中南大学医用高分子材料-临床医学 (2012-3-9).ppt

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1、中南大学医用高分子材料-临床医学(2012-3-9)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）高长有，马列 编著赵长生 主编2 PGA PGA在室温下为结晶态在室温下为结晶态,PLA,PLA在室温下为无定在室温下为无定形体。当其组成形体。当其组成(摩尔比摩尔比)在在25:75-75:2525:75-75:25之间时，之间时，共聚产物为无定形玻璃态高分子，性能接近于共聚产物为无定形玻璃态高分子，性能接近于P

2、LAPLA，玻璃转化温度在，玻璃转化温度在50-6050-60。组成为。组成为90:1090:10的的聚乙丙交酯的性质接近于聚乙丙交酯的性质接近于PGAPGA，但柔顺性改善，但柔顺性改善，可作为生物吸收材料在临床上应用。可作为生物吸收材料在临床上应用。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）3医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）乳酸聚合（乳酸聚合（PLAPLA）4为了改善均聚物的加工性能、硬度和脆度，合成为了改善均聚物的加工性能、硬度和脆度，合成聚羟基乙酸酯与其它羟基酸的共聚物已成为一个聚羟基乙酸酯与其它羟基酸的共聚物已成为一个重要的研究领域。重要的研究领域。P

3、orjazoskaPorjazoska等以辛酸亚锡为催化剂，在等以辛酸亚锡为催化剂，在115115下下开环聚合，可得到分子量开环聚合，可得到分子量2 2万万6 6千的聚羟基乙酸酯千的聚羟基乙酸酯与乳酸共聚物。该共聚物的断裂伸长率为与乳酸共聚物。该共聚物的断裂伸长率为8.1%,8.1%,杨氏模量达到杨氏模量达到244 MPa244 MPa。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）5医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）聚羟基乙酸酯与乳酸共聚物聚羟基乙酸酯与乳酸共聚物6Dong Dong 等采用辛酸亚锡催化剂体系，分别以甲醇等采用辛酸亚锡催化剂体系，分别以甲醇（异丙醇

4、）和三羟甲基丙烷为引发剂，合成了线（异丙醇）和三羟甲基丙烷为引发剂，合成了线形的和星形的羟基乙酸酯与乳酸共聚物。改变单形的和星形的羟基乙酸酯与乳酸共聚物。改变单体和引发剂的比例，可调控共聚物的数均分子量。体和引发剂的比例，可调控共聚物的数均分子量。Kricheldorf Kricheldorf 等用乳酸锌引发了羟基乙酸与等用乳酸锌引发了羟基乙酸与a-a-羟羟基丙酸及基丙酸及-己内酯的共聚反应。合成了一种性己内酯的共聚反应。合成了一种性能优良的三嵌段共聚物。能优良的三嵌段共聚物。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）7 表表9494为为PGAPGA、PLAPLA及其共聚物的物理性

5、质。由及其共聚物的物理性质。由表中可见，这些聚合物的熔点（表中可见，这些聚合物的熔点（T Tm m）和热分解）和热分解(T(Tdede)都非常相近，因此必须严格控制加工温度。都非常相近，因此必须严格控制加工温度。PGA PGA和和PLLAPLLA结晶性很高，其纤维的强度和模量结晶性很高，其纤维的强度和模量几乎可以和芳香族聚酰胺液晶纤维（如几乎可以和芳香族聚酰胺液晶纤维（如KevlarKevlar）及）及超高分子量聚乙烯纤维（如超高分子量聚乙烯纤维（如DynemaDynema）媲美。）媲美。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）8医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医

6、学）表表94 PGA94 PGA、PLAPLA及其共聚物的物理性质及其共聚物的物理性质名称名称结晶度结晶度T Tm m/T Tg g /T Tdede/拉伸强度拉伸强度 /MPa/MPa模量模量 /GPa/GPa伸长率伸长率/%/%PGAPGA高高23023036362602608908908.48.43030PLAPLA不结晶不结晶5757PLLAPLLA高高17017056562402409009008.58.52525P-910P-910*高高20020040402502508508508.68.62424*乙交酯与丙交酯乙交酯与丙交酯90:1090:10（摩尔比）的共聚产物（摩尔比）的

