课程《功能材料》课件第十一讲 生物医用高分子材料名师教学

功能材料

芝己荆享绽既烹既蜀姬经陕念霹靠王镑门返岗熏楔季糊谜谴狭念奎陀灭磊精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料功能材料芝己荆享绽既烹既蜀姬经陕念霹靠王镑门返1第十一讲生物医用高分子材料简介生物医用材料是指具有特殊性能、特殊功能，用于人工器官外科修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾患等医疗、保健领域而对人体组织、血液不致产生不良影响的材料。国际标准化组织(ISO)法国会议专门定义的“生物材料”就是生物医学材料，它是指“以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命的材料”。11.1生物医用高分子材料概述甫庚定当络兑谚铲激篱疯抢煞肺羌轻魂仕溃绒袍购次毋幸咱泞撬皿进虞潜精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料第十一讲生物医用高分子材料简介生物医用材料是指具有2★医用高分子的研究至今已有40多年的历史。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、西欧等国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，到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。仿生人也将比想象中更快地来到世上。掠耘和蹈锻苍脸冻础症萨倚哺怎樊支究驳柠睁玄掳羽匿扳浪狗我似件贫病精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★医用高分子的研究至今已有40多年的历史。1949年3★医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内使用两大类。机体外用的材科主要是制备医疗用品。如输液袋、输液管、注射器等。输液袋、管可用卫生级聚氯乙烯制造。由于这些高分子材料成本低、使用方便，现已大量使用。机体内用材料又可分为外科用和内科用两类。外科方面有人工器官、医用粘合剂、整形材料等。内科用的主要是高分子药物。所谓高分子药物，就是具有药效的低分子与高分子载体相综合的药物，它具有长效、稳定的特点。

岿壳晃缓杰厨载德量稠肿来召夷寂茫涡烛泰研矫绍然申徒坞却马挪箩洒柱精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内使用两大4★人工器官是医用高分子材料的主要发展方向。目前用高分子材料制成的人工器官己植入人体的有人工肾、人工血管、人工心脏瓣膜、人工关节、人工骨骼、整形材料等。应用的高分子材料主要有PVC、ABS、PP、硅橡胶、含氟聚合物等。正在研究的有人工心脏、人工肺、人工胰脏、人造血、人工眼球等。郸非苫衫秘秘贞冗吱伞茹涝杯揭僧悠棱糜吹堤噬饥腆溢请逃畸忌绍啃摘塘精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★人工器官是医用高分子材料的主要发展方向。目前用高分511.2医用高分子材料的基本特性1）对医用高分子材料的基本要求归纳起来，一个具备了以下七个方面性能的材料，可以考虑用作医用材料。（1）在化学上是隋性的，不会因与体液接触而发生反应；人体环境对高分子材料的作用．主要有以下一些形式：(a)体液引起聚合物的降解、交联和相变化。(b)体内的自由基引起高分子材料的氧化降解反应。采牢批撬莫谊脏抛竭转仇捂靳蘑饵胺膛蓑鲍窿插谆廉揉达氧碾未枢地琳挥精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料11.2医用高分子材料的基本特性1）对医用高分子材料的基本6(c)生物酶引起的聚合物分解反应。(d)在体液作用下，高分子材料中的添加剂溶出，引起性质的变化。(e)血液、体液中的类脂质、类团醇及脂肪等物质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降。因此，在选择材料时，必须考虑上述因素。凝帆爹石拨焚冕榷筒有脱熏朴努声截账术是铅惫坎悲猖惟耗皆积锭瀑涝默精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(c)生物酶引起的聚合物分解反应。(d)在体液作7值得指出的是，对医用高分子来说，在某些情况下，“老化”并不一定都是贬意的，有时甚至还有其积极的意义。如作为医用粘合剂用于组织粘合，或作为医用手术缝合线时，在发挥了相应的效用后，反倒不希望它们有太好的化学稳定性，而是希望它们尽快地被组织所分解、吸收或迅速出体外。在这种情况下，对材料的附加要求是：在分解过程中，不应产生对人体有害的副产物。★腾剩板强秋峦缔城迷菊塌浩多妥引饰喂律茫芝涅闲踌倚篆瘩氟凌竟伊住纶精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料值得指出的是，对医用高分子来说，在某些情况下，8(2)对人体组织不会引起炎症或异物反应由于外物植入体内引起的组织反应大致有四种情况：(a)急性局部反应，如局部炎症、坏死、异物排斥反应形成血栓等。(b)慢性局部反应，如局部炎症、肉芽增生、组织增生、钙沉积、组织粘连、溃疡、致癌、形成血栓等。(c)急性全身性反应，如急性毒性感染、发热、神经麻痹、循环障碍、血液破坏等。(d)慢性全身性反应。如慢性中毒、血液破坏、脏器功能障碍、组织畸变等。因此，高分子材料在植入人体之前，必须通过体内试片埋植法进行生物体试验，确保万元一失。泰犯沪歧毡讲榔询鹤疹亮词晶油衍闹铁价僳乱果谦森狈系孤遏悦足拥定跃精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(2)对人体组织不会引起炎症或异物反应由于外物植入体内引9(3)不会致癌当高分子材料植入人体后，高分子材料本身的性质，如交联度、分子量、构象、高分子材料中所含的杂质、单体、添加剂都可能与致癌因素有关。但研究表明，高分子材料与其他材料相比，并没有更多的致癌可能性。而是植入材料的形状对癌症的产生影响较大。曾对不同形状的材料植入小白鼠体内出现肿瘤的情况进行过统计(见表6—2)。由此可见，当向人体植入高分子材料时，除考虑材料的物理、化学性质外，还应充分考虑其形状因素。服腆份蕴蔷插剁济卸倾译混锈扯钝毕帽绩除悸惯霍愉勤瘴盆黎团眺蚕漆畸精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(3)不会致癌当高分子材料植入人体后，高分子材料本10表锻攻促偶黎怪慕府挛师葵倒返钟蒜熙抱摧广却鬃搁稀毡食氯紫洗烬音伞蠕精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料表锻攻促偶黎怪慕府挛师葵倒返钟蒜熙抱摧广却鬃搁稀毡食氯紫洗烬11(4)具有抗血栓性，不会在材料表面凝血高分子材料与血液接触时，也会产生血栓。因为当异物与血液接触时，血液流动状态发生变化，情况与表面损伤类似。因此也将在材料表面凝血即产生血栓。高分子材料的抗血栓问题是一个十分活跃的研究课题，世界各国有大量科学家在潜心研究，进展也颇为显著。但至今尚未制得一种能完全抗血栓的高分子材料。这一问题的彻底解决，还有待于我们的共同努力。赫湖蓝火远么钠冤刺秽郴充六堪燥显究壤沦枫羔页挥咏包开扣尹糜莆椰炸精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(4)具有抗血栓性，不会在材料表面凝血高分子材料与12(5)长期植入体内，不会减小机械强度表6.3是一些高分子以纤维形式植入狗的动脉后其机械强度的损失情况。拷勋凑纤冰苫粕淘棍鬼损争瞒哩临裴影捣胡勤烷樟蝎毛棕牲横冈倔食淬吧精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(5)长期植入体内，不会减小机械强度表6.3是一些高分子13(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性高分子材料在植入体内之前，都要经过严格的灭菌消毒。目前灭菌处理一般有三种方法；蒸汽灭菌；化学灭菌，γ射线灭菌。国内大多采用前两种方法。因此在选择材料时，要考虑能否耐受得了。(a)蒸汽灭菌蒸汽灭菌一般是在压力灭菌器小进行的，温度可达120-140°C。因此软化点较低的聚合物在此温度下将发生变形，故不能选用。缨胃恰屉须吩星补亮筒寸殷矮碧尖艳夏膳勾啃猪笨征隐嘱姻藻伯铬刮指毛精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性高分子14

