生物医学高分子材料精.ppt

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1、生物医学高分子材料第1页，本讲稿共59页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。第2页，本讲稿共59页二、生物医学高分子材料的种类 1.按来源分类（1）天

2、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、角角质蛋白、纤维素、粘多糖、甲壳素及其衍生物等。质蛋白、纤维素、粘多糖、甲壳素及其衍生物等。（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、硅硅橡橡胶胶、聚聚酯等。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。第3页，本讲稿共59页 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）（PLA）聚

3、乙交酯-丙交酯（PGLA）聚-对-二氧杂环已酮（PDS）第4页，本讲稿共59页 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）聚酰胺纤维第5页，本讲稿共59页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，

4、一般指有益的作用。生物吸收（bioabsorbable）高分子材料 在体内逐渐降解，其降解产物被肌体吸收代谢。第6页，本讲稿共59页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第7页，本讲稿共59页三、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

5、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的单单体体或或片片断断，通通过过吸收、代谢过程排出体外。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、耐磨性应适当。对于某些用途，还要求具有界面稳定性。耐磨性应适当。对于某些用途，还要求具有界面稳定性。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。第8页，本讲稿共59页l（二二）对对医

6、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。第9页，本讲稿共59页l1 1血液相容性血液相容

7、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 第10页，本讲稿共59页l2.2.组织相容性组织相容性 l指指材材料料

8、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、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。第11页，本讲稿共59页l3

9、 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行吸收代谢或排泄。行吸收代谢或排泄。l 按按照照在在生生物物体体内内降降解解方方式式可可分分为为水水解型和酶解型两种。解型和酶解型两种。第12页，本讲稿共59页l（三）具备效果显示功能（三）具备效果显示功能l 具具有有显显示示其其医医用用效效果果的的功功能能，即即生生物物功功能能性。性。l 1.1.可检查、诊断疾病可检查、诊断疾病l 2 2可可辅辅助助治治疗疗疾疾病病如如注注射射器器、缝缝合合线线和和手手套等手术用品材料套等手术

10、用品材料l 3.3.可可分分别别满满足足各各脏脏器器对对维维持持或或延延长长生生命命功功能的性能要求能的性能要求l 4.4.具具备备支支持持活活体体、保保护护软软组组织织、脑脑和和内内脏脏的功能等。的功能等。l 5.5.具具备备可可改改变变药药物物吸吸收收途途径径，控控制制药药物物释释放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能。放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能。第13页，本讲稿共59页l（四）对医用高分子材料生产与加工的要求（四）对医用高分子材料生产与加工的要求l要要防防止止在在医医用用高高分分子子材材料料生生产产、加加工工工工程程中中引入对人体有害的物质。引入对人体有害的物质。l1.严严格

11、格控控制制用用于于合合成成医医用用高高分分子子材材料料的的原原料料的的纯纯度度，不不能能代代入入有有害害杂杂质质，重重金金属属含含量量不不能超标。能超标。l2.医医用用高高分分子子材材料料的的加加工工助助剂剂必必须须是是符符合合医医用标准。用标准。l3.对对于于体体内内应应用用的的医医用用高高分分子子材材料料，生生产产环环境应当具有适宜的洁净级别。境应当具有适宜的洁净级别。第14页，本讲稿共59页三主要生物可降解纤维材料 l（一）甲壳素类纤维l1甲壳素的存在l甲壳质（chitin）又名几丁质、甲壳素、壳多糖，广泛存在于节足动物（蜘蛛类、甲壳类）的翅膀或外壳及真菌和藻类的细胞壁中。在自然界中，甲

