理学生物医学高分子材料课件.ppt
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1、生物医学高分子材料 沈沈 新新 元元东华大学材料科学与工程学院东华大学材料科学与工程学院一一生物医学高分子材料的概念与分类的概念与分类 生物材料(biomedical materials)包括生物医学材料、生物模拟材料和仿生设计新材料。 生物医学材料是用于生命系统接触和发生相互作用的,并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料。 生物医学材料包括金属生物医学材料、无机非金属生物医学材料和高分子生物医学材料。 生物医学高分子材料也称医用高分子(Biomedica1 Polymer)材料,它是一类用于临床医学的高分子及其复合材料。二、生物医学高分子材
2、料的种类 1.按来源分类(1)天天然然医医用用高高分分子子材材料料 如如胶胶原原、明明胶胶、丝丝蛋蛋白白、角角质质蛋蛋白白、纤纤维维素素、粘粘多多糖糖、甲甲壳壳素素及及其其衍衍生物等。生物等。(2)人人工工合合成成医医用用高高分分子子材材料料 如如聚聚氨氨酯酯、硅硅橡橡胶、聚酯等。胶、聚酯等。(3 3)天然生物组织与器官天然生物组织与器官 包括:包括:取自患者自体的组织取自患者自体的组织 取自其他人的同种异体组织取自其他人的同种异体组织 来自其他动物的异种同类组织。来自其他动物的异种同类组织。 合成高分子生物医学材料有四种聚合物是专门为生物医学应用而开发的:聚乙交酯(PGA)聚(丙交酯)(PL
3、A)聚乙交酯-丙交酯(PGLA)聚-对-二氧杂环已酮(PDS) 有几种已工业化生产的聚合物,虽不是专门为生物医学应用而生产,但通过用专门的技术进行加工后也可以制成供生物医学方面应用的纤维、细丝、微孔材料和管状材料。聚四氟乙烯(用做微孔织物和薄膜)聚丙烯(用做微孔薄膜和中空纤维膜)聚丙烯腈(用做中空纤维膜)聚酰胺纤维2.按材料与活体组织的相互作用关系分类生物惰性(bioinert)高分子材料 指在体内不降解、不变性、不引起长期组织反应的生物医学高分子材料 ,适合长期植入体内。 生物活性(bioaciive)高分子材料 指植入高分子材料能够与周围组织发生相互作用,一般指有益的作用。生物吸收(bio
4、absorbable)高分子材料 在体内逐渐降解,其降解产物被肌体吸收代谢。3.按生物医学用途分类硬组织相容性生物医学高分子材料软组织相容性生物医学高分子材料血液相容性生物医学高分子材料药物和药物控释生物医学高分子材料三、对医用高分子材料的基本要求三、对医用高分子材料的基本要求 l(一)一)对医用高分子材料本身性能的要求对医用高分子材料本身性能的要求l1.耐耐生生物物老老化化性性。对对于于长长期期植植入入的的医医用用高高分分子子材材料料,生生物物稳稳定定性性要要好好,但但对对于于暂暂时时植植入入的的医医用用高高分分子子材材料料,则则要要求求能能够够在在确确定定时时间间内内降降解解为为无无毒毒的
5、的单单体体或或片片断断,通过吸收、代谢过程排出体外。通过吸收、代谢过程排出体外。l2.物物理理和和力力学学稳稳定定性性。针针对对不不同同的的用用途途,在在使使用用期期内内医医用用高高分分子子材材料料的的强强度度、弹弹性性、尺尺寸寸稳稳定定性性、耐耐曲曲挠挠疲疲劳劳性性、耐耐磨磨性性应应适适当当。对对于于某某些些用用途途,还还要要求求具具有有界面稳定性。界面稳定性。l3.易于加工成型。易于加工成型。l4.材料易得,价格适当。材料易得,价格适当。l5.便于消毒灭菌。便于消毒灭菌。l(二二)对对医医用用高高分分子子材材料料的的人人体体效效应应的的要求要求-生物相容性生物相容性l 生生物物相相容容性性
6、是是描描述述生生物物医医用用材材料料与与生生物物体体相相互互作作用用情情况况的的概概念念。如如果果说说某某种种材材料料的的生生物物相相容容性性好好,是是指指这这种种材材料料能能够够与与肌肌体体相相互互适适应应,即即材材料料对对肌肌体体没没有有显显著著或或严严重重的的不不良良反反应应,肌肌体体也也不不引引起起材料性能的改变。材料性能的改变。l生生物物相相容容性性包包括括血血液液相相容容性性、组组织织相容性和生物降解吸收性。相容性和生物降解吸收性。l1 1血液相容性血液相容性 l指材料与血液接触时,不发生溶血或凝血。指材料与血液接触时,不发生溶血或凝血。l具具有有抗抗血血栓栓性性能能的的材材料料的
7、的表表面面结结构构有有以以下下特征。特征。 l (1) (1)带负电荷表面带负电荷表面 l (2 2)具亲水性或疏水性均衡的表面)具亲水性或疏水性均衡的表面 l (3 3)具微相分离结构表面)具微相分离结构表面 l (4 4)具具接接枝枝或或涂涂覆覆抗抗凝凝血血物物质质表表面面天天然然的的抗抗凝凝血血物物质质有有尿尿激激酶酶、肝肝素素、前前列列腺腺素素等。等。l (5) (5)伪内膜形成表面伪内膜形成表面 l2.2.组织相容性组织相容性 l指指材材料料与与血血液液以以外外的的生生物物组组织织接接触触时时,材材料料本本身身的的性性能能满满足足使使用用要要求求而而对对生生物物体体无无刺刺激激性性、
8、不不使使组组织织和和细细胞胞发发生生炎炎症症、坏坏死死和和功功能能下下降降,并并能能按按照照需需要要进进行行增增殖和代谢。殖和代谢。l具具体体来来说说,要要求求材材料料置置于于一一般般组组织织表表面面、器器官官空空间间组组织织内内等等处处后后,活活体体组组织织不不发发生生排排斥斥反反应应,材材料料自自身身也也不不因因与与活活体体组组织织、体体液液中中多多成成分分长长期期接接触触发发生生性性质质劣劣化,功能下降。化,功能下降。l3 3生物降解吸收性生物降解吸收性 l 指指材材料料在在活活体体环环境境中中可可发发生生速速度度能能控控制制的的降降解解,并并能能被被活活体体在在一一定定时时间间内内自自
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