1、v1. 概述v2. 医用功能高分子材料的设计基础v3. 医用功能高分子材料的设计与合成v4. 高分子药物及包装材料v5. 高分子检查诊断试剂v6. 高分子器官v7. 医用高分子材料v8. 医用功能高分子展望6.1概述人类进入了医用高分子时代n随着科学技术的发展，高分子材料进一步渗透到医学研究，生命科学和医疗保健各个部分。人工血管人工血管人工肾人工肾人工心脏人工心脏人工骨人工骨缝合线缝合线人工眼人工眼医用功能高分子分类材料是否进入人体材料是否进入人体 生物医用材料生物医用材料 医用金属材料医用陶瓷材料医用高分子材料非介入式介入式 非接触性接触性6.2 医用功能高分子材料的设计基础n 高分子设计的
2、内容n 医用功能高分子筛选试验n 医用功能高分子材料的设计医用高分子材料必须满足以下基本条件：在化学上是不活泼的，在化学上是不活泼的，不会因与体液接触而不会因与体液接触而发生变化发生变化对周围组织不对周围组织不会引起炎症和会引起炎症和异物反应；异物反应；不会致癌不会致癌不会发生不会发生变态反应变态反应性的过敏性的过敏反应反应长期埋值在体内，长期埋值在体内，也不会丧失抗拉强也不会丧失抗拉强度和弹性等物理机度和弹性等物理机械性能械性能具有抗血栓性，具有抗血栓性，即不会在表面即不会在表面产生凝血产生凝血能经受必要的消毒能经受必要的消毒措施而不产生变性措施而不产生变性易于加易于加工成所工成所需要的需要
3、的形状形状6.2.1高分子设计的内容v材料的试验材料的试验v医用功能高分子材料筛选实验主要从三个方面进医用功能高分子材料筛选实验主要从三个方面进行：行：材料性质试验材料性质试验生物试验生物试验溶出物试验溶出物试验6.2.2医用功能高分子筛选试验v医用高分子材料的应用分类对象领域应用目的适 用 性直接治疗一切医疗领域外科手术后治疗缝合线、粘接线、止血剂、创伤被覆材料、导管、插管、血液袋、引流管组织软组织硬组织损伤修复代替补缀材、人工皮肤、人工玻璃体、眼内隐形镜片、人工骨、人工关节、义齿、人工齿根器官呼吸、循环血液净化代谢、免疫机能补助机能代行人工肺、人工心脏、人工血管、人工血液、人工肾脏、血液交
4、换器、人工肝脏人工肠管、人工免疫系医药制剂TTS、DDS安定化放出控制目标化镇痛剂、抗癌剂、荷尔蒙、循环器系药免疫功能控制物质的剂形化智力血液制剂成分分离血浆、血小板、赤血球等分离柱检查诊断标本检查血球功能微量生理活性成分细胞标识化、细胞机能检查药剂免疫测定用粒子生体检查生物传感器生物化学检查用担体、微粒子膜6.2.2医用功能高分子筛选试验多糖类蛋白质生体组织纤维素、淀粉、壳聚糖动物胶、白蛋白肠线、猪皮、同种异种脏器类v医用材料的原材料分类天然高分子合成高分子无机金属高分子复合材料低分子化合物非吸收性吸收性硅油、PAN、聚氨酯、PMMA、聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、PVA等聚乳酸、聚环
5、内酯、聚缩醛、聚醚、聚丙烯、聚氨基酸酯等玻璃、陶瓷、磷灰石、碳纤维、蛋白石、沸石、蒙脱石钛合金、金、银、不锈钢、钽等有机材料无机材料、陶瓷系金属材料、人工材料由生物体来的材料粘接剂、添加剂、药剂、调制用试药类6.2.3医用功能高分子材料的设计v1.血液适应性v当异物与血液接触时，在几秒钟之内就会吸咐血浆蛋白，接着就粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子，在高分子材料表面凝血即产生血栓。 v1.血液适应性ABCDE疏水性亲水性亲水性高聚物疏水性高聚物通用高聚物抗血栓性图中曲线表示不具有图中曲线表示不具有形态学（微观相分离）形态学（微观相分离）效应的材料所具有的效应的材料所具有的抗血栓倾向，箭
6、头表抗血栓倾向，箭头表示根据形态学效应抗示根据形态学效应抗血栓性的提高情况。血栓性的提高情况。如果材料特别容易润如果材料特别容易润湿或特别难润湿，则湿或特别难润湿，则抗血栓性理应提高抗血栓性理应提高 6.2.3医用功能高分子材料的设计v有机硅聚合物v在表面上具有交替出现亲水和疏水部分结构的高聚物v水凝胶与血液界面含水率高的层接近时,其结构就具有抗血栓性。 v将材料表面用碳素蒸镀，可提高材料的抗血栓性能。 Cardiothane及Biomer氟化聚氨酯苯乙烯和羟乙基甲基丙烯酸酯嵌段共聚物聚苯乙烯型共聚物多糖型亲水性聚酰胺的嵌段共聚物。合成材料6.2.3医用功能高分子材料的设计抗凝固剂、栓溶性酶的
7、固定化蛋白质的固定化细胞的固定化人脐带静脉(商品名Biograft)牛颈动脉(商品名Solcograft-P)猪心肌膜（商品名Polystain）利用戊二醛处理后保存混合型材料利用生物体组织6.2.3医用功能高分子材料的设计2.组织适应性v作为医用材料的基本条件，都要求有所谓“生物体适应性”功能。生物体适应性分为两种：如上述与血液接触时的血液适应性；与血液以外的生物体组织相接触时的“组织适应性”。v组织适应性试验,一般在有在活体内(in vivo)和在活体外(in vitro)两种方法。6.2.3医用功能高分子材料的设计与化学结构有关的性质高级结构形状及形态上的差别 组织反应的原因酸性碱性、亲