12、壳质的年生物合成量约100亿吨，是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是人类可充分利用的巨大自然资源宝库。第15页，本讲稿共59页第16页，本讲稿共59页2.甲壳素的研究开发现状l甲壳质及其衍生物工业正在崛起，研究开发正方兴未艾。l从20世纪80年代以来，美国和日本等国都已经投入了大量人力、物力进行这方面的开发与研究。l我国的甲壳质资源极其丰富，而且曾是研究开发甲壳质制品较早的国家之一。早在1958年，就对甲壳质的性能及生产进行过研究，并用于纺织染整上作上浆剂。进入20世纪80年代后期，甲壳质资源的开发利用引起了一些科研院所的重视，并开始了在医疗和保健等领域的研究与开发。l第17页，本讲稿共5

13、9页3.3.甲壳质及壳聚糖的生物活性甲壳质及壳聚糖的生物活性 l1)抗菌、杀菌作用l脱乙酰度为30和70的甲壳质能提高宿主抗Sendai病毒及大肠杆菌感染能力。壳聚糖可抑制细菌、霉菌生长。l2)抗肿瘤作用l甲壳质可选择性地凝聚白血病的L1210细胞，Ehrlich腹水癌C，对正常的红血球骨髓细胞无影响。第18页，本讲稿共59页l3)促进组织修复及止血作用l甲壳质及其降解产物都带有正电荷，可以从血清中分离出血小板因子-4，增加血清中H6水平，或促进血小板聚集或凝血素系统。作为止血剂有促进伤口愈合、抑制伤口愈合纤维增生、并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。l4)增强免疫力l壳聚糖能增强巨噬

14、细胞的吞噬作用和水解酶的活性，刺激巨噬细胞产生淋巴因子，启动免疫系统，且不增加抗体的产生。l此外，壳聚糖为天然抗酸剂，具中和胃酸、抗溃疡作用，还可降低肾病患者血清胆固醇、尿素及肌酸水平。在医药、农药制剂开发中作缓释剂载体辅料，合成人工器官（人工皮肤、粘膜、腿、牙、骨）及骨固定棒材。第19页，本讲稿共59页l4.甲壳质及壳聚糖的制备l以虾蟹壳为原料，通过以下步骤制备：l原料预处理l将虾蟹壳的肉质、污物尽可能剔除，后用水洗净，注意虾蟹壳一定要新鲜的，腐败的应去掉。l浸酸l取洗净的新鲜虾蟹壳，加HCI溶液浸泡，除去其中CaCO3、Ca3（PO4）2等矿物质成分。l碱煮l将浸酸后的软壳浸泡于NaOH溶

15、液中煮沸1h左右，目的是使蛋白质被碱液溶解，油脂皂化溶于碱水中，同时色素也遭到破坏。l氧化脱色l将碱煮后的虾蟹壳浸于清水中，滴入KMnO4酸性溶液，以氧化原料中的色素和一些未被碱除去的杂质。l还原l将氧化后的原料浸泡清水中，并滴入草酸溶液，直至蟹虾壳的褐色完全褪尽，色泽呈纯白为止。滤干后干燥，得到甲壳质。l脱乙酰基l将甲壳质浸泡于NaOH溶液中可达到脱乙酰目的。脱乙酰基后滤干后干燥，即得壳聚糖。l第20页，本讲稿共59页l5甲壳质、壳聚糖及其衍生物的应用l（1）医药及医疗领域l-生产药物的原料l壳聚糖及其水解的壳聚寡糖、氨基葡萄糖等已用作生产药物的中间体、载体或辅料。l-药用辅料l甲壳质及其衍

16、生物作为新型的药用辅料已收载于药剂辅料大全及药用辅料应用技术，它们可用作制剂的填充剂、分散剂、粘结剂、崩解剂、包衣剂、制粒剂、稳定剂、植入剂的载体、控释制剂的赋形剂和控释膜材料、微囊和微球的囊材、抗癌药物的复合物、片剂的稀释剂等。l-人工皮肤（医用敷料）l用甲壳质和壳聚糖制作的外用撒粉、药膏及填充物已广泛用于外科敷料的生产。l用甲壳质、壳聚糖等原料制成的人工皮肤（医用敷料）用于整形内科、皮肤科，作为被覆保护材料。l第21页，本讲稿共59页l-手术缝合线l用甲壳质材料制成的外科手术缝合线，具有柔软、易打结、易吸收无炎症反应等特点，加速愈合。-抗凝剂l外科手术中已采用壳聚糖作止血材料，它比常规止血

