医用高分子材料临床医学.PPT

1、11王平山，博士王平山，博士教授，博士生导师教授，博士生导师医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）22医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）高长有，马列高长有，马列 编著编著赵长生赵长生 主编主编3PhD: 浙江大学，杭州，浙江大学，杭州， (1999年七月年七月)研究方向研究方向: 生物有机化学生物有机化学Carbonic Anhydrase4中国宝洁北京技术中心职位: 高级研究员(July 1999 to Oct. 2000) R&D: Health-Care Formulation5博士后:德国Johannes Gutenberg University,

2、Mainz (Nov. 2000 to Nov. 2002)有机化学: Macrocyclic Calixarene66Silica ParticleP. Wang et al. European Cells and Materials, 2002P. Wang et al. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2005放射性核废料处理材料：放射性核废料处理材料： Calixarene-CMPO-Nanoparticle 7研究助理教授: 美国阿克隆大学(Akron University)(Nov. 2002 到现在) 高分子科学系: 金属

3、有机高分子材料89医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）1. 概述概述1.1 医用高分子的概念及其发展简史医用高分子的概念及其发展简史 生命科学是生命科学是2121世纪备受关注的新型学科。而与世纪备受关注的新型学科。而与人类健康休戚相关的医学在生命科学中占有相当重人类健康休戚相关的医学在生命科学中占有相当重要的地位。要的地位。医用材料医用材料是生物医学的分支之一，是由是生物医学的分支之一，是由生物、医学、化学和材料等学科交叉形成的边缘学生物、医学、化学和材料等学科交叉形成的边缘学科。而科。而医用高分子材料医用高分子材料则是生物医用材料中的重要则是生物医用材料中的重要组成部分，主

4、要用于人工器官、外科修复、理疗康组成部分，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。复、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。10高分子材料和复合材料高分子材料和复合材料 一、目标一、目标 了解功能高分子材料的分类，列举功能高分子材料在了解功能高分子材料的分类，列举功能高分子材料在生产生活各个层面、高新技术领域中的应用。生产生活各个层面、高新技术领域中的应用。 认识复合材料的结构，说出常见的复合材料及其应用。认识复合材料的结构，说出常见的复合材料及其应用。 体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，从人类体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，从人类利用天然高分子材料到开发、研

5、制和利用新型材料的历史利用天然高分子材料到开发、研制和利用新型材料的历史说明科学技术的发展，尤其是材料科学的发展与人们生活说明科学技术的发展，尤其是材料科学的发展与人们生活质量的关系。评价高分子材料的使用对环境质量的影响。质量的关系。评价高分子材料的使用对环境质量的影响。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）11三大三大高分高分子材子材料料医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）12高分子化合物的分类高分子化合物的分类天然高分子天然高分子合成高分子合成高分子线型高分子线型高分子体型高分子体型高分子热塑性高分子热塑性高分子热固性高分子热固性高分子塑料纤维橡胶塑料纤维

6、橡胶 涂料粘合剂涂料粘合剂功能高分子材料功能高分子材料v高分子按来源分：高分子按来源分：v高分子按结构分：高分子按结构分：v高分子按性质分：高分子按性质分：v高分子按性能高分子按性能 和用途分：和用途分：医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）1314OHHHOHH2CO+n H2OnnnCatalyst医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）15ABSABS高分子广泛用做结构材料、支撑材料、零高分子广泛用做结构材料、支撑材料、零部件材料，你知道什么是部件材料，你知道什么是ABSABS高分子吗高分子吗? ?丙烯腈丙烯腈:CH:CH2 2CHCHCNCN1,31,3丁

7、二烯：丁二烯：CHCH2 2CHCHCHCHCHCH2 2苯乙烯：苯乙烯：医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）16聚乙烯聚乙烯(PE)产品产品吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）17聚丙烯聚丙烯医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）18医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）19聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)20聚聚 四四 氟氟 乙乙 烯烯塑料王塑料王医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）21可溶解的医用塑料洗衣袋可溶解的医用塑料洗衣袋 某些医院采用可溶解的塑料袋装放病人

8、用过的衣被。某些医院采用可溶解的塑料袋装放病人用过的衣被。清洗时可以直接放进洗衣机，洗衣袋能很快溶解在水里，清洗时可以直接放进洗衣机，洗衣袋能很快溶解在水里，避免了衣被中的病菌对洗涤人员的感染。你知道这些可避免了衣被中的病菌对洗涤人员的感染。你知道这些可溶解的塑料袋是用什么制成的吗溶解的塑料袋是用什么制成的吗? ? 可溶解的塑料袋可用聚乙烯醇制成。聚乙烯醇是用可溶解的塑料袋可用聚乙烯醇制成。聚乙烯醇是用聚乙酸乙烯酯通过水解反应制得的。在不同的生产条件聚乙酸乙烯酯通过水解反应制得的。在不同的生产条件下制得的聚乙烯醇水溶性有差异，可以在不同场合使用。下制得的聚乙烯醇水溶性有差异，可以在不同场合使用

