医用高分子材料讲稿.pptx
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1、医用高分子材料第一页,讲稿共六十八页哦一、一、简介简介医用材料:医用材料:生物医学的分支,是由生物、医学、化学和材料等学生物医学的分支,是由生物、医学、化学和材料等学科交叉形成的边缘学科。科交叉形成的边缘学科。医用高分子材料:医用高分子材料:是生物医用材料中的重要组成是生物医用材料中的重要组成部分,主要用于部分,主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗疗等医疗领域。等医疗领域。21 1、概、概 述述第二页,讲稿共六十八页哦医用高分子材料:是一门较年轻的学科,发展历史不医用高分子材料:是一门较年轻的学科,发展历史不长,因此长,因此医用
2、高分子的定义至今尚不十分明确医用高分子的定义至今尚不十分明确。另外,由于医用高分子是由多学科参与的交叉学科。另外,由于医用高分子是由多学科参与的交叉学科,根据不同学科领域的习惯出现了不同的分类方式。,根据不同学科领域的习惯出现了不同的分类方式。31 1、概、概 述述二、二、分类分类第三页,讲稿共六十八页哦日本医用高分子专家樱井靖久将医用高分子分成如下的五大日本医用高分子专家樱井靖久将医用高分子分成如下的五大类:类:(1 1)与生物体组织不直接接触的材料)与生物体组织不直接接触的材料这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用,但这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用,但不直接与生物体组织接触不直接与生物
3、体组织接触的医疗器械和用品。如药剂容器、的医疗器械和用品。如药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用品等。品等。4二、二、分类分类第四页,讲稿共六十八页哦(2 2)与皮肤、粘膜接触的材料)与皮肤、粘膜接触的材料用这类材料制造的医疗器械和用品,需用这类材料制造的医疗器械和用品,需与人体肌肤与粘膜接触,但不与人体内部组织、血液、与人体肌肤与粘膜接触,但不与人体内部组织、血液、体液接触,因此只要求无毒、无刺激,有一定的机械强体液接触,因此只要求无毒、无刺激,有一定的机械强度度。51 1、概、概 述述二、二、分类分类第五页,讲稿共六
4、十八页哦(2 2)与皮肤、粘膜接触的材料)与皮肤、粘膜接触的材料用这类材料制造的物品如手术用手套、麻醉用品(用这类材料制造的物品如手术用手套、麻醉用品(吸氧管、口罩、气管插管等)、诊疗用品(洗眼用吸氧管、口罩、气管插管等)、诊疗用品(洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、食道窥镜具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、食道窥镜导管和探头等)、绷带、橡皮膏等;人体整容修复导管和探头等)、绷带、橡皮膏等;人体整容修复材料,例如假肢、假耳、假眼、假鼻等。材料,例如假肢、假耳、假眼、假鼻等。6二、二、分类分类第六页,讲稿共六十八页哦(3 3)与人体组织短期接触的材料)与人体组织短期接触的材料这类材料大
5、多用来制造这类材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工脏器在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工脏器,如手术缝合线、组织粘合剂、人造皮肤等,这类材料,如手术缝合线、组织粘合剂、人造皮肤等,这类材料在使用中需与肌体组织或血液接触,故一般要求有在使用中需与肌体组织或血液接触,故一般要求有较好较好的生物体适应性和抗血栓性的生物体适应性和抗血栓性。71 1、概、概 述述二、二、分类分类第七页,讲稿共六十八页哦(4 4)长期植入体内的材料)长期植入体内的材料用这类材料用这类材料制造的人工脏器或医疗器具,一经植入人体内,将伴随制造的人工脏器或医疗器具,一经植入人体内,将伴随人的终生,不再
6、取出,人的终生,不再取出,因此不仅要求有非常优异的因此不仅要求有非常优异的生物体适应性生物体适应性和和抗血栓性抗血栓性,并有较高的,并有较高的机械强度机械强度和稳定的和稳定的化学、物理性质化学、物理性质。81 1、概、概 述述二、二、分类分类第八页,讲稿共六十八页哦(4 4)长期植入体内的材料)长期植入体内的材料用这类材料制备的人工脏器包括:脑积水症髓液引流用这类材料制备的人工脏器包括:脑积水症髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人工骨骼、人工关节等。工骨骼、人工关节等。91 1、概、概 述述二、二、分类分类第九页,讲稿共六十八页哦
