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1、上一内容下一内容回主目录2023/3/6功能高分子材料电子教案功能高分子材料电子教案功能高分子材料功能高分子材料主讲人：王德松主讲人：王德松Tel:81669901，88632187上一内容下一内容回主目录一、医用高分子材料的定义一、医用高分子材料的定义 医用高分子材料医用高分子材料（Biomedical Polymer Materials）是一类对有机体组织进行修复、替代是一类对有机体组织进行修复、替代与再生与再生,或对人体疾病进行诊断、治疗，或用于医或对人体疾病进行诊断、治疗，或用于医疗新领域，或提高人类生活质量的功能高分子材料疗新领域，或提高人类生活质量的功能高分子材料 医用高分子材料属
2、于生物材料（医用高分子材料属于生物材料（BiomaterialsBiomaterials）范畴范畴上一内容下一内容回主目录一、医用高分子材料的定义一、医用高分子材料的定义 医用高分子材料涉及的学科领域较多，主要领医用高分子材料涉及的学科领域较多，主要领域包括：域包括：高分子化学、高分子物理、生物化学、合成材高分子化学、高分子物理、生物化学、合成材料工艺学、工程学、病理学、药理学、解剖学、料工艺学、工程学、病理学、药理学、解剖学、临床医学等临床医学等 上一内容下一内容回主目录一、医用高分子材料的定义一、医用高分子材料的定义 医用高分子材料医用高分子材料不仅技术含量和经济价值高不仅技术含量和经济价
3、值高,而且而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,已经已经渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。临床的诊断与治疗。上一内容下一内容回主目录2023/3/6二、医用高分子材料的发展动力二、医用高分子材料的发展动力 人体器官或组织因疾病或外伤受到损坏时，需要进行人体器官或组织因疾病或外伤受到损坏时，需要进行器官移植或修复，自体器官难以满足需要器官移植或修复，自体器官难以满足需要采用同种异体移植或异种移植，往往具有排异反应，采用同种异体移植或异种移植，往往具有排异反应，严重时导致移植失败严重时导
4、致移植失败器官和组织供体的数量远远不能满足需求器官和组织供体的数量远远不能满足需求上一内容下一内容回主目录2023/3/6三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史公元前公元前35003500年，古埃及人就用棉纤维或马鬃缝合伤年，古埃及人就用棉纤维或马鬃缝合伤口，墨西哥印第安人用木片修补受伤的颅骨口，墨西哥印第安人用木片修补受伤的颅骨公元前公元前25002500年，中国和埃及墓葬中发现有假牙、假年，中国和埃及墓葬中发现有假牙、假鼻、假耳等鼻、假耳等18511851年发明天然橡胶硫化方法后，开始用硬胶木制年发明天然橡胶硫化方法后，开始用硬胶木制作人的牙托和颧骨作人的牙托和颧骨 上一内容
5、下一内容回主目录2023/3/6三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史19361936年，聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）用于制作年，聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）用于制作假牙和补牙假牙和补牙19431943年，硝酸纤维素（赛璐珞）薄膜开始用于血液年，硝酸纤维素（赛璐珞）薄膜开始用于血液透析透析2020世纪世纪5050年代以后，人造器官发展迅速，先后开发年代以后，人造器官发展迅速，先后开发成功多种人造器官成功多种人造器官上一内容下一内容回主目录三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史19501950年年 人工股骨人工股骨、人工尿道人工尿道1951951 1年年 人工血管、人
6、工食道人工血管、人工食道19521952年年 人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜19531953年年 人工心肺人工心肺19541954年年 人工关节人工关节19581958年年 人工肝人工肝上一内容下一内容回主目录三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史2020世纪世纪6060年代以前，医用高分子材料的选用主要年代以前，医用高分子材料的选用主要是根据特定需求，从已有的材料中筛选出合适的是根据特定需求，从已有的材料中筛选出合适的高分子材料高分子材料。2020世纪世纪6060年代以后，针对医学应用的特殊需要，年代以后，针对医学应用的特殊需要，开始设计合成专用的医用高分子材料。开始设计合成专用的医
