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功能高分子材料课程论文生物医用高分子材料姓 名： 邓美琪 班 级： 高分子专08-3老 师： 齐民华 日 期： 2010-12-19 摘 要：阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况 ,综述了生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。关键词：生物医用高分子材料 分类 进展 综述 发展趋势引言材料是人类划分时代的标志。高分子材料是充分体现人类智慧的材料，是上一世纪人类科学技术的重要科技进步成果之一，在二战前后得到了迅速发展；到上世纪末，光是塑料在体积上就明显超过了钢铁。所谓高分子一般是指由许多重复单元共价连接而成的、分子量很大的一类大分子，相关材料也称为聚合物、往往具有粘弹性。主要大品种合成聚合物材料有塑料、橡胶、合成纤维三大类，还有涂料、粘结剂等。生物医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，十分重要。人的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展。用不到医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。广义地说，生物医用材料泛指医学中使用到的各类材料，其中，光是治疗器官的衰竭和组织的缺损所涉及的医用材料就十分惊人。以美国为例，每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍，需进行800万次手术进行修复，年耗资超过400亿美元，器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半，而其中生物材料的费用几乎占“半壁江山”。 中国是一个人口大国，患者的数量一定十分庞大。随着人民生活水平的提高和对于生命质量的追求，我国在此方面的医疗费用也会不断增加。可见，生物材料是一个巨大的产业。生物材料的不可缺少性、尤其是进口材料动辄上万元的价格决定了我国必须加强具有自主知识产权的生物材料的研究开发。此外，随着我国医疗制度的改革，必须自费的医疗费用中的一大块是生物材料，尤其是进口材料，这给工薪阶层带来了沉重负担。因此，加强材料的研发不仅是一个科学技术问题，还是一个重要的经济和政治问题。一、 生物医用高分子材料分类按照材料的组成和性质，生物医用材料可分为医用金属材料、医用陶瓷材料和医用高分子材料3大类（以及3者组合而成的复合材料）。3类材料均有广阔市场，其中，高分子材料的物理化学性能与金属、陶瓷等材料相比，与人体组织更加匹配（骨密质等除外）， 并且改性和成型加工也相对较容易，因此其适用面最广，在未来医学的高、精、尖领域有极大潜力。制备医用高分子材料的来源广泛，大致可以分为天然高分子材料、合成高分子材料两类。目前已开发并投入使用的医用高分子材料的原材料分类列于表1。原材料举例天然高分子多糖类纤维素、淀粉、壳聚糖等蛋白质胶原、明胶、白蛋白等特殊组织羊膜、肠线、猪皮等合成高分子非吸收性硅橡胶、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇等吸收性聚乙醇酸、聚乳酸、聚己内酯、聚羟基丁酸、聚碳酸酯、聚酸酐、聚氨基酸等表1医用高分子材料的原材料分类二、 医用高分子材料的特点及基本条件医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触，有的甚至要求永久性植入体内。因此 , 这类材料必须具有优良的生物体替代性 (力学性能、功能性) 和生物相容性。一般要满足下列基本条件：(1) 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；(2) 对周围组织不会引起炎症反应；(3) 不会产生遗传毒性和致癌；(4) 不会产生免疫毒性；(5) 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；(6) 具有良好的血液相容性；(7) 能经受必要的灭菌过程而不变形；(8) 易于加工成所需要的、复杂的形态。下面，本文将对生物医用高分子材料的一些主要类型及用途进行概述。三、 医用高分子材料的主要类别和用途（1）、与血液接触的高分子材料与血液接触的高分子材料是指用来制造人工血管、人工心脏瓣膜、人工心脏血囊、人工肺等的医用材料 ,要求这种材料要有良好的抗凝血性、抗细菌粘附性 ,并且具有与人体血管相似的弹性和延展性 ,以及良好的耐疲劳性等。