液态型医用硅橡胶又称硅油，为一种低粘度的透明液体，利用粗注射针头将硅油注射至颅面部凹陷畸形部位，使用方便，可以塑形，不用住院，可在门诊治疗。此外在临床上利用医用硅橡胶制成脑积水引流装置，治疗脑积水病。制成球形人造心脏瓣膜，代替损坏的心脏二尖瓣膜。至于硅胶避孕环更具有安全、方便、可靠、长效等优点、硅胶静脉导管、胃管、导尿管等具有损伤轻、刺激小，可长期插在人体有关部位，在临床上已得到了广泛应用。硅橡胶按照在医疗、医药及卫生行业的应用课大致归纳为：长期留置于人体内的器官或组织代用品、短期留置人体内的医疗器械、整形医疗器械、药物缓释体系、体外用品等几个方面。3.1.器官或组织代用品器官或组织代用品分为长期和短期留置于体内的产品。长期留置于体内的产品有脑积水引流装置、人工肺、视网膜植入物、人工脑膜、喉头、人工手指、手掌关节、人造鼓膜、牙齿印模及托牙组织面软衬垫、人工肌腱、人工心脏瓣膜附件等。短期留置于体内，起到补液、抢救、引流注入、防粘连或消泡作用的产品有静脉插管、导尿管、动静脉外瘘管、腹膜透析管、接触眼镜、输血管、泄压管、胸腔引流管、胃镜套管、中耳炎通气管、导液管和鼻插管等。3.2.医疗机械关键部件 生物传感器是目前生物电子学研究与开发的 主要课题之一。它应用广泛，不仅在基础研究、临床医学、食品发酵，欢迎保护方面显示了广阔的应用前景，而且在活体应用方面也已经办成可能。其中，两种生物传感器-生物学电极和植入传感器是活体应用较为典型的例子。例如：硅橡胶可作为一种葡萄糖敏感电极的外包装，用来监控和调节糖尿病人血液中的葡萄糖水平。这些产品包括人工心肺机输血泵管、膜式人工心肺机、胎儿吸引器和人工血液循环装置等。3.3.整容和修复术近20年来，硅橡胶在整容和修复术方面也得到了广泛的应用。用硅橡胶来修补面容的缺陷，如修补前额、鼻子、下颏、颚、脖颈、外耳缺损等，颅骨和胸部整容手术和修补内脏等，以及争议一直很大的人工乳房。3.4.药物缓释体系延长药物疗效和提高药物作用的专一性和安全性是药学研究中的一项重要课题。利用硅橡胶来控制药物释放的方式主要有包封型和微粒分散型两种。目前，利用硅橡胶生物材料为基质的可控缓释剂已应用于避孕药和抗癌药中，并取得了良好的效果。释放体系也可用于其他许多药物在动物体内的控制释放。硅橡胶可制成胶囊,通过这种胶囊壁膜能将药物(如各种甾族化合物、前列腺素、抗生素、镇静剂、安眠药、醉剂等)缓慢地扩散到体内。例如,将治疗青光眼的毛果兰香碱或治疗运动的莨菪胺包裹在胶囊中,贴于皮肤上,药物通过此胶囊缓慢释放,从而达到治疗的目的。3.5.体外用品硅橡胶薄膜具有良好的透氧、透二氧化碳的特性和与人体皮肤水分蒸发量相近的透湿性，以及对人体无毒、无害、无过敏、不易引起异物反应或排斥反应等优点，在用尼龙、聚酯纤维等增强后可用作人造皮膜。此外，加成型硅橡胶可用于非手术的女性输卵管粘堵绝育。这种方法比较理想，目前已成为可供接受永久性绝育措施的妇女选择的重要方法。在许多医疗领域都采用了医用硅胶管，它是硅橡胶制品中发展最快、用途最广的产品。用于人体的医用硅胶管的发展趋势是微型薄壁、多腔，一管多功能，如既能抽样检测，又能灌洗、输液等。4.硅橡胶在医疗制品上的应用医用硅橡胶除了上述应用外，还应用于生物医学工程领域，主要包括医疗用装置、医用电极、生物植入传感器的外包装材料。例如腹腔内化疗输药装置是一种全硅胶植入式腹腔内化疗导管系统。该装置以医用硅橡胶为原料，由储药盒和导管组成。医用电极与人体接触，因此要求材料柔软、舒适、呈生理惰性、对人体无毒、对皮肤无刺激、透气性能好。在使用过程中还要承受高温高压、溶剂消毒，且性能不受影响。要满足上述要求，硅橡胶作为基材较为合适。生物传感器应用广泛，不仅在基础研究、临床医学、食品发酵、环境保护等方面显示了美好的前景，而且在活体应用方面也已成为可能。其中，两种生物传感器生物医学电极和植入传感器是活体应用较为典型的例子。供移植使用的生物传感器外面通常需要一层包装材料，用来隔开周围的生理环境。因此，活体应用尤其是植入人体的生物医学设备对材料的可靠性、耐久性、生物相容性等提出了更高的要求。而硅橡胶具有弹性好、生物相容性佳等特点，因此在电极外的硅橡胶层可以很薄，水和其它小分子可以自由通过。这种硅橡胶可以作为一种葡萄糖敏感电极的外包装，用来监控和调节糖尿病人血液中的葡萄糖水平。4.医用硅橡胶的发展前景随着生物医学工程、组织工程的发展，对材料的技术和性能要求日益提高。就硅橡胶而言，如何使其充分应用于生物工程与组织工程是今后研究工作的主要方向。硅橡胶在医学领域已占据了相当重要的地位,但想有更大发展,仍需解决有关技术问题。一是硅橡胶的疏水性,其制品植入人体后仍有轻微的异物感。可采用表面改性解决,如在硅橡胶制品表面涂覆亲水性物质,或用辐射、等离子体处理,或通过共混改性,提高硅橡胶的亲水性;二是对皮下避孕埋植系统而言,以硅橡胶为载体的长效皮下埋植剂在放置有效期满后必须取出,增加了使用者的痛苦和花费,而且难于保证所有使用者均能按期取出,从而增加了避孕失败的危险。因此引发了可生物降解型皮下避孕埋植剂的研究,即以一种具备生物降解性和甾体药物透过性的聚合物代替硅橡胶作为释放孕激素的载体;孕激素释放完毕后,载体在体内降解吸收而无取出。单根型埋植剂、生物降解埋植剂是主要的研究开发方向。三是随着生物医学工程、组织工程的发展,对材料的技术、性能要求日益提高;如何使硅橡胶充分应用于生物工程与组织工程如生物传感器是当今引人注目的一项生物技术。生物传感器的微型化、与生物体的适应性等，将成为与人工脏器相关的重要研究课题。医用硅橡胶在生命科学、医疗器械、药物等领域中已得到广泛而重要的应用，但还有巨大潜力，它将为人类社会作出更大的贡献。参考文献：1 周宁琳编 . 有机硅聚合物导论 .北京 :