7、用高分子材料。上一内容下一内容回主目录三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史在在针对医学应用的特殊需要方面，针对医学应用的特殊需要方面，美国国立心美国国立心肺研究所做了开创性的工作，他们发展了血液肺研究所做了开创性的工作，他们发展了血液相容性高分子材料，用于制备与血液接触的人相容性高分子材料，用于制备与血液接触的人工器官，例如人工心脏等。工器官，例如人工心脏等。上一内容下一内容回主目录三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史从从2020世纪世纪7070年代始，高分子科学家和医学家积极开年代始，高分子科学家和医学家积极开展合作研究，使医用高分子材料快速发展起来展合作研究
8、，使医用高分子材料快速发展起来2020世纪世纪8080年代以来，发达国家的医用高分子材料产年代以来，发达国家的医用高分子材料产业化速度加快，基本形成了一个崭新的生物材料产业化速度加快，基本形成了一个崭新的生物材料产业业上一内容下一内容回主目录三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史人工血管人工血管 人工食道人工食道人工尿道人工尿道 人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜人工关节人工关节 人工骨人工骨整形材料整形材料目前已经成功应用的人工器官目前已经成功应用的人工器官上一内容下一内容回主目录三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史人工肾人工肾 人工心脏人工心脏人工肺人工肺 人工胰脏人工
9、胰脏人工眼球人工眼球 人造血液人造血液目前尚需完善的人工器官目前尚需完善的人工器官上一内容下一内容回主目录三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史 人工肝脏人工肝脏 人工胃人工胃 人工子宫人工子宫目前正在开发的人工器官目前正在开发的人工器官上一内容下一内容回主目录2023/3/6三、医用高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史2020世纪世纪7070年代，我国科研工作者开始涉足医年代，我国科研工作者开始涉足医用高分子材料研究的主要领域，并做出了许用高分子材料研究的主要领域，并做出了许多具有相当水平的研究成果多具有相当水平的研究成果上一内容下一内容回主目录2023/3/6三、医用
10、高分子材料发展简史三、医用高分子材料发展简史武汉大学生物医用高分子材料教育部重点实验室武汉大学生物医用高分子材料教育部重点实验室 学术带头人学术带头人 卓仁禧院士卓仁禧院士高分子基因载体；高分子基因载体；高分子药物控制释放体系生高分子药物控制释放体系生物医用高分子纳米材料；物医用高分子纳米材料；新型生物医用高分子新型生物医用高分子 生物医用高分子的合成方法生物医用高分子的合成方法 具有生物活性的天然高分子和示踪功能高分子材料具有生物活性的天然高分子和示踪功能高分子材料上一内容下一内容回主目录2023/3/6四、医用高分子材料的分类四、医用高分子材料的分类（1 1）按照高分子材料的来源分类）按照
11、高分子材料的来源分类（2 2）按照材料与活体组织的相互作用分类）按照材料与活体组织的相互作用分类（3 3）按照生物医学用途分类）按照生物医学用途分类（4 4）按照医用高分子材料与肌体组织接触关系分类）按照医用高分子材料与肌体组织接触关系分类上一内容下一内容回主目录2023/3/61 按照高分子材料来源分类按照高分子材料来源分类天然生物组织与器官：天然生物组织与器官：取自患者自体的组织取自患者自体的组织（AutogenicAutogenic），），取自他人的同种异体组织取自他人的同种异体组织（AllogenicAllogenic），），取自其他动物的异种同类组织取自其他动物的异种同类组织（Exo