7、共聚产物9 PLA PLA 基本上不结晶，低聚合度时在室温下是粘基本上不结晶，低聚合度时在室温下是粘稠液体，基本上没有应用价值。但目前已经能够合稠液体，基本上没有应用价值。但目前已经能够合成出平均分子量接近成出平均分子量接近100100万的万的PLAPLA，为，为PLAPLA用于制备用于制备高强度植入体（例如骨夹板、体内手术缝合线等）高强度植入体（例如骨夹板、体内手术缝合线等）奠定了基础。奠定了基础。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）10 通过改变其结晶度和亲水性可改变或控制聚通过改变其结晶度和亲水性可改变或控制聚羟基酸酯的降解性和生物吸收性。例如将丙交酯羟基酸酯的降解性和

8、生物吸收性。例如将丙交酯与己内酯共聚，得到的共聚物比与己内酯共聚，得到的共聚物比PLLAPLLA具有更好的柔具有更好的柔顺性。将乙交酯与顺性。将乙交酯与1,41,4二氧环庚酮二氧环庚酮2 2共聚，产物共聚，产物的抗辐射能力增强，容易进行辐射消毒。如果将乙的抗辐射能力增强，容易进行辐射消毒。如果将乙交酯与交酯与1,31,3二氧环己酮二氧环己酮2 2共聚，则可得到柔顺性共聚，则可得到柔顺性较好的聚（乙交酯碳酸酯），用于制造单纤维手较好的聚（乙交酯碳酸酯），用于制造单纤维手术缝合线。术缝合线。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）113.3.2 3.3.2 聚酯醚及其相似聚合物聚酯醚

9、及其相似聚合物 PGA PGA和和 PLLAPLLA为高结晶性高分子，质地较脆而柔为高结晶性高分子，质地较脆而柔顺性不够。因此人们设计开发了一类具有较好柔顺顺性不够。因此人们设计开发了一类具有较好柔顺性生物吸收性高分子性生物吸收性高分子聚醚酯，以弥补聚醚酯，以弥补PGAPGA和和PLLAPLLA的不足。的不足。聚醚酯可通过含醚键的内酯为单体通过开环聚聚醚酯可通过含醚键的内酯为单体通过开环聚合得到。如由二氧六环开环聚合制备的聚二氧六环合得到。如由二氧六环开环聚合制备的聚二氧六环可用作单纤维手术缝合线。可用作单纤维手术缝合线。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）12医用高分子材料

10、医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯13医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）松香是自然界极其丰富的一种天然树脂，也是一松香是自然界极其丰富的一种天然树脂，也是一种可再生资源，它的氢菲环结构具有明显的结构种可再生资源，它的氢菲环结构具有明显的结构特点。采用松香合成了一系列可生物降解的网络特点。采用松香合成了一系列可生物降解的网络型聚酯弹性体，通过改变原料预聚物的结构、分型聚酯弹性体，通过改变原料预聚物的结构、分子量及交联点密度实现对材料各性能的调控。研子量及交联点密度实现对材料各性能的调控。研究结果表明，合成的松香聚酯弹性体兼具良好的究结

11、果表明，合成的松香聚酯弹性体兼具良好的力学性能和生物降解性能，有望应用于生物医学力学性能和生物降解性能，有望应用于生物医学材料材料 14医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）15 将乙交酯或丙交酯与聚醚二醇共聚，可得到聚将乙交酯或丙交酯与聚醚二醇共聚，可得到聚醚聚酯嵌段共聚物。例如由乙交酯或丙交酯与聚乙醚聚酯嵌段共聚物。例如由乙交酯或丙交酯与聚乙二醇或聚丙二醇共聚，可得到聚乙醇酸二醇或聚丙二醇共聚，可得到聚乙醇酸聚醚嵌段聚醚嵌段共聚物和聚乳酸共聚物和聚乳酸聚醚嵌段共聚物。在这些共聚物聚醚嵌段共聚物。在这些共聚物中，硬段和软段是相分离的，结果其机械性能和亲中，硬段和软段是相分离的

