医疗诊断用高分子材料

1、生物高分子及制品内容第一章 绪论第二章 高分子和生物体系的相互作用第三章 生物相容性和安全性评价第四章 人工器官用材料第五章 医疗诊断用高分子材料第六章 药物缓释第七章 材料的安全性评价第八章 介绍医用高分子材料的构造、形态、机能 和医用材料的设计 第五章 医疗诊断用高分子材料5.1 诊断用微粒5.2 诊断用磁性粒子 5.3 高分子材料在诊断生物传感器中的应用 5.1 诊断用微粒高分子微球在生物医学方面的应用 5.1.1 高分子微球的制备方法 高分子微球的制备方法主要有两条路线：从已有的高分子成球和从单体开始聚合成球，如图5-1所示。 5.1.1 高分子微球的制备方法 高分子成球高分子成球就是

2、从已有的高分子聚合物（包括合成高分子和天然高分子）开始制备，利用溶至乳液溶剂蒸发、喷射干燥、相分离等方法将天然高分子或已有的合成高分子制成微球。天然高分子材料包括淀粉、明胶、清蛋白、阿拉伯胶、海藻酸及其盐类等。半合成高分子材料常用纤维素衍生物包括羧甲基纤维素(SCMC)、邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP)、甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、羟丙甲纤维素(HPMC)等。合成高分子材料主要为聚酯类，如聚乳酸(PLA)、乳酸/羟基乳酸共聚物(PLGA)，此外还有聚酰胺、聚砜和聚醚砜等 5.1.1 高分子微球的制备方法 高分子成球乳化-溶剂蒸发法制备微球是1988年Ogawa首先提出的，也是目前应用

3、最为广泛的微球制备技术。 5.1.1 高分子微球的制备方法 高分子成球喷雾干燥法的主要工艺过程是将高分子材料溶于挥发性溶剂中，如二氯甲烷、丙酮等，再用喷雾法将高分子溶液喷入热气流，使溶剂迅速挥发，得到固化微球，真空干燥除去残留溶剂。 5.1.1 高分子微球的制备方法 高分子成球相分离法是应用较为广泛的微球制备方法，其主要原理是将高分子材料溶解在互不相溶的两种液体中，利用材料在两种溶液中溶解性能的不同制备微球，再采用过滤、冷冻干燥等方法得到微球，该法还可以通过改变温度、pH值以及非溶剂和能引起相分离的聚合物等来实现。 。 5.1.1 高分子微球的制备方法 单体聚合成球从小分子单体制备微球的聚合方

4、法主要有：悬浮聚合、乳液聚合、沉淀聚合和分散聚合等 5.1.1 高分子微球的制备方法 5.1.1 高分子微球的制备方法 5.1.2高分子亲和微球的制备方法 高分子亲和微球即为高分子微球的表面嫁接具有特定的亲和配位能力的生物活性物质，利用这些活性物质与目标物质间的亲和配位关系，选择性地吸附并最终分离出目标物质。亲和微球主要由高分子微球载体和固定于载体上的生物活性物质组成。目前生物活性物质固定在高分子微球载体上的方法有：吸附法、共价结合法、包埋法和交联法 5.1.2高分子亲和微球的制备方法 吸附法5.1.2高分子亲和微球的制备方法 共价结合法包埋法包埋法是应用最为普遍的固定化技术，它是将生物活性物

5、质固定在聚合物的三维空间网状结构中的方法。该方法操作过程简单，同时对生物成分的活性影响较小，被包物不易泄漏，可固定高浓度的生物活性物质。包埋法分为两类：一是将生物活性分子结合到半透性凝胶微球的晶格中，称为晶格法；二是将生物活性分子包裹到半透性高分子胶囊中，称为微胶囊法。 5.1.2 高分子亲和微球的制备方法 5.1.2 高分子亲和微球的制备方法 交联法 交联法就是通过双功能或多功能分子在生物活性分子之间、生物活性分子/载体之间交联形成网状结构而使生物活性物质固定化的方法。最常用的交联试剂如戊二醛，能在温和的条件下与蛋白质的自由氨基反应。 5.1.3高分子微球在医疗诊断中的应用 免疫载体5.1.