12、genicExogenic）。）。天然医用高分子材料：例如胶原、明胶等天然医用高分子材料：例如胶原、明胶等合成医用高分子材料：例如聚氨酯、硅橡胶等合成医用高分子材料：例如聚氨酯、硅橡胶等上一内容下一内容回主目录2023/3/62 按照材料与活体组织的相互作用分类按照材料与活体组织的相互作用分类 生物吸收高分子材料（生物吸收高分子材料（BioabsorbableBioabsorbable polymer polymer materialsmaterials）：又称生物降解高分子材料）：又称生物降解高分子材料（Biodegradable polymer materialsBiodegradable
13、 polymer materials）生物惰性高分子材料（生物惰性高分子材料（BioinertBioinert polymer polymer materialsmaterials）生物活性高分子材料（生物活性高分子材料（Bioactive polymer Bioactive polymer materialsmaterials）上一内容下一内容回主目录2023/3/63 按照生物医学用途分类按照生物医学用途分类组织相容性高分子材料组织相容性高分子材料血液相容性高分子材料血液相容性高分子材料高分子药物高分子药物药物控释高分子材料药物控释高分子材料上一内容下一内容回主目录2023/3/64 按照
14、高分子材料与肌体组织接触的关系分类按照高分子材料与肌体组织接触的关系分类长期植入高分子材料长期植入高分子材料短期植入高分子材料短期植入高分子材料体内体外连同使用的高分子材料体内体外连同使用的高分子材料体表接触高分子材料体表接触高分子材料一次性使用的医用高分子材料一次性使用的医用高分子材料上一内容下一内容回主目录2023/3/6五、五、医用高分子材料的生物相容性医用高分子材料的生物相容性1.1.生物相容性概述生物相容性概述2.2.医用高分子材料的组织相容性医用高分子材料的组织相容性 4.4.植入体内高分子材料的结构与性能变化植入体内高分子材料的结构与性能变化3.3.医用医用高分子材料的高分子材料
15、的血液相容性血液相容性 上一内容下一内容回主目录2023/3/61生物相容性概述生物相容性概述 生物相容性（生物相容性（BiocompatibilityBiocompatibility）是指植入生物是指植入生物体内的材料与肌体之间的适应性。体内的材料与肌体之间的适应性。某种材料的生物相容性好，是指这种材料对肌体某种材料的生物相容性好，是指这种材料对肌体组织没有明显的不良反应、肌体组织也不引起材组织没有明显的不良反应、肌体组织也不引起材料性能的改变。料性能的改变。上一内容下一内容回主目录2023/3/61生物相容性概述生物相容性概述 组织相容性组织相容性生物相容性分类生物相容性分类 血液相容性血
16、液相容性上一内容下一内容回主目录2023/3/61生物相容性概述生物相容性概述组织相容性组织相容性是指材料与人体组织例如骨骼、牙齿、是指材料与人体组织例如骨骼、牙齿、内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应性内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应性血液相容性血液相容性是指材料与血液的相互适应性，主要指是指材料与血液的相互适应性，主要指两者接触是不是会引起凝血、溶血等不良反应两者接触是不是会引起凝血、溶血等不良反应上一内容下一内容回主目录2023/3/62 医用高分子材料的医用高分子材料的组织相容性组织相容性（1 1）高分子）高分子材料材料对对组织反应的组织反应的主要主要影响因素影响因素（2 2）
17、高分子材料在体内的表面钙化）高分子材料在体内的表面钙化（3 3）高分子材料的致癌性）高分子材料的致癌性上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料对组织反应的主要影响因素）高分子材料对组织反应的主要影响因素高分子材料中可逸出成分的影响高分子材料中可逸出成分的影响高分子材料生物降解性的影响高分子材料生物降解性的影响材料物理形态的影响材料物理形态的影响高分子材料化学结构的影响高分子材料化学结构的影响上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料中可逸出成分的影响高分子材料中可逸出成分的影响高分子材料中逐渐渗出的各种化学成分高分子材料中逐渐渗出的各种化学成分（如添加剂、杂质、单体、低