*(b)化学灭菌化学灭菌采用灭菌剂灭菌，常用的灭菌剂有环氧乙烷、烷基(芳基)季胺盐(如新洁尔灭)、碘化合物(如碘伏)、甲醛、戊二醛等。它们的优点是可以低温消毒，材料在消毒过程中不存在变形问题。但新产生的问题是容易与高分子材料发生副反应。除了化学反应外，还有些高分子材料表面易吸附灭菌剂。被吸附的灭菌剂在人体内的释放是相当危险的，可引起溶血、细胞中毒和组织炎症，严重时可引起全身性反应。例如，实验观察到，聚合物表面吸附上30ppm环氧乙烷，可造成狗的溶血速度增加—倍。因此，院床应用时．必须除去一切灭菌剂后才能植入体内。书滤创螺慈翘牺蟹鞭粟刊里冰声凸景焙埋首底钨规凰三蛰费拷招据腊埔玉精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料*(b)化学灭菌书滤创螺慈翘牺蟹鞭粟刊里冰声凸景15γ射线灭菌γ射线灭菌的特点是穿透力强，灭菌效果好，并可自续化操作，可靠生好。但由于辐射能量大，对聚合物材料有较大影响，通常使机械强度下降。（7）易于加工成需要的复杂形状人工脏器往往具有很复杂的形状，因此，用于人工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能。否则，即使各项性能都满足医用高分子的要求，却无法加工成所需的形状，则仍然是无法应用的。钟紊线岸址辜逃诈亥那痒庭较妨瞩陪仅厩瞪讣榆者溺肋之个艇互襄臣眠骇精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料γ射线灭菌γ射线灭菌的特点是穿透力强，灭菌效果好，162）医用高分子的血液相容性(1)血栓的形成当人体的表皮受到损伤时，流出的血液会自动凝固，称为血栓。实际上，血液在受到下列因素影响时，都可能发生血栓：①血管壁特性与状态发生变化；②血液的性质发生变化；③血液的流动状态发生变化。高分子材料植入体内与血液接触时，血液的流动状态和血管壁状态都将发生变化，因此也会发生血栓。血栓的形成机理是十分复杂的。一般认为，异物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质，然后粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子，在异物表面凝血，产生血般。此外，红血球粘附引起溶血；凝血致活酶的活化，都是形成血栓的原因。(见图6—1)柳巡现尚蛔虑馏刘钵儿玲剁螺银便舀侮瘟酸攀襟许堤刨赤陵铸设惟铜蹄轮精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料2）医用高分子的血液相容性(1)血栓的形成17★袄潘分澡犹查兔虏浑游沽匝货脊忆渠跋翁梦专会叛垄曼倪蕊喘棉愧都狠辕精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★袄潘分澡犹查兔虏浑游沽匝货脊忆渠跋翁梦专会叛垄曼倪蕊喘棉愧18

(2)血液相容性高分子材料的制取普通的高分子材料一般不具备抗血栓性，但可通过多种途径来改善。目前常用的有以下一些手段。(a)将材料表面处理得尽可能光滑。(b)使材料表面带上负电荷的基团。例如将芝加哥酸(1—氨基—8—萘酚—2，4—二磺酸萘)引入聚合物表面后，血小板粘附量减少，抗凝血性提高。搜朱费诊汛懦专抛惭款塑止山热谨械框铸馅檬概灿浓测费耕簧喀陪敷友闽精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(2)血液相容性高分子材料的制取普通的高分子材19(c)调节材料表面分子结构中的亲水基团与疏水基团的比例，使其达到一个最佳值。(d)在材料表面引入动物的肝素。肝素是一种硫酸多糖类物质，具有优良的抗凝血性。在高分子材料结构中引入肝素后，在使用过程中，肝素慢慢地释放，能明显提高抗血栓性。膛奢旦该陪日伊叁垂衙户搓叠琴制蛙栏崇絮隆娄构晶由面彼耀晦或铆馁喇精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(c)调节材料表面分子结构中的亲水基团与疏水基团的比例，20(e)材料表面伪内膜化，这是抗血栓性研究的新动向。人们发现，大部分高分子材料的表面容易沉渍血纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙的表面时，迅速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，嗣后诱导出血管内皮细胞。这样就相当于在材料表面上覆盖了一层光滑的生物层——伪内膜。这冲伪内膜与人体心脏和血管一样，具有光滑的表面，从而达到永久性的抗血栓。作囤桂烦项拥疡括串吹净谓稚鸣懒抿嫂磺曰份骑胜抚讶氯泵贸镶葛薯径鲜精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(e)材料表面伪内膜化，这是抗血栓性研究的新动向。2111.3高分子材料在医学领域的应用1）高分子人工脏器及部件的应用现状高分子材料作为人工脏器、人工血管、人工骨骼、人工关节等的医用材料，正在越来越广径地得到运用。根据人工脏器和部件的作用及目前研究进展，可将它们分成五大类。第一类：能永久性地植入人体，完全替代原来脏器或部位的功能，成为人体组织的一部分。属于这一类的有人工血管、人工心脏瓣膜、人工食道、人工气管、人工胆道、人工尿道、人工骨骼、人工关节等。剑擎渠额滞视儒丑圈谬辑渴甲抚让嚎钡坛茅烟捍竣欧餐侮妇戊闯僧俐烯纲精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料11.3高分子材料在医学领域的应用1）高分子人工脏器及22第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装置、主要作用是在手术过程中暂时替代原有器官的功能。例如人工肾脏、人工心脏、人工肺等。这类装置的发展方向是小型化和内植化。最终能植入体内完全替代原有脏器的功能。据报道，能够内植的人工心脏已获得相当年份的考验，在不远的将来可正式投入临床应用。第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏器的功能，例如入工肝脏等。这类人工脏器的研究方向是多功能化，使其能完全替代人体原有的较为复杂的脏器功能。驰逞总频浮绷彝怀斤岳冬迢韧噶竹判撂割博松毁搜稳境窥冠声葵园右麓好精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装置、主要作用23第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那些功能特别复杂的脏器，如人工胃、人工子宫等。这类人工脏器的研究成功，将使现代医学水平有一重大飞跃。第五类：整容性修复材料，如人工耳朵、人工鼻子、人工乳房、假肢等。这些部件一般不具备特殊的生理功能，但能修复人体的残缺部分，使患者重新获得端正的仪表。从社会学和心理学的角度看，也是具有重大意义的。房闷棒啃涪瞳兔缨腻拣尔贫承屏署时半械袜买库虫场潞孤忙下练魏佳饯衙精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那些功能特别复24★秸殆裴硷皇绿绎订被淳沮枯矩挛均帕忆恳友驼陛侠札诀吹楼昭板短躯葛吕精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★秸殆裴硷皇绿绎订被淳沮枯矩挛均帕忆恳友驼陛侠札诀吹楼昭板短25★元券淋芬普讳薛湍冈警梦懒踢旧臻讲匪领看猛冰媚够元檀袜戮胰斯灵鸿顷精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★元券淋芬普讳薛湍冈警梦懒踢旧臻讲匪领看猛冰媚够元檀袜戮胰斯26★俯拍声注掺涤驻瓷魏啼边腆洽船毋负句懂鸵玛镐亲房凛丁啊彬驮窟腺洋姑精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★俯拍声注掺涤驻瓷魏啼边腆洽船毋负句懂鸵玛镐亲房凛丁啊彬驮窟272）医用高分子材料的应用

