第八章医用高分子的稳定与降解new案例.ppt

第八章医用高分子材料的稳定和分解，四川大学高分子科学工程学院“人耳”老鼠，国家“973”计划首席科学家，上海组织工程及开发中心所长曹博林教授，对裸鼠等进行了切开后培养的“耳”移植缝合。“耳朵”从那一周前开始准备。首先，用高分子化学物质聚羟基乙酸作为“人耳”的模型跳板，然后在支架上让细胞繁殖。支架最终自行分解消失，耳(耳)与老鼠自然融为一体。什么是生物材料？生物材料在体内分解吗？需要生物降解吗？在什么情况下需要生物降解？需要生物材料稳定的情况是什么？如何控制生物材料的分解和稳定性？生物医学材料是用于提高人体组织、器官的诊断、治疗或替换，或其功能的新型先进材料，是材料科学技术的新领域，它不仅具有高技术含量和经济价值，而且与患者的生命和健康密切相关。近10多年来，生物材料及产品市场保持了约20%的增长率。生物材料是医用金属材料、医用陶瓷材料和医用高分子材料四大类别1。金属材料2。无机非金属材料(陶瓷材料)3。有机高分子材料4。复合材料，可分为42000年医疗材料中各种材料的比例统计。稳定-器官移植的物质希望分解，短期、生物活性物质的释放是聚合物自身结构、聚合单体、添加剂、分子量和分布、结晶度、表面形态等性质，包括体液、体液、有机聚合物(如蛋白质等)、酶、自由基、细胞、生物环境生物环境可分为四个层次。也就是说，生物环境受化学和热学条件控制。也就是说，生物条件加上适当的细胞产物(如血清蛋白质、酶)的生物环境：生物生理条件下有适当生命的活性细胞周围环境：生物环境的特殊情况，即直接接近有生命的活性细胞周围条件的条件，生物材料和生物体之间的作用1。生物环境对生物材料的影响生理环境的影响因素：机械力、体液、自由基、酶、细胞等材料的变化：磨损、分解或交联、相变、新产物的生物老化发生-由于生物环境的作用，生物材料的结构和性质的变化机器老化-物质和制造物的磨损和变形物理化学老化-洗脱生物材料对生物体的作用组织反应组织胶囊，胶囊增厚，钙化或扩张，感染，组织炎症，坏死，血液反应血栓免疫反应体液反应和细胞反应补体激活，5，引起物质变化的主要因素如下。生理活性骨、关节、肌肉的机械活动；生物电场、磁场和电解、水解和氧化；新陈代谢过程中生化反应和酶催化反应；细胞附着和吞噬作用。，有机体对医用高分子材料的作用，14，Degradationofanon-knitted，Non-wovenmeshremovedfromapentseenisemplat 850 x . nottheneslycompletedProteinase)脂肪酶(lipse)，trishclbufferedtolutioncontainedofproteasoek，fig . 8 . sempmicrographsofenzymehydrols所有非内皮化合成材料表面都像炎症反应一样在体内产生了一定程度的免疫反应，因此体内所有物质都有可能分解。材料的炎症反应取决于材料表面和体液中蛋白质的相互作用，蛋白质的吸附和变性是细胞及材料界面上生物反应的原因。如何控制生物材料的分解和稳定性？8.2生物高分子稳定化，课堂提问，如何提高医用聚氨酯的生物稳定性，一般生物稳定高分子材料，维生素e结构设计生物稳定结构等生物抗氧化剂附加材料表面的生物相容性，生物高分子稳定化，8.3可降解生物高分子材料，定义：在生物内径中经过水解，酶解，低分子化合物最重要的问题：如何调节物质的分解以满足人体不同部分的需要？体内分解特性分类，水解型：聚内酯、聚乙醇酸、聚己内酯、聚酐、聚原酸酯等酶解型：天然蛋白、合成多肽、多糖、核酸、聚羟基丁酸等，按天然和人工合成分类，天然材料，2 .分解，酯键的水解，中间产物末端羧基的水解对PCL的分解有催化作用。分子量持续减少，不在变形和失重状态下的体内酶对PCL片段的进一步分解也起作用。分子量降低到一定值后，物质开始碎片化，进入失重状态，被体内吸收，排泄，PCL的分解，3。特性，-己内酯体和PCL无毒，生物相容性好的PCL分解速度慢，多种治疗剂在PCL中具有良好的通透性。可降解的原料很容易得到。M.A. woodruff，d . w . hut macher/progression n npolymer scisence 35(2010)12171256，聚乳酸(PLA)和聚合(pgs)Pla的原料(淀粉和纤维素)是不增加大气中二氧化碳的农产品。Pla的最终分解产物是H2O和CO2，中间产物乳酸也是体内正常糖分代谢产物。1 .PLA的合成，直接法，该方法实用性不强，因为生成的聚乳酸相对分子量小于4000，强度低。，间接使用dl-乳酸ZnO粉末作为催化剂，减压缩合形成丙交酯，将合成丙交酯在高温下真空聚合ZnO作为催化剂，产生聚乳酸。