精细高分子的材料课件.ppt
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- 精细 高分子 材料 课件
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1、精细高分子的材料第7次讲座医用高分子材料感光性高分子材料高分子科学发展方向精细高分子的材料医用高分子材料n医用高分子n用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、治疗疾患等的高分子材料,要求对人体组织、血液不产生不良影响。n研究内容包括:n1材料制备;n2克服伤害及副作用。精细高分子的材料n发展历史n天然高分子很早就开始采用;n1936年,PMMA用于制作假牙和补牙;n1943年,硝酸纤维素用于薄膜用于血液透析;n50年代,各种人工器官进入临床;n60年代,设计医用高分子材料;n70-80年代,形成生物材料产业。n目前,全世界高分子医用材料的年产值达300500亿美元。精细高分子的材料n分类n
2、按来源分为天然医用高分子材料、人工合成医用高分子材料和天然生物组织与器官(如角膜)。n按材料与活体组织的相互作用:n生物惰性高分子材料,适于长期植入人体;n生物活性高分子材料,对组织、细胞等具有生物活性材料;n生物吸收高分子材料精细高分子的材料n按用途分类:n硬组织相容性高分子材料,替代骨科、牙科等;n软组织相容性高分子材料,用于软组织的替代与修复;n血液相容性高分子材料,与血液接触的人工器官与器械n高分子药物和药物控释高分子材料。n按与肌体组织接触的关系:n长期植入、短期植入、体外连通使用和体表接触材料等。精细高分子的材料n对医用高分子材料的要求:n对材料本身的要求:n耐生物老化、物理和力学
3、稳定性、易于加工成型、材料易得、便于消毒灭菌、价格适当。n对人体效应的要求:n无毒、无热源反应、不致癌、不致畸、不引起过敏反应或干扰肌体的敏疫机理、不破坏临近组织、良好的血液相容性。精细高分子的材料n生产与加工的要求:n严格控制原料的纯度;n所用助剂符合医用标准;n生产环境洁净。n进入临床前,需对材料的物化性能、机械性能及生物适应性等进行全面评价。精细高分子的材料n应用范围:n人工器官、药物制剂与释放体系、诊断试验试剂、生物工程材料与制品四方面。n生物相容性n1.肌体软组织对植入材料的反应:n材料本身可溢出物毒性越大、量越多,则炎症反应越强;n强疏水和强亲水性高分子材料引起的组织反应较轻;n植
4、入材料体积越大、越平滑,造成的组织反应越严重;精细高分子的材料n2.血液对植入材料的反应n血液是由细胞、蛋白质、激素、无机盐及大量水组成。n绝大多数高分子具有凝血作用,即使血液凝固,需要高分子材料表面具有抑制凝血因子活化及防止血小板黏附、释放和聚集。n3.高分子植入材料在体党内结构与性能变化n化学变化:降解、小分子物质的释放;n物理性能变化:越易降解的强度下降越快。精细高分子的材料根据实际应用情况,医用高分子材料可分为三类:1.人工脏器:如人工心脏、人工肾、人工肺等2.修复性医用高分子材料:人工角膜和接触眼镜、人工骨、齿科材料、美容材料,如聚丙烯酰胺水凝胶3.高分子医疗器械:医用导管、高分子绷
5、带、一次性高分子医疗用品等。精细高分子的材料n高分子药物n小分子药物:活性高、作用快、停留时间短、对人体副作用大,需定时定量服用。n高分子药物可减少毒性、延长停留时间、实现定向给药。精细高分子的材料n1.高分子载体药物n高分子本身没有药效,可作为小分子药物的载体,其作用表现在以下方面:n作为药物包衣;n控制释放速度,如由虫胶对药品进行包衣后制备的肠溶片,在胃酸环境6.5h不溶解,在肠的微碱性环境下,12min即可溶解;n对释放部位具有定向作用。利用高分子在人体某些部位的富集作用,将药物结合在其上,得到的高分子药物同样易于在病灶部位富集,可提高药理活性。精细高分子的材料n2小分子药物的高分子化n
6、用化学方法将药物连接在大分子链上制得,可延长药物作用、减少药物毒副作用,因为其输送和溶解的性能发生很大变化。n也将一些激素和上午活性酶固定在高分子上保留生物活性并使其缓慢释放。精细高分子的材料n3.高分子药物n是本身具有药理活性的高分子化合物,它具有高效、低毒、靶向、缓释等特点。n例如:由二乙烯基醚与马来酸酐形成的、分子量在3000到2万之间的交替共聚物为抗肿瘤药物。精细高分子的材料n控制释放材料n现有服药方式:在血液中浓度过高造成中毒,过低则无效;需多次服用。n药物释放体系应具备以下功能:n使需药部位血药浓度维持在要求的范围n药物靶向释放功能n其它要求:安全性、稳定性、易于操作等精细高分子的