8、水性疏水性、含水率高低及生物降解性微观不均相结构螺旋或环形等6.2.3医用功能高分子材料的设计截面为圆形、五角形、三角形等形状的不同薄膜、海绵、纤维及粉末等形态上的差异表面的粗糙程度多孔质材料的不同孔径及外形大小主要组织适应性材料的现状和存在问题：硬组织代用材料人造骨人造关节氢氧化磷灰石和聚乳酸复合化超高相对分子量聚乙烯超高相对分子量聚乙烯PMMA、特氟隆、特氟隆存在耐磨性问题存在耐磨性问题6.2.3医用功能高分子材料的设计软组织代用材料多孔质特氟隆做人造气管，硅胶做人工食道、人造气管及人造肌腱等与骨组织的粘结问题聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯等水凝胶制品有组织亲合性，组织反应也少，强度差。硅胶管组
9、织适应性良好的，但因容易感染只能用约10个月时间。6.2.3医用功能高分子材料的设计6.3 医用功能高分子材料的设计与合成v1. 体型交联结构v合成体型交联高聚物大致有下面两种方法：一段合成的方法在预聚阶段先赋予必要的形状，然后再使其三维化的二段合成方法。6.3.1 利用合成方法控制结构6.3.1 利用合成方法控制结构v离子交换树脂v所用的玻璃珠状乙烯类交联高聚物，是一段合成体型交联结构高聚物的典型例子。10%左右交联剂、二乙烯苯的苯乙烯单体或者含有甲基丙烯酸乙二醇酯交联剂的甲基丙烯酸酯水中悬浮聚合体型交联结构的玻璃状高聚物导入磺酸钠阳离子交换树脂v酚醛类树脂v是反复进行加成缩合最终生成体型交
10、联结构的。v在预聚物阶段，可任意选择加工方法。v粉末状预聚物的压缩成型可在成型的同时进行热固化处理，制成不溶、不溶的产品。此外，也用来作为纤维处理剂及粘结剂。v酚醛清漆树脂在预聚阶段可以熔融纺丝，加工成纤维状后，进行固化处理就可得到体型结构的、非晶性、无取向、且具有优良防火性及难燃性的纤维。6.3.1 利用合成方法控制结构6.3.1 利用合成方法控制结构v如果将原来产品的分子结构稍微改变，则其热稳定性也会显著提高。v预聚物是用酚和、-二甲氧基对二甲苯进行傅列德尔-克拉夫茨反应而得到的缩聚产物，基本结构为：OHCH2n CH2OHCH2CH2OH6.3.1 利用合成方法控制结构v经过热固化反应形
11、成的体型交联结构，除了有酚核以外，还有苯核介于二个亚甲基之间的特征：OHCH2 CH2CH2CH2CH2CH2CH2HOOHCH2CH2CH2OHCH2CH2HOCH2CH2CH2HOCH2OHCH2 CH2CH2HOCH2OHCH2OHCH2CH2HOCH2（a）酚芳烷基固化物的推测结构 （b）酚醛清漆固化物的推测结构6.3.1 利用合成方法控制结构v新型体型交联结构互穿网络型高分材料。聚合物聚合物1聚合物聚合物2不相溶不相溶互穿结构互穿结构溶胀溶胀聚合聚合无宏观相分离无宏观相分离v用高频电场作用于133Pa左右的低压气体时，气体中的自由电子被加速形成等离子状态。自由基电子离子各种激发态物质
12、等离子体将常用的单体通入这种介质时，易于引发聚合，而且对于苯、吡啶、萘等在通常条件下不易聚合的有机物，也能象单体一样简单地活化而开环，而生成复杂结构的高聚物。2. 等离子体聚合6.3.1 利用合成方法控制结构各种烃类原料气体以等离子体聚合时所得高聚物的结构单元 气体原料化 学 结 构 单 元戊 烷CH2CH2CH2，CH2，CH=CH，在每个C上歧化乙 烯 CH2CH2CH2，CH3，CH=CH，饱和烷基链的交联丁二烯 CH2CH2CH2，CH3，CH=CH，饱和及不饱和烷基链的交联苯 CH2CH2CH2，CH3，CH=CH，CC，C=C=C，C5侧链苯乙烯 与苯相同，C6H5CH2萘 CH2
13、CH2CH2，CH3，CH=CH CC，C=C=C6.3.1 利用合成方法控制结构 CH3 (CH2)3v实现这种等离子体聚合及等离子处理的实验装置，基本上由下列三部分组成：供给低压空间与电场的反应器用于维持反应器内1.3133Pa左右的低压排气系统供给电极放电电流所需的频率为13.56MHz、输出功率约为50W左右的高频电源激发所用频率是KHzGHz的高频而以氩气，氮气等作为载气并用6.3.1 利用合成方法控制结构6.3.1 利用合成方法控制结构v将等离子状态用于反应中的最大特征，是等离子体能量能到达基材深度极浅的部位上，即可在构成基材的材料整体性质几乎不受影响的情况下，对表面层进行改性。v
