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主要新生物材料简介非金属材料 2007-12-21 17:22:20 阅读15 评论0   字号：大中小 订阅 1，生物降解材料 由于近10年来组织工程的发展，人们在选用生物材料时逐渐改变了过去一贯采用不易降解的惰性材料的做法，而是利用可降解和吸收的材料来构建人体的组织或器官。生物降解材料就是适应这一新形势的需要而发展起来的。生物可降解材料主要是指那些在植入这种异物在完成使命后，会自动分解成无毒无害的物质，从体内排出。例如，用可降解的聚乳酸及其共聚物制成支架，使成骨细胞在其表面生长，骨细胞生长成熟后形成新的软骨或骨，聚乳酸的三维支架也就自动降解排出体外。为达此目的，人们研究了新型可降解材料如聚羟基烷基酸酯的一系列产品。为了使这些降解材料的分解破坏与新生组织器官能够同步且相互匹配，人们还系统研究了它们的合成方法、物理和化学性质、力学行为、降解动力学与各种因素的影响、降解机制、生物相容性以及加工和消毒方法。只有了解认识上述问题才有可能将降解材料应用于实际。 2，组织工程材料与人工器官组织工程是指用生命科学与工程原理及方法构建一个生物装置来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官功能的技术。组织工程是近10年发展起来的新兴学科，它的出现给医学和材料提出了新的挑战。过去选用医用材料的思路是尽是采用惰性物质或者称为“死”的材料（如聚四氟乙烯酸甲酯等），将其植入体内。这样就不可避免地受到生物体免疫系统的排斥，产生一系列的免疫排异反应，这是多年来一直困扰着医用材料发展的问题。新兴的组织工程利用降解材料做成三维支架，使生物体的细胞在其表面繁殖增长，形成或长出相应的组织或器官，材料在完成这一任务后就自动降解消失，因此巧妙地解决了异体排斥问题。在材料表面可以固定某些活性因子（如生长因子、粘附因子等），以对细胞生长、分化、远亲不如增殖起到促进作用。 总之，用组织工程原理构建的人工器官将是新兴的、划时代的、具有完善生理功能的器官是替代损伤器官和修复组织的最先进、最理想的方法。 组织工程材料与人工器官另外一部分内容是硬组织，即骨、软骨和口腔材料。骨和关节是人体主要承受负荷的组织器官，缺损的修复材料应具有高强度。此外，硬组织修复和替换采用的材料主要是金属与合金、生物陶瓷、聚合物和复合材料。金属与合金虽然具有足够的强度和韧性，但属于生物惰性材料，与骨的结合不理想。近年利用表面改性技术不仅提高了表面稳定性和耐磨性，更重要的是赋予了生物活性，即可使新生的骨直接沉积和结合到金属表面。金属的表面活化方法很多，有物理方法电化学方法和化学方法。实际应用的主要有表面涂覆磷灰石和在钛金属表面制备活性二氧化钛层。为了使金属与骨组织长期保持稳定结合，近年集中研究了生物固定和化学键合法。用等离子喷涂羟基磷灰石是当前应用和研究较多的一种方法。以聚合物或纤维增强的复合物作为骨替换的材料，具有多种性能，也一直受到从事医用材料研究的科学家重视，但由于刚性不够，目前还难以用作硬组织替换材料。 随着组织工程的发展，在骨组织工程方面，已可在降解生物材料三维支架上种植细胞，在体内或体外培养，然后将它植入缺损部位，进行骨组织的修复和再生。将细胞生长因子等如骨形态发生蛋白（BMP）复合到支架上诱导具有自然骨功能的新骨再生，是新一代骨组织工程的奋斗目标。  软骨没有血管，一旦损坏不易修复。80年代末，Vacanti将软骨细胞植于合成高分子模板上，成功地获得透明软骨。目前已能从皮质骨、网状骨以及骨膜中分离出骨细胞，在三维支架上进行培养，它们能很好地增殖。体内试验发现，在这种结构中，早期产生的是软骨，并能生长为成熟的新生骨。近年发现某些材料（如羟基磷灰石陶瓷）植入动物体内后可以诱导成骨，生成新的骨组织。目前这一发现引起了国际上的关注和重视。 An0Zg'o!G  3，口腔材料   口腔材料是硬组织的一个重要组成部分。它的种类繁多，按材料品种可分为有机高分子材料、金属材料和无机材料等。高分子材料中的复合材料是近30年来研究开发的一个管理权限领域。它的主体成分是聚甲基丙烯酸酯类树脂和无机填料，主要用于牙体缺损的修复。由于其性能得到不断提高，且已广泛应用于临床，目前在一定程度上取代了常用的银汞合金。   烤瓷材料是各种粉状瓷料经烧结加工后制成的烤瓷修复体，可用于制作嵌体、甲冠、贴面等。