17、剂的止血效果好，且操作简便，不易感染。l-人工器官l用甲壳质及衍生物的中空纤维膜制成的人工肾可以经受高温消毒，而且有较大的机械强度。在对血液透析时，克服了长期使用醋酸纤维和铜氨纤维膜制成的人工肾对中、低分子有毒物质透过率低的缺点。l-骨修复材料l甲壳质可制成骨缺损支架材料，骨细胞可在其支架上爬行替代，生长良好。由壳聚糖配以适当的无机盐制造的“骨钉”，在骨外科手术中用于取代钢板以固定骨骼。l-接触眼镜材料l甲壳质类物质是制备硬性或软性接触眼镜的理想材料。所得产品透气性能优异且具促进眼内伤口或创面愈合作用。若加入染色剂还可制作新颖的彩色接触镜。l第22页，本讲稿共59页ll(2)化妆品领域l甲壳质

18、、壳聚糖具有良好的增稠、保湿、重金属络合、防静电性能，广泛用于各类膏霜及护发用品等化妆品中，起到吸湿、保湿、护发、润肤等功效ll（3）农业领域ll-作植物种子处理剂l以壳聚糖处理的植物种子，发芽率有提高，增加了抗土壤真菌的能力。ll-杀菌剂l、壳聚糖能阻止植物病原菌细胞的发育生长，诱导出宿主植物对病原菌的防护机能，减少菌类对植物的危害。ll（4）其他l壳聚糖、甲壳质在纺织印染行业中作污水处理剂；食品工业中的增稠剂、絮凝剂；造纸工业中的新型助剂；贵金属提取络合剂；涂料、颜料、染料添加剂等。l第23页，本讲稿共59页6 6甲壳素类纤维的制备技术甲壳素类纤维的制备技术 1)甲壳素类纤维纺丝原液的制备

19、以壳聚糖为原料时，多选用5%以下的醋酸水溶液作为溶剂。甲壳素纺丝原液的制备多采用溶解性能优异的有机溶剂,加适当的氯化锂助溶。2)甲壳素类纤维的成型制备甲壳素类纤维可采用干法纺丝、湿法纺丝和干-湿法纺丝等不同的成型工艺。3)甲壳素类纤维的后处理甲壳素类纤维的后处理包括拉伸和还原等工序。拉伸可在纺丝成型时连续进行，也可以在制成初生纤维后再进行后拉伸。对于某些甲壳素衍生物纺制的纤维，可将该类纤维直接应用，也可根据需要第24页，本讲稿共59页7.7.甲壳素类纤维的的结构性能与应用甲壳素类纤维的的结构性能与应用 甲壳素类纤维是由甲壳素类物质作为原料制得的，因此它们具有甲壳素类物质的一些性能，如良好的生物

20、活性、生物相容性和生物可降解性等。同时纤维成型过程中超分子结构发生的改变和形成的形态结构对纤维的性能也有一定的影响。另外必须指出，不同种类的甲壳素类纤维由于其化学结构的不同，导致其超分子结构也有一定差异。第25页，本讲稿共59页 断裂强度品种线密度/tex强度/cN.dtex-1伸长/%打结强度/cN.dtex-1干强湿强干伸湿伸甲壳素纤维0.17-0.440.97-2.200.35-0.97 4-83-80.44-1.44壳聚糖纤维0.17-0.440.97-2.730.35-1.23 4-86-120.44-1.32 表:甲壳素和壳聚糖纤维的质量指标第26页，本讲稿共59页l 目前甲壳素纤