为提高人造器官的血液相容性，现阶段的研究重点是对现有生物材料的表面进行改性和修饰，方法有：接枝亲水性长侧链；引入生物活性物质抑制血液与外源材料的相互作用；使材料具有微相分离结构以及在聚合物表面种植内皮细胞等。（2） 组织工程用高分子材料组织工程学是近十年来新兴的一门交叉学科,它是应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织的结构 - 功能关系 , 以及研制生物代用品以恢复、维持或改善其功能的一门科学。细胞大规模培养技术的日臻成熟和生物相容性材料的开发与研究 , 使得创造由活细胞和生物相容性材料组成的人造生物组织或器官成为可能。生物相容性材料的开发是组织工程核心技术之一。作为这种材料使用的聚合物主要有聚乳酸 ( PLA) 、聚羟基乙酸 ( PGA) 及其共聚物 ( PL GA) 等。（3） 药用高分子材料与低分子药物相比, 药用高分子具有低毒、高效 、缓释、长效、可定点释放等优点。作为药用高分子必须具备下列条件：1) 本身及其分解产物应无毒 , 不会引起炎症和组织变异反应 , 无致癌性; 2) 进入血液系统的药物不会引起血栓; 3) 具有水溶性 , 能在体内水解为具有药理活性的基团;4) 能有效到达病灶处 , 并积累一定浓度; 5) 口服药剂的高分子残基能通过排泄系统排出体外; 对于导入方式进入循环系统的药物 , 聚合物主链必须易降解 , 使之有可能排出体外或被人体吸收。（4） 医药包装用高分子材料包装药物的高分子材料可分为软、硬两种类型。硬性材料（如：聚醋等）的特点是强度高、透明性好 、尺寸稳定、气密性好 ,可替代玻璃容器和金属容器 。软性材料（如：聚乙烯、聚丙烯等）可加工成复合薄膜。（5） 眼科用高分子材料这类材料的基本要求是：具有优良的光学性质，折光率与角膜相接近；良好的润湿性和透氧性；生物惰性，即耐降解且不与接触面发生化学反应；有一定的力学强度，易于精加工及抗污渍沉淀等。主要制品有隐形眼镜、人工角膜、人工晶状体等。（6） 医用粘合剂与缝合线生物医用粘合剂是指将组织粘合起来的组织粘合剂，它们除了应具备一般软组织植入物所应有的条件外，还应满足下列要求： 在活体能承受的条件下固化，使组织粘合； 能迅速聚合而没有过量的热和毒副产物产生; 在创伤愈合时粘合剂可被吸收而不干扰正常的愈合过程。医用粘合剂可粘合各种组织 , 例如可进行牙齿粘合, 血管、组织、肌肉粘合 , 脑动脉瘤表面补强、防止破裂粘合 , 及骨粘合等。常用的粘合剂有- 氰基丙烯酸烷基酯类 , 甲基丙烯酸甲酯 - 苯乙烯共聚物及亚甲基丙二酸甲基烯丙基酯等。手术用缝合线可分为非吸收型和可吸收型两大类。非吸收类包括天然纤维 (如蚕丝、木棉、麻及马毛等) 和合成纤维 (如 PET、PA、PP、PE 单丝、PTFE及 PU 等) 。可吸收类包括天然高分子材料 (如羊肠线、骨胶原、纤维蛋白等) 和合成高分子材料 (如聚乙烯醇、聚羟乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羟基乙酸等) 。其中 , 由聚乳酸和聚羟基乙酸或两者的共聚物制成的缝合线因性能优越而倍受关注。这种缝合线强度可靠 , 对创口缝合能力强 , 又可生物降解而被肌体吸收 , 是一种理想的医用缝合线。（7） 医疗器件用高分子材料高分子材料制的医疗器件有一次性医疗用品(注射器、输液器、检查器具、护理用具、麻醉及手术室用具等) 、血袋、尿袋及矫形材料等。一次性医疗用品多采用常见高分子材料如聚丙烯和聚 4- 甲基 - 1 - 戊烯制造。血袋一般由软 PVC 或LDPE制成。由 PU 制的绷带固化速度快, 质轻层薄, 不易使皮肤发炎, 可取代传统的固定材料 石膏用于骨折固定。硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚酸酐及聚乙烯醇等都是性能良好的矫形材料, 已广泛用于假肢制造及整形外科等领域。表2列出了通用一次性高分子医疗用具的种类和材料：种类材料特性输液器、输液袋软质聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等柔软性、密闭性输血管、输血袋软质聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等血液相容性导管营养导管软质聚氯乙烯、聚乙烯、尼龙、聚氨酯、聚四氟乙烯、天然橡胶等柔软性、血液相容性血液导管尿道导管注射器聚丙烯、聚（4-甲基戊烯）、苯乙烯/丁二烯共聚体、天然橡胶等透明性、高强度表2通用一次性高分子医疗用具的种类和材料四、 结束语21 世纪是生物技术时代，克隆技术的突破性进展已给人类带来了无限的想象空间。用储存容量提高 10 亿倍的生物