非生物降解高分子医用材料

1949年，美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章中，第一次介绍了利用聚甲基丙烯酸甲酯作为人的头盖骨和关节，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况。据不完全统计，截至1990年，美国、日本、西欧等发表的有关医用高分子的学术论文和专利已超过30000篇。有人预计，现在的21世纪，医用高分子将进入一个全新的时代。除了大脑之外，人体的所有部位和脏器都可用高分子材料来取代。仿生人也将比想像中更快地来到世上。,生物医用高分子材料,生物医用高分子材料是生物医用材料的一个重要组成部分，是一类用于诊断、治疗和器官修复与再生的材料，具有延长病人生命、提高病人生存质量的作用，是材料科学、化学、生命科学和医学交叉的发展领域。其研究与开发既有重大的社会需求，也有重大的经济需求。高性能医用高分子材料和器械是现代医学各种诊断和治疗技术赖以存在的基础，并不断推动各种新诊断和治疗手段的出现。,生物医用高分子材料,非生物降解高分子材料天然生物降解高分子材料人工合成生物降解高分子材料,按降解性能分类：,一、非生物降解高分子材料的概念二、常见的非生物降解高分子材料三、非生物降解高分子材料的前景,也叫生物惰性材料，是一种生物材料在特殊应用中和宿主反应起作用的能力，要求植入材料和机体件的相互作用能够永久的被协调。在生物环境下自身不发生有害的物理（渗透，溶解或者吸收）或化学反应（对酸碱酶稳定）。,一、非生物降解高分子材料的概念,一、非生物降解高分子材料的概念,材料的惰性包含两个方面的含义：,材料对生物机体呈现惰性，即对生物机体不产生不良刺激和反应，保证机体的安全； 材料自身在生物环境下表现出惰性，即具有足够的稳定性，不发生化学和物理变化，不老化，不降解，不干裂，不溶解，使材料能够长期保持使用功能。,一、非生物降解高分子材料的概念,一些需要在体内长期存在的材料，希望使其具有生物惰性，即材料在体内稳定，对宿主不产生有害反应。 非降解型医用高分子材料主要是聚氨酯、硅橡胶、聚乙烯据丙烯酸酯等，广泛用于韧带、肌腱、皮肤、血管、人工脏器、骨和牙齿等人体软、硬组织及器官的修复和制造、粘合剂、材料涂层、人工晶体等。其特点是大多数不具有生物活性，与组织不易牢固结合，易导致毒性、过敏性等反应。,一、非生物降解高分子材料的概念,一、非生物降解高分子材料的概念,人工心瓣膜,人工牙齿,医疗器材,医疗器材,常见非生物降解高分子材料,二、常见的非生物降解高分子材料,医用有机硅高分子聚氨酯聚丙烯酸酯聚四氟乙烯,二、常见的非生物降解高分子材料,有机氯硅烷（RnSiCl4-n,n=1,2,3）经水解缩聚生成有机环氧烷中间体，在催化剂存在下进一步聚合而成聚硅氧烷即硅橡胶生胶。将生胶加入补强填料SiO2及其它助剂后经硫化而成弹性硅橡胶。,医用有机硅高分子,二、常见的非生物降解高分子材料,医用有机硅高分子,弹性硅橡胶具有很多医学材料的性能：良好的生物惰性；很高的透气性和对透气的选择性；极佳的耐生物老化性；无味无毒无致癌性；有较好的抗血栓性能；易于消毒灭菌。,二、常见的非生物降解高分子材料,医用有机硅高分子,人造鼻尖,医用手套,聚氨酯,二、常见的非生物降解高分子材料,聚氨酯(PU)是在医学领域中最理想的材料之一。一般由二异氰酸酯与含活泼氢的二元醇、二元胺或二元羧酸进行反应，用聚酯或聚醚大分子二醇为原料与不同的二异氰酸酯反应，采用不同的小分子二醇、二胺、醇胺作扩链剂，控制反应条件，可根据设计要求，得到性能广泛的材料。,聚氨酯,二、常见的非生物降解高分子材料,聚氨酯弹性体有较好的抗凝血性能，并具有耐磨、弹性、耐挠曲等良好的物理机械性能，己成为被研究和应用最广泛的抗凝血高分子材料之一，尤其是血液接触材料如血管、心脏瓣膜、封堵器、介入诊疗的导管等。