为长期植入人体的

1、为长期植入人体的医用塑料制品选择合适的高分子材料,第二组 梁习习、顾艳、周溪、谢铮、董超、夏志伟、徐亚凯、訾孝杰、黄华林,医用高分子,医用高分子是指可以应用于医药的人工合成(包括改性)的高分子材料，不包括天然高分子材料、生物高分子材料、无机(高分子)材料等在内。实际上，医用高分子材料，也可以叫高分子医用材料，有两层含义，一层是医用生物材料，或者叫合成高分子医用生物材料，定义比较狭窄，指应用于生物体内的包括药物在内的材料；另一层含义是在医疗行业或在医药领域内被使用的人工合成的高分子材料，显然后者可能还包括一些药用包装材料等。我们现在讲的医用高分子往往指后一层含义，即广泛的医用高分子材料的含义，但

2、研究或讨论的重点，又往往是第一层含义，即指那些医用生物材料，作用或应用于人体，起组织、药用、替代、修复、增强、治疗、处理、护理等作用的合成高分子材料。,用于人工脏器的部分高分子材料,选材,PTFE（EPTFE） Q PEU PMMA 聚酯类 聚酯纤维 聚硅酮 聚膦腈,PTFE,聚四氟乙烯（英文 ：PTFE，F4），俗称“塑料王”，它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物。 结构：侧基全为氟原子，分子链规整性和对称性极好，大分子呈线性结构，几乎没有支链，极易结晶。,耐高温使用工作温度达250（能在+250至-180的温度下长期工作）。 耐低温具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196，也可保持5%

3、的伸长率。 耐腐蚀对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。 耐气候有塑料中最佳的老化寿命。 高润滑是固体材料中摩擦系数最低者。 不粘附是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。 无毒害具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。,EPTFE,膨体聚四氟乙烯微孔薄膜：由聚四氟乙烯树脂经压延、双向拉伸制成。被拉伸的制品应在特定的温度范围内热定型, 经冷却后便可得到医用制品。,人工血管,表中指标均达到医用标准，说明EPTFE作为医用制品是一种较理想的高分子材料。 用途： EPTFE血管 EPTFE心脏补片 EPTFE人工气管 EPTFE内窥镜钳导管管体,Q（

4、硅橡胶）,硅橡胶（英文名称：Silicone rubber） 硅橡胶是相对分子质量高的线性聚有机硅氧烷弹性体。 结构对称，分子主链呈螺旋状使硅氧单键的极性相互抵消，而且侧链的R一般都是低极性或非极性基团，所以整个大分子极性很低，使硅橡胶表现出疏水性、耐氧化及抗老化性！,优点： 优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，能在-60（或更低的温度）至+250（或更高的温度）下长期使用。 缺点： 抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶。除腈硅、氟硅橡胶外，一般的硅橡胶耐油、耐溶剂性能欠佳，因而硅橡胶不宜用于普通条件的

5、场合，但却非常适用于许多特定的用途。 尤其在生物医学工程中，硅橡胶是医用高分子材料中特别重要的一类。它具有优异的生理惰性，无毒、无味、无腐蚀、抗凝血、与机体的相容性好，并能经受苛刻的消毒条件。根据需要可加工成管材、片材、薄膜及异形构件，可用做医疗器械、人工脏器等。现今国内都有专门的医用级硅橡胶。,PEU,当前医疗领域，人工器官和医疗器具所用的聚氨酯属于聚醚型聚氨酯。 由于聚醚氨酯具有微相分离结构，因而有良好的抗凝血性能、力学性能、弹性、化学稳定性、生物相容性、耐挠曲性、耐疲劳性，耐水性、耐磨性和耐辐射性，正是由于聚氨酯的这种优异性能，使其在医疗领域获得广泛的应用。,PMMA,聚甲基丙烯酸甲酯质

6、轻，具有较高的力学强度，较好的抗潮湿性能，可长期在潮湿条件下使用，对水溶性无机盐、碱及某些稀酸有一定稳定性。其耐生物老化性能和生物相容性好，光学性能优异，透光率高。 医学上被用来作颅骨修补材料、人工骨、人工关节、胸腔填充材料、人上关节骨粘固剂，特别是在假牙、牙托的应用中更为广泛。改性的亲水性聚甲基丙烯酸甲酯在眼科、烧伤敷料和药物微胶囊等方面也都得到广泛应用。,聚酯类,作为医用塑料的聚酯类主要是聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯，这类材料制成纤维后富有弹性强度高，耐热，耐挠曲，耐腐蚀，吸水性很低，生物相容性好，因此其编织物在医学上应用广泛，如人工血管、人工食道、人工脸、创伤覆盖保护材料、心血