7、(5 5)药用高分子)药用高分子这类高分子包括这类高分子包括大分子药物和药物高分子大分子药物和药物高分子。前者是指将传统的。前者是指将传统的小分子药物大分子化小分子药物大分子化,如聚青霉素;后者则指,如聚青霉素;后者则指本身就有药理功能的高分子本身就有药理功能的高分子,如阴离子聚合物型的干扰素诱发剂。,如阴离子聚合物型的干扰素诱发剂。101 1、概、概 述述二、二、分类分类第十页,讲稿共六十八页哦目前在实际应用中,更实用的是仅将医用高分子分为目前在实际应用中,更实用的是仅将医用高分子分为两大类:两大类:一类是直接用于一类是直接用于治疗治疗人体某一病变组织、人体某一病变组织、替代替代人体某一部位
8、或某一脏器、人体某一部位或某一脏器、修补修补人体某一缺陷的材料人体某一缺陷的材料。111 1、概、概 述述二、二、分类分类第十一页,讲稿共六十八页哦如用作人工管道(血管、食道、肠道等)、人造玻璃体(眼如用作人工管道(血管、食道、肠道等)、人造玻璃体(眼球)、人工脏器(心脏、肾脏、肺、胰脏等)、人造皮肤、球)、人工脏器(心脏、肾脏、肺、胰脏等)、人造皮肤、人造血管,手术缝合用线、组织粘合剂、整容材料(假耳、人造血管,手术缝合用线、组织粘合剂、整容材料(假耳、假眼、假鼻、假肢等)的材料。假眼、假鼻、假肢等)的材料。121 1、概、概 述述二、二、分类分类第十二页,讲稿共六十八页哦另一类则是用来制造
9、医疗器械、用品的材料另一类则是用来制造医疗器械、用品的材料,如注射器、手术钳、血浆袋等。这类材料用来为医,如注射器、手术钳、血浆袋等。这类材料用来为医疗事业服务,但本身并不具备治疗疾病、替代人体器疗事业服务,但本身并不具备治疗疾病、替代人体器官的功能,因此不属功能高分子的范畴。官的功能,因此不属功能高分子的范畴。本章讨论本章讨论直接用于治疗人体病变组织,替代人体病变器官、修补直接用于治疗人体病变组织,替代人体病变器官、修补人体缺陷的高分子材料。人体缺陷的高分子材料。13二、二、分类分类第十三页,讲稿共六十八页哦一、一、概述概述许多高分子材料植入人体内后只是起到暂时替代作许多高分子材料植入人体内
10、后只是起到暂时替代作用,例如高分子手术缝合线用于缝合体内组织时,用,例如高分子手术缝合线用于缝合体内组织时,当肌体组织痊愈后,缝合线的作用即告结束,这时当肌体组织痊愈后,缝合线的作用即告结束,这时希望用作缝合线的高分子材料能尽快地分解并被人希望用作缝合线的高分子材料能尽快地分解并被人体吸收,以最大限度地减少高分子材料对肌体的长体吸收,以最大限度地减少高分子材料对肌体的长期影响。期影响。14二、生物吸收性高分子材料二、生物吸收性高分子材料第十四页,讲稿共六十八页哦一、一、概述概述生物吸收性材料:容易在生物体内分解,参与代谢,生物吸收性材料:容易在生物体内分解,参与代谢,并最终排出体外,对人体无害
11、,因而越来越受到人们并最终排出体外,对人体无害,因而越来越受到人们的重视。的重视。15二、生物吸收性高分子材料二、生物吸收性高分子材料第十五页,讲稿共六十八页哦二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料已经在临床医学获得应用的生物吸收性天然高分子已经在临床医学获得应用的生物吸收性天然高分子材料包括材料包括蛋白质蛋白质和和多糖多糖两类生物高分子。这些生物高分子主要在酶的作用下降两类生物高分子。这些生物高分子主要在酶的作用下降解,生成的降解产物如氨基酸、糖等化合物,可参与体解,生成的降解产物如氨基酸、糖等化合物,可参与体内代谢,并作为营养物质被肌体吸收,因此这类材料应内代谢,并作为营
12、养物质被肌体吸收,因此这类材料应当是最理想的生物吸收性高分子材料。当是最理想的生物吸收性高分子材料。16二、生物吸收性高分子材料二、生物吸收性高分子材料第十六页,讲稿共六十八页哦白蛋白、葡聚糖白蛋白、葡聚糖和和羟乙基淀粉羟乙基淀粉在水中是可溶的,临床用作血容量扩充剂或人工血浆的在水中是可溶的,临床用作血容量扩充剂或人工血浆的增稠剂。增稠剂。胶原、壳聚糖胶原、壳聚糖等在生理条件下是不溶性的,因此可作等在生理条件下是不溶性的,因此可作为植入材料在临床应用。为植入材料在临床应用。17二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料二、生物吸收性高分子材料二、生物吸收性高分子材料第十七页,讲稿