21、维和壳聚糖纤维的断裂强度较低，特别是湿强远低于干强，这使它们的加工和应用受到一定的限制。l 我们制备的壳聚糖纤维经中国纺织工业协会化纤产品检测中心测试。线密度为2.01dtex，断裂强度为2.02.5cN/dtex，断裂伸长率为9%左，达到国外同类纤维先进水平。第27页，本讲稿共59页8.8.甲克素及壳聚糖纤维的加工及应用甲克素及壳聚糖纤维的加工及应用l 针织制衣l甲壳素类短纤维纺纱l 机织制衣l 甲壳素类短纤维疏棉成网浸轧烘干裁切包装消毒医用非织造布 第28页，本讲稿共59页l 目前国外的甲壳素类纤维主要用于医疗卫生领域，特别是日本和美国利用甲壳素及其衍生物制成可吸收医用缝合线和医用敷料。l

22、 近年日本开发了服装用的甲壳素/纤维素共混纤维蟹鳖纶，该纤维具有抗菌、防霉、去臭、吸湿、保温柔软、染色性好等优点，已引起纤维工作者的高度重视。l 第29页，本讲稿共59页（二）胶原纤维 l1胶原的存在l胶原是蛋白质中，它主要存在于动物的结缔组织和硬骨料组织。l不同组织中的胶原，其化学组成和结构都有差异，一般按胶原的所在组织称之为皮胶原、骨胶原、齿胶原等。第30页，本讲稿共59页2胶原蛋白纤维的制备与应用l 胶原纤维是通过重新组构牛屈肌腱的骨胶原悬浮液制成的。首先将干净的肌腱薄片用解酶进行处理，除去骨胶原纤维素中的弹性硬，使之容易膨胀。之后将肌腱薄片浸在氰乙酸和甲醇-水的混其膨胀。接着再将得到的

23、混合物均匀化处理和过滤，然后压入适当的凝固浴里形成丝条。第31页，本讲稿共59页 胶原纤维的基本性能及与其他纤维的比较 表 胶原纤维的基本性能及与其他纤维的比较项目胶原纤维羊毛乳酪纤维大豆蛋白纤维干抗张强度/g.d-11.8-2.51.0-1.71.10.7干伸长率/%40-5025-355060湿抗张强度/g.d-1）0.8-1.50.76-1.630.60.35湿伸长率/%42-5025-506060初始弹性模数/g.d-126-5811-25相对密度1.391.32柔韧度很好很好第32页，本讲稿共59页l 胶原纤维几乎与人的皮肤组成相同，具有最好的亲和性和穿着舒适性，其干强度和湿强度都超

24、过了羊毛，弹性也远远超过了羊毛，还具有抑菌作用。胶原纤维可制成外科手术缝合线，当伤口愈合时，不需拆线，可被人体吸收。胶原纤维还特别适合制作贴身穿着的内衣和内裤。第33页，本讲稿共59页（三）聚乳酸及其共聚物纤维 1聚乳酸的原料 聚乳酸（PLA）是以乳酸为基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物质，例如粮食、有机废弃物（如玉米芯或其它农作物的根、茎、叶、皮，城市有机废物，工业下脚等）都是乳酸生产的原料。我国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、薯干粉等为发酵原料。第34页，本讲稿共59页2聚乳酸的合成l 聚乳酸的合成方法通常有两种，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。l 利用乳酸直接

25、缩聚制备PLA生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且所得聚合物分子量分布较宽，其力学性能、降解性能等不能满足生物医学的需要。l聚乳酸及其共聚物的最大问题是价格相当高。分子量超过100000的聚乳酸通常由价格很贵的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纤维方面的应用受到限制。第35页，本讲稿共59页l 最近，国外正尝试用生物合成法制取聚乳酸，即培养、筛选合适的微生物，在体内直接合成聚乳酸，并通过一定的方法提取聚乳酸。该法可达到清洁生产，同时可进一步降低生产成本、提高产品的各种性能指标，扩大市场应用范围。l 由于聚乳酸均聚物为疏水性物质，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年来医用生物降解性高

