张国杰1134222411材料2课件

医用高分子PPT：1.前言2.医用高分子的分类3.对高分子材料的基本要求4.医用高分子的应用5.前景展望1.前言世界各国已成功地研制出了用高分子材料制造的人工心脏瓣膜、人工肺、人工肾、人工血管、人造血液、人工皮肤、人工骨骼、人工关节等，专家认为在不久的将来，除人脑之外，人体所有器官都可以用人工器官代替。吸水高分子多孔降解支架目前医用高分子材料随来源、应用目的等可以分为多种类型。各种医用高分子材料的名称也很不统一。这里介绍几种常见的分类方式。日本医用高分子专家樱井靖久将医用高分子分

成如下的五大类：

1）与生物体组织不直接接触的材料2）与皮肤、粘膜接触的材料3）与人体组织短期接触的材料

4）长期植入体内的材料

5）药用高分子

2.医用高分子的分类按材料的来源分类

1）天然医用高分子材料

如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、多糖、甲壳素及其衍生物等。

2）人工合成医用高分子材料

如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。

3）天然生物组织与器官

①取自患者自体的组织，例如采用自身隐静脉作为冠状动脉搭桥术的血管替代物；

②取自其他人的同种异体组织，例如利用他人角膜治疗患者的角膜疾病；

③来自其他动物的异种同类组织，例如采用猪的心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜，治疗心脏病等。

按材料与活体组织的相互作用关系分类

1）生物惰性高分子材料

在体内不降解、不变性、不会引起长期组织反应的高分子材料，适合长期植入体内。

2）生物活性高分子材料

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。

3）生物吸收高分子材料

这类材料又称生物降解高分子材料。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。

（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应

人体环境对高分子材料主要有以下一些影响：

1)体液引起聚合物的降解、交联和相变化；

2)体内的自由基引起材料的氧化降解反应；

3)生物酶引起的聚合物分解反应；

4)在体液作用下材料中添加剂的溶出；

5)血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物

质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降。

（2）对人体组织不会引起炎症或异物反应

有些高分子材料本身对人体有害，不能用作医用材料。而有些高分子材料本身对人体组织并无不良影响，但在合成、加工过程中不可避免地会残留一些单体，或使用一些添加剂。当材料植入人体以后，这些单体和添加剂会慢慢从内部迁移到表面，从而对周围组织发生作用，引起炎症或组织畸变，严重的可引起全身性反应。

（3）不会致癌

根据现代医学理论认为，人体致癌的原因是由于正常细胞发生了变异。当这些变异细胞以极其迅速的速度增长并扩散时，就形成了癌。而引起细胞变异的因素是多方面的，有化学因素、物理因素，也有病毒引起的原因。

（4）具有良好的血液相容性

当高分子材料用于人工脏器植入人体后，必然要长时间与体内的血液接触。因此，医用高分子对血液的相容性是所有性能中最重要的。高分子材料的血液相容性问题是一个十分活跃的研究课题，但至今尚未制得一种能完全抗血栓的高分子材料。这一问题的彻底解决，还有待于各国科学家的共同努力。

（5）长期植入体内不会减小机械强度

许多人工脏器一旦植入体内，将长期存留，有些甚至伴随人们的一生。因此，要求植入体内的高分子材料在极其复杂的人体环境中，不会很快失去原有的机械强度。

事实上，在长期的使用过程中，高分子材料受到各种因素的影响，其性能不可能永远保持不变。我们仅希望变化尽可能少一些，或者说寿命尽可能长一些。

（7）易于加工成需要的复杂形状

人工脏器往往具有很复杂的形状，因此，用于

人工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能。否

则，即使各项性能都满足医用高分子的要求，却无

法加工成所需的形状，则仍然是无法应用的。

此外还要防止在医用高分子材料生产、加工工

程中引入对人体有害的物质。应严格控制原料的纯

度。加工助剂必须符合医用标准。生产环境应当具

有适宜的洁净级别，符合国家有关标准。

与其他高分子材料相比，对医用高分子材料的要求是非常严格的。对于不同用途的医用高分子材料，往往又有一些具体要求。在医用高分子材料进入临床应用之前，都必须对材料本身的物理化学性能、机械性能以及材料与生物体及人体的相互适应性进行全面评价，然后经国家管理部门批准才能进入临床使用。4.医用高分子材料的应用1)血液相容性材料与人工心脏

许多医用高分子在应用中需长期与肌体接触，

必须有良好的生物相容性，其中血液相容性是最重要的性能。人工心脏、人工肾脏、人工肝脏、人工血管等脏器和部件长期与血液接触，因此要求材料必须具有优良的抗血栓性能。

近年来，在对高分子材料抗血栓性研究中，发现具有微相分离结构的聚合物往往具有优良的血液相容性，因而引起人们极大的兴趣。例如在聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯的结构中接枝上亲水性的甲基丙烯酸－β－羟乙酯，当接枝共聚物的微区尺寸在20～30nm范围内时，就有优良的抗血栓性。

聚离子络合物（PolyionComplex）是另一类具有抗血栓性的高分子材料。它们是由带有相反电荷的两种水溶性聚电解质制成的。例如美国Amicon公司研制的离子型水凝胶Ioplexl01是由聚乙烯基苄基三甲基铵氯化物与聚苯乙烯磺酸钠通过离子键结

合得到的。

据报道，日本市场上近年出现一种高效人造皮肤，对严重烧伤的患者十分有效。这种人造皮肤的原料是甲壳质材料，从螃蟹壳、虾壳等物质中萃取出来，经过抽制成丝，再进行编织。这种人造皮肤具有生理活性，可代替正常皮肤进行移植，因此可

减少患者再次取皮的痛苦。临床试验表明，这种皮肤的移植成活率达90％以上。

3)医用粘合剂

粘合剂作为高分子材料中的一大类别，近年来

已扩展到医疗卫生部门，并且其适用范围正随着粘合剂性能的提高、使用趋于简便而不断扩大。医用粘合剂在医学临床中有十分重要的作用。在外科手术中，医用粘合剂用于某些器官和组织的局部粘合和修补；手术后缝合处微血管渗血的制止；骨科手术中骨骼、关节的结合与定位；齿科手术中用于牙齿的修补等。

最早用于齿科软组织粘合的粘合剂是α－氰基丙烯酸烷基酯。但这种粘合剂在有大量水分存在的口腔中粘结比较团难，所以现在已不再使用。取而代之的是称为EDH的组织粘合剂。EDH组织粘合剂的组成是α－氰基丙烯酸甲酯、丁腈橡胶和聚异氰酸酯按100:100:10～20（重量比）的比例配制而成，再制成6％～7％的硝基甲烷溶液。5.医用高分子的发展方向

医用高分子的发展巳有50多年的历史，其应用领域巳渗透到整个医学领域，取得的成果是十分显赫的。但距离随心所欲地使用高分子材料及其人工脏器来植换人体的病变脏器尚很远很远，因此尚需作深入的研究探索。就目前来说，医用高分子将在

以下几个方面进行深入的研究。

（3）发展新型医用高分子材料

至今为止，医用高分子所涉及到的材料大部分限于已工业化的高分子材料，这显然不能适应和满足十分复杂的人体各器官的功能。因此发展适合医学领域特殊要求的新型、专用高分子材料，已成为广大化学家和医学专家的共识。目前研究开发混合型人工脏