14、在等离子体引发聚合中，反应分引发和增长，终止两个阶段进行。v等离子体引发聚合中，所生成的自由基活性中心寿命较长，可充分进行增长反应。 v生产具有近似天然纤维结构及功能的人造纤维，对高分子科学与技术而言，是一个大目标。纤维素纤维素樟脑樟脑硝化甘油硝化甘油热塑性材料无烟火药火箭推进燃料硝化纤维素增塑剂几乎所有的纤维素衍生物，都是用所需要的官能团来交换葡萄糖单元上的羟基合成而成 6.3.2 大分子功能反应1. 导入功能团6.3.2 大分子功能反应纤维素纤维各种吸附剂离子交换体调制酶固定化医药品固定化导入不同官能团6.3.2 大分子功能反应v最常见的分子内交联是由乙烯类高聚物的环化反应形成的，例如以聚
15、乙烯醇缩甲醛为例，其基本反应如下式所示：O HO HO HO HO HO HO HOOO HO HOOOORRR+ R C HO2. 分子内交联6.3.2 大分子功能反应3. 分子间交联NR-硫化纤维素防皱整理胱胺酸定发型明胶重铬酸盐光照PVA月桂酸（桂皮酸）光照双键交联电子照相酚醛清漆+萘醌二叠氮精细加工通用塑料阴级射线、X-射线、交联、含双键的环化橡胶、与二叠氮化合物精细加工用抗蚀剂使之形成分子间交联而得到各种功能化物质 6.3.2 大分子功能反应v4 . 分解与稳定化Polymer热和光氧、水、酸、碱应力、应变摩擦功能性能下降不可逆性断裂易受氧化处：双键相邻近的-CH2-；与醚键相邻接-
16、CH；季碳、叔碳氨受阻酚2，6-二叔丁基对甲酚二芳胺抗氧剂：6.3.2 大分子功能反应v以高分子固体表面为研究对象，通过导入官能团，赋予高分子所需功能的操作，称之表面处理。v可获功能有：v粘结性、印刷性、PE、电光花、接触角小、表面易润湿、粘合强度大v对物质有选择性的屏蔽功能或选择性透过功能v对能量有选择性的屏蔽，透过及反射功能v硬度及耐磨损性v电、磁特性v耐化学药品性v对生物体组织及生物功能的适应性v具体方法有：化学处理；物理处理；物理化学方法。5. 表面界面功能化6.3.2 大分子功能反应溶剂处理表面活性剂处理药品处理进行表面氧化表面接枝化涂覆官能团单体及预聚物，功能单体及予聚物硬化反应偶
17、联剂处理选择性地除去及净化分布在表面上的低分子成分除去及净化表面污染物质结构改造，导入官能团在表面上添加偶联剂，易于导入官能团化学方法6.3.2 大分子功能反应UV照射低温等离子体浸蚀剂表面改性等离子体聚合金属化处理用紫外线照射表面进行改性辉光放电 电晕放电（电火花处理）, Casing等离子体用惰性气体活化粒子的交联反应在表面上形成致密的不溶、不熔物质电镀、离子喷涂、静电植绒等方法形成金属薄膜物理方法6.4高分子药物及包装材料 近年来高分子药物发展很快，因为它可能具备优良药物所有的几种性能：溶解度可控无毒性对病菌有特征作用在血液中停留时间长某些结构的化合物在正常细胞与病变细胞中的浓度是不一样
18、的，如将这些结构引入高分子药物中作为载体，可使药物更多地进入病变细胞。可延长药物在人体内的作用时间，慢慢地放出药物（即徐放性），有选择地送到要治疗的细胞部位，发挥更高的药效，这样就不需要病人经常多次服用药物。6.4高分子药物及包装材料v高分子药物大体上可分为两大类：药理活性的高分子药物高分子载体药物只有整个高分子链才显示出医药活性相应的低分子模型物一般却无药理活性一些小分子药物通过共价键与高分子母体相结合或以离子交换、包埋、吸附等形式形成的高分子药物可以缓慢地、持久释放出低相对分子质量药物，可以制成可控制释放（Controlled elease）药物降低用药剂量，避免频繁地服药。在体内保持恒定
19、的药物浓度，使药物的药物活性持久，提高疗效。6.4高分子药物及包装材料v作为药用功能高分子的研究，主要从三个方面着手：根据已有小分子药物的功能，设计并合成了既有这些药物功能，又能克服这些药物副作用的新药物功能性高分子的出现，使得人们要能根据人体的代谢过程，合成出具有催化、抑制或刺激作用的高分子药物发现某些聚合物作为药物的广泛的试验研究6.4.1 高分子药物释放和送达体系高分子载体药理活性分子不降低原来药效抑制副作用适当浓度和持续时间导向集积到患病部位p时间控制型释放体系时间控制型释放体系 p部位控制型送达体系部位控制型送达体系 p“智能智能”型药物释放体系型药物释放体系 p多肽药物释放体系多肽
20、药物释放体系癌细胞所带的负电荷比正常细胞要多阳离子高分子Cationic polymer多胺类聚氨基酸类聚乙烯基-羟基吡啶中和癌细胞的负电荷以及由它产生的非特异性的网状内皮系统机能亢进，对癌细胞的分裂有阻止作用杀菌性、抗病毒等作用。6.4.2 抗癌高分子药物n1. 离子交换树脂6.4.2 抗癌高分子药物阴离子高分子Cationic polymer吡喃共聚物产生广谱免疫活性、诱导产生干扰素、改进网状内皮系统的功能，具有免疫佐剂、抗病毒、抗肿瘤的活性能活化巨噬细胞直接抑制许多病毒的繁殖持续的抗肿瘤活性毒性要比其他阴离子大分子低得多6.4.2 抗癌高分子药物v以离子交换树脂为主体制备的高分子药物已经