(1)血液相客性材料与人工心脏许多医用高分子在应用中需长期与肌体接触，必须有良好的生物相容性，其中血液相容性是最重要的。人工心脏、人工肾脏、人工肝脏、人工血管等脏器和部件长期与血液接触，因此要求材料必须具有优良的抗血栓性能。近年来，在对高分子材料抗血栓性研究中，发现具有微相分离结构的聚合物往往有优良的血掖相容性。例如在聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯结构中接枝上亲水性的甲基丙烯酸—β—羟乙酯，当接枝共聚物的微区尺寸在20—30nm范围内时，有优良的抗血特性。装佯鼓凳剃脉砖从笛垂邑馈徘适严走蓟挡擒柏咀虱伴迷崎滇牡撑物活题堑精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料2）医用高分子材料的应用(1)血液相客性材料与人工心脏28★在微相分离高分子材料中，国内外研究得最活跃的是聚醚型聚氨酯。或称聚醚氨脂。聚醚氨脂是一类线型多嵌段共聚物，宏观上表现为热塑性弹性体，具有优良的生物相容性和力学性能。作为医用高分子材料的嵌段聚醚氨酯(SegmentedPolyetherUrethane，SPEU)的一般结构式如下：雀幌斟犬哦逛创锨键燥壕兴骑踢浩递灭睛名墨澡壁化柯酮右壕步琉袁柄赢精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★在微相分离高分子材料中，国内外研究得最活跃的29美国Ethicon公司推荐的四种医用聚醚氨酪Biomer，Pellethane，Tecoflex以和cardiothane基本上都属于这一类聚合物。它们的共同特点是分子结构都是由软链段和硬链段两部分组成的，在分子间有较强的氢链和范德华力。聚醚软段聚集形成连续相，而由聚氨酯、聚脲组成的硬链段聚集而成的分散相微区则分散在连续相中，因此具有足够的强度和理想的弹性。★Biomer是一种线型芳香聚醚氨脂。蓑泛欲硕哮木箔嘶峭珠舜肝众唯悟掷枚泳弹尾缄脯旧梅窒懊酝宋赦己岗馒精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料美国Ethicon公司推荐的四种医用聚醚氨酪B30★Pellethane也是一种线型芳香聚醚氨酯。与Biomer不同的是它以1．4—丁二醇为扩链剂，因此分子链中无脲基，柔顺性较Biomer更好。Tecoflex是一种浅型脂环族聚醚氨酯，也用1，4—丁二醇扩链。性能接近于Pellethane。Cardiothane是一种网状结构的芳香聚醚氨脂。用乙酰氧基硅氧烷作交联剂、耐热性、耐水解性和尺寸稳定性郁比较好。弛富唁粤马昭淮啡亮瞻内颈惜赊逼锄郁倪摘拧吩程坑暗氏枢颁赏攻描掣讥精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★Pellethane也是一种线型芳香聚醚氨31聚离子络合物(PolyionComplex)是另一类具有抗血栓性的高分子材料。它们是由带有相反电荷的两种水溶性聚电解质制成的。例如美国Amicon公司研制的离子型水凝胶Ioplix101是由聚乙烯苄三甲基铵氯化物与聚苯乙烯磺酸钠，通过离子键结合得到的。这种聚合物水凝胶的含水量与正常血管相似，并可调节这两种聚电解质的比例，制得中性的、正离子型的或负离子型的产品。其中负离子型的材料可以排斥带负电荷的血小板，更有利于抗凝血。类似的产品还有用聚对乙基苯乙烯三乙基铵溴化物与聚苯乙烯磺酸钠制得的产物，也是一种优良的人工心脏、人工血管的制作材料。★乡蠕著障难曰栈祖原咬炯珐歌凌奖愚浊焦堕禽演二检绿蜒灾岩倚菩某貌独精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料聚离子络合物(PolyionComplex)是另32★此外，硅橡胶、聚四氟乙烯都是较好的血管材料。忘膳诵昧绪助碰戏鼻籽推瞻攻馏辱赠梗颓攒暖拙药歪绽汗锑洪伎蓖递驰挺精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★此外，硅橡胶、聚四氟乙烯都是较好的血管材料。忘膳诵昧绪助碰33(2)选择透过性膜材料与人工肾、人工肺

(a)血液净化系统的膜材料与人工肾肾脏的主要生理功能是过滤和排泄新陈代谢产物。将过剩的电解质、水排入尿中，以维持体液的酸碱平衡和渗透压的平衡。当疾病造成肾脏功能衰竭引起代谢紊乱时，便将危及生命。人工肾是利用高分子材料的透析、过滤和吸附注能，使代谢物进入外界配置好的透析液中，经透析、过滤处理后完成肾脏的功能。目前用人工肾进行血液净化基于以下几种方法：血液透析法(Hemodialysis)；血液过滤法(Hemofiltratio)5血液透析过滤法(Hemodiafiltration)；血浆交换法(Plasmaexchange)和血液灌流法(Hemoperfusion)等。讶具炔寿危蕴宝谎本呜骇媚谍褂病北研乱攒蚂居蚕创如皇尽乘荤正跑宅喷精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(2)选择透过性膜材料与人工肾、人工肺34

(i)血液透析法血液透析法的原理是使血液流过透析膜的一侧，膜的另一侧则流过经灭菌消毒处理的透析液。由于膜两侧各种离子的浓度不同，则血液中的废物、过剩的电解质、过剩的水可透过膜而进入透析液。达到净化血液的目的。据统计，一个慢性尿毒症患者每周透析2—3次，每次5—6小时。每次可从血液中透析出肌酸酐1—2克、尿素15—25克、水2升，基本上相当于患者每天必须排除的废物量。现阶段用于制作人工肾透析膜的高分子材料主要有铜氨纤维素、醋酸纤维素、丙烯腈—间烯丙基苯磺酸钠共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯，乙烯—乙烯醇共聚物等。其中以铜氨纤维素的应用最为普遍，约占所有透析膜材料的87％。祝绦赌角语牌硼勒椽嚷备送糖旧敏材请充浊遏越先棍喜沧琵澳扮椒需蚌轧精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(i)血液透析法血液透析法的原理是使血35★透析膜孔隙较小，传质面积大，在透析过程中，血液与高分子材料的接触机会较多，因此，用血液透析洁净化血液时，血球损伤的机会较多，易造成细胞内液、外液、脑脊髓液的组成和渗透压发生变化，引起头痛、呕吐等症状。为了进一步改进人工肾的功能，过滤型人工肾应运而生。伟戌吴沁珍羚潞龟刹况僵镜狭挎绕英侩师矗亮绑苯展户祝淀泞枢凶秩硷痹精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★透析膜孔隙较小，传质面积大，在透析36(ii)血液过滤法