9、。例如，手术时使用的缝合线，可以根据需要选择溶解时例如，手术时使用的缝合线，可以根据需要选择溶解时间长短不同的聚乙烯醇制品。间长短不同的聚乙烯醇制品。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）22手术套服手术套服包装薄膜制品包装薄膜制品医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）2324 优点优点：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。蚀和不怕虫蛀等。 缺点缺点：吸水性和透气性不如天然纤维。：吸水性和透气性不如天然纤维。 常见合成纤维常见合成纤维：锦纶：锦纶( (尼龙尼龙) )、涤纶、涤纶( (的确的确良良) )、腈纶、腈纶( (人

10、造羊毛人造羊毛) )、维纶、氯纶、丙纶。、维纶、氯纶、丙纶。合成纤维合成纤维医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）25“尼龙尼龙”的发明的发明 19281928年，美国杜邦公司的科学家希望合年，美国杜邦公司的科学家希望合成一种和真丝与羊毛中的蛋白质链相似的高成一种和真丝与羊毛中的蛋白质链相似的高分子。他们没有使用氨基酸分子。他们没有使用氨基酸( (蛋白质的合成蛋白质的合成原料原料) )，而是用胺和羧酸作原料。得到的聚，而是用胺和羧酸作原料。得到的聚酰胺高分子化合物可拉成细丝，这些细丝坚酰胺高分子化合物可拉成细丝，这些细丝坚韧而且光滑，非常像蚕吐出的丝。韧而且光滑，非常像蚕吐出的

11、丝。“尼龙尼龙”就此诞生，并很快成为丝绸的替代品。就此诞生，并很快成为丝绸的替代品。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）26医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）27医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）28常见纤维常见纤维化学组成化学组成主要性能主要性能天天然然纤纤维维棉纤棉纤维维纤维素纤维素吸水性好，易干，穿着吸水性好，易干，穿着舒适，不起静电，不耐磨舒适，不起静电，不耐磨蚕丝蚕丝蛋白质蛋白质吸水性好，手感柔和，有光泽，吸水性好，手感柔和，有光泽，不起静电，不起球不起静电，不起球羊毛羊毛蛋白质蛋白质弹性强，隔热性、保暖性好，弹性强，隔热性、

12、保暖性好，水洗后收缩，易起球水洗后收缩，易起球化化学学纤纤维维人造人造纤维纤维纤维素纤维素（黏胶纤维）（黏胶纤维）吸水性好，穿着舒适，不起吸水性好，穿着舒适，不起静电，不耐洗，不耐穿静电，不耐洗，不耐穿合成合成纤维纤维各种线型有机高各种线型有机高分子（聚酰胺、分子（聚酰胺、聚酯、聚烯烃）聚酯、聚烯烃）强度高，耐磨，不易强度高，耐磨，不易染色，吸湿性、染色，吸湿性、透气性差透气性差常见的天然纤维、化学纤维的化学组成和主要性能常见的天然纤维、化学纤维的化学组成和主要性能29合成纤维制品合成纤维制品 防弹衣在防弹衣在2020世纪世纪6060年代，尼龙年代，尼龙是制作防弹衣的主要材料。后来发是制作防弹

13、衣的主要材料。后来发现，分子中含有苯环结构的另一种现，分子中含有苯环结构的另一种聚酰胺纤维凯夫拉聚酰胺纤维凯夫拉(Kevlar)(Kevlar)有助于有助于加强衣料本身的张力加强衣料本身的张力( (较尼龙强较尼龙强2 25 5倍倍) )。当子弹击中由此种纤维制成的。当子弹击中由此种纤维制成的防弹衣时，就像坠入一个网中，其防弹衣时，就像坠入一个网中，其能量会向四周扩散，子弹便没有足能量会向四周扩散，子弹便没有足够的能量冲破衣料伤害人体了。现够的能量冲破衣料伤害人体了。现在凯夫拉已取代尼龙作为制作防弹在凯夫拉已取代尼龙作为制作防弹衣的主要材料。衣的主要材料。防弹衣防弹衣医用高分子材料医用高分子材料