7、管修补材料等。但这类材料与血液接触时，需要对材料表面进行处理以进一步提高其抗凝血性能。,聚酯纤维,聚酯纤维(polyester fibre)由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维。工业化大量生产的聚酯纤维是用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的，中国的商品名为涤纶。是当前合成纤维的第一大品种。,聚硅酮（silicone）,以无机质硅氧烷( siloxane；SiOSi)为主键的高分子化合物，在天然中并不存在，可以在硅原子中导入甲基、苯基、乙烯基等有机官能基做为侧链，而可以得到多种形状或物性产品。具有有机材料和无机材料双方特性，能发挥耐热性、耐候性、机械强度、难燃性、电气绝缘性等特征。不仅

8、可以做为100%的聚合物、也可以组合成溶剂、充填材、交联剂、乳化剂等复合物。此聚硅酮近年需求不断成长，成长原因是其可以应用在电气、电子方面。 聚硅酮(也称为硅凝胶),主链是由硅,氧原子组成,玻璃化温度低,室温下材料比较柔软.聚硅酮是最早应用在折叠式IOL方面的材料,常用的聚硅酮材料主要成分是二甲基乙烯基硅氧烷为端基的聚甲基硅氧烷.,聚膦腈,高分子材料被越来越多地用于生物医学和药学领域，其中尤以可生物降解高分子材料应用最为广泛，如聚酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚酰胺、聚氰基丙烯酸酯和聚膦腈等。这类材料不仅具备可生物降解性和生物相容性，还可通过其自身具有的可生物降解重复单元与药物和目标受纳体产生相互影响

9、，用作引导神经再生的修复架、脉管移植材料和药物缓释载体等。其中聚膦腈作为一类具有良好的生物相容性、可生物降解性及易于功能化的新型药物控释材料受到人们的广泛关注。,聚磷腈是一族由交替的氮、磷原子以交替的单键、双键构成无机主链的新型可生物降解聚合物。 聚膦腈具有独特的性质和显著的合成多样性，降解产物为磷酸、氨、氨基酸和乙醇等无毒物质。通过改变聚膦腈侧链结构和组成，可调节聚膦腈的降解速度，控制药物释放的速度。,合成,采用氯代膦腈三聚体热开环聚合的方法制备聚二氯膦腈，然后利用醇盐、伯胺、仲胺及有机金属试剂等亲核试剂取代聚二氯膦腈中的氯原子制备各种聚膦腈。,作为药物控释系统的载体材料，聚膦腈具有可生物降

10、解性和良好的生物相容性，通过改变聚膦腈侧基的结构和组成可调节聚合物的降解和药物的释放，药物从聚膦腈中的释放受扩散机理、溶蚀机理或两种机理的共同控制。因此，聚膦腈成为药物控释领域非常有吸引力的载体材料，被广泛应用于前药、微球制剂和埋植剂等方面。然而，由于聚膦腈中间体极不稳定，导致整个反应处于低产率高成本状态，在很大程度上局限了该降解材料的发展，使研究仅限于少数经济发达国家，而且聚膦腈的降解速度一般较慢，难以满足各种活性药物释放动力学的要求。因此，一般采用与可生物降解的聚酯或聚酸酐共混的方法克服聚膦腈存在的缺陷,8.3.2.5聚乳酸（PLA)与聚乙交酯（PGA),聚乳酸(PLA) 聚乳酸(PLA)

11、又称聚丙交酯,是目前最有前途的可生物降解聚合物之一。 的原材料(淀粉和纤维素)是不会增加大气中二氧化碳的农产品。 的最终降解产物是H2O和CO2，中间产物乳酸也是体内正常得糖代谢产物。,1.PLA 的合成,直接法,该法生产出的聚乳酸的相对分子量小于4000,强度低,所以实用性不强。,间接法 首先将-乳酸用粉末为催化剂减压缩合形成丙交酯,将合成的丙交酯在高温下以为催化剂真空聚合生成聚乳酸。此法合成的分子量高达7.3104,2. PLA在生物医学领域的应用,药物控释体系 骨科固定及组织修复材料 眼科植入材料 外科手术缝合线,聚乙交酯（PGA）,聚乙交酯（PGA）又称聚乙醇酸或聚羟基乙酸。 它是一种

12、可以被人体吸收的合成聚酯类材料,也是第一种用作可吸收手术缝合线的聚合物。 生物可吸收周期为60。 聚乙交酯的降解速度不仅与聚合物的分子量、结晶度、熔点有关,更重要的是受试样几何形状及外界环境影响。,聚乙交酯（PGA）,在现有可生物降解聚合物中聚乙交酯的降解速度较快,尤其是短时间内强度衰减快。 聚乙交酯无毒性,有良好的生物相容性和再吸收性。 然而它的熔点高,熔融纺丝有一定困难, 而且它的纤维柔性较差,不易弯曲,编织不便,且纤维机械强度不高,难于制成复杂的形状如螺钉等,所以可以通过与其他材料共聚来改善其性能。,共聚物及其特点,聚乳酸氨基酸衍生物共聚物 氨基酸链段的引入,可以调节聚乳酸材料的降解性能; 氨基酸链段带有反应性的官能团侧基,如-2,-等,可以用来固定具有生物活性的分子,如蛋白质,糖类,多肽等,