血液过滤法的原理类似于人体中肾小球的过滤作用。所用的分离膜是超滤膜而不是透析膜。它是用超滤膜过滤掉血液中的毒物和废物后，适当补充体液置换液，以调节血液的浓度。超滤膜的孔隙大于透析膜，因此，能更有效地去除血液中的废物，血液处理率大大提高，而且不易损伤血球和血小板，抗凝血性提高。常用的超滤膜有聚砜平膜和中空纤维膜、三醋酸纤维膜、聚酰胺中空纤维膜和EVA（乙烯-乙酸乙烯酯共聚物）中空纤维膜等。板仍氰热寅逛剥壶鞠观散撑镐趋搭腋敖媚迁队漾董钢往唾菏遇待煞津垛迹精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(ii)血液过滤法血液过滤法的原理类似于人37(iii)血浆交换法当肾脏和肝脏病患者的血液中出现不正常的蛋白质、抗原、抗体、免疫复合体等时，可用血浆交换法换掉血掖中的有毒血浆，输入新的健康血浆。传统的血浆分离采用离心法，操作繁琐，交换速度低。近年来发展的膜分离法，交换速度大大提高。用分离膜制成约血浆交换器，一次可交换4—5升血浆。分离膜通常为用三醋酸纤维素、聚砜、聚碳酸酯、EVA等聚合物制备的多孔膜，膜的孔径为0.2—0.4nm。滁啼捏交解相寅遁综沸迫精费土谓粳涩哺尧琉过幢词瘁册友撵罗蓉琵怠牛精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(iii)血浆交换法当肾脏和肝脏病患者的血38(IV)血液灌流法血液灌流法常用于肝昏迷、严重肝障碍患者。它是用吸附剂与血液直接接触，从血液中吸附有毒物质，例如吸附掉导致严重黄胆病的血清胆红素等。常用的吸附剂有活性炭、活性炭纤维、大孔型吸附树脂等。单纯的吸附剂通常强度较低，易碎裂。临床应用中发现容易损伤血小板和白血球。研究发现，如果在吸附剂表面包覆上一层高分子被覆剂。就可大大减少被处理血液中的血小板、白血球损伤现象。最早使用的高分子被覆剂是硝基纤维素。将活性炭用硝基纤维素和肝素包覆后再用白蛋白处理，用于血液灌流，可取得良好的效果。洁辨喻消噶褐汲版骏骇礼蕊势珊盟谭漏焉滥席憎及捧厩请签吞韧渤诚恍描精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(IV)血液灌流法血液灌流法常用于肝昏迷、严39用作被覆剂的高分子材料首先要有良好的血液相容性，其次还应与吸附剂有良好的粘结性，否则，在使用中被覆剂会脱落污染血液。较好的被覆剂材料有甲基丙烯酸—β—羟乙酯、丙烯酰胺—甲基丙烯酸—β—羟乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸己基磺酸钠共聚物、醋酸纤维素等。例如用聚甲基丙烯酸己基硝酸钠或其共聚物包覆活性炭，吸附肌酸酐的量可达空白活性炭吸附量的82％-92％。★散创局剑韩缎扑昏狈酸亿宁妹砍患悠劣挠袭玻抡眼吉在钥陇徐预默听樊望精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料用作被覆剂的高分子材料首先要有良好的血液相容性40(b)氧富化膜与人工肺氧富化膜又称富氧膜，是为将空气中的氧气富集而设计的一类分离膜。将空气中的氧富集至40％甚至更高，有许多实际用途。空气中氧的富集有许多种方法，例如空气深冷分馏法、吸附—解吸法、膜法等。用作人工肺等医用材料时，考虑到血液相容性、常温、常压等条件，上述诸法中，以膜法最为适宜。硅并甄尊忿菇昔伺灵畸佯擒晌鞭困丫畜吭宾税菊野瀑痕晾湃谊雌妒渴叹毛精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(b)氧富化膜与人工肺氧富化膜又称富氧膜，41在进行心脏外科手术中，心脏活动需暂停一段时间，此时，需要体外人工心肺装置代行其功能：呼吸功能不良者，需要辅助性人工肺；心脏功能不良者需要辅助循环系统，用体外人工肺向血液中增加氧。所有这些都涉及到人工肺的使用。目前人工肺有两种类型。一类是氧气与血液直接接触的气泡型，特点是廉价、高效，但易溶血和顺伤血球，仅能短时间使用，适合于成人手术。另—类是膜型，气体通过分离膜与血液交换氧和二氧化碳。膜型人工肺的优点是容易小型化，可控制混合气体中特定成分的浓度，可连续长时间使用，适用于儿童的手术。可用作人工肺富氧膜的高分子材料很多，其中较重要的有硅橡胶(SR)、聚烷基砜(PAS)、硅酮聚碳酸酯等，这些类型的富氧膜已作为商品应市。★绪敏卯居超然着玻钙俯徘陇牺咀亩沥虫据茨到筑藉娥黎柯缚撑乔率敌侮榜精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料在进行心脏外科手术中，心脏活动需暂停一段时间，42★俗犯踩责瑚从冲吟勤钒矮这儿丰观挪姿必砂他聊脖亥藉拼辕邱阎上倡苟禽精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★俗犯踩责瑚从冲吟勤钒矮这儿丰观挪姿必砂他聊脖亥藉拼辕邱阎上43(3)人工骨、关节材料人工骨骼是高分子材料在医学领域中的最早应用。第一例医用高分于是用聚甲基丙烯酸甲酯作为头盖骨。现在，尼龙、聚酯、聚乙烯、聚四氟乙烯都已成功地用作人工骨骼材料。人工关节有很多种类，如股关节、膝关节、肘关节、肩关节、手关节、指关节等，其中以股关节和膝关节承受的力最大。60年代之前使用的人工关节都是金属骨--金属臼关节，患者在使用中有痛苦感。1963年出现了第一例金属骨--聚四氟乙烯宽骨臼的人工关节，开始了高分子人工关节的时代。亏瀑撕喝苑誊茬阔人搐棠痊晌织沧痰掀狭娩布障沽档敏滁秒凑铡忌撞棘娇精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(3)人工骨、关节材料人工骨骼是高分子材料在44★近年来，人工关节大多是以不锈钢、陶瓷等高强度材料作人工骨、以高分子材料为臼配合而成的。较理想的高分子材料是耐磨性优异的超高分子量聚乙烯(UHMWPE，分子量约300万)。它的砂磨耗指数仅是高密度聚乙烯和尼龙的1/5~1/10，摩擦系数远远小于不锈钢。但据报道，临床应用的陶瓷骨均出现不同程度的开裂和断裂，因此，人们将研究的注意力又重新转向骨水泥。男疫支弱款创倒着爪勃厨吹码宝宛猪钓眼撅铡举考洛姚林腹哺棺儡钒敝对精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★近年来，人工关节大多是以不锈钢、陶瓷等高强度45骨水泥是一类传统的骨用粘合剂，1940年就已用于脑外科手术中，几十年来，一直受到医学界和化学界的重视。骨水泥是由单体、聚合物微粒(150--200μm)、阻聚剂，促进负等组成。为了便于x射线造影，有还加入造影剂BaSO4。下表是常用骨水泥的基本组成和配方。★壹捕滥碑揣拖彭捂渣缺赦熙使告砷株琉涟瘦搔魔谍溺必姨恭贮辕虐瓢毒穆精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料骨水泥是一类传统的骨用粘合剂，1940年就已用46★贷测举不秸收脐亏港冶鹏烟栈上惩源齐以肆负葵推悸晴羡忠量卸地惟种否精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★贷测举不秸收脐亏港冶鹏烟栈上惩源齐以肆负葵推悸晴羡忠量卸地47(4)人造皮肤材料治疗大面积皮肤创伤的病人，需要将病人的正常皮肤移植在创伤部位上。在移植之前，创伤面需要清洗，被移植皮肤需要养护，因此需要一定时日。在这段时间内，许多病人由于体液的大量损耗以及蛋白质与盐分的丢失而丧失生命。因此，人们用高亲水性的高分子材料作为人造皮肤，暂时覆盖在深度创伤的创面上，以减少体液的损耗和盐分的丢失，从而达到保护创面的目的。聚乙烯醇微孔薄膜和硅橡胶多孔海绵是制作人造皮肤的两种重要材料。这两种人造皮肤使用时手术简便，抗排异性好，移植成活率高，已应用于临床。高吸水性树脂用于制作人造皮肤方面的研究，亦已取得很多成果。聚氨基酸、骨胶原、角蛋白衍生物等天然改性聚合物，都是人造皮肤的良好材料。墒族责跪蕾现瞪底唆烫哪畏州阔黔碱误误绢样咯答殴炽敛咖忆胶淑泻莲汉精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(4)人造皮肤材料治疗大面积皮肤创伤的病人48★据报道，日本市场上近年出现一种高效人造皮肤，对严重烧伤的患者十分有效。这种人造皮肤的原料是甲壳质材料，从螃蟹壳、虾壳等中萃取出来，经过抽制成丝，再进行编织。这种人造皮肤具有生理活性，可代替正常皮肤进行移植，因此可减少患者再次取皮的痛苦。临床试验表明，这种皮肤的移植成活率达90％以上。畸瞎斯蛤查采瑚算柒是头芝磐岗爸幕叙谱骂辈盅癌述扮博体买扭版坛糙椅精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★据报道，日本市场上近年出现一种高效人造皮49医用粘合剂粘合剂作为高分子材料中的一大类别，近年来，它的应用领域已扩展到医疗卫生部门。目前，医用粘合剂在医学临床中有十分重要的作用。在外科手术中，医用粘合剂用于某些器官和组织的局部粘合和修补；手术后缝合处微血管渗血的制止；骨科手术小骨骼、关节的结合与定位；齿科手术中用于牙齿的修补。在计划生育领域中，用粘合剂粘堵输精管或输卵管，既简便，无痛苦感，又无副作用，必要时还可方便地重新疏通。宏惹精瑰饰恋贵儡滤坯议漾佳卿达绰室序悔窥腰颤辆协建唾缠任粥仇乓蕊精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料医用粘合剂粘合剂作为高分子材料中的一大类别，近年50

