生物医用高分子材料 1

生物医用材料,生医1班张凡,目录,生物医用材料及其分类,1,2,4,生物医用高分子材料的应用,生物医用高分子材料及其分类,生物医用材料的应用,一、生物医用材料,生物材料：用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料，又称生物医用材料。,生物医用材料,生物材料的基本要求对于人体组织无刺激性，无毒副作用，无致癌性。具有必要的强度、耐磨性和耐疲劳性能。如髋关节在静止状态承受体重的二分之一，水平步行时承受的重量为静止时的3.3倍，而跑步时则为4倍以上。此外,每步行一公里大约活动1000次，按照一般的生活情况,每年大约承受11063106次重复负荷的作用。,生物医用材料,与生物体组织、与血液有相容性。不会引起凝血，与软硬组织有良好的粘接性，不会产生吸收物和沉淀物。接触人体各种体液（唾液、淋巴液、血液）时，应有良好的耐蚀性。唾液、血液、间质液都是以Cl、Na+、K+离子为主的电解质溶液，生物材料在这种溶液中应不发生反应、腐蚀和变质。,生物医用材料的基本要求,生物医用材料的分类,按材料与活体组织的相互作用关系分1）2）3）,生物惰性材料,在体内不降解、不变性的材料，适合长期植入体内。作为医用高分子要求降解产物（单体、低聚体或碎片）无毒，并且对人体无副作用。,生物活性材料,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。,生物吸收材料,又称生物降解材料。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。,生物医用材料的分类,1）2）,按材料来源分,生物医用材料的分类,杂化材料,有机高分子材料,高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。,3）,4）,杂化材料,有机高分子材料,杂化材料,高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。,有机高分子材料,杂化材料,高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。,有机高分子材料,高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。,有机高分子材料,高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。,杂化材料,有机高分子材料,高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。,杂化材料,有机高分子材料,克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。,有机高分子材料,杂化材料,克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,杂化材料,克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,杂化材料,杂化材料,克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,杂化材料,杂化材料,克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,杂化材料,杂化材料,克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,杂化材料,克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,杂化材料,二、生物医用材料的应用,生物材料正在挽救和维持世界上成千上万血管患者的生命；正广泛用于伤残人肢体形态和功能的恢复；正在计划生育、控制人口、提高人们健康水平方面发挥巨大作用。注：生物材料不是药物，其治疗途径是以生物机体直接结合和相互作用为基本特征的。,三、生物医用高分子材料,生物医用高分子材料,生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生的具有特殊功能的合成高分子材料,可以通过聚合等方法进行制备,是生物医用材料的重要组成之一,生物医用高分子材料的分类,（1）手术治疗用高分子材料缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流管，一次性输血输液器材（2）药用及药物传递用高分子材料靶向性高分子载体（肝靶向性，肿瘤靶向性），高分子药物（干扰素，降胆敏），高分子控制释放载体（胶囊，水凝胶，脂质体）（3）人造器官或组织人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等,生物医用高分子材料的制备,化学家来做第一步,化学家合成原始材料并检测各项理化指标生物学家检测材料生物毒性及生物相容性医学家做临床动物试验-人体试验化学工程师制造生物医用高分子材料临床应用,四、生物医用高分子材料的应用,生物医用高分子材料的应用,生物医用高分子材料的应用,人工心脏,人工心脏是由微机电动机带动的机械泵。人工心脏的泵体材料的选择是关键，硅橡胶容易老化，其他如聚氟乙烯、聚氯乙烯、,聚烯烃等高分子材料易造成凝血现象。,全植入式人工心脏,人工心脏,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。,全植入式人工心脏,2003.8.30.，美国肯塔基州路易斯维尔的犹太医院公布了一张世界上第一个接受全植入式人工心脏移植手术的病人罗伯特图尔斯的照片。,人工肺,人工肺工作过程仿真肺的核心为纤维束，使用多孔介质材料来模拟，外部覆盖一层结构材料。通过外部结构运动使气体流入、流出人工肺。,血流,透析液,肾的主要功能是过滤和排泄血液中的代谢产物和有毒物质，调节体内水分和电解质的平衡。,所谓人工肾主要就是通过体外渗析的方法治疗。渗析是一种用浓度差为动力进行分离的膜过程。血液渗析要求，只能让血液中分子量为500-50000之间的尿毒素透过，但不会让分子量更大的血液成分流失。,血液渗析膜的高分子材料主要有铜氨纤维素（87%）、醋酸纤维素、聚砜和聚丙烯腈等。铜氨纤维素用量最大，性能也最好。,人工肾的中空纤维渗析膜间的空隙较小，表面积大，在进行血液体外流转时，血球损伤较严重。两次治疗必须间隔至少一周。,人工肾脏（血液渗析器）,人工关节,理想的人工关节材料有聚乙烯,因其耐磨性优于不锈钢,用骨水泥作成骨用黏合剂,很受医学的重视。骨水泥是用甲基丙烯酸甲酯为单体,甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物为聚合物加入有机过氧化物引发剂,少量对二苯酚,聚合反应后制成。,人工软骨,高分子粘合剂,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。只需将医用胶往伤口上一抹，6-14秒时间即可粘合，尤其是小伤口，不用敷料包扎，在清创彻底的情况下可不服用抗生素，减轻了病人医疗费用。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,医用高分子粘合剂,高分子粘合剂,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,五、生物医用材