生物医学材料

1、功能材料介绍专业：13级化学工程与工艺班级：1321002制作人：黄前，章振辅讲解人：黄前生物医用材料主要分类生物医用金属材料生物医用金属材料 生物医用无机非金生物医用无机非金属材料或称为生物属材料或称为生物陶瓷陶瓷生物医用高分子材生物医用高分子材料料生物医用复合材料生物医用复合材料生物衍生材料生物衍生材料血液净化材料生物医用材料生物医用材料人体内毒物大致分为2类：外源性和内源性毒物，正常情况下，人体可通过自身免疫系统、肝脏解毒系统、肾脏排泄系统进行解毒和清除。当上述系统发生功能障碍或突然摄入过多、来不及清除，就可能发生代谢产物和毒物积聚过多，引起一系列疾病，如药物、毒物中毒、尿毒症、肝功能衰

2、竭、高脂血症、系统性红斑狼疮等，常需要血液净化方法进行治疗。血液净化材料从何说起？根据国务院卫生部全国透析病例统计数据，血液透析机数量由1999年的4967台（1999年全国透析移植登记报告）增加到2012年的35769台，血液透析在透患者由1999年37371人增加到243863人。在血液净化器中几乎全部是医用高分子材料，只有在血液灌流中以活性炭为主。血液净化材料的研究和临床应用在日本和欧洲已成为生物材料发展的热点。我国在这一研究领域具有一定的实力，但临床应用不够，应予以加强。血液净化血液净化疗法的基本原理是透析、滤过、吸附，根据其基本原理，使用的净化材料主要是分离膜和吸附剂。膜分离依赖于膜

3、的通透性即膜孔的大小；而吸附净化则取决于吸附剂对目标物质的亲和性。利用人工合成的高分子材料并通过血液净化疗法去除人体内的有害物质，是当前生物医用血液净化材料的研究热点之一，高效医用血液净化材料的研制，是决定血液净化疗效的关键因素，以下将对血液净化材料的发展现状及应用研究进展进行评述。血液透析原理图血液净化膜材料血液净化膜材料目前已研究和开发的制备血液净化膜材料有数十种，由于临床上对高分子膜的要求十分严格，必颁具备良好的通透性、吸附陛、机械强度以及血液生物相容性，还有膜孔的大小，所以实际应用只有下面几种：如再生纤维素膜(铜仿膜和铜氨纤维素膜)、醋酸纤维素膜(是乙酰化的纤维素膜，有三醋酸纤维素膜)

4、、替代纤维素膜(血仿膜)、合成纤维素膜(聚丙烯腈膜、聚甲基丙烯酸甲脂、聚枫膜、聚碳酸酯膜、聚乙烯乙烯醇膜、聚酰胺膜等)，但尚存在很多问题，如毒物清除率不允许分子量超过3.5万d的物质通过、生物相容性等，所以不断有学者进行探索和研究。如改变空心纤维内径、扩大膜的孔径、增加对流、降低滞留层阻力、提高超滤率和超滤量等9纤维素类膜纤维素是由葡萄糖通过糖苷键联结的天然线性高分子物质。通常用于制造纤维素类分离膜的是再生纤维素及纤维素的衍生物，如醋酸纤维素和三醋酸纤维素等。纤维素类膜对水有良好的透过性，能有效去除血液中对人体有害的小分子物质如肌酐、尿素等，并具有一定的机械强度。此外，由于纤维素是天然的高分子

5、材料，对人体基本上是安全的。铜仿膜铜仿膜由于其生物相容性差，与血液接触时激活了补体系统和脂氧化酶途径，产生过敏毒素，氧自由基以及各种炎症介质，加重对机体的损伤，影响生存率，选用具有较好生物相容性的高分子合成膜是治疗成功的关键之一。纤维素铜仿膜特点：1、膜底层水凝胶结构及其高的抗张强度允许膜低的壁厚与高的孔隙率；2、膜结构的对称性，传质阻力均匀；3、膜显著的亲水性与低的平均孔径。4、膜的通透性好，机械强度高，可薄膜化。临床使用：1、高密度羟基基团（HO-)，血液接触诱发补体活化突出；2、有效清除溶于水的小分子毒素，但对中、大尺寸的毒素不能去除。铜仿膜醋酸纤维素膜醋酸纤维素是指在醋酸作为溶剂，醋酐