,聚氨酯,二、常见的非生物降解高分子材料,人工脏器膜和医疗器械人工皮及假肢骨折复位固定材料聚氨酯软组织粘合剂,应用广泛：,聚氨酯,二、常见的非生物降解高分子材料,人造假肢,人造假肢,人造皮肤,二、常见的非生物降解高分子材料,聚丙烯酸酯,丙烯酸树脂由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或取代丙烯酸酯经聚合或共聚而成。 丙烯酸树脂的特点是生物惰性、组织相容性好，无三致（致癌、致畸、致突变)、无毒，易灭菌消毒，机械强度好、粘结力强、可室温固化。,二、常见的非生物降解高分子材料,聚丙烯酸酯,丙烯酸树脂中最常用的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃，具有良好的生物相容性、耐老化性能，机械强度较高，在医学上被用于颅骨修复材料、人工骨、人工关节、胸腔填充材料、人工关节与骨材料的胶粘剂，以及义齿、牙托等。改性亲水性PMMA，在眼科、烧伤敷料、微胶囊等方面得到应用。,二、常见的非生物降解高分子材料,聚丙烯酸酯,人工骨,人工关节,人工颅骨,二、常见的非生物降解高分子材料,聚四氟乙烯,聚四氟乙烯有“塑料王”之称，由四氟乙烯单体聚合而得：引发剂多采用无机过氧化物，根据聚合压力分高压法与低压法。 聚四氟乙烯是特点是最好的耐高温塑料，结晶熔点高达327，几乎完全是化学惰性的具有自润滑性或非粘性，不易被组织液浸润，具有优良的耐化学药品性能、电性能、表面性能与物理机械性能。不易凝血、植入后组织反应小。,二、常见的非生物降解高分子材料,聚四氟乙烯,广泛用于人工器官与组织修复材料、医用缝合线、医疗器械材料等方面。如人工输尿管，胆管、气管、喉、韧带和肌腱，食管扩张器，人工血液，人工心脏瓣膜、人工血管、心脏瓣膜的缝合环、血液相容性丝绒、肺动脉和室间隔的缺损补片。下颌骨、髋关节材料、修复眼眶骨、隆鼻材料。,食管扩张器,二、常见的非生物降解高分子材料,聚四氟乙烯,人工咽喉,人工气管,人工下颌骨,人工韧带,二、常见的非生物降解高分子材料,聚四氟乙烯,缺点,聚四氟乙烯也有着局限性：价格昂贵；膨体表面的微孔可以藏细菌，有些细菌属条件致病菌，正常情况下不会引起感染。但由于其多孔的特性，一旦感染出现将很难控制，一般只有将其取出，且取出操作较困难,此外，常见的非生物降解高分子材料还有聚乙烯（Polyethylene，PE）、聚氯乙烯（Polyethylene，PVC）、聚丙烯酰胺等，在生物医用方面都具有着较为广泛的应用。,二、常见的非生物降解高分子材料,生物乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯酰胺,三、非生物降解高分子材料的前景,随着生物技术的发展，不同学科的科学家进行了广泛合作，从而使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景。生物医用材料是材料科学与工程的重要分支，其最大特点是学科交叉广泛、应用潜力巨大、挑战性强。随着新材料、新技术、新应用的不断涌现，吸引了许多科学家投人这一领域的研究，成为当今材料学研究最活跃的领域之一。,水胶体,骨关节,三、非生物降解高分子材料的前景,生物医学高分子材料应用广泛，全世界在医学上应用的有90多个品种、1800余种制品，西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%20%的速度增长。随着现代科学技术的发展尤其是生物技术的重大突破，生物医用高分子材料的应用将更加广泛。,高分子绷带,高分子导管,