★从医用粘合剂的使用对象和性能要求来区分，可分成两大类：一类是齿科用粘合剂，另一类则是外科用(或体内用)粘合剂。由于口腔环境与体内环境完全不问，对粘合剂的要求也不相同。此外，齿科粘合剂用于修补牙齿后，通常需要长期保留，因此，要求具有优良的耐久性能。而外科用粘合剂在用于粘合手术创伤后，一旦组织愈合，其作用亦告结束，此时要求其能迅速分解，并排出体外或被人体所吸收。鲸柒灿金藏臭恬摹趟郡骋绘岳咱挠谰痉攘潍踌王磐义烯旦旦地惋享箱儒接精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★从医用粘合剂的使用对象和性能要求来区分，可分成两大类：51★外科用粘合剂应具备以下的特性：(i)对人体组织的粘结性要高。(ii)粘结速度快。(iii)能在常温、无压力下粘结。(iv)富有挠屈性和弹性。(v)无毒。(vi)不会引起组织反应。(vii)不会产生血栓。(viii)耐体液性能良好。(ix)分解后易排泄、易吸收。(x)易灭菌。疯磐贡关局汲钻硬祈氯靠惰藐迄矫贰掐华方腰以套辉漾召俄忽雕情资冉骸精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★外科用粘合剂应具备以下的特性：(i)对人体组织的粘结性52★外科用粘合剂经过50多年的发展，至今已有几十种品种。但根据使用要求，仍以较早开发的α—氰基丙烯酸酯最为合适。除了α—氰基丙烯酸酯外，外科用粘合剂还有少量其他品种，如硅橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、明胶—间苯二酚—甲醛复合粘合剂等，但使用尚不普通，故不作详细介绍。拷伞抨追窒起蓉铭遮板该瓦焉纳侥驹讳俘责蜡撒谚浇湖唬拧加希泣东赫兆精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★外科用粘合剂经过50多年的发展，至今已有几十种品种。但根5311.4医用高分子的发展方向1．人工脏器的生物功能化、小型化、体植化；2．高抗血栓性材料；3．发展新型医用高分子材料；推广医用高分子的临床应用；担启牢暴佛唇琵接费到伊圭辕六私应追冉兔庆浊兴料米邵甄累碗戊止博吏精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料11.4医用高分子的发展方向1．人工脏器的生物功能化、小54功能材料

芝己荆享绽既烹既蜀姬经陕念霹靠王镑门返岗熏楔季糊谜谴狭念奎陀灭磊精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料功能材料芝己荆享绽既烹既蜀姬经陕念霹靠王镑门返55第十一讲生物医用高分子材料简介生物医用材料是指具有特殊性能、特殊功能，用于人工器官外科修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾患等医疗、保健领域而对人体组织、血液不致产生不良影响的材料。国际标准化组织(ISO)法国会议专门定义的“生物材料”就是生物医学材料，它是指“以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命的材料”。11.1生物医用高分子材料概述甫庚定当络兑谚铲激篱疯抢煞肺羌轻魂仕溃绒袍购次毋幸咱泞撬皿进虞潜精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料第十一讲生物医用高分子材料简介生物医用材料是指具有56★医用高分子的研究至今已有40多年的历史。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、西欧等国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，到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。仿生人也将比想象中更快地来到世上。掠耘和蹈锻苍脸冻础症萨倚哺怎樊支究驳柠睁玄掳羽匿扳浪狗我似件贫病精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★医用高分子的研究至今已有40多年的历史。1949年57★医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内使用两大类。机体外用的材科主要是制备医疗用品。如输液袋、输液管、注射器等。输液袋、管可用卫生级聚氯乙烯制造。由于这些高分子材料成本低、使用方便，现已大量使用。机体内用材料又可分为外科用和内科用两类。外科方面有人工器官、医用粘合剂、整形材料等。内科用的主要是高分子药物。所谓高分子药物，就是具有药效的低分子与高分子载体相综合的药物，它具有长效、稳定的特点。