21、获得临床应用。在主链上带有季铵阳离子结构的聚合物有很强的镇痉挛作用，见图。6.4.2 抗癌高分子药物v中国、日本的民间验方中，很早就有草类对癌症有效的说法，主要成份是由多糖组成。实验指出以(1-3)键为主链、(1-6)为支链的多糖衍生物（如多糖的螺旋）就是具有抗癌性能n2.多糖类6.4.2 抗癌高分子药物v葡聚糖类聚合物药物v葡聚糖类聚合物在医疗方面主要作为重要的血容量扩充剂，是人造血浆的主要成分。蔗糖右旋糖酐肠膜状明串珠菌静置发酵旋糖酐经氯磺酸和吡啶外理可以得到具有抗血凝作用的磺酸右旋糖酐钠盐右旋糖酐的硫酸酯用于抗动脉硬化和作为抗凝血剂，还可以作为抗癌药物的增效剂使用6.4.2 抗癌高分子药
22、物v活性杆菌在实验肿瘤及人体癌症的应用上取得了较大进展。这些细菌细胞壁是由糖脂类为中心的生物高分子构成的，其主要机制是免疫反应。用于癌症免疫疗法的种有：沙门氏菌大肠杆菌百日咳菌志贺氏菌布鲁氏菌n3. 菌体细胞壁6.4.3 心血管用高分子药物代用血浆和血红蛋白凝血药物治疗动脉硬化的高分子药物抗血栓用高分子药物肝素的半合成材料；葡萄糖硫酸钠；聚乙烯硫酸钠与尼古丁酸戊酯配合使用聚丙烯酰胺聚乙烯二甲胺基丙基溴可以有效地中和肝素恢复血液的凝固性聚乙烯吡咯烷；聚丝氨酸；聚乙烯吡咯烷对甲苯碘；聚血红素；聚红血球6.4.4 抗菌、抗病毒高分子药物v1. 抗菌高分子药物v抗菌素中具有代表性的物质是青霉素，由于含
23、有毒性和过敏反应，应用上受到限制。接在高分子上后，比低分子药物有更好的持久性，毒性也小得多。v2. 抗病毒高分子药物v一些高分子电解质或者经水解后制成电解质的高分子物质，对动物进行静脉注射后，具有抗病毒的效应。6.4.4 抗菌、抗病毒高分子药物v将低分子抗结核药物，对氨基水杨酸通过酯键与聚乙烯醇相结合成如图：6.4.5 抗辐射高分子药物v放射性防护高分子药物是一类重要的新药剂，从发现胱氨酸具有抗放射性活性功能以来，受到很大重视。胱氨酸氨基乙烷硫醇抗射线作用主要来自二硫键抗射线作用主要来自二硫键6.4.6 其他高分子药物高分子止血高分子止血剂剂高分子消泡高分子消泡剂剂聚羟基乙酸羧甲基纤维素聚乙烯
24、吡咯烷酮-乙酸乙烯共聚物止血沙布聚二甲硅氧烷6.4.7 合成疫苗与高分子免疫试剂合成疫苗理想的疫苗应能模拟与自然感染相似的免疫刺激，产生最低的副反应，而且价廉、易得、稳定和使用方便，合成疫苗是最理想的疫苗之一。高分子免疫佐剂合成疫苗持久性需要辅助剂的帮助，而安全有效的辅助剂更有待于开发。理想的疫苗佐剂应当是高效，无毒，在体内易代谢，非冷藏条件下稳定。高分子本身能刺激、活化免疫细胞；利用高分子物质改变抗原的物理状态和递呈方式；利用高分子对抗原控制释放6.4.8 高分子药物包装材料v1. 药用高分子化合物的外包装液状制剂液状制剂固体制剂固体制剂增稠剂，稀释剂、分散剂和清泡剂等粉状、粒状、胶囊、锭状
25、、膏状、崩解状、润滑剂、膏糊膜浆等6.4.8 高分子药物包装材料v微胶囊技术自20世纪30年代问世以来，在各个领域得到了广泛的发展。近代高分子半透膜的出现为医用制剂的微胶囊化开拓了广阔的前景。v用作微胶囊的高分子材料有： 甲基纤维素、醋酸纤维素、乙基纤维素、PS、PU、PVA、天然橡胶、虫胶、松胶、明胶、阿拉伯胶、甲基纤维素、聚丙烯酰受、聚酰胺、有机硅、聚丁二烯、聚醚、PE、PP、PMMA、PEG、淀粉、糖等。 2. 微胶囊6.4.8 高分子药物包装材料v3.高分子载体药物v包含四类基团：药物药物累壁输送用基团能使整个高分子链溶解的基团6.5高分子检查诊断试剂 n为使检查诊断快速化简便化，而不
26、断引进新方法开发新试剂，高分子检查诊断试剂是一个发展十分迅速的领域。在很多的场合下，高分子材料可起着生理活性物的吸附体载体隔离膜等方面的作用。 高分子材料形态用途用于生物传感器活用功能特性纤维素实验纸简易检查试药亲水、空隙多、包埋保存酶较容易，利用微胶襄可同时含浸其他试药safuarosu珠状固定醇试药具有亲水、多孔性，通过CNR处理，使酶容易成固定化醋酸纤绽素聚碳酸酯膜酶电极利用扮子选择透过性(HO基质，用二种膜使酶保持三明治状，防止流出。骨胶原膜酶电极通过电动化学吸附法，可在含酶骨胶原中，制出包酶固定膜。尼龙管状固定酶反应堆利用素材分子中的胺结合，使各种酶在固定化，成管状，应用于流程系统分
27、析仪聚丙烯酰胺凝胶固定酶试药Oxltaneacidchdeazldanhtydrde等各种方法，可以使共价链TiO2-围胶纤维素聚醋薄膜滑板型固相分析元件利用形成均等膜原的积层涂膜特性使酶试药成三明治。多孔性二氧化硅珠状固定酶栏多孔性相当于单位容积的面积很大，通过硅烷偶合法容易固定各种醋酸纤维素膜免设电极利用多孔性及容易形成薄膜性质，包含固定抗原、抗体等。Sfmlekkse交联凝胶RIA试药利用多孔性和高蛋白吸着有，吸附抗原抗体等聚丙烯酰胺葡酸珠状FIA试药蛋白质吸着能高非牧场划吸着较，而且容易制成等的微粒子，其比重接近于水聚苯乙烯珠球/试验管RIA试药蛋白质吸着能高，容易形成，而且为控制非特