用此方法合成的PLA分子量高达7.3104，聚乳酸的降解，水解是水分子攻打酯键形成羧酸和酒精的反应，主要受pH值、结晶度、结构结构结构、聚乳酸分子量和分子量分布、残留金属的影响、pH值、聚乳酸碱条件降解率酸性条件降解率、中性条件降解率、中性条件降解率的影响结晶度，部分结晶的PLLA，水首先渗入无定形部位，导致酯键破裂，大部分无定形区域分解时，从边缘开始分解到结晶区域的中心。分子量和分子量分布，分子量越大，聚合物的结构越紧密，内部醋结合不易破裂；此外，分子量越大，通过分解得到的链段越长，不易溶于水，水和氢的阳离子越少，pH值下降得越慢，这是比低分子量聚乳酸降解率低的原因之一。对于分子量相同的平均聚合物，分子量分布越大，分解速度越快。这是因为，如果分子量低的聚合物先分解，环境pH值将从中性转换为酸性，分解速度残留金属和杂质的影响将加快，聚乳酸中残留金属将成为导致快速分解效果的主要原因。Sn、Zn、AI、Fe对PLLA的降解效果依次增加。结构规律性的影响。拉塞聚乳酸(PDL la)混合旋转聚乳酸(pdla) l-聚乳酸(PLLA)可以催化脂肪酶、蛋白酶k降解聚乳酸，聚乳酸的降解率远高于脂肪酶k催化的降解率。2 .PLA是生物医学应用领域、药物控制释放系统骨科固定和组织修复材料眼科移植材料外科缝合、聚乙二醇酯(PGA)、聚羟基乙酸(PGA)或聚羟基乙酸。可以被人体吸收的合成聚酯材料，也是第一种用作可吸收手术缝合线的聚合物。生物可吸收周期为60d。聚乙烯的分解速度不仅与聚合物的分子量、结晶度、熔点有关，而且对试样的几何形状和外部环境更为重要。PGA(聚酯)在传统的可生物降解聚合物中快速分解聚酯，在短时间内强度迅速衰减。涤纶没有毒性，具有良好的生物相容性和再吸收性。但是，熔点高，熔化的辐射有一定的困难，纤维脆弱，不易燃烧，编织不方便，纤维机械强度低，难以制作螺丝等复杂形状，可以与其他材料一起空转，提高性能。如何控制生物材料的分解和稳定性？医用高分子材料分解控制，分子结构链节比例材料应用类型产品结构。即可从workspace页面中移除物件。即可从workspace页面中移除物件。即可从workspace页面中移除物件。即可从workspace页面中移除物件。mol.pharmaceutils 2012、9，23652379、bulkdegradationinvitro、bulkdegradationinvivo、fig . 8 . semicrographsofpclh 50 pulkdegradationinvivo，fig . 2 . semicrographsofpclh 50 pullmsatvariousdegradation stagesatph 7.4 akan dph 4，8.4生物降解材料在医学中的应用，8.4.1西方药物，Smallmoleculaspeptidsproteinsdna biomaterials 2009、30、2180、bio materials 2009、30、6358、bioconjugateechem.2009、20、1095、bio macroom，组织工程定义，应用工程和生物科学的原理和方法，了解正常和病理哺乳动物组织的结构-功能关系，开发活的生物组织替代物，修复、维持和改善人类组织的功能。支架材料分离细胞本身不能形成组织，需要生长临时支架材料，这种三维支架经常同时起到其自然反应体-体内细胞外基质、物理支架的作用，但实际细胞载体外培养及后来移植的粘合材料细胞在捐赠者组织的健康部分收集和分离个别细胞，然后移植到患者需要的部位。细胞生长因子是组织器官再生中的各种组织诱导因子、生长因子、血管形成刺激因子，有助于组织形成，但不能直接植入体内。组织工程器官、肝脏liver、尿道组织urologicaltissue、皮肤skin、软骨cartilage、骨骼bone、心血管组织cardiovasculartissues、组织工程人工皮肤示例、8.4.3外科修复和近年来，开始了利用各种生物可吸收材料(如b-酯共聚物、改性胶原蛋白、乳酸-己内酯共聚物、脱水交联明胶等)制造管等进行神经修复的研究，对分裂之间约10-15毫米的神经缺损修复产生了一定的效果。但是这些物质在机械性能、分解、吸收速度等方面仍然存在这样的问题，特别是还没有提供受损神经所需的营养素，所以还停留在动物实验阶段。目前国内骨损伤患者每年约有300万人，对骨修复材料的需求为200万人，实际使用量为50万，80%来自进口！骨科修复材料和产品的世界市场增长率为每年26%(1999 2005)；如果工程大学组织和器官上市，预计将开拓800亿美元规模的新市场。骨固定材料、生物降解性骨固定材料具有良好的组织相容性，特别适合体内短期存在的植入物，骨固定材料在骨端愈合后开始分解吸