岿壳晃缓杰厨载德量稠肿来召夷寂茫涡烛泰研矫绍然申徒坞却马挪箩洒柱精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内使用两大58★人工器官是医用高分子材料的主要发展方向。目前用高分子材料制成的人工器官己植入人体的有人工肾、人工血管、人工心脏瓣膜、人工关节、人工骨骼、整形材料等。应用的高分子材料主要有PVC、ABS、PP、硅橡胶、含氟聚合物等。正在研究的有人工心脏、人工肺、人工胰脏、人造血、人工眼球等。郸非苫衫秘秘贞冗吱伞茹涝杯揭僧悠棱糜吹堤噬饥腆溢请逃畸忌绍啃摘塘精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★人工器官是医用高分子材料的主要发展方向。目前用高分5911.2医用高分子材料的基本特性1）对医用高分子材料的基本要求归纳起来，一个具备了以下七个方面性能的材料，可以考虑用作医用材料。（1）在化学上是隋性的，不会因与体液接触而发生反应；人体环境对高分子材料的作用．主要有以下一些形式：(a)体液引起聚合物的降解、交联和相变化。(b)体内的自由基引起高分子材料的氧化降解反应。采牢批撬莫谊脏抛竭转仇捂靳蘑饵胺膛蓑鲍窿插谆廉揉达氧碾未枢地琳挥精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料11.2医用高分子材料的基本特性1）对医用高分子材料的基本60(c)生物酶引起的聚合物分解反应。(d)在体液作用下，高分子材料中的添加剂溶出，引起性质的变化。(e)血液、体液中的类脂质、类团醇及脂肪等物质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降。因此，在选择材料时，必须考虑上述因素。凝帆爹石拨焚冕榷筒有脱熏朴努声截账术是铅惫坎悲猖惟耗皆积锭瀑涝默精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(c)生物酶引起的聚合物分解反应。(d)在体液作61值得指出的是，对医用高分子来说，在某些情况下，“老化”并不一定都是贬意的，有时甚至还有其积极的意义。如作为医用粘合剂用于组织粘合，或作为医用手术缝合线时，在发挥了相应的效用后，反倒不希望它们有太好的化学稳定性，而是希望它们尽快地被组织所分解、吸收或迅速出体外。在这种情况下，对材料的附加要求是：在分解过程中，不应产生对人体有害的副产物。★腾剩板强秋峦缔城迷菊塌浩多妥引饰喂律茫芝涅闲踌倚篆瘩氟凌竟伊住纶精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料值得指出的是，对医用高分子来说，在某些情况下，62(2)对人体组织不会引起炎症或异物反应由于外物植入体内引起的组织反应大致有四种情况：(a)急性局部反应，如局部炎症、坏死、异物排斥反应形成血栓等。(b)慢性局部反应，如局部炎症、肉芽增生、组织增生、钙沉积、组织粘连、溃疡、致癌、形成血栓等。(c)急性全身性反应，如急性毒性感染、发热、神经麻痹、循环障碍、血液破坏等。(d)慢性全身性反应。如慢性中毒、血液破坏、脏器功能障碍、组织畸变等。因此，高分子材料在植入人体之前，必须通过体内试片埋植法进行生物体试验，确保万元一失。泰犯沪歧毡讲榔询鹤疹亮词晶油衍闹铁价僳乱果谦森狈系孤遏悦足拥定跃精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(2)对人体组织不会引起炎症或异物反应由于外物植入体内引63(3)不会致癌当高分子材料植入人体后，高分子材料本身的性质，如交联度、分子量、构象、高分子材料中所含的杂质、单体、添加剂都可能与致癌因素有关。但研究表明，高分子材料与其他材料相比，并没有更多的致癌可能性。而是植入材料的形状对癌症的产生影响较大。曾对不同形状的材料植入小白鼠体内出现肿瘤的情况进行过统计(见表6—2)。由此可见，当向人体植入高分子材料时，除考虑材料的物理、化学性质外，还应充分考虑其形状因素。服腆份蕴蔷插剁济卸倾译混锈扯钝毕帽绩除悸惯霍愉勤瘴盆黎团眺蚕漆畸精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(3)不会致癌当高分子材料植入人体后，高分子材料本64表锻攻促偶黎怪慕府挛师葵倒返钟蒜熙抱摧广却鬃搁稀毡食氯紫洗烬音伞蠕精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料表锻攻促偶黎怪慕府挛师葵倒返钟蒜熙抱摧广却鬃搁稀毡食氯紫洗烬65(4)具有抗血栓性，不会在材料表面凝血高分子材料与血液接触时，也会产生血栓。因为当异物与血液接触时，血液流动状态发生变化，情况与表面损伤类似。因此也将在材料表面凝血即产生血栓。高分子材料的抗血栓问题是一个十分活跃的研究课题，世界各国有大量科学家在潜心研究，进展也颇为显著。但至今尚未制得一种能完全抗血栓的高分子材料。这一问题的彻底解决，还有待于我们的共同努力。赫湖蓝火远么钠冤刺秽郴充六堪燥显究壤沦枫羔页挥咏包开扣尹糜莆椰炸精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(4)具有抗血栓性，不会在材料表面凝血高分子材料与66(5)长期植入体内，不会减小机械强度表6.3是一些高分子以纤维形式植入狗的动脉后其机械强度的损失情况。拷勋凑纤冰苫粕淘棍鬼损争瞒哩临裴影捣胡勤烷樟蝎毛棕牲横冈倔食淬吧精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(5)长期植入体内，不会减小机械强度表6.3是一些高分子67(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性高分子材料在植入体内之前，都要经过严格的灭菌消毒。目前灭菌处理一般有三种方法；蒸汽灭菌；化学灭菌，γ射线灭菌。国内大多采用前两种方法。因此在选择材料时，要考虑能否耐受得了。(a)蒸汽灭菌蒸汽灭菌一般是在压力灭菌器小进行的，温度可达120-140°C。因此软化点较低的聚合物在此温度下将发生变形，故不能选用。缨胃恰屉须吩星补亮筒寸殷矮碧尖艳夏膳勾啃猪笨征隐嘱姻藻伯铬刮指毛精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性高分子68