28、异吸着种种表面处理成为可能聚苯乙烯胶乳凝聚反应试药蛋白质吸着能高，易获得均等的微粒子，而能且为抑制非特异性凝聚的表面处理成为可能醋酸纤维素膜酶免设电极利用多孔性及容易形成薄膜性质，包含固定抗原、抗体等聚苯乙烯球珠EIA试药蛋白质吸着能高，容易形成，而且为控制非特异吸着种种表面处理成为可能聚苯乙烯试管脂酸冻点EIA试药蛋白质吸着能高，容易形成而且为控制非特异吸着、种种表面处理成为可能(载子成为反应容器,故操作简单)玻璃蒸馏球状EIA试药分离后洗净容易,可结合抗体抗原等,可利用硅烷偶联反应法热致变化高分子材料pH刺激引起的变化高分子 光功能高分子 电刺激功能高分子材料生化刺激功能PGn聚丙烯酸酰胺
29、共聚的水凝胶,有氢键结合的互穿交联网络(IPN)结构。这种PG在纯水中高于特定温度时，体积溶胀，反之则收缩。n聚乙基恶唑啉(PROX)与聚甲基丙烯酸(PMMA)在水中呈配合状态,且在不同pH值时发生相转变。n紫外光刺激：光敏分子进入PNIPA的凝胶的网络结构所形成的光敏凝胶共聚物,在UV光照或停止照射时,体积会发生变化。n可见光刺激：PNIPA加入发色剂叶绿酸铜三钠盐而形成光敏凝胶,光照射时收缩,停止时溶胀。n聚苯胺聚吡咯在不同电场作用下，可显不同颜色。n将PNIPA与缩水甘油甲基丙烯酸酯（GMA）的共聚凝胶作为胰蛋白酶的载体，在生化反应中使胰蛋白酶得分离精制方面取得较好效果6.6高分子材料器
30、官 v6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用 人工关节人工血管心脏起搏器脏器材 料人工血管人造丝、尼龙、腈纶、涤纶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯醇缩甲醛海绵体、多孔聚四氟乙烯-胶原-肝素复合体人工心脏聚氨酯橡胶、硅橡胶、天然橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、聚四氟乙烯、涤纶人工心脏瓣膜和心脏起搏器硅橡胶、嵌段聚醚氨酯弹性体、环氧树脂、聚乙烯醇缩甲醛人工肾脏铜氨再生纤维素纤维、醋酸纤维、聚甲基丙烯酸甲酯立体复合物、聚丙烯腈、聚砜乙烯-醋酸乙烯共聚物聚氨酯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸-羟乙酯人工肝脏赛珞膜活性炭高分子涂层、中空活性碳纤维人工肺硅橡胶、聚丙烯中空纤维、聚砜人工胰脏Amcion XM
31、-50 丙烯酸酯共聚物人工耳听骨多孔性超高相对分子质量的聚乙烯树脂人工乳房LS-4100系列医用级加工成型硅橡胶医用胶粘剂聚甲基丙烯酸甲酯玻璃粉、甲基丙烯酸三缩乙二醇酯、三正丁基硼与氧化反应物人工肾血液透析器中空纤维的铜氨纤维膜、醋酸纤维素膜、粘胶纤维素膜、和非水溶剂法纤维素膜聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯聚砜乙烯-乙烯醇共聚物等合成高分膜人工肝透析膜中空纤维膜材料、PAN、赛珞玢和PHEMA等肝腹水超滤浓缩回输器纤维素及其酯类聚丙烯腈等血液浓缩器纤维素及其酯类、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯聚砜等BC骨水泥粉体磷酸三钙、聚丙烯氢氧化钙灰石水等人工肝支持装置聚砜醋酸纤维素6.6.1 高分子材料在人工脏器上
32、的应用v1 .人工血管A.聚四氟乙烯人工血管B.改良骨原胶人工血管6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用v人工肺主要用于胸腔外科手术及呼吸不良者的辅助治疗。v人工肺可分为两大类：气泡式和膜式人工肺。v膜式人工肺又可分为膜型层积式螺管型和中空纤维型。2. 人工肺6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用v人工心脏使用的材料分为两类：v一类是具有特制表面或经特殊处理的合成高分子材料v另一类是生物化的合成高分子材料。3. 人工心脏6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用v材料的生物化生物机体组织生物材料合成高分子材料生物学修饰生物成分生物学处理（如用戊二醛处理）生物、血液适应性材料6.6.1 高分子