12、，结果其机械性能和亲水性均得以改善。据报道，由水性均得以改善。据报道，由PGAPGA和聚乙二醇组成和聚乙二醇组成的低聚物可用作骨形成基体。的低聚物可用作骨形成基体。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）163.3.4 3.3.4 其他生物吸收性合成高分子其他生物吸收性合成高分子 除了上述除了上述羟基酸酯类的高分子材料外，对羟基酸酯类的高分子材料外，对其他类型的生物吸收高分子材料也进行了研究。其他类型的生物吸收高分子材料也进行了研究。将吗啉将吗啉2,52,5二酮衍生物进行开环聚合，可二酮衍生物进行开环聚合，可得到聚酰胺酯。由于酰胺键的存在，这些聚合物具得到聚酰胺酯。由于酰胺键的存

13、在，这些聚合物具有一定的免疫原性。而且它们能够通过酶和非酶催有一定的免疫原性。而且它们能够通过酶和非酶催化降解，有可能在医学领域得到应用。化降解，有可能在医学领域得到应用。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）17 聚酸酐、聚磷酸酯和脂肪族聚碳酸酯等高分聚酸酐、聚磷酸酯和脂肪族聚碳酸酯等高分子也有大量的研究报道，主要尝试用于药物释放子也有大量的研究报道，主要尝试用于药物释放体系的载体。由于这些聚合物目前尚难以得到高体系的载体。由于这些聚合物目前尚难以得到高分子量的产物，机械性能较差，故还不适于在医分子量的产物，机械性能较差，故还不适于在医学领域作为植入体使用。学领域作为植入体使

14、用。聚聚氰基丙烯酸酯也是一种生物可降解的氰基丙烯酸酯也是一种生物可降解的高分子。该聚合物已作为医用粘合剂用于外科手高分子。该聚合物已作为医用粘合剂用于外科手术中。术中。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）18聚己内酯聚己内酯(PCL)(PCL)是具有良好药物通透性能的高分子材是具有良好药物通透性能的高分子材料料,在医学领域已经有广泛的应用在医学领域已经有广泛的应用,所以对所以对PCL PCL 的研的研究也很多。究也很多。PCL PCL 和和PLA PLA 一样也是线性的脂肪聚酯一样也是线性的脂肪聚酯.由于由于PCL PCL 的结晶性强的结晶性强,生物降解速度慢生物降解速度慢,

15、而且是疏水而且是疏水性高分子性高分子,所以其控释效果也有欠缺所以其控释效果也有欠缺,仅靠调节其分仅靠调节其分子量及其分布来控制降解速率有一定的局限性。因此子量及其分布来控制降解速率有一定的局限性。因此对对PCL PCL 进行改性的研究也很广泛。进行改性的研究也很广泛。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）19 传统药物和制剂在临床应用中多存在体内清除率高(药物有效性低)、毒副作用(药物安全性低)和需频繁用药以维持药效(患者顺从性低)等问题.药物释放系统(drug delivery system)以药物性质为基础,通过选择适宜给药途径,能以准确的剂量、方便的给药形式服务于患者,从

16、而提高临床用药的有效性、安全性和顺从性.医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）药物释放药物释放-120最早的最早的药物释放系统是药物释放系统是合成聚合物基合成聚合物基(聚乙交聚乙交酯酯),),由此人们对新型的生物可降解聚合物基的由此人们对新型的生物可降解聚合物基的设计与合成产生了极大的兴趣设计与合成产生了极大的兴趣,因为生物可降因为生物可降解聚合物材料不必在药物释放系统失去效能之解聚合物材料不必在药物释放系统失去效能之后后,再被从母体中取出。生物可降解高分子材再被从母体中取出。生物可降解高分子材料在药物释放系统中的应用主要是对小分子药料在药物释放系统中的应用主要是对小分子药物、

17、大分子药物和酶的释放物、大分子药物和酶的释放.医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）药物释放药物释放-221 相对于平均耗费 4 亿615 亿美元,历时 1015 年,且具有极大风险的新药开发过程,研发新的药物释放系统,则只需要20%的费用和一半时间,且通过申请新剂型专利可延长原药品的实际专利期.因此,药物学研究已经出现从新药合成向新颖剂型转换的趋势,尤其是缓、控释和靶向等药物释放系统成为国际医药工业研发的潮流,涉及口服、透皮和黏膜等给药途径,近年还出现了基于细胞微囊化和微加工等新技术的药物释放系统.2005 年药物释放系统将占到药物市场份额20%,2008 年美国市场销售额可