26、分子材料的研究热点之一。第36页，本讲稿共59页3聚乳酸的结构与性能 聚乳酸也称为聚丙交酯，是一种线型聚酯类高分子。由于原料乳酸是光活性物质，有D型和L型两种光学结构体，因此聚乳酸亦有聚D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚D，L-乳酸（PDLLA）之分。第37页，本讲稿共59页 PLA的基本性能表PLA的基本性能PLA类型PDLAPLLAPDLLA固体结构结晶性结晶性非结晶性熔点/0C180180Tg/0C56热分解温度/0C200200180200拉伸率/%20302030断裂强度/g.d-14.05.05.06.0水解性（370C生理盐水中强度减半时间）46个月46个月23个月

27、第38页，本讲稿共59页l 体内试验表明，聚乳酸可发生水解反应。降解速度与其分子量和结晶度有关。分子量越高，降解越慢。降解首先发生在聚合物无定型区，降解形成的较小分子链可能重排成结晶，故聚合物的结晶度在降解开始阶段有时会升高，材料的外形和质量无明显变化。随后（约21d），结晶区大分子开始降解，随着分子量的降低和一些疏水性甲基从大分子链上断裂，聚合物的机械强度减弱，亲水性和溶解性增加，随着水分子扩散进入材料的速度加快，水解反应自动加速，50d后，结晶区完全消失，随后，材料明显失重和溶解直至完全消失。聚乳酸制成的塑料和纤维，废弃在自然界中能在六个月内被常见的微生物完全分解而消失。第39页，本讲稿共

28、59页l 聚乳酸水解的中间产物为乳酸，它是体内糖的正常代谢产物，可循乳酸的代谢途径参与体内生化代谢，最终生成无害的小分子水和二氧化碳。故该聚合物无毒、无刺激性、体内可吸收，具良好的生物相容性。而且其降解产物二氧化碳和水通过光合作用又可变成淀粉，这样可在自然界中循环。因此，聚乳酸被公认为是一种优异的“绿色”聚合物，具有可持续发展的广阔使用前景。第40页，本讲稿共59页llllllll第41页，本讲稿共59页4聚乳酸纤维的制备技术l 聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝来实现。l 聚乳酸的溶液纺丝主要采用干纺-热拉伸工艺。通过干纺制得的纤维的机械性能要优于熔纺纤维。但由于溶液纺丝法的工艺

29、较为复杂，溶剂回收困难，纺丝环境恶劣。同时所采用的溶剂有毒，这在聚乳酸合成的成本较高的情况下，使其最终产品成本更高，从而限制了其应用。由于熔纺同溶液纺丝相比具有经济上的优势，因此熔纺领域的研究非常活跃。熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断地改进和完善，它已成为乳酸纺丝成形加工的主流。第42页，本讲稿共59页l 作者等对纺丝条件对聚乳酸的可纺性和初生纤维结构性能的影响进行了较详细的研究。发现PLA的纺丝温度窗口很窄。温度过低（207.5）会产生毛丝严重、生头困难的现象；过高（215），制得的初生纤维不能进行拉伸。第43页，本讲稿共59页纤维品种Tm()Tg()密度(g/cm3)抗张强度（

30、cN/dtex）模量（cN/dtex）PLA170571.273-540-60PET256691.383-890-100 5.聚乳酸纤维的性能与应用表聚乳酸纤维的物理性能第44页，本讲稿共59页领域举例服装运动服、制服、内衣、汗衫等建筑材料种植业用网和无纺织物、地面覆盖增强材料、催熟膜、沙袋等农业、林业用材料防杂草袋和网、奶酪包布、绑带、种子袋、农用化学品和化肥袋渔业用材料鱼网、海带养殖网、鱼线造纸业用材料包装材料家用制品普通用具、室外休闲用具卫生医疗制品尿布、个人卫生用品、手术缝合线、卫生纱布和海绵表聚乳酸纤维的应用第45页，本讲稿共59页 特别是在生物医学领域已在以下四个方面显示了广阔的应