33、材料在人工脏器上的应用v人工心脏分为胎型和袋型两类。胎型人工心脏及其凝血位置 p胎型，是指在一个外壳内还有一层胎膜，由胎膜的一侧鼓入空气，挤压另一侧的血液。6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用克力夫兰医学研究所的人工心脏 p袋型人工心脏是指由高分子合成材料制成一个袋状的套与血液相连。美国克夫兰研究所试制的袋型完全人工心脏，系用牛心心膜作底层，生橡胶覆在上面，再一层高分子合成材料聚氨酯。 6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用v美国宾夕法尼亚州立大学研制的袋型完全人工心脏则用网状化的聚氨酯作为袋膜材料 6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用v美国开发了“左心室同轴对称辅助泵”，此设备是气
34、动的。压缩空气使聚氨酯橡胶球式泵腔张合，帮助输送血液。6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用v临床应用主要有生物瓣膜和机械瓣膜两大类。4. 人工心脏瓣膜6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用v5. 人工肾v所谓人工肾是一种血液净化装置，它用高分子材料制成具有透析过滤作用的膜，通过一整套装置，来完成过滤排泄功能。把尿素尿酸以及外来的有毒物质排除体外，使患者的生命以延缓。目前世界上有几十万人依靠人工肾进行治疗和维持生命。6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用vA.透析原理赛咯玢半透膜的透过情况 6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用vB透析膜v再生纤维素v醋酸纤维素v聚丙烯腈v聚甲基丙烯酸
35、甲酯vEVAv聚砜v聚碳酸酯等。6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用vC透析人工肾的类型TriEx型人工肾 6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用仿盘管型中空纤维人工肾 6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用平板型人工肾 中空纤维型人工肾基本结构 6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用交叉式中空纤维型人工肾 6.6.1 高分子材料在人工脏器上的应用6. 人工肝脏仍属于透析法6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v1. 眼科材料v(1) 人工角膜v目前采用硅橡胶、玻璃、有机玻璃和亲水性的聚丙烯酸酯制做人工角膜6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用
36、v(2) 人工晶状体v中间充气的硅玻璃水晶体做人工晶状体，后用硅橡胶球，不同粘度的硅油注入眼球v(3) 人工玻璃体vPVA水凝胶人工晶状体6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v(4) 人工眼球v交联聚乙烯醇凝胶和腊并用v硬质聚氯乙烯v(5) 人工视网膜v医用硫化硅橡胶6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v2.牙科材料齿冠修复材料粘合材料人工齿冠材料人工齿材料义齿床材料印膜材料托架其他材料6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v3.骨科材料 人工骨与人工关节聚氯乙烯，聚四氟乙烯等表面发泡材料发泡的氧化铝陶瓷浸在环氧树脂中制成的增强复
37、合材料接骨材料聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，硅脂。6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v美国巴特尔哥伦布研究所已研制成功一种可植入体内具有肌肉功能的人体肌肉系统，这种人工肌肉是由一根硅橡胶管包着一跟涤纶织物持之以恒组成。 4. 人造肌肉6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v人工皮肤实质上是皮肤治疗过程中的一种暂时性的创面保护覆盖材料。防止水分和体液从创面逸失防止感染使肉芽及上皮逐渐生长，促进愈合主要作用: 5. 人工皮肤6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v目前人工皮肤有以下几种：v聚甲基丙烯酸羟乙酯。v交联聚丙烯酰胺的网状中，嵌有含