6、3高分子微球在医疗诊断中的应用 免疫载体5.1.3高分子微球在医疗诊断中的应用 DNA诊断高分子微球固定DNA、配位体或激素类等生物活性组分后，能用于各种生物特性的诊断。如对于癌症能够在初期检测出基因的异常情况，对于恶性肿瘤的治疗极为重要，如K-ras基因突变常发生在胰腺癌、直肠癌和肺癌的初期。 5.1.3高分子微球在医疗诊断中的应用 血液检测心脏的血液输出和局部的血液流动情况是确定氧气输送和组织耗氧量的重要指标，因此，对其进行检测具有很大的必要性。可以使用放射标记的聚合物微球进行检测。使用标记的微球进行检测是Rudloph和Heymann最早在1967年发明的方法。通常血流检测使用的标记微球

7、的直径在1040m之间，与红细胞的大小相当。 5.2 诊断用磁性粒子磁性高分子微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性物质结合起来形成具有一定磁性及特殊结构的微球。 磁性高分子微球按照其结构的不同可以分为三大类：（1）壳-核结构，高分子材料作为核，磁性材料作为壳层。（2）核-壳结构，磁性材料为核，高分子材料组成壳层。（3）壳-核-壳结构，外层和内层为高分子材料，中间为磁性材料。 5.2 诊断用磁性粒子5.2 诊断用磁性粒子5.2 诊断用磁性粒子磁性高分子微球的制备磁性高分子微球的制备根据不同的结构类型具有不同的制备方法，就高分子包覆磁性无机粒子类微球而言，目前通常采用以下三种方法来制备，即

8、包埋法、单体聚合法和原位法 5.2 诊断用磁性粒子磁性高分子微球的制备包埋法5.2 诊断用磁性粒子磁性高分子微球的表面功能化诊断用微球的使用诊断用微粒是利用来进行检查的微粒。 诊断（Diagnosis）检查分为生体检查（身体）和检体检查（生理检查）。生体检查是直接对病人身体进行的检查，例如X射线透视、X线CT、超声波、心电图、脑波、内视镜（如胃镜）等。检体检查，是对生物体内的血液、尿、髓液或组织细胞等进行的检查。微粒子（Microspheres）应用于检体检查。1一般检查：尿检（如尿素、尿酸、肌肝等）。 2血液学检查：血液凝固特性检查和血球检查。3生化学检查：蛋白质、酵素、脂质、糖质，以及无机

9、质等的检查。临床上检体检查的分类：4免疫学（血清学）检查：抗原抗体反应、补体结合反应等。血中和尿中的荷尔蒙检查。5细菌学检查：病原性微生物的培养及检查。6RI检查：使用放射性同位素的检查。微粒主要应用于免疫学的检查（Immunological test）临床上检体检查的分类：诊断用微粒的材料诊断用微粒是检查试剂的一种，反应对象是体液（血清-serum，血浆-plasma，尿-urine）或细胞。素材粒子一般不直接使用，通常是将抗原或抗体等固定在这些粒子表面后使用。固定后的抗原或抗体与检测液中的对象物质或细胞发生反应，从而达到测定的目的。1 诊断用微粒的担体的必要性质担体必须的性质：(1)首先是

10、能够与抗原或抗体发生反应，从而能够固定抗原或抗体；(2)其次是分散性。其它性质：着色性，粒度均匀性等也非常重要；根据用途而必须的性质：沉淀速度适当，从液体中容易分离。一是生物由来的微粒子，即细胞；二是合成高分子微粒子：包括聚苯乙烯（PS），改性的聚苯乙烯和2-羟乙基甲基丙烯酸（HEMA）体系的高分子粒子。诊断用微粒子来源：生物由来的微粒主要是细胞。血液中红细胞的凝聚原理测定血型。 ABO血型鉴定 ABO blood groups 取静脉血少许，放入生理盐水中混匀，配成2%红细胞原液【正常参考值】 根据红细胞膜上的A、B凝集原和血清内抗A、抗B凝集素的不同，将红细胞血型分为O、A、B、AB四型。