13、共六十八页哦1 1、胶原胶原胶原:人体组织中胶原:人体组织中最基本的蛋白质类物质最基本的蛋白质类物质,如脊椎动物的主要结构是蛋白质,其是支持组织和结构,如脊椎动物的主要结构是蛋白质,其是支持组织和结构组织(皮肤、肌腱和骨骼等有机质)的主要组成成分。组织(皮肤、肌腱和骨骼等有机质)的主要组成成分。18二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料第十八页,讲稿共六十八页哦1 1、胶原胶原胶原的主要来源:牛和猪的肌腱、生皮、骨骼等。胶原的主要来源:牛和猪的肌腱、生皮、骨骼等。至今已经鉴别出至今已经鉴别出1313种胶原,其中种胶原,其中 I IIIIIII、V V和和 XI XI 型胶原为
14、成纤胶原,其中型胶原为成纤胶原,其中 I I 型胶原在动物体内含量最多,已被广泛应用于型胶原在动物体内含量最多,已被广泛应用于生物生物医用材料医用材料和和生化试剂生化试剂。19二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料第十九页,讲稿共六十八页哦胶原可以用于制造胶原可以用于制造止血海绵、创伤辅料、人工皮肤、止血海绵、创伤辅料、人工皮肤、手术缝合线、组织工程基质手术缝合线、组织工程基质等。等。胶原在应用时必须胶原在应用时必须交联交联,以控制其物理性质和生物可吸收性。,以控制其物理性质和生物可吸收性。20二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料1 1、胶原胶原第二十页,
15、讲稿共六十八页哦胶原交联以后,酶降解速度显著下降。常用的交胶原交联以后,酶降解速度显著下降。常用的交联剂是联剂是戊二醛戊二醛和和环氧化合物,环氧化合物,残留的戊二醛会引起残留的戊二醛会引起生理毒性反应生理毒性反应,因此必须注意使交联反应完全。,因此必须注意使交联反应完全。21二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料1 1、胶原胶原第二十一页,讲稿共六十八页哦明胶:经明胶:经高温加热变性的胶原高温加热变性的胶原,通常由动物的骨骼或皮肤经过,通常由动物的骨骼或皮肤经过蒸煮、过滤、蒸发干燥蒸煮、过滤、蒸发干燥后获得。明胶在后获得。明胶在冷水冷水中中溶胀溶胀而不溶解,但而不溶解,但可溶
16、于热水可溶于热水中形成粘稠溶液,冷却后冻成凝胶状态。中形成粘稠溶液,冷却后冻成凝胶状态。22二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料2 2、明胶明胶第二十二页,讲稿共六十八页哦例如:在例如:在60608080水浴中可以制备浓度为水浴中可以制备浓度为5 52020的溶液,如果要得到的溶液,如果要得到 25253535的浓溶液,则需要加热至的浓溶液,则需要加热至 9090100100。23二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料2 2、明胶明胶第二十三页,讲稿共六十八页哦纯化的医用级明胶比胶原成本低,在机械强度纯化的医用级明胶比胶原成本低,在机械强度要求较低时可以替
17、代胶原用于生物医学领域,要求较低时可以替代胶原用于生物医学领域,可以制成多种可以制成多种医用制品,如膜、管医用制品,如膜、管等。等。24二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料2 2、明胶明胶第二十四页,讲稿共六十八页哦用用戊二醛戊二醛和和环氧化合物环氧化合物作交联剂可以延长降解吸收时间;作交联剂可以延长降解吸收时间;为了使制品具有适当的为了使制品具有适当的机械性能机械性能,可加入,可加入甘油甘油或或山梨糖醇山梨糖醇作为增塑剂。作为增塑剂。25二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料2 2、明胶明胶第二十五页,讲稿共六十八页哦纤维蛋白原:纤维蛋白原:一种一种血浆
18、蛋白质血浆蛋白质,存在于动物体的血液中,在人体内的主要功能是,存在于动物体的血液中,在人体内的主要功能是参与凝血过程参与凝血过程。纤维蛋白:是纤维蛋白原的聚合产物,具有良好的纤维蛋白:是纤维蛋白原的聚合产物,具有良好的生物相容性、止血、促进组织愈合生物相容性、止血、促进组织愈合等功能,在医学领域有着重要用途。等功能,在医学领域有着重要用途。26二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料3 3、纤维蛋白纤维蛋白第二十六页,讲稿共六十八页哦纤维蛋白的降解包括纤维蛋白的降解包括酶降解酶降解和和细胞吞噬细胞吞噬两种过程,降解产物可以被肌体完全吸两种过程,降解产物可以被肌体完全吸收。收。降