38、水高的韧性聚糖胶体的包扎带。v透水性的丙烯酸聚合物薄膜。v胶原和软骨素硫酸混合物纤维冷冻干燥，以戊二醛处理，形成海绵状，与有机硅膜压，作为创伤被覆材料。 6.6.2高分子材料在五官科骨科创伤外科和整形外科上的应用v6. 整容材料人工乳房低渗出型硅橡胶乳房植入体人工鼻及鞍鼻整形人工鼻可选用甲基丙烯酸甲酯聚乙烯硅橡胶等人工下颌骨硅橡胶下颌骨人工喉硅橡胶被认为是制作人工喉头的最理想材料人工耳朵硅橡胶做一有珠网的耳壳，便于组织生长和固定。聚氨酯橡胶聚乙烯聚氯乙烯硅橡胶与胶原或聚四氟乙烯的复合体等材料。6.7医用高分子材料v随着现代科学和医疗技术的迅速发展。医疗器械做为科学技术产品主要标志之一，已成为医
39、学领域的重要环节。本章着重介绍高分子医疗用具和制品。 6.7.1高分子医疗用具和制品6.7.1 高分子医疗用具和制品v1.一次性高分子医疗用品v常用的医用高分子原料有聚乙烯、聚丙烯和无毒聚氯乙烯等。一次性医疗用品用即弃的医疗用品DISPOSABIE传统的玻璃、金属及动物植物纤维等天然产品玻璃针筒不锈钢针PP、PE、PVC、聚四甲基戊烯制造的筒芯和注射针质地轻不破碎不用消毒塑料针一次使用一次使用费用太高多次使用有消毒是否彻底交叉感染6.7.1 高分子医疗用具和制品连接管聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚丙烯输血或静脉注射装置聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶输血输液针聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龙一次性高分子
40、医疗用品6.7.1 高分子医疗用具和制品v新型的高分子绷带材料是由纱布上浸渍了由异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体制成的，平时保存在铝箔复合薄膜制成的包装袋中密封保存。v使用时，将这种材料先在水中浸润一下，然后一层层缠在患者需要固定的部分。高分子绷带材料水中浸润聚氨基甲酸酯并形成交联结构柔软的纱布变得同铁板一样硬空气容易流通重量轻，厚度小 2. 高分子绷带材料6.7.1 高分子医疗用具和制品v3. 医用高分子缝合线v必须满足以下条件：v(1)可进行彻底的消毒杀菌处理；v(2)有适当的机械力学性能，20%的延伸率，有一定的柔软性，回复性，一定的湿润强度和磨擦系数；v(3)缝合、打结时操作方便；v(4)缝
41、合进行时保持一定强度；v(5)对人体组织有适应性，不要因异物反应而出现炎症；v(6)最好是在体内无毒地最后被完全吸收。实际应用的医用缝合线，主要分为两大类，可被人体吸收类和非吸收类非吸收类可吸收类天然纤维合成纤维天然高分子合成高分子蚕丝、马毛、木棉、麻PET、NYLON、PP、PE、PU、聚四氟乙烯羊肠线、骨胶阮、白纤蛋白、甲壳素聚氨基酸酯聚酯（聚羟基醋酸 聚乳酸羟基乙酸和乳酸共聚体）6.7.1 高分子医疗用具和制品v医用导管是一种用高分子材料制成的中空的管子，长度约1m，直径约3mm。如:常用材料：PE尼龙乙烯醋酸乙烯酸共聚物（EVA）热塑性聚氨酯塑料橡胶心脏导管呼吸导管食导管尿导管6.7.
42、1 高分子医疗用具和制品4.医用导管6.7.2 保健用高分子材料v抗菌纤维是功能纤维的一种，是纤维本身具有抗菌卫生功能，不用后处理，直接可制成卫生功能织物。近年来，向聚合物中添加以天然物质为载体的无机杀菌剂微粉，已成为制造抗菌防臭纤维的重要手段。抗微生物纤维防臭、消臭纤维芳香纤维麻醉性纤维共混纺丝包芯纺丝接枝改性将抗菌、防臭材料以超细粉未的形式混入纺丝液中，按常规纺丝法使抗菌剂，防臭剂嵌入纤维体内使用双螺杆挤出机制成以抗菌防臭材料为芯，外部包有膜层的复合结构对纤维材料进行化学改性使其基体上接枝引入抗菌防臭基团1.抗菌防臭纤维及其织物6.7.2 保健用高分子材料抗菌防臭纤维代表性商品制造厂商抗菌
43、剂基体聚合物类钟纺抗菌沸石 聚酯抗菌沸石聚丙烯腈抗菌沸石聚酰胺可乐丽抗菌沸石聚酯富士纺壳聚糖高湿模量粘胶燕大奇才抗菌蛋白石聚酯、羊绒伴侣抗菌奇才石纤维素、纳米技术羊毛Anion纤维素、羊毛、合纤6.7.2 保健用高分子材料v(1)防霉织物抗微生物、霉菌整理不透水整理活性整理防腐整理化学防菌整理形成树脂表皮，成为霉菌和细菌渗透的障碍抗细菌和抗霉菌的作用2.防护性纤维织物6.7.2 保健用高分子材料v(2) 防辐射纤维v在辐射的作用下，组成物质的粒子受到激发而变得不稳定，如使高分子材料的大分子链发生断裂和交联。v防辐射纤维有两种类型：耐辐射纤维复合型防辐射纤维6.7.2 保健用高分子材料v(3)