18、聚物等）会（如添加剂、杂质、单体、低聚物等）会导致不同类型的组织反应，例如炎症反应。导致不同类型的组织反应，例如炎症反应。上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料中可逸出成分的影响高分子材料中可逸出成分的影响组织反应的严重程度与渗出物的毒性、浓度、组织反应的严重程度与渗出物的毒性、浓度、总量、渗出速率和持续期限等密切相关。总量、渗出速率和持续期限等密切相关。一般而言，渗出物毒性越大、渗出量越多，一般而言，渗出物毒性越大、渗出量越多，则引起的炎症反应越强。则引起的炎症反应越强。上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料中可逸出成分的影响高分子材料中可逸出成分的影响聚氨酯和聚氯乙
19、烯中可能存在的残余单体有较强聚氨酯和聚氯乙烯中可能存在的残余单体有较强的毒性，渗出后会引起人体严重的炎症反应。的毒性，渗出后会引起人体严重的炎症反应。硅橡胶、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分子的毒性渗硅橡胶、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分子的毒性渗出物通常较少，植入人体后表现的炎症反应较轻。出物通常较少，植入人体后表现的炎症反应较轻。上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料生物降解性的影响高分子材料生物降解性的影响高分子材料生物降解对人体组织反应的影响取决高分子材料生物降解对人体组织反应的影响取决于降解速度、产物的毒性、降解的持续期限等因于降解速度、产物的毒性、降解的持续期限等因素。素。降解速度慢
20、而降解产物毒性小，一般不会引起明降解速度慢而降解产物毒性小，一般不会引起明显组织反应。但降解速度快而降解产物毒性大，显组织反应。但降解速度快而降解产物毒性大，能导致严重的急性或慢性炎症反应。能导致严重的急性或慢性炎症反应。上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料物理形态的影响高分子材料物理形态的影响高分子材料的物理形态如大小、形状、孔度、表高分子材料的物理形态如大小、形状、孔度、表面平滑度等因素也会影响组织反应。面平滑度等因素也会影响组织反应。一般来说，植入体内材料的体积越大、表面越一般来说，植入体内材料的体积越大、表面越平滑，造成的组织反应越严重。平滑，造成的组织反应越严重。植入材
21、料与生物组织之间的相对运动，也会引发植入材料与生物组织之间的相对运动，也会引发较严重的组织反应。较严重的组织反应。上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料物理形态的影响高分子材料物理形态的影响在小白鼠体内植入大体积薄片时，其出现肿瘤在小白鼠体内植入大体积薄片时，其出现肿瘤的可能性比植入含有大孔薄片的高出一倍左右。的可能性比植入含有大孔薄片的高出一倍左右。海绵状、纤维状和粉末状材料几乎不会引起肿海绵状、纤维状和粉末状材料几乎不会引起肿瘤。瘤。上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料物理形态的影响高分子材料物理形态的影响 形形 状状材材 料料薄片薄片大孔薄片大孔薄片海海绵绵状状
22、纤维纤维状状粉末状粉末状玻玻 璃璃33.318000赛赛 璐璐 珞珞2319000涤纶树涤纶树脂脂188000尼尼 龙龙427100聚四氟乙聚四氟乙烯烯205000聚苯乙聚苯乙烯烯2810010聚聚 氨氨 酯酯3311110聚聚氯氯乙稀乙稀240200硅硅 橡橡 胶胶4116000表表1 1 材料形态对小白鼠产生肿瘤可能性的影响材料形态对小白鼠产生肿瘤可能性的影响注：实验周期为两年注：实验周期为两年上一内容下一内容回主目录2023/3/6高分子材料化学结构的影响高分子材料化学结构的影响如果材料不逸出有害物质，那么如果材料不逸出有害物质，那么强疏水性强疏水性高分高分子材料和子材料和强亲水性强亲水
23、性高分子材料引起的组织反应高分子材料引起的组织反应较轻，而较轻，而弱疏水性弱疏水性高分子材料和高分子材料和弱亲水性弱亲水性高分高分子材料引起的组织反应往往较严重。子材料引起的组织反应往往较严重。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（2）高分子材料在体内的表面钙化）高分子材料在体内的表面钙化高分子材料植入人体内后，在材料表面会高分子材料植入人体内后，在材料表面会出现钙化合物沉积的现象，即出现钙化合物沉积的现象，即钙化现象钙化现象。钙化现象往往是导致高分子材料在人体内钙化现象往往是导致高分子材料在人体内应用失效的原因之一。应用失效的原因之一。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（2）高分子