31、用前景。1)外科手术缝线l PLA及其共聚物由于具有生物降解性和体内可吸收性，用作外科手术缝线能够促进伤口愈合并随后降解吸收。理想的手术缝线材料应具有较强的初始抗张强度和与伤口愈合时间相吻合的降解速率。l1975年上市的聚乙交酯-丙交酯手术缝合线Vicryl手感好，具有良好的力学性能及组织相容性。第46页，本讲稿共59页l近年的研究主要集中在：合成高分子量的PLA，改进缝线加工工艺，提高缝线机械强度合成光活性聚合物PDLA、PLLA，因为半结晶的PDLA、PLLA比无定形PDLA具较高的机械强度、较大的拉伸比率及较低的收缩率，更适合作手术缝线；设计多功能化的缝合线。第47页，本讲稿共59页2)

32、骨内固定装置 PLA纤维可用来增强PLA，大幅度提高固定材料的初始强度。3)组织工程材料 以PLA纤维为原料可以编织或组织工程支架，通过对支架微环境的调节，实现对细胞生长和功能的控制，从而开发可移植组织和部件或体外装置，以达到可修复和重建缺失功能的目的。4)牙周再生片牙周片是一种引导性组织再生器具，即采用膜状物作为屏障，阻控龈组织与根面的接触，腾出空间供骨膜韧带及（或）齿槽骨的原有细胞生长，达到牙周病痊愈的效果。以PLA纤维为原料可以编织为人体吸收的牙周再生片。5)神经导管第48页，本讲稿共59页6)其他 由于PLA纤维具有很好的力学性能和生物可降解性，因此用作尿布、绷带和用即弃工作服等，其废

33、弃物埋入土壤后可在6个月内被分解掉。第49页，本讲稿共59页ll（四）其它医学纤维l1海藻酸纤维l海藻酸是从海藻植物中提炼的多糖物质。其化学结构为C-为羧基的D-甘露糖醛酸和L-葡萄糖酸、-，结合的共聚物。l海藻酸纤维可由湿法纺丝制备，将由海藻酸钠碱性浓溶液经过喷丝板挤出后送入含钙离子的酸性凝固浴中，海藻酸钠与钙离子发生离子交换，即形成不溶于水的海藻酸钙纤维，其缺点是断裂强度较低。l当海藻酸钙纤维用于伤口接触层时，它与伤口之间相互作用，会产生海藻酸钠、海藻酸钙凝胶。这种凝胶是亲水性的，可使氧气通过而细菌不能通过，并促进新组织的生成，因此是医用敷料的理想原料。l第50页，本讲稿共59页l2聚乙交

34、酯纤维l聚乙交酯是由羟乙酸为单体，通过其二聚体的开环体聚合而成的。与PLA一样，它也可以制成复丝，然后编织成手术缝合线。这种缝合线的强度大于肠衣线，而且与普通肠衣线相比，其炎症反应也少得多。它在活组织内大约在1018周被吸收，其吸收周期比PGLA缝合线长，但其强度保持情况比PGLA缝合线差。早在20世纪60年代，它就以“Dexon”的商品名投放市场。l第51页，本讲稿共59页l3聚-羟基丁酸酯及其共聚物l聚-羟基丁酸酯（PHB）是一种微生物合成的聚酯。PHB及其共聚物通称为聚羟基脂肪酸酯（PHA），是将糖类喂入细菌培养产生的。PHA存在于细胞内，通过萃取取出，PHA重量可占细菌重的90%。lP