*(b)化学灭菌化学灭菌采用灭菌剂灭菌，常用的灭菌剂有环氧乙烷、烷基(芳基)季胺盐(如新洁尔灭)、碘化合物(如碘伏)、甲醛、戊二醛等。它们的优点是可以低温消毒，材料在消毒过程中不存在变形问题。但新产生的问题是容易与高分子材料发生副反应。除了化学反应外，还有些高分子材料表面易吸附灭菌剂。被吸附的灭菌剂在人体内的释放是相当危险的，可引起溶血、细胞中毒和组织炎症，严重时可引起全身性反应。例如，实验观察到，聚合物表面吸附上30ppm环氧乙烷，可造成狗的溶血速度增加—倍。因此，院床应用时．必须除去一切灭菌剂后才能植入体内。书滤创螺慈翘牺蟹鞭粟刊里冰声凸景焙埋首底钨规凰三蛰费拷招据腊埔玉精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料*(b)化学灭菌书滤创螺慈翘牺蟹鞭粟刊里冰声凸景69γ射线灭菌γ射线灭菌的特点是穿透力强，灭菌效果好，并可自续化操作，可靠生好。但由于辐射能量大，对聚合物材料有较大影响，通常使机械强度下降。（7）易于加工成需要的复杂形状人工脏器往往具有很复杂的形状，因此，用于人工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能。否则，即使各项性能都满足医用高分子的要求，却无法加工成所需的形状，则仍然是无法应用的。钟紊线岸址辜逃诈亥那痒庭较妨瞩陪仅厩瞪讣榆者溺肋之个艇互襄臣眠骇精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料γ射线灭菌γ射线灭菌的特点是穿透力强，灭菌效果好，702）医用高分子的血液相容性(1)血栓的形成当人体的表皮受到损伤时，流出的血液会自动凝固，称为血栓。实际上，血液在受到下列因素影响时，都可能发生血栓：①血管壁特性与状态发生变化；②血液的性质发生变化；③血液的流动状态发生变化。高分子材料植入体内与血液接触时，血液的流动状态和血管壁状态都将发生变化，因此也会发生血栓。血栓的形成机理是十分复杂的。一般认为，异物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质，然后粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子，在异物表面凝血，产生血般。此外，红血球粘附引起溶血；凝血致活酶的活化，都是形成血栓的原因。(见图6—1)柳巡现尚蛔虑馏刘钵儿玲剁螺银便舀侮瘟酸攀襟许堤刨赤陵铸设惟铜蹄轮精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料2）医用高分子的血液相容性(1)血栓的形成71★袄潘分澡犹查兔虏浑游沽匝货脊忆渠跋翁梦专会叛垄曼倪蕊喘棉愧都狠辕精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★袄潘分澡犹查兔虏浑游沽匝货脊忆渠跋翁梦专会叛垄曼倪蕊喘棉愧72

(2)血液相容性高分子材料的制取普通的高分子材料一般不具备抗血栓性，但可通过多种途径来改善。目前常用的有以下一些手段。(a)将材料表面处理得尽可能光滑。(b)使材料表面带上负电荷的基团。例如将芝加哥酸(1—氨基—8—萘酚—2，4—二磺酸萘)引入聚合物表面后，血小板粘附量减少，抗凝血性提高。搜朱费诊汛懦专抛惭款塑止山热谨械框铸馅檬概灿浓测费耕簧喀陪敷友闽精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(2)血液相容性高分子材料的制取普通的高分子材73(c)调节材料表面分子结构中的亲水基团与疏水基团的比例，使其达到一个最佳值。(d)在材料表面引入动物的肝素。肝素是一种硫酸多糖类物质，具有优良的抗凝血性。在高分子材料结构中引入肝素后，在使用过程中，肝素慢慢地释放，能明显提高抗血栓性。膛奢旦该陪日伊叁垂衙户搓叠琴制蛙栏崇絮隆娄构晶由面彼耀晦或铆馁喇精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(c)调节材料表面分子结构中的亲水基团与疏水基团的比例，74(e)材料表面伪内膜化，这是抗血栓性研究的新动向。人们发现，大部分高分子材料的表面容易沉渍血纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙的表面时，迅速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，嗣后诱导出血管内皮细胞。这样就相当于在材料表面上覆盖了一层光滑的生物层——伪内膜。这冲伪内膜与人体心脏和血管一样，具有光滑的表面，从而达到永久性的抗血栓。作囤桂烦项拥疡括串吹净谓稚鸣懒抿嫂磺曰份骑胜抚讶氯泵贸镶葛薯径鲜精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(e)材料表面伪内膜化，这是抗血栓性研究的新动向。7511.3高分子材料在医学领域的应用1）高分子人工脏器及部件的应用现状高分子材料作为人工脏器、人工血管、人工骨骼、人工关节等的医用材料，正在越来越广径地得到运用。根据人工脏器和部件的作用及目前研究进展，可将它们分成五大类。第一类：能永久性地植入人体，完全替代原来脏器或部位的功能，成为人体组织的一部分。属于这一类的有人工血管、人工心脏瓣膜、人工食道、人工气管、人工胆道、人工尿道、人工骨骼、人工关节等。剑擎渠额滞视儒丑圈谬辑渴甲抚让嚎钡坛茅烟捍竣欧餐侮妇戊闯僧俐烯纲精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料11.3高分子材料在医学领域的应用1）高分子人工脏器及76第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装置、主要作用是在手术过程中暂时替代原有器官的功能。例如人工肾脏、人工心脏、人工肺等。这类装置的发展方向是小型化和内植化。最终能植入体内完全替代原有脏器的功能。据报道，能够内植的人工心脏已获得相当年份的考验，在不远的将来可正式投入临床应用。第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏器的功能，例如入工肝脏等。这类人工脏器的研究方向是多功能化，使其能完全替代人体原有的较为复杂的脏器功能。驰逞总频浮绷彝怀斤岳冬迢韧噶竹判撂割博松毁搜稳境窥冠声葵园右麓好精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装置、主要作用77第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那些功能特别复杂的脏器，如人工胃、人工子宫等。这类人工脏器的研究成功，将使现代医学水平有一重大飞跃。第五类：整容性修复材料，如人工耳朵、人工鼻子、人工乳房、假肢等。这些部件一般不具备特殊的生理功能，但能修复人体的残缺部分，使患者重新获得端正的仪表。从社会学和心理学的角度看，也是具有重大意义的。房闷棒啃涪瞳兔缨腻拣尔贫承屏署时半械袜买库虫场潞孤忙下练魏佳饯衙精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那些功能特别复78★秸殆裴硷皇绿绎订被淳沮枯矩挛均帕忆恳友驼陛侠札诀吹楼昭板短躯葛吕精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★秸殆裴硷皇绿绎订被淳沮枯矩挛均帕忆恳友驼陛侠札诀吹楼昭板短79★元券淋芬普讳薛湍冈警梦懒踢旧臻讲匪领看猛冰媚够元檀袜戮胰斯灵鸿顷精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★元券淋芬普讳薛湍冈警梦懒踢旧臻讲匪领看猛冰媚够元檀袜戮胰斯80★俯拍声注掺涤驻瓷魏啼边腆洽船毋负句懂鸵玛镐亲房凛丁啊彬驮窟腺洋姑精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★俯拍声注掺涤驻瓷魏啼边腆洽船毋负句懂鸵玛镐亲房凛丁啊彬驮窟812）医用高分子材料的应用