为了克服传统型烤瓷材料速度不足和脆性较大的缺点，发展了金属烤瓷。从美观的角度出发又研制了全瓷修复材料，使口腔材料更符合人们的审美要求。  口腔植入材料是用于颌面、牙根和人工骨植入的材料。常用的料有羟基磷灰石、金属（钛）植入体以及复合植入体。后者是指金属表面涂有陶瓷。齿科水门汀是一类暂时性齿科充填材料，常用于修复体及正畸附件等的粘固。80年代后期出现了树脂改性的玻璃离子水门汀。90年代又出现了复合玻璃体，并能与牙体组织有一定的粘接性能，可以释放氟，有防龋作用。  近年来组织工程技术在口腔临床开始应用，主要是膜引导组织再生技术和牙周外科治疗和即刻植入修复中的应用。口腔材料中的生物化仿生材料尚待今后研究和探讨。 V<%eWT)x7C  4，控制释放材料  控制释放是指药物以恒定速度、在一定时间内从材料中释放的过程。常用的材料有天然和合成高分子。控制释放可使药物在血液中保持对疾病治疗所需的最低浓度，避免常规给药中浓度偏高偏低的弊病，克服了偏高时药物中毒、偏低时治疗无效的问题。   药物释放材料分天然高分子和合成高分子。前者有明胶、胶原、壳聚糖等；后者有聚硅氧烷橡胶、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯等。以上载体材料根据性质可分为生物降解材料（如胶原、白蛋白）及非生物降解性材料（如聚乙烯醇、聚酰胺等）药物释放可分为扩散释放、渗透释放、溶出释放、生物粘附释放、化学反应及膨胀控释。可根据不同的控释机制制备不同的制剂，如平板状、圆柱状、球状、粒状和包囊等多种剂型。其中靶向制剂可将药物直接送到目标部位，大大增加患者需要部位的药量，减少了用药量和毒副作用。靶向药物的导向机制是利用药物对某些基团的识别能力、药物颗粒大小以及磁性进行导向，将药物送到靶位。除了上述释药制剂还有透皮释药剂。药物分子通过皮肤层进入血液循环系统，可以直接将药物用在患处附近，因此用药量少、药效高，大大减少药物的毒副作用。随着生物工程尤其是组织工程的发展，很多生物活性物质需要借助缓释技术进行释放，因此这方面研究也日益增加。 ; 5，仿生智能材料  随着生命科学的发展，人们对生物体的认识进一步深化。生物体中细胞能分泌出特有的细胞外基质（ECMs）它们是性质蛋白质和糖胺聚糖（GAGs）构建的物理、化学交联网络。细胞与ECMs组成一个物质、能量和信息传递的开放体系，构成要素间存在多重相互作用。人们发现了一种新的功能涌现（emergent）性能，即对环境刺激的高度非线性响应。这种响应发源于相互作用的高度协同。深入了解生物大分子的协同相互作用，模仿其协同行为来构思生物医用材料，可使材料具有所期望的宿主响应，即实现智能化。  近年来国内外学者对高分子凝胶及膜的刺激响应性能进行了研究，正形成新的技术。材料仿生到智能化是21世纪材料科学与生命科学交叉的体现，也是生物医用材料研究与开发面临的挑战。   生物高分子材料在包装中的应用日益扩大默认分类 2010-08-16 08:25:27 阅读1 评论0   字号：大中小 订阅      生物高分子材料在包装中的应用日益扩大,例如PLA生物降解塑料,微生物(细菌)塑料、光降解塑料都是当今包装领域的热门话题。 有机光电子材料 光电子有机高分子材料新研究的品种有:有机光电高分子材料,非线性光学材料、光敏折变材料、偏光高分子材料、选择透光高分子材料、光电转换功能材料等等，但目前发展最迅速的是生物降解塑料。生物降解材料的分类默认分类 2010-06-03 13:58:29 阅读7 评论0   字号：大中小 订阅        生物降解材料按其生物降解过程大致可分为两类。一类为完全生物降解材料，如天然高分子纤维素、人工合成的聚己内酯等，其分解作用主要来自：由于微生物的迅速增长导致塑料结构的物理性崩溃；由于微生物的生化作用、酶催化或酸碱催化下的各种水解；其他各种因素造成的自由基连锁式降解。另一类为生物崩解性材料，如淀粉和聚乙烯的掺混物，其分解作用主要由于添加剂被破坏并削弱了聚合物链，使聚合物分子量降解到微生物能够消化的程度，最后分解为二氧化碳（CO2）和水。      生物崩解性材料大多采用添加淀粉和光敏剂的方法，与聚乙烯和聚苯乙烯共混生产。研究表明，淀粉基生物降解塑料袋最终将进入垃圾场，不接触阳光，即使其中有发生物双降解作用，所发生的降解作用也主要以生物降解为主。