35、HB和PHA具有生物降解性，主要发生酶降解反应，在其它条件下，降解速度很慢或步降解。lPHB和PHA已用在医疗、农业和日常生活用品上。在医疗领域可作中长期降解用的手术缝合线、骨钉、棒、板、医用敷料、长效药物的控制释放载体。l与PLA一样，PHB和PHA可通过熔体纺丝制成长丝，然后编织成手术缝合线。l第52页，本讲稿共59页l4聚已内酯纤维l聚已内酯（PCL）是一种半结晶性聚合物，其熔点为59640C，玻璃化温度为-600C。其结构重复单元上有五个非极性亚甲基和一个极性酯基，这样的结构使得PCL具有很好的柔韧性和加工性，其力学性能与聚烯烃相似。这种材料具有很好的生物相容性和生物降解性。lPCL可

36、纺制成长丝，然后编织成手术缝合线，降解时间在2年左右，常通过共聚改性而加快其生物吸收速率。l第53页，本讲稿共59页四我们的工作l(一)甲克质壳聚糖l1.甲克质壳聚糖纤维上海市科技发展基金重大科技项目（3项，19891998）上海科技进步三等奖（1997）国家发明专利（2项，专利号ZL94116666.X、CN1149093A）实用新型专利（3项，抗菌袜、抗菌裤、文胸,2001）1998年开发了强度符合服装用的甲壳质纤维，2000开发了甲壳质/纤维素共混纤维并批量投放市场，该纤维具有抗菌、防霉、去臭、吸湿、保湿、柔软、染色性好等优点,制成的抗菌袜、抗菌裤、婴儿袍、文胸等经医院临床应用，证实它们

37、具有良好的抑菌性能。纯纺者抑菌率达99%以上；混纺者抑菌率达75%左右，具有良好的保健功能。这是由于壳聚糖分子结构上有独特的活性基团，对大肠杆菌、金色葡萄球菌、白念珠菌等具有抑制作用。第54页，本讲稿共59页 表 壳聚糖纤维及纯纺织物的抑菌检验结果 株振摇1小时抑菌率（）振荡0小时菌落数（cfu/ml）大肠杆菌（8099）金 黄 色 葡 萄 球 菌（ATCC 6538）白 色 念 珠 球 菌（ATCC 10231）99.8999.8799.772.71052.9052.9105注：对照纤维抑菌率5第55页，本讲稿共59页l2.甲壳质医用敷料l我们研制的甲壳质医用敷料，经上海二军大附属长海医院、

38、瑞金医院、中山医院等临床应用，证明具有刺激新皮肤生成、加快愈合速率、减少疼痛等功能，对治愈烧伤、烫伤、褥疮、体表溃疡等有着独特的疗效。已取得生产许可证和卫生许可证,并进入上海市医保范围。l3.甲壳质护创贴l4.甲壳质可吸收缝合线l5.香烟过滤嘴上海科技发展基金（20012002）l6.放射性种子导管l7.牙周再生片第56页，本讲稿共59页l(二)PGLAl1.PGLA可吸收缝合线l我们于1996年初开始研制PGLA可吸收缝线。经国家医药管理局医用高分子质量检测中心检测证明：无菌，无热原反应，溶血率小于5%，细胞毒性反应不大于1级，无数敏反应，皮内数2级反应指数不大于0.4，Amex试验为阴性，

39、植入试验无异常病理改变其它理化指标如重金属含量，抗张强度，降解率等均符合企标Q/IVBG011999的规定要求。该缝线经临床试验，产品强度高，生物相容性好，降解吸收周期为60天左右，病人使用后不需拆线。上海市科技发展基金（19961998）国家科技部中小企业科技创新基金（20012003）上海市科技进步三等奖（2002）上海市科技成果转化项目（1998）国家医药管理总局产品注册证（2002.8准字号）第57页，本讲稿共59页l2.PGLA牙周再生片l根据口腔科临床医生的需求，我们研制成PGLA牙周再生片。该产品已达国际九十年代末水平，属国内首创。上海市种子基金（2001-2003）l3.PGLA神经导管上海市科委重大科技项目（20022004）l空管道l喷涂神经生长因子l等离子体处理l中间加导线第58页，本讲稿共59页谢谢各位第59页，本讲稿共59页