18、达 745 亿美元.医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）药物释放药物释放-322 中国药物释放系统的研究一直紧随国际动态中国药物释放系统的研究一直紧随国际动态 ,其内容其内容几乎涵盖了国际药物释放系统研发的各个领域几乎涵盖了国际药物释放系统研发的各个领域.目前目前 ,已经有酮洛芬、已经有酮洛芬、吲哚美辛、吲哚美辛、庆大霉素等近庆大霉素等近30 30 种口服种口服释放系统释放系统;硝化甘油、硝化甘油、雌二醇等透皮释放系统雌二醇等透皮释放系统;多柔比多柔比星、星、紫杉醇等脂质体紫杉醇等脂质体 ,促黄体激素释放激素促黄体激素释放激素(L HRH)(L HRH)类似物丙氨瑞林和那法瑞

19、林、类似物丙氨瑞林和那法瑞林、睾丸酮睾丸酮-丙交酯乙交酯丙交酯乙交酯共聚物共聚物(PL GA)(PL GA)微球、微球、胰岛素胰岛素2 2聚丙交酯聚丙交酯(PLA)(PLA)微球微球 ,治疗癌症的甲氨蝶呤明胶栓塞微球等靶向释放系统获治疗癌症的甲氨蝶呤明胶栓塞微球等靶向释放系统获准进入临床应用。准进入临床应用。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）药物释放药物释放-423 具有中国特色的中药释放系统研究也有了新的发展具有中国特色的中药释放系统研究也有了新的发展 ,中药透皮释放系统、中药透皮释放系统、中药微囊制剂、中药微囊制剂、中药缓释中药缓释/控释控释和靶向释放系统、和靶向释放系

20、统、中药生物黏附系统等新型制剂在临中药生物黏附系统等新型制剂在临床得到广泛应用床得到广泛应用,药物疗效、药物疗效、制剂产品质量及稳定性制剂产品质量及稳定性都明显提高都明显提高 ,从而加速了中药现代化的步伐从而加速了中药现代化的步伐.另外另外 ,相相关的药物载体材料、关的药物载体材料、辅料辅料 ,释放系统制备技术、释放系统制备技术、设设备备 ,药物释放机理、药物释放机理、动力学动力学 ,药物体内外评价方法等药物体内外评价方法等研究也都取得了新的成果研究也都取得了新的成果 ,促进了我国药物释放系统促进了我国药物释放系统研究整体水平的提高研究整体水平的提高.但无论是药物释放系统的基础理但无论是药物释

21、放系统的基础理论研究论研究 ,还是产业化技术和设备开发还是产业化技术和设备开发 ,国内与国际的国内与国际的差距还很大差距还很大.医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）药物释放药物释放-524国际上在口服、国际上在口服、透皮、透皮、黏膜等缓黏膜等缓/控释控释给药系统等设计复杂的非注射药物释放系给药系统等设计复杂的非注射药物释放系统方面的研究取得了更多新进展统方面的研究取得了更多新进展.同时同时 ,药物释放也已经从系统给药发展到器官和药物释放也已经从系统给药发展到器官和细胞靶向给药细胞靶向给药.医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）药物释放药物释放-625医用高分子

22、材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）口服药物释放系统口服药物释放系统(oral drug delivery systems)(oral drug delivery systems)透皮药物释放系统透皮药物释放系统(trans-dermal drug delivery systems)(trans-dermal drug delivery systems)黏膜药物释放系统黏膜药物释放系统(mucosal drug delivery systems)(mucosal drug delivery systems)靶向药物释放系统靶向药物释放系统(targeting drug delivery

23、 systems)(targeting drug delivery systems)细胞微囊化药物释放系统细胞微囊化药物释放系统(cell micro-encap sulated drug(cell micro-encap sulated drug delivery systems)delivery systems)微加工药物释放系统微加工药物释放系统(micro-fabricated drug delivery(micro-fabricated drug delivery systems)systems)药物释放系统药物释放系统26医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）高分子

24、材料的药物释放高分子材料的药物释放生物可降解高分子的主链上一般含有可水解的不生物可降解高分子的主链上一般含有可水解的不稳定化学键稳定化学键(例如酯键例如酯键),),在有水存在的环境下在有水存在的环境下,在酶或微生物的作用下可水解降解在酶或微生物的作用下可水解降解,从而高分子从而高分子主链断裂主链断裂,分子量逐渐变小分子量逐渐变小,以致最终成为单体以致最终成为单体或代谢成或代谢成CO2 CO2 和和H2O.H2O.27医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）高分子材料的药物释放高分子材料的药物释放开发生物可降解高分子材料的重要意义不仅在于环保的开发生物可降解高分子材料的重要意义不仅