11、【异常结果分析】用标准血清及标准红细胞鉴定ABO血型结果聚苯乙烯及改性聚苯乙烯微粒聚苯乙烯微球是目前比较常用的微粒测定试剂。乳液聚合得到的单分散性聚苯乙烯（PS）微球。聚苯乙烯微粒的制备用乳液聚合的方法合成：乳化剂存在的情况下合成。以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，无水乙醇为反应介质，偶氮二异丁腈为引发剂，采用分散聚合工艺，制备粒径为5m单分散（分散系数5）聚苯乙烯微球。其他类型的粒子 HEMA 粒子。固定蛋白质。 PGMA粒子。高分子微球的制备方法 高分子成球； 单体聚合成球高分子亲和微球的制备方法 免疫学方面的应用诊断用微粒子，以前主要用于免疫学的检查，目前其应用范围扩大。诊断用微粒子是检查试剂，

12、与体液或细胞发生作用，而进行诊断。素材微粒子一般不单独使用，通常是将抗原（antigen）、抗体（antibody）等固定在素材微粒子上使用。素材微粒子通常称为担体。免疫学的凝聚实验。抗原 + 抗体 凝聚抗原的分类天然抗原 根据抗原性物质与机体的亲缘关系可分为“自己”（self）与“非已”（non-self）抗原。即与机体种系发生关系愈远，其遗传性差异越大，其免疫原性也愈强。 抗原的分类合成抗原 用化学合成法或基因重组法制备含有已知化学结构决定簇的抗原，称之为人工抗原。它可包括人工结合抗原、人工合成抗原和基因重组抗原。 将无免疫原性的简单化学基团与蛋白质载体偶联，或将无免疫原性的有机分子如二硝

13、基苯（DNP）或三硝基苯（TNP）与蛋白质载体结合，形成载体-半抗原结合物，均属人工结合抗原。用化学方法将活化氨基酸聚合，使之成为合成多肽，只由一种氨基酸形成的聚合体称为同聚多肽，如由左旋赖氨酸形成的共同聚多肽（PLL）。 基因工程抗原有可能将编码免疫原性氨基酸序列的基因克隆化并与适当载体（如细菌粒或病毒）DNA分子相结合，然后引入受体细胞中（如原核细胞的大肠杆菌或真核细胞酵母菌及哺乳类动物细胞）使之表达，即能获得免疫原性之融合蛋白，经纯化后可做为疫苗，此即基因工程疫苗。 抗单纯疱疹病毒（HSV）抗体 干式化学分析干式化学分析法在血液检查及普通的定性检测中具有重要意义。与溶液化学分析法相对应，

14、具有操作更加简捷的优点。典型的干式化学检查法，就是大家知道的试纸法。大家知道的是试纸法测定pH值，同样的方式在血液检查中也使用试纸法。如果试纸法能够直接测定如各种肝炎、爱滋病等，那将对社会具有重大意义。化学灭菌指指示卡诊断用试药诊断用高分子试药主要是酵素(即酶)。酵素是通过发生生物化学反应而得到的物质，与化学试药不同。比化学试药具有优势。酵素试药检测，即酵素分析法在临床上已经得到应用。诊断用不溶性高分子试药主要是固定化酵素。将酵素通过担体接合法、架桥法或者包埋法将酵素固定在高分子上。 药用天然高分子材料：包括淀粉及其衍生物，纤维素及其衍生物以及阿拉伯胶，明胶壳多糖和脱乙酰壳多糖等. 药用合成高分子材料：包括丙烯酸类均聚物和共聚物乙烯类均聚物和共聚物，环氯乙烷类均聚物与共聚物，以及其他合成药用高分子材料硅油、硅橡胶、聚乳酸、乳酸胫基乙酸共聚物。 将药物连接到高分子上制成高分子药物以获得缓释或靶向功能一直受到人们的关注。 丙烯酸及甲基丙烯酸类化合物。 丙磺舒广泛用于治疗慢性痛风,但其半衰期较短。 控制药物的释放速度则可改善这一