6、作为乙酰化剂，在催化剂作用下进行酯化，而得到的一种热塑性树脂。是纤维素衍生物中最早进行商品化生产,并且不断发展的纤维素有机酸酯。醋酸纤维素作为多孔膜材料，具有选择性高、透水量大、加工简单等特点。醋酸纤维素的生成是由单体丙烯腈经自由基聚合反是由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头单元是接头- -尾方式相连的。主尾方式相连的。主要用于制聚丙烯腈纤维，聚丙烯要用于制聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维（俗称腈纶）的强度并不腈纤维（俗称腈纶）的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。高，耐磨性和抗疲劳性也较差。聚丙烯腈纤维的优点是聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐候

7、性和耐日晒性好耐日晒性好，在室外放置，在室外放置1818个月个月后还能保持原有强度的后还能保持原有强度的77%77%。它。它还耐化学试剂，特别是无机酸、还耐化学试剂，特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。剂。 聚丙烯腈单体聚丙烯腈单体合成纤维素膜聚丙烯腈膜（PAN）由于聚丙烯腈与单体丙烯腈的互不相容性，聚丙烯腈易于提纯。这个特点有利于它用于体外血液净化。聚丙烯腈是少数已临床使用的合成高分子膜之一。同再生纤维素膜相比，聚丙烯腈膜对中等分子量物质的去除能力强，超滤速率是前者的几倍，同时有优良的耐菌、耐有机溶剂等特性。虽然聚丙烯腈膜在血液净化应用上获得了成功，但仍

8、存在着诸如膜脆、机械强度差、不耐高温消毒等缺陷，膜科学工作者正进一步对之进行改进。例如，日本东丽公司采用重均分子量为20万的PAN制备中空纤维膜，机械强度有明显的提高，可耐反冲洗，从而提高膜组件的使用寿命引。聚丙烯晴通过溶液聚合法制备，并通过沉淀法提纯，并具有优良的成膜性能和纺织性能。为改善溶质和水的通透性，往往采取共聚、化学修饰、膜拉伸或非对称等方法制膜。聚乙烯吡咯烷酮简称PVP从生物学的观点来看，PVP的分子结构特色类似于用简单的蛋白质模型的那种结构，甚至于它的水溶性对某些小分子的配合能力以及能够被某些蛋白质的沉淀剂硫酸铵、三氯乙酸、单宁酸和酚类所沉淀等特性也和蛋白质相溶。以致于使PVP被

9、广泛地用作药物制剂的辅料，具体应用如下：用作制剂的粘结剂共沉淀剂作为注射液中的助溶剂或结晶生成阻止剂包衣或成膜剂延缓剂、缓释剂药物的可控释放可延长药物的作用时间人工玻璃体和角膜外科包扎带PVP碘消毒剂。另外，PVP还可以作为着色剂和X光造影剂；可用于片剂、颗粒剂、水剂等多种剂型药物，具有解毒、止血、提高溶解浓度、防止腹膜粘连、促进血沉等作用。聚碳酸酯膜PC缺点：在聚碳酸酯纤维不应使用氧化钠和其它碱性清洁剂否则导致泄出Bisphenol-A（C15H16O2），一种已知的内分泌干扰素（影响生殖系统）。聚丙烯(英文名称:Polypropylene(简称PP)及聚乙烯(polyethylene,简称PE)是近年开发出的血液净化用膜家族中的新秀其制造过程不同于以往的干湿法制膜过程，而是先将PP或PE熔融纺丝，然后进行热处理，再经拉伸致孔、热定型即获得微孔中空纤维膜，主要用于血浆分离过程聚烯烃膜聚烯烃膜聚酰胺（polyamide，缩写PA）聚酰胺（polyamide，缩写PA），系分子主链是含有许多重复的酰胺基的聚合物，这类高分子聚合物，俗称尼龙（Nylon）。聚酰胺自问世以