44、防紫外线纤维v紫外线具有杀菌消毒作用，能合成抗佝偻病作用的维生素，因而紫外对人类以及地球上的所有生物都是必不可少的。紫外线的波长在180400nm范围。v防紫外纤维有两种类型抗紫外线破坏能力的纤维含有防紫外线添加剂的纤维腈纶就是一种优良的防紫外线纤维先在成纤高聚物中添加少量防紫外线添加剂，然后纺制成防紫外线纤维6.7.2 保健用高分子材料v3. 高吸水性纤维材料v高吸水性材料是一种含有强吸水性基团并有一定交联度的高分子材料。不溶于水和有机溶剂吸水达自身重量的5002500倍有优良的保水性经干燥后吸水能力仍可恢复淀粉类纤维类合成聚合物类6.7.2 保健用高分子材料v4.芳香纤维织物v我国古代就有
45、闻药草和香料治病的记载，纤维芳香化可以用于生活用品，也同时伴有医疗保健作用。芳香化加工主要有：封闭法可将香料封入特殊的胶囊中再粘附于纤维或织物上，胶囊被挤破后便释放出香料。 后加工法混合法封闭法6.7.2 保健用高分子材料v5 .医用缝合线v外科手术用缝合线用于缝合伤口，把撕开的人体组织固定在一起，直到伤口愈合。吸收性非吸收性可在人体中降解（水解或酸解）成低分子物质，而被人体吸收或代谢在体内不降解，必须通过手术取出6.7.2 保健用高分子材料v6. 骨胶原纤维v骨胶是一种蛋白质，它在皮肤、骨胳、腱血管、肠、眼角膜和牙齿中担负着个体保护、以及保持形态的作用，其功能与植物中的纤维素相同。骨胶原 溶
46、解成粘液 纺制成纤维 三根多肽链形成螺旋结构 6.7.2 保健用高分子材料v7. 放射性纤维v射线对周围健康组织的损伤明显减少，如使用同位素敷贴片，将能获得良好的治疗效果，又不损伤人体组织。以盐键形成引入磷、硫、锶、铌等放射性物质聚丙烯酸聚甲基乙烯基吡啶纤维素或接枝共聚6.7.3 医疗付罐用高分子材料v高分子材料的出现，用塑料或橡胶制成多功能医疗付罐弹力火罐或神罐，将2000多年传统的医疗手段推向一个新阶段。医疗付罐新型拔罐器硬塑料系列，负压可调节，位置可移动旋转造成负压，吸力可调节6.8医用功能高分子展望 v随着21世纪的到来，高分子技术也较上世纪末有了较高的进步与发展。大量高分子的学者对医
47、用高分子研究的增长，在生物工程医用材料中，高分子物和天然高分子由于种类繁多，易于合成，便于改性，加工成型技术简单等优点，受到了广泛应用。医用高分子材料所规划的未来发展重点如下：6.8医用功能高分子展望医用高分子水胶的研发高分子应用于药物新剂型血液接触材料的改进细胞高分子复合体材料药用高分子及医药包装医用可生物降解高分子材料高分子的生物功能化和生物化人工代用器官6.8医用功能高分子展望v高分子生物医用材料根据使用范围可分为三类：体内植入材料半体内应用材料体外应用的高分子材料人工器官；第五章修复矫正材料；第十章医用粘合剂等，如人工心脏、血管、皮肤、人工血液、眼晶体、角膜、软骨，关节及骨水泥、齿笠材
48、料、生物粘合剂、外科缝合线、高分子药物等。在体外应用，但和体内的呼吸系统，血液循环系统或体液连接，人工肾、肺、肝、各种导管和透析膜，接触眼镜等属于这一范畴体外应用的高分子材料包括的范围很广，常规的医疗器械外，酶、抗体、细胞、外源凝素、生物素、激素的固定化，蛋白片断、DNA、RNA片断固定化，人工疫苗、高分子佐剂。6.8.1血液相溶性材料 v血液和外界材料相互作用机理十分复杂，研究一直处于大量实验和摸索中，目前已成为国际性的研究热。生物材料血液蛋白质吸附到材料表面上细胞的粘附与材料的相互作用血栓和栓塞等离子技术在高分子表面盖上含氟涂层，降低表面能，或接枝聚硅氧烧，丙烯酰胺等，改进表面性能。蛋白质
49、的吸附处理，将白蛋白或铁传递蛋白预先吸附在材料表面，纤维蛋白朊的吸附和血小板的粘附量大大降低，血液相溶性有较明显的改观。+p两种改进方法：6.8.2 刺激应答性高分子凝胶与智能材料 高分子凝胶POYMER GEL，PG首先由著名高分子科学家，诺贝尔奖获得者PJFLORG提出20世纪50年代W.KUKN和A.KATCHALSKYKG对环境变化具有应答功能的高分子凝胶进行研究70年代PG的相转变现象的发现及其对临界状态的研究利用日益活跃起来人造蚯蚓人造鱼机器人手指人造肌肉人造皮肤人造眼球人造脏器6.8.3 药物控制释放体系 v高分子可作为扩散控制的隔膜，包埋药物的基材或简单地作为容器，导管等其它部
50、件。温度敏感pH敏感体温因病升高聚合物凝聚收缩药物即被放出带氨基的同时固定了葡萄糖氧化酶的聚合物作为胰岛素释放膜葡萄糖扩散于膜中与酶反应成酸酸与氨基反应成盐聚合物溶胀性增大，孔径变大大分子胰岛素扩散到体液中6.8.4 生物技术v日本高分子杂志对未来的高分子重大课题进行调查共24项。其中生物高分子有5项v(1)人工肝的开发；v(2)实现与人体筋肉有等同性能的人工筋；v(3)混合型人工肝的开发；v(4)小口径人工血管的开发；v(5)利用高分子治癌剂的开发。细胞融合培养的载体和微胶囊材料中空纤维膜微囊状6.8.5 合成高分子药物 v目前合成的高分子药物有两种类型：高分子作载体高分子本身就有药物作用将