25、在于环保的需要需要,更重要的是利用其可降解性更重要的是利用其可降解性,用作生物医用材料。用作生物医用材料。这类材料不仅可以达到治疗效果这类材料不仅可以达到治疗效果,并可在生物体内分解并可在生物体内分解,参与人体的新陈代谢参与人体的新陈代谢,并最终排出体外。并最终排出体外。28医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）高分子材料的药物释放高分子材料的药物释放一般认为一般认为,生物可降解高分子材料的药物释放机理有材生物可降解高分子材料的药物释放机理有材料降解控释机制和药物扩散控释机制料降解控释机制和药物扩散控释机制,扩散通道由多种形扩散通道由多种形式产生式产生:在制备过程中形成、药物扩

26、散后产生及材料部在制备过程中形成、药物扩散后产生及材料部分降解形成分降解形成,上述机制在药物释放的不同阶段起主要作上述机制在药物释放的不同阶段起主要作用用,因此对材料降解行为和降解速率的控制可以影响控因此对材料降解行为和降解速率的控制可以影响控释系统的药物释放行为和释放速度。人们正是针对这种释系统的药物释放行为和释放速度。人们正是针对这种影响因素影响因素,对聚合物进行改性或开发新的高分子材料对聚合物进行改性或开发新的高分子材料,以以实现理想的释药行为。实现理想的释药行为。29医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）做药物释放的高分子材料做药物释放的高分子材料天然聚合物天然聚合物蛋

27、白质基聚合物：胶原质蛋白质基聚合物：胶原质,清蛋白清蛋白,白明胶白明胶多糖：琼脂糖多糖：琼脂糖,藻酸盐藻酸盐,角叉胶角叉胶,透明质酸透明质酸,右旋糖苷右旋糖苷,壳聚糖壳聚糖,环环式糊精式糊精合成聚合物合成聚合物聚酯：聚乳酸聚酯：聚乳酸,聚乙交酯聚乙交酯,聚羟基丁酸酯聚羟基丁酸酯,聚聚E-E-己内酯己内酯,聚聚B-B-苹果酸苹果酸,聚二氧杂环己酮聚二氧杂环己酮聚酸酐：聚癸二酸酐聚酸酐：聚癸二酸酐,聚己二酸酐聚己二酸酐,聚三邻苯二甲酸酐及其共聚物聚三邻苯二甲酸酐及其共聚物聚酰胺：聚碳酸亚胺聚酰胺：聚碳酸亚胺,聚氨基酸聚氨基酸磷基聚合物：聚磷酸酯磷基聚合物：聚磷酸酯,聚膦酸酯聚膦酸酯,聚膦嗪聚膦嗪其

28、它其它聚氰基丙烯酸酯聚氰基丙烯酸酯,聚氨酯聚氨酯,聚原酸酯聚原酸酯,聚二氢吡喃聚二氢吡喃,聚乙缩醛聚乙缩醛304.4.高分子材料在医学领域的应用领域高分子材料在医学领域的应用领域4.1 4.1 高分子人工脏器及部件的应用现状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，正在越来越广泛地得到运用。人工关节等的医用材料，正在越来越广泛地得到运用。人工脏器的应用正从大型向小型化发展，从体外使用向内植脏器的应用正从大型向小型化发展，从体外使用向内植型发展，从单一功能向综合功能型发展。型发展，从单一功能向

29、综合功能型发展。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）31 为了满足材料的医用功能性、生物相容性和血为了满足材料的医用功能性、生物相容性和血液相容性的严峻要求，医用高分子材料也由通用型液相容性的严峻要求，医用高分子材料也由通用型逐步向专用型发展，并研究出许多有生物活性的高逐步向专用型发展，并研究出许多有生物活性的高分子材料，例如将生物酶和生物细胞等固定在高分分子材料，例如将生物酶和生物细胞等固定在高分子材料分子中，以克服高分子材料与生物肌体相容子材料分子中，以克服高分子材料与生物肌体相容性差的缺点。开发混合型人工脏器的工作也正在取性差的缺点。开发混合型人工脏器的工作也正在取得可