14、 （临床医学）（临床医学）30涤纶织品涤纶织品 涤纶强度高、耐磨、耐光、耐蚀、防蛀、易洗快千、涤纶强度高、耐磨、耐光、耐蚀、防蛀、易洗快千、挺括，是优良的衣料，也大量用于制作轮胎帘子线、工业滤布、挺括，是优良的衣料，也大量用于制作轮胎帘子线、工业滤布、绳索等。绳索等。人造羊毛人造羊毛 腈纶柔软、轻盈、保暖，有腈纶柔软、轻盈、保暖，有“人造羊毛人造羊毛”之称。它比之称。它比羊毛轻羊毛轻lOlO，强度却大，强度却大2 2倍多。腈纶防蛀、耐光、不发霉。它适合倍多。腈纶防蛀、耐光、不发霉。它适合制作帐篷、炮衣、车篷、幕布、窗帘等户外织物。用它制成的毛制作帐篷、炮衣、车篷、幕布、窗帘等户外织物。用它制成

15、的毛线为人们所喜爱。线为人们所喜爱。缝合线缝合线 乳酸纤维与其他有耐水性的化学纤维不同，它易水解成乳酸纤维与其他有耐水性的化学纤维不同，它易水解成小分子小分子乳酸。乳酸纤维也可以作外科手术缝合线，在伤口愈乳酸。乳酸纤维也可以作外科手术缝合线，在伤口愈合后无需拆线。因为，乳酸纤维在体内水解生成的乳酸能参与人合后无需拆线。因为，乳酸纤维在体内水解生成的乳酸能参与人体的正常代谢作用，被消化排出体外。体的正常代谢作用，被消化排出体外。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）31橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用橡胶通用橡胶特种橡胶特种橡胶主要成分是主要成分是丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁

16、橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶321 1，3 3丁二烯的加聚反应：丁二烯的加聚反应：天然橡胶主要成分的天然橡胶主要成分的结构：结构：天然橡胶的单体为：天然橡胶的单体为：异戊二烯异戊二烯聚异戊二烯聚异戊二烯33 根据天然橡胶根据天然橡胶 的结构特点的结构特点，说说它的性质可能有哪些不足说说它的性质可能有哪些不足?如如:橡胶遇到下列物质各发生什么反应橡胶遇到下列物质各发生什么反应?A、溴水、溴水 B、酸性高锰酸钾、酸性高锰酸钾 C、氯化氢、氯化氢 D、汽油、汽油 E、硝酸、硝酸 F、氧气、氧气34 天然橡胶天然橡胶( (生胶生胶) )是线型高分子，物理与机械性能都比较差，是线型高分子，物理与机械性能

17、都比较差，在温度较高或受力较大时，容易发生形变，且形变后不能复原。在温度较高或受力较大时，容易发生形变，且形变后不能复原。为改进这种缺陷，人们采用增加橡胶分子之间交联的方法，使为改进这种缺陷，人们采用增加橡胶分子之间交联的方法，使线型分子转变成为体型的网状分子。硫化橡胶既有弹性又不易线型分子转变成为体型的网状分子。硫化橡胶既有弹性又不易变形，就是因为在长的线型分子间形成了二硫键。变形，就是因为在长的线型分子间形成了二硫键。 未经硫化的生橡胶可溶解于甲苯等有机溶剂硫化橡胶在未经硫化的生橡胶可溶解于甲苯等有机溶剂硫化橡胶在有机溶剂中不溶解，只发生溶胀。生橡胶的甲苯溶液可用做橡有机溶剂中不溶解，只发

18、生溶胀。生橡胶的甲苯溶液可用做橡胶制品的黏接剂。胶制品的黏接剂。 一般橡胶制品只达到轻度交联，高分子链上还有双键。受一般橡胶制品只达到轻度交联，高分子链上还有双键。受氧气、臭氧、日光等作用时，容易老化，弹性下降，变硬开裂氧气、臭氧、日光等作用时，容易老化，弹性下降，变硬开裂或变软发黏。例如，贮存或使用时问长了的汽车轮胎、自行车或变软发黏。例如，贮存或使用时问长了的汽车轮胎、自行车车胎会发生龟裂，乳胶手套会发黏或变硬脆裂。车胎会发生龟裂，乳胶手套会发黏或变硬脆裂。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）35橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大。橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大。橡胶的硫化橡胶的硫化医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）36 在医用中，我们用到哪些合成橡胶制品在医用中，我们用到哪些合成橡胶制品? ? 人们在长期的生产和科学实验中认识了天然人们在长期的生产和科学实验中认识了天然橡胶的结构，受到启发，成功地合成了多种合成橡胶的结构，受到启发，成功地合成了多种合成橡胶。通常使用的合成橡胶有丁苯橡胶、顺丁橡橡胶。通常使用的合成橡胶有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等，还有耐