一定时间的试验表明：垃圾袋无明显的降解现象，垃圾袋没有自然破损，甚至对袋里的垃圾起到一定的“保鲜”作用。       对于解决环境污染，尽管含淀粉基的塑料比一次性塑料制品有效，但由于仍采用不能生物降解的聚乙烯或聚酯材料为原料，故除了添加的淀粉能够降解外，剩余的大量聚乙烯或聚酯仍会残存而不能完全生物降解，只是分解为碎片，无法回收，进入土壤后情况更糟，对废弃物的处理造成混乱，因而完全生物降解材料成为降解材料的研究重点。生物降解塑料默认分类 2010-04-22 11:01:17 阅读26 评论0   字号：大中小 订阅 在4月1718日于上海召开的第二届中国国际生物降解塑料应用研讨会上，生物降解塑料原料生产企业、改性企业和制品生产企业齐聚一堂。与一两年前不少企业感叹生物材料在赔本赚吆喝相比，今年大家普遍感到市场需求尤其是国外市场需求增长明显，并且相信，只要找准定位，生物降解塑料进入百姓家并非遥不可及。    市场可能比工程塑料还大    金发科技股份有限公司全球销售总监陈志雄认为，今后生物塑料市场可能要比工程塑料市场还要大。2008年之前很多客户只是在询问了解生物基降解材料，而现在已经直接提出要购买通过某项认证的材料了。在国外，欧洲可降解塑料袋的需求为5万吨/年。在国内，中国最大的改性塑料生产企业金发科技已开始在珠海上马聚丁二酸丁二醇酯(PBS)产业化项目。    据普拉克（中国）公司总经理甄光明博士介绍，2009年全球聚乳酸市场需求在5万8万吨，10年后全球聚乳酸市场将在百万吨以上，甚至可能近千万吨。生物塑料已经成为塑料原料中发展速度最快的一支力量。    深圳市意可曼生物科技有限公司董事长钟路华博士认为，生物降解材料在推行低碳经济方面将发挥重要作用。日益严重的石油资源短缺、环境污染等问题，迫切需要寻找到利用可再生资源、可降解材料逐步替代石油塑料的有效途径，低碳经济的发展将给生物降解材料带来新的发展机遇，生物降解材料市场的需求将呈爆炸式增长。    在经济性上做文章    这些年国内生物降解塑料的技术成熟度提高了很多，有些品种还走在了世界前列，产业集中度有所提高，市场开拓也取得了一定进展。但如果价格一直高高在上，将仍然难以进入市场。生物降解塑料一定要在经济性上大做文章。这是与会代表的共识。    “在保证使用性能的前提下,降低材料的消耗；在降低资源消耗的同时,降低产品价格。要让老百姓用的起生物降解塑料，这样市场潜能才能变成现实。”华东理工大学材料科学研究所所长程树军如是说。    生物降解塑料技术发展已有30多年的历史，但目前依然处于产业化应用的初级阶段。目前生物降解材料的实际产业化和应用量与石油塑料相比微乎其微。打破生物降解技术大规模产业化与广泛应用的经济性壁垒，是发展生物降解材料的关键。现在国际上应用最广泛、研究最活跃的生物降解塑料非聚乳酸莫属，究其原因就是聚乳酸早已大规模商业化生产，具有一定的经济竞争力。    程树军所长告诉记者，国际上普遍认为，可生物降解包装材料单位面积的价格比普通塑料贵30就可以接受。重14克的普通聚乙烯包装材料如果采用他们生产的改性聚乳酸材料替代，质量只有1.5克。程树军带来的厚6微米的薄膜引起了与会代表的极大兴趣。他介绍说，这种薄膜如实现万吨级工业化生产，单位面积的价格将接近传统聚乙烯薄膜。    应用推广还须政策支持    与会者普遍反映，尽管目前国家对生物降解塑料的开发和生产已经实行了优惠政策，但马上降低成本还有一定困难，应鼓励市场应用这种低碳、环境友好型产品。    国家环保部科技标准司副司长胥树凡指出，生产、流通、消费是一个大系统。过去我们只是从生产自身来考虑，而国外已经开始从原料、产品生产、消费者需求的全过程开始实行绿色设计。    据甄光明博士介绍，世界各国为了减少固体废弃物，推进可生物降解塑料的应用，纷纷出台了鼓励应用生物降解塑料制品的相关政策。比如，德国传统塑料征收GreenDot抛置费，而有OKCompost等降解证明的则可申请免税或减税,对传统塑料回收重复使用也给予免税优惠。此外，比利时、荷兰、意大利、美国、日本也都制订了有利于推广降解塑料的相关政策。    但据了解，我国虽已实行限塑令，但现在不少地方又开始提供免费塑料袋，新疆等地区已经因为大面积使用不可降解农膜而产生了输水问题。为此，与会者建议，希望国家能在垃圾袋、购物袋、餐盒、糖果月饼包装等大众消费领域，以及农膜、地膜、土工布等工农业领域出台一些鼓励措施，让可降解塑料这种环境友好、低碳减排的材料，早日“开花结果”。