30、喜的成绩。得可喜的成绩。表表9595列举了在制作人工脏器所涉列举了在制作人工脏器所涉及到的高分子材料。及到的高分子材料。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）32 根据人工脏器和部件的作用及目前研究进展，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。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、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

31、人工气管、人工胆道、人工尿道、人工骨骼、人工关节等。关节等。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）33表表95 95 用于人工脏器的部分高分子材料用于人工脏器的部分高分子材料人工脏器人工脏器高分子材料高分子材料心心 脏脏嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶肾肾 脏脏铜氨法再生纤维素，醋酸纤维素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚铜氨法再生纤维素，醋酸纤维素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚砜，乙烯乙烯醇共聚物（砜，乙烯乙烯醇共聚物（EVAEVA），聚氨酯豪，聚丙烯，聚碳酸酯，），聚氨酯豪，聚丙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸羟乙酯羟乙酯肝肝 脏脏赛璐玢（赛璐玢（

32、cellophanecellophane），聚甲基丙烯酸），聚甲基丙烯酸羟乙酯羟乙酯胰胰 脏脏共聚丙烯酸酯中空纤维共聚丙烯酸酯中空纤维肺肺硅橡胶，聚丙烯中空纤维，聚烷砜硅橡胶，聚丙烯中空纤维，聚烷砜关节、骨关节、骨超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙，聚酯，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙，聚酯医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）34医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）赛璐玢（赛璐玢（cellophanecellophane）35皮皮 肤肤硝基纤维素，聚硅酮硝基纤维素，聚硅酮尼龙复合物，聚酯，甲壳素尼龙复合物，聚酯，甲壳

33、素角角 膜膜聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸羟乙酯，硅橡羟乙酯，硅橡胶胶玻璃体玻璃体硅油，聚甲基丙烯酸硅油，聚甲基丙烯酸羟乙酯羟乙酯鼻、耳鼻、耳硅橡胶，聚乙烯硅橡胶，聚乙烯乳乳 房房聚硅酮聚硅酮血血 管管聚酯纤维，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯聚酯纤维，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯人工红血人工红血球球全氟烃全氟烃人工血浆人工血浆羟乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮羟乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮胆胆 管管硅橡胶硅橡胶医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）36鼓鼓 膜膜硅橡胶硅橡胶食食 道道 聚硅酮聚硅酮喉喉 头头 聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯气气

34、管管 聚乙烯，聚四氟乙烯，聚硅酮，聚酯纤维聚乙烯，聚四氟乙烯，聚硅酮，聚酯纤维腹腹 膜膜 聚硅酮，聚乙烯，聚酯纤维聚硅酮，聚乙烯，聚酯纤维尿尿 道道 硅橡胶，聚酯纤维硅橡胶，聚酯纤维医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）37 第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装第二类：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

35、脏器的功能。据报道，能够内植的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。正式投入临床应用。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）38 第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏器的功能，例如人工肝脏等。这类人工脏器的研究器的功能，例如人工肝脏等。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。复杂的脏器功能。第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那第四类：正在进

36、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。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。重大飞跃。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）39 第五类：整容性修复材料，如人工耳朵、人工第五类：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来重新获得端正的仪表

37、。从社会学和心理学的角度来看，也是具有重大意义的。看，也是具有重大意义的。要制成一个完整的人工脏器，必须有能源，传要制成一个完整的人工脏器，必须有能源，传动装置、自动控制系统及辅助装置或多方面的配动装置、自动控制系统及辅助装置或多方面的配合。然而，不言而喻，其中高分子材料乃是目前制合。然而，不言而喻，其中高分子材料乃是目前制造人工脏器的关键材料。造人工脏器的关键材料。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）404.2 4.2 医用高分子材料的应用医用高分子材料的应用4.2.1 4.2.1 血液相容性材料与人工心脏血液相容性材料与人工心脏 许多医用高分子在应用中需长期与肌体接触，许

38、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必须有良好的生物相容性，其中血液相容性是最重要的性能。人工心脏、人工肾脏、人工肝脏、人工要的性能。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。必须具有优良的抗血栓性能。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）41 在微相分离高分子材料中，国内外研究得最活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，或称聚醚氨酯。聚醚氨酯是跃的是聚醚型聚氨酯，或称聚醚氨酯。聚醚氨酯是一类线型多嵌段共聚