24、材料在体内的表面钙化）高分子材料在体内的表面钙化用等离子体发射光谱法分析钙化层的元素组成，用等离子体发射光谱法分析钙化层的元素组成，发现钙化层中以钙、磷两种元素为主，钙磷比为发现钙化层中以钙、磷两种元素为主，钙磷比为1.611.611.691.69，平均值，平均值1.661.66，与羟基磷灰石中的钙，与羟基磷灰石中的钙磷比磷比1.671.67几乎相同。几乎相同。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（2）高分子材料在体内的表面钙化）高分子材料在体内的表面钙化影响材料表面钙化的因素较多，主要有生物因素影响材料表面钙化的因素较多，主要有生物因素（如物种、年龄、激素水平等）和材料因素（亲（如物种、
25、年龄、激素水平等）和材料因素（亲水性、疏水性、表面缺陷）等。水性、疏水性、表面缺陷）等。一般来说，植入材料时动物年龄越小，材料表面一般来说，植入材料时动物年龄越小，材料表面发生钙化的可能性越大；海绵状材料的钙化现象发生钙化的可能性越大；海绵状材料的钙化现象比无孔材料严重。比无孔材料严重。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（3）高分子材料的致癌性）高分子材料的致癌性大量研究表明，当材料植入大鼠或小鼠体内时，只大量研究表明，当材料植入大鼠或小鼠体内时，只要植入材料是固体并且面积大于要植入材料是固体并且面积大于1 cm21 cm2，那么不管，那么不管所用材料性质如何（金属、陶瓷或高分子物质）、
26、所用材料性质如何（金属、陶瓷或高分子物质）、形状如何（膜状、片状或板状），也不管材料本身形状如何（膜状、片状或板状），也不管材料本身是否具有化学致癌性，都有可能导致产生肿瘤，这是否具有化学致癌性，都有可能导致产生肿瘤，这种现象叫做固体致癌性或异物致癌性种现象叫做固体致癌性或异物致癌性。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（3）高分子材料的致癌性）高分子材料的致癌性根据肿瘤发生率和潜伏期，高分子材料对大鼠的根据肿瘤发生率和潜伏期，高分子材料对大鼠的致癌性可以分为三类：致癌性可以分为三类：能释放出小分子致癌物的高分子材料，肿瘤发生能释放出小分子致癌物的高分子材料，肿瘤发生率高，潜伏期短率高，潜
27、伏期短本身具有肿瘤原性的高分子材料，发生率较高，本身具有肿瘤原性的高分子材料，发生率较高，潜伏期不定潜伏期不定只是作为简单异物的高分子材料，发生率低，潜只是作为简单异物的高分子材料，发生率低，潜伏期长。伏期长。上一内容下一内容回主目录2023/3/63 高分子材料的血液相容性高分子材料的血液相容性（1 1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用（2 2）抗凝血高分子材料的制备）抗凝血高分子材料的制备上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用人体内血液循环存在两个作用方向相反的系统人体内血液循环存在两个作用方向相反的系统（1 1）凝血系统）凝血系
28、统 （2 2）抗凝血系统）抗凝血系统 绝大多数高分子材料具有凝血作用，因此高分子绝大多数高分子材料具有凝血作用，因此高分子材料的抗凝血一直是该领域的研究热点。材料的抗凝血一直是该领域的研究热点。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用影响影响凝血凝血的主要因素的主要因素 血管壁特性与状态发生变化血管壁特性与状态发生变化 血液的性质发生变化血液的性质发生变化 血液的流动状态发生变化血液的流动状态发生变化上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用凝血凝血机理机理一般认为，异物与血液接触时，首先将吸附一般认
29、为，异物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质，然后粘附血小板，继而血小血浆内蛋白质，然后粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子，在异物表面凝血，板崩坏，放出血小板因子，在异物表面凝血，产生血栓。产生血栓。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用影响血小板在材料表面粘附的主要因素影响血小板在材料表面粘附的主要因素 材料表面能材料表面能 材料含水率材料含水率 材料表面亲水材料表面亲水-疏水关系疏水关系 材料表面电荷性质材料表面电荷性质 材料表面光滑程度材料表面光滑程度上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的