19、解速度随产品不同从几天到几个月不等,可通过降解速度随产品不同从几天到几个月不等,可通过交联交联和和改变其聚集状态改变其聚集状态来控制其降解的速度。来控制其降解的速度。27二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料3 3、纤维蛋白纤维蛋白第二十七页,讲稿共六十八页哦目前,人的纤维蛋白或经热处理后的牛纤维蛋白用目前,人的纤维蛋白或经热处理后的牛纤维蛋白用作作止血粉、创伤辅料、骨填充剂止血粉、创伤辅料、骨填充剂(修补因疾病或手(修补因疾病或手术造成的骨缺损)等已用于临床。术造成的骨缺损)等已用于临床。28二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料3 3、纤维蛋白纤维蛋白二
20、、生物吸收性高分子材料二、生物吸收性高分子材料第二十八页,讲稿共六十八页哦例如例如纤维蛋白飞沫纤维蛋白飞沫由于比表面大,适于用作止血材料和手术填充材由于比表面大,适于用作止血材料和手术填充材料,料,纤维蛋白膜纤维蛋白膜在外科手术中用作硬脑膜置换、神经套管等。在外科手术中用作硬脑膜置换、神经套管等。29二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料3 3、纤维蛋白纤维蛋白二、生物吸收性高分子材料二、生物吸收性高分子材料第二十九页,讲稿共六十八页哦甲壳素:是由甲壳素:是由 N-N-乙酰乙酰-D-D-葡萄糖胺组成的线性多糖,昆虫壳皮、虾蟹壳中均葡萄糖胺组成的线性多糖,昆虫壳皮、虾蟹壳中均含
21、有丰富的甲壳素。含有丰富的甲壳素。30二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料4 4、甲壳素与壳聚糖、甲壳素与壳聚糖二、生物吸收性高分子材料二、生物吸收性高分子材料第三十页,讲稿共六十八页哦壳聚糖:壳聚糖:为甲壳素的为甲壳素的脱乙酰脱乙酰衍生物,由甲壳素在衍生物,由甲壳素在40405050浓度的氢氧化钠水溶液中浓度的氢氧化钠水溶液中110110120120下水解下水解2 24h4h得到。得到。31二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料4 4、甲壳素与壳聚糖、甲壳素与壳聚糖第三十一页,讲稿共六十八页哦甲壳素:在甲壳素:在甲磺酸甲磺酸、甲酸甲酸、六氟丙醇六氟丙醇、
22、六氟丙酮六氟丙酮以及以及含有含有5 5氯化锂的二甲基乙酰胺氯化锂的二甲基乙酰胺中是可溶的。中是可溶的。壳聚糖:能在壳聚糖:能在有机酸有机酸如甲酸和乙酸的稀溶液中溶解。如甲酸和乙酸的稀溶液中溶解。从溶解的甲壳素或壳聚糖溶液中,可以制备从溶解的甲壳素或壳聚糖溶液中,可以制备膜、纤维膜、纤维和和凝胶凝胶等各种生物制品。等各种生物制品。32二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料4 4、甲壳素与壳聚糖、甲壳素与壳聚糖第三十二页,讲稿共六十八页哦甲壳素能为肌体组织中的甲壳素能为肌体组织中的溶菌酶溶菌酶所所分解,分解,已用于制造已用于制造吸收型手术缝合线,吸收型手术缝合线,其抗拉强度优于其
23、他类型的手术缝合线,在兔体内试验其抗拉强度优于其他类型的手术缝合线,在兔体内试验观察,甲壳素手术缝合线观察,甲壳素手术缝合线4 4个月可以完全吸收。个月可以完全吸收。33二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料4 4、甲壳素与壳聚糖、甲壳素与壳聚糖第三十三页,讲稿共六十八页哦甲壳素还具有甲壳素还具有促进伤口愈合促进伤口愈合的功能,可用作的功能,可用作伤口包扎材料,伤口包扎材料,当甲壳素膜用于覆盖外伤或新鲜烧伤当甲壳素膜用于覆盖外伤或新鲜烧伤的皮肤创伤面时,具有减轻疼痛和促进表皮形成的作的皮肤创伤面时,具有减轻疼痛和促进表皮形成的作用,因此是一种良好的用,因此是一种良好的人造皮肤
24、材料人造皮肤材料。34二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料4 4、甲壳素与壳聚糖、甲壳素与壳聚糖第三十四页,讲稿共六十八页哦35 甲壳素缝线的电镜照片甲壳素缝线的电镜照片 甲壳素人工皮的电镜照片甲壳素人工皮的电镜照片 二、生物吸收性二、生物吸收性天然天然高分子材料高分子材料4 4、甲壳素与壳聚糖、甲壳素与壳聚糖第三十五页,讲稿共六十八页哦虽然生物吸收性天然高分子材料具有良好的生物相容虽然生物吸收性天然高分子材料具有良好的生物相容性和生物活性,但毕竟性和生物活性,但毕竟来源有限来源有限,远远不能适应快速,远远不能适应快速发展的现代医疗事业的需求,因此,人工合成的生物发展的现代
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