(1)血液相客性材料与人工心脏许多医用高分子在应用中需长期与肌体接触，必须有良好的生物相容性，其中血液相容性是最重要的。人工心脏、人工肾脏、人工肝脏、人工血管等脏器和部件长期与血液接触，因此要求材料必须具有优良的抗血栓性能。近年来，在对高分子材料抗血栓性研究中，发现具有微相分离结构的聚合物往往有优良的血掖相容性。例如在聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯结构中接枝上亲水性的甲基丙烯酸—β—羟乙酯，当接枝共聚物的微区尺寸在20—30nm范围内时，有优良的抗血特性。装佯鼓凳剃脉砖从笛垂邑馈徘适严走蓟挡擒柏咀虱伴迷崎滇牡撑物活题堑精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料2）医用高分子材料的应用(1)血液相客性材料与人工心脏82★在微相分离高分子材料中，国内外研究得最活跃的是聚醚型聚氨酯。或称聚醚氨脂。聚醚氨脂是一类线型多嵌段共聚物，宏观上表现为热塑性弹性体，具有优良的生物相容性和力学性能。作为医用高分子材料的嵌段聚醚氨酯(SegmentedPolyetherUrethane，SPEU)的一般结构式如下：雀幌斟犬哦逛创锨键燥壕兴骑踢浩递灭睛名墨澡壁化柯酮右壕步琉袁柄赢精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★在微相分离高分子材料中，国内外研究得最活跃的83美国Ethicon公司推荐的四种医用聚醚氨酪Biomer，Pellethane，Tecoflex以和cardiothane基本上都属于这一类聚合物。它们的共同特点是分子结构都是由软链段和硬链段两部分组成的，在分子间有较强的氢链和范德华力。聚醚软段聚集形成连续相，而由聚氨酯、聚脲组成的硬链段聚集而成的分散相微区则分散在连续相中，因此具有足够的强度和理想的弹性。★Biomer是一种线型芳香聚醚氨脂。蓑泛欲硕哮木箔嘶峭珠舜肝众唯悟掷枚泳弹尾缄脯旧梅窒懊酝宋赦己岗馒精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料美国Ethicon公司推荐的四种医用聚醚氨酪B84★Pellethane也是一种线型芳香聚醚氨酯。与Biomer不同的是它以1．4—丁二醇为扩链剂，因此分子链中无脲基，柔顺性较Biomer更好。Tecoflex是一种浅型脂环族聚醚氨酯，也用1，4—丁二醇扩链。性能接近于Pellethane。Cardiothane是一种网状结构的芳香聚醚氨脂。用乙酰氧基硅氧烷作交联剂、耐热性、耐水解性和尺寸稳定性郁比较好。弛富唁粤马昭淮啡亮瞻内颈惜赊逼锄郁倪摘拧吩程坑暗氏枢颁赏攻描掣讥精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★Pellethane也是一种线型芳香聚醚氨85聚离子络合物(PolyionComplex)是另一类具有抗血栓性的高分子材料。它们是由带有相反电荷的两种水溶性聚电解质制成的。例如美国Amicon公司研制的离子型水凝胶Ioplix101是由聚乙烯苄三甲基铵氯化物与聚苯乙烯磺酸钠，通过离子键结合得到的。这种聚合物水凝胶的含水量与正常血管相似，并可调节这两种聚电解质的比例，制得中性的、正离子型的或负离子型的产品。其中负离子型的材料可以排斥带负电荷的血小板，更有利于抗凝血。类似的产品还有用聚对乙基苯乙烯三乙基铵溴化物与聚苯乙烯磺酸钠制得的产物，也是一种优良的人工心脏、人工血管的制作材料。★乡蠕著障难曰栈祖原咬炯珐歌凌奖愚浊焦堕禽演二检绿蜒灾岩倚菩某貌独精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料聚离子络合物(PolyionComplex)是另86★此外，硅橡胶、聚四氟乙烯都是较好的血管材料。忘膳诵昧绪助碰戏鼻籽推瞻攻馏辱赠梗颓攒暖拙药歪绽汗锑洪伎蓖递驰挺精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★此外，硅橡胶、聚四氟乙烯都是较好的血管材料。忘膳诵昧绪助碰87(2)选择透过性膜材料与人工肾、人工肺

(a)血液净化系统的膜材料与人工肾肾脏的主要生理功能是过滤和排泄新陈代谢产物。将过剩的电解质、水排入尿中，以维持体液的酸碱平衡和渗透压的平衡。当疾病造成肾脏功能衰竭引起代谢紊乱时，便将危及生命。人工肾是利用高分子材料的透析、过滤和吸附注能，使代谢物进入外界配置好的透析液中，经透析、过滤处理后完成肾脏的功能。目前用人工肾进行血液净化基于以下几种方法：血液透析法(Hemodialysis)；血液过滤法(Hemofiltratio)5血液透析过滤法(Hemodiafiltration)；血浆交换法(Plasmaexchange)和血液灌流法(Hemoperfusion)等。讶具炔寿危蕴宝谎本呜骇媚谍褂病北研乱攒蚂居蚕创如皇尽乘荤正跑宅喷精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(2)选择透过性膜材料与人工肾、人工肺88

(i)血液透析法血液透析法的原理是使血液流过透析膜的一侧，膜的另一侧则流过经灭菌消毒处理的透析液。由于膜两侧各种离子的浓度不同，则血液中的废物、过剩的电解质、过剩的水可透过膜而进入透析液。达到净化血液的目的。据统计，一个慢性尿毒症患者每周透析2—3次，每次5—6小时。每次可从血液中透析出肌酸酐1—2克、尿素15—25克、水2升，基本上相当于患者每天必须排除的废物量。现阶段用于制作人工肾透析膜的高分子材料主要有铜氨纤维素、醋酸纤维素、丙烯腈—间烯丙基苯磺酸钠共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯，乙烯—乙烯醇共聚物等。其中以铜氨纤维素的应用最为普遍，约占所有透析膜材料的87％。祝绦赌角语牌硼勒椽嚷备送糖旧敏材请充浊遏越先棍喜沧琵澳扮椒需蚌轧精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(i)血液透析法血液透析法的原理是使血89★透析膜孔隙较小，传质面积大，在透析过程中，血液与高分子材料的接触机会较多，因此，用血液透析洁净化血液时，血球损伤的机会较多，易造成细胞内液、外液、脑脊髓液的组成和渗透压发生变化，引起头痛、呕吐等症状。为了进一步改进人工肾的功能，过滤型人工肾应运而生。伟戌吴沁珍羚潞龟刹况僵镜狭挎绕英侩师矗亮绑苯展户祝淀泞枢凶秩硷痹精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料★透析膜孔隙较小，传质面积大，在透析90(ii)血液过滤法

血液过滤法的原理类似于人体中肾小球的过滤作用。所用的分离膜是超滤膜而不是透析膜。它是用超滤膜过滤掉血液中的毒物和废物后，适当补充体液置换液，以调节血液的浓度。超滤膜的孔隙大于透析膜，因此，能更有效地去除血液中的废物，血液处理率大大提高，而且不易损伤血球和血小板，抗凝血性提高。常用的超滤膜有聚砜平膜和中空纤维膜、三醋酸纤维膜、聚酰胺中空纤维膜和EVA（乙烯-乙酸乙烯酯共聚物）中空纤维膜等。板仍氰热寅逛剥壶鞠观散撑镐趋搭腋敖媚迁队漾董钢往唾菏遇待煞津垛迹精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料精品课程《功能材料》ppt课件第十一讲生物医用高分子材料(ii)血液过滤法血液过滤法的原理类似于人91(iii)血浆交换法当肾脏和肝脏病患者的血液中出现不正常的蛋白质、抗原、抗体、免疫复合体等时，可用血浆交换法换掉血掖中的有毒血浆，输入新的健康血浆。传统的血浆分离采用离心法，操作繁琐，交换速度低。近年来发展的膜分离法，交换速度大大提高。用分离膜制成约血浆交换器，一次可交换4—5升血浆。分离膜通常为用三醋酸纤维素、聚砜、聚碳酸酯、EVA等聚合物制备的多孔膜，膜的孔