7、材料n控制释放机理:n扩散控释机理n溶出控释机理n膨胀控释机理n化学反应控施机理,如高分子药物精细高分子的材料n对高分子载体材料的要求n生物相容性和生物降解性n降解产物无毒和不发生炎症反应n降解速度合适n可降解材料优于不降解材料,合成材料优于天然材料n合成生物降解性高分子材料包括:脂肪族聚酯、聚酸酐等精细高分子的材料n靶向药物制剂导向机理:n1.利用药物颗粒大小向导n粒径小于2微米可静脉注射;小于6微米可关节腔注射;50-100微米可动脉注射n2.利用磁性向导n3.利用刺激信号,pH、温度等,如胃和肠道pH差异精细高分子的材料感光性高分子树脂n定义:指在光作用下,短时间发生化学反应,并使其溶解
8、度发生变化的高分子。n光源:紫外线、电子束、可见光、激光、X射线、离子束、等离子体等。精细高分子的材料感光性高分子的功能及应用n1光固化(光交联)功能 n光固化功能在光敏粘合剂、光敏涂料、光敏油墨以及负性光刻胶等方面有重要的用途。 n2光降解功能n减少白色污染 n3光成像功能 n印刷板、印刷电路、半导体及集成电路制造中的光刻工艺等方面 精细高分子的材料n4光致变色功能 n图像显示、光信息存储元件、可变光密度的滤光元件、摄影模板和光控开关元件等诸方面有良好的应用前景 n5光能的化学转换功能 n实现太阳能的化学转换 n6光导电功能 n静电复印(静电照相) 精细高分子的材料n感光作用机理:n分子吸收
9、光能后,从基态跃迁至不同能态:n(1) S0-S1(单线态),寿命短,以发热发荧光等方式,放出能量,回到基态。n(2)S0-T1( 三线态),寿命长,可回到基态,也可将能量转移到其它分子,引发化学反应。n光化学反应:n光分解反应:正性光刻胶n光降解反应:农膜降解n光交联反应:负性光刻胶n光聚合反应:涂料、粘合剂、油墨等精细高分子的材料n组成:n感光性树脂:高分子预聚物n活性稀释剂:乙烯基化合物n光引发剂:安息香或二苯酮衍生物n光增感剂:叔胺、季铵盐n阻聚剂:对羟基苯甲醚等n添加剂:消泡、流平剂n颜料n填料精细高分子的材料 精细高分子的材料n光刻胶原理:n光照部分发生聚合、交联或分解等反应,使溶
10、解性发生突变,将可溶部分洗掉,得到需要的图案。n包括曝光、显影、加工、清洗步骤。n应用:超大规模集成电路制备,使计算机越来越小。精细高分子的材料n计算机发展历史:n1946年电子管计算机,170m2n1959年晶体管计算机,n1971年集成电路计算机,n80年代后出现超大规模集成电路。n1977年研制的64K存储器包含10万个元件/cm2,要求图形线宽3微米;1995年64M存储器线宽仅0.3微米,导致集成度更高、器件尺寸更小、成本更低。精细高分子的材料举例:红外激光感光性树脂开发红外感光树脂的开发红外感光树脂的必要性与可行性必要性与可行性红外光聚合的优点红外光聚合的优点能量较低,不足以引起二
11、次辐射,可提高成像对比度和边界清晰度使用时无需特殊的防护措施红外半导体激光器所红外半导体激光器所具有的结构紧凑、操具有的结构紧凑、操作灵活、性能稳定、作灵活、性能稳定、寿命长而且价格低等寿命长而且价格低等优点优点激光光源的优点激光光源的优点能量密度高,可实现快速反应光径小,有利于得到高分辨率图像单色性,可避免不必要的二次反应现代微电子工业和印现代微电子工业和印刷工业对高感光度、刷工业对高感光度、高分辨率光致抗蚀剂、高分辨率光致抗蚀剂、感光预涂版(感光预涂版(PS版)版)的迫切需求的迫切需求精细高分子的材料阳离子染料有机硼络合物R1BR3R2R4_Dye+R1BR3R2R4_Dye+Dye +R
12、1BR3R2R4.R1BR3R2R4R1.+BR3R2R4hv光引发机理红外染料红外染料 能吸收特定波长范围的红外光,并有高的摩尔消光系数 暗反应少,以得到良好的成像边界 与感光体系中的其它组份相溶性好,不易迁移 稳定性好,毒性低等+NY2R1NY1R2nX2X1IX1 , X2 H, CH3, NH2, n-C4H9, OCH3等供电子基,或等供电子基,或Cl, Br, COOH, COOR等吸电子基等吸电子基Y1, Y2 O, S, Se等等n=1,2,3等,对于红外菁染料,等,对于红外菁染料,n 3有机硼负离子有机硼负离子 R2-B-(R1)3其中R1为Ph,PhOCH3等,R2为n-C
13、4H9等精细高分子的材料所合成化合物CHCHNCHCHCHCH3+CHCHNCH3I-1,3,3,1,3,3-六甲基吲哚三碳菁(七甲川菁染料)ClNNCHCHCHCH+CH3CH3I-1,3,3,1,3,3-六甲基-11-氯-10,12-亚丙基吲哚三碳菁(中位含氯菁染料)CHCHNCHCHCHCH3+CHCHNCH3C4H9B(C6H5)3-n1,3,3,1,3,3-六甲基吲哚三碳菁正丁基三苯基硼C4H9B(C6H5)3-nClNNCHCHCHCH+CH3CH31,3,3,1,3,3-六 甲 基 -11-氯 -10,12-亚丙基吲哚三碳菁正丁基三苯基硼精细高分子的材料七甲川菁染料的合成.HCl
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