30、凝血作用 材料表面能材料表面能实验发现，血小板难粘附于表面能较低实验发现，血小板难粘附于表面能较低的有机硅聚合物，而易粘附于表面能较的有机硅聚合物，而易粘附于表面能较高的尼龙、玻璃上。高的尼龙、玻璃上。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用 材料表面能材料表面能表表2 2 材料表面张力与血小板粘附量的关系材料表面张力与血小板粘附量的关系材材 料料临界表面张力临界表面张力/Pa血小板粘附量血小板粘附量/*尼龙尼龙6611.65637聚四氟乙烯聚四氟乙烯2.9305.4聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷2.27.34.5聚氨酯聚氨酯2.01.80.2*人
31、血浸渍人血浸渍3 3分钟；分钟；狗血浸渍狗血浸渍1 1分钟。分钟。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用 材料含水率材料含水率一般来说，含水率越大材料吸附血小板的量越一般来说，含水率越大材料吸附血小板的量越少。例如少。例如丙烯酰胺、甲基丙烯酸丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯羟乙酯和带有聚乙二醇侧基的甲基丙烯酸酯与其他单和带有聚乙二醇侧基的甲基丙烯酸酯与其他单体共聚或接枝共聚的水凝胶，都具有较好的抗体共聚或接枝共聚的水凝胶，都具有较好的抗血栓性。血栓性。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用 材料表面亲
32、水材料表面亲水-疏水关系疏水关系材料的抗血栓性，并不简单决定于其是疏水性的材料的抗血栓性，并不简单决定于其是疏水性的还是亲水性的，而是决定于它们的平衡值。一个还是亲水性的，而是决定于它们的平衡值。一个亲水疏水性调节得较合适的聚合物，往往有足亲水疏水性调节得较合适的聚合物，往往有足够的吸附力吸附蛋白质，形成一层隋性层，从而够的吸附力吸附蛋白质，形成一层隋性层，从而减少血小板在其上层的粘附。减少血小板在其上层的粘附。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用材料表面电荷性质材料表面电荷性质人体中正常血管的内壁是带负电荷的，而血小人体中正常血管的内壁是带
33、负电荷的，而血小板、血球等的表面也是带负电荷的，由于同性板、血球等的表面也是带负电荷的，由于同性斥的原因，血液在血管中不会凝固。因此，对斥的原因，血液在血管中不会凝固。因此，对带适当负电荷的材料表面，血小板难于粘附，带适当负电荷的材料表面，血小板难于粘附，利于材料的抗血栓性。利于材料的抗血栓性。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用材料表面电荷性质材料表面电荷性质但也有实验表明，血小板中的凝血因子在负荷但也有实验表明，血小板中的凝血因子在负荷表面容易活化。因此，若电荷密度太大，容易表面容易活化。因此，若电荷密度太大，容易损伤血小板，反而造成血栓
34、。损伤血小板，反而造成血栓。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血作用材料表面光滑程度材料表面光滑程度由于凝血效应与血液的流动状态有关，血液流经由于凝血效应与血液的流动状态有关，血液流经的表面上有任何障碍都会改变其流动状态，因此的表面上有任何障碍都会改变其流动状态，因此材料表面的平整度将严重影响材料的抗血栓。研材料表面的平整度将严重影响材料的抗血栓。研究发现，材料表面若有究发现，材料表面若有3m3m以上凹凸时，就会在以上凹凸时，就会在该区域形成血栓。该区域形成血栓。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）高分子材料的凝血作用）高分子材料的凝血
35、作用材料表面光滑程度材料表面光滑程度将材料表面尽可能处理得光滑，以少血小板、细将材料表面尽可能处理得光滑，以少血小板、细胞成分在表面上的粘附和聚集，减少血栓形成可胞成分在表面上的粘附和聚集，减少血栓形成可能性的有效措施之一。能性的有效措施之一。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（2）抗凝血高分子材料的制备）抗凝血高分子材料的制备材料表面的负电荷化材料表面的负电荷化材料表面的接枝改性材料表面的接枝改性制备微相分离结构制备微相分离结构材料表面肝素化材料表面肝素化材料表面伪内膜化材料表面伪内膜化上一内容下一内容回主目录2023/3/6材料表面的负电荷化材料表面的负电荷化研究发现将芝加哥酸（研究