39、物，宏观上表现为热塑性弹性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，因而引起体，具有优良的生物相容性和力学性能，因而引起人们广泛的重视。作为医用高分子材料的嵌段聚醚人们广泛的重视。作为医用高分子材料的嵌段聚醚氨酯（氨酯（Segmented Polyether urethaneSegmented Polyether urethane，SPEUSPEU）的）的一般结构式如下：一般结构式如下：医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）42医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）美国美国EthiconEthicon公司推荐的四种医用聚醚氨

40、酯：公司推荐的四种医用聚醚氨酯：BiomerBiomer，PellethanePellethane，TecoflexTecoflex和和CardiothaneCardiothane基基本上都属于这一类聚合物。本上都属于这一类聚合物。43 这类聚合物的共同特点是分子结构都是由软链这类聚合物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，分子间有较强的氢键和段和硬链段两部分组成的，分子间有较强的氢键和范得华力。聚醚软段聚集形成连续相，而由聚氨酯范得华力。聚醚软段聚集形成连续相，而由聚氨酯和聚脲组成的硬链段聚集而成的分散相微区则分散和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

41、有足够的强度和理想的弹性。在连续相中，因此具有足够的强度和理想的弹性。同时分子链中的聚醚链段和聚氨酯、聚脲链段分别同时分子链中的聚醚链段和聚氨酯、聚脲链段分别提供了材料的水、疏水平衡。提供了材料的水、疏水平衡。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）44 嵌段聚醚氨酯与血小板、细胞的相互作用，与聚嵌段聚醚氨酯与血小板、细胞的相互作用，与聚醚软段的分子量、微相分离的程度、微区的大小、醚软段的分子量、微相分离的程度、微区的大小、表面化学组成、表面结构等因素密切相关。从图表面化学组成、表面结构等因素密切相关。从图9292可看出，聚醚氨酯的血液相容性与聚醚链段可看出，聚醚氨酯的血液相容性

42、与聚醚链段的亲水性有很大关系，由亲水性较好的聚乙二醇的亲水性有很大关系，由亲水性较好的聚乙二醇链段制备的聚醚氨酯，抗血栓性较好。链段制备的聚醚氨酯，抗血栓性较好。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）45图图92 92 分子量、聚醚亲水性与抗血栓性的关系分子量、聚醚亲水性与抗血栓性的关系1.1.聚丙二醇软段聚丙二醇软段 2.2.聚四亚甲基醚软段聚四亚甲基醚软段 3.3.聚乙二醇软段聚乙二醇软段医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）46 聚离子络合物（聚离子络合物（Polyion ComplexPolyion Complex）是另一类具）是另一类具有抗血栓性的高分

43、子材料。它们是由带有相反电荷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。例如美国的两种水溶性聚电解质制成的。例如美国AmiconAmicon公公司研制的离子型水凝胶司研制的离子型水凝胶Ioplex l01Ioplex l01是由聚乙烯基苄是由聚乙烯基苄基三甲基铵氯化物与聚苯乙烯磺酸钠通过离子键结基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。合得到的。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）47 这种聚合物水凝胶的含水量与正常血管相似，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、阳并可调节这两种聚电解质的比例

44、，制得中性的、阳离子型的或阴离子型的产品。其中负离子型的材料离子型的或阴离子型的产品。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。类似的产品还有聚对乙基苯乙烯三乙基铵溴化物与聚似的产品还有聚对乙基苯乙烯三乙基铵溴化物与聚苯乙烯硝酸钠制得的产物，也是一种优良的人工心苯乙烯硝酸钠制得的产物，也是一种优良的人工心脏、人工血管的制作材料。脏、人工血管的制作材料。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）484.2.2 4.2.2 人造皮肤材料人造皮肤材料 治疗大面积皮肤创伤的病人，需要将病人的正治疗大面积皮肤创伤的病人，需要将病人

45、的正常皮肤移植在创伤部位上。但在移植之前，创伤面常皮肤移植在创伤部位上。但在移植之前，创伤面需要清洗，被移植皮肤需要养护，因此需要一定时需要清洗，被移植皮肤需要养护，因此需要一定时间。在这段时间内，许多病人由于体液的大量损耗间。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。丢失，从而达到保护创面的目的。医用高分子材料医用高分子材料 （临床医学）（临床医学）49