36、发现将芝加哥酸（1 1氨基氨基8 8萘酚萘酚2,42,4二磺酸萘引入聚合物表面后，可减少血小板在聚二磺酸萘引入聚合物表面后，可减少血小板在聚合物表面上的粘附量，提高其抗疑血性。合物表面上的粘附量，提高其抗疑血性。上一内容下一内容回主目录2023/3/6材料表面的接枝改性材料表面的接枝改性采用化学法（如偶联法、臭氧化法等）和物理采用化学法（如偶联法、臭氧化法等）和物理法（等离子体法、高能辐射法、紫外光法等）法（等离子体法、高能辐射法、紫外光法等）将具有抗凝血性的天然和化学合成的化合物，将具有抗凝血性的天然和化学合成的化合物，如肝素、聚氧化乙烯接枝到高分子材料表面上。如肝素、聚氧化乙烯接枝到高分子
37、材料表面上。上一内容下一内容回主目录2023/3/6制备微相分离结构制备微相分离结构研究发现，具有微相分离结构的高分子材料对血液研究发现，具有微相分离结构的高分子材料对血液相容性有十分重要的作用，主要包括嵌段共聚物相容性有十分重要的作用，主要包括嵌段共聚物和接枝共聚物。和接枝共聚物。目前研究较多的是聚氨酯嵌段共物，其中软段一般为目前研究较多的是聚氨酯嵌段共物，其中软段一般为聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形连续相；硬聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形连续相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯基，形成分散相。段包含脲基和氨基甲酸酯基，形成分散相。上一内容下一内容回主目录2023/3/6材料表面的肝素化
38、材料表面的肝素化肝素是一种硫酸多糖类物质，是最早被认识的天然肝素是一种硫酸多糖类物质，是最早被认识的天然抗凝血产物之一。抗凝血产物之一。上一内容下一内容回主目录2023/3/6材料表面的伪内膜化材料表面的伪内膜化研究发现，大部分高分子材料的表面容易沉积血纤研究发现，大部分高分子材料的表面容易沉积血纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制成蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制成纤维林状态，当血液流过这种粗糙的表面时，迅纤维林状态，当血液流过这种粗糙的表面时，迅速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，然速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，然后诱导出血内皮细胞。这样就相当于在材料表面后诱导
39、出血内皮细胞。这样就相当于在材料表面上覆盖了一层滑的生物层上覆盖了一层滑的生物层伪内膜。伪内膜。上一内容下一内容回主目录2023/3/64 植入体内高分子材料的结构与性能变化植入体内高分子材料的结构与性能变化体内高分子材料的化学变化主要是化学降解，体内高分子材料的化学变化主要是化学降解，涉及反应有水解、酶解、氧化等。涉及反应有水解、酶解、氧化等。体内高分子材料的体内高分子材料的化学降解往往导致其化学降解往往导致其物理物理性能变化性能变化 上一内容下一内容回主目录2023/3/6六、血液净化材料六、血液净化材料1 1 血液净化膜血液净化膜2 2 血液血液吸附材料吸附材料上一内容下一内容回主目录2
40、023/3/61 血液净化膜血液净化膜纤维素膜、丙烯腈共聚物膜、纤维素膜、丙烯腈共聚物膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、乙烯聚甲基丙烯酸甲酯膜、乙烯-乙烯醇共聚物膜、聚砜膜、乙烯醇共聚物膜、聚砜膜、聚酰胺膜等聚酰胺膜等用途血液透析、血液过滤、血浆交换等血液透析、血液过滤、血浆交换等主要种类主要种类上一内容下一内容回主目录2023/3/62 血液吸附材料血液吸附材料（1 1）非专一性吸附材料）非专一性吸附材料（2 2）高选择性吸附材料）高选择性吸附材料 （3 3）专一性吸附材料（特异性吸附材）专一性吸附材料（特异性吸附材料）料）上一内容下一内容回主目录2023/3/6（1）非专一吸附材料）非专一吸附材料吸
41、附剂为多孔微球，直径吸附剂为多孔微球，直径50-20050-200微米，从血液中吸微米，从血液中吸附具有一定疏水性的物质，例如药物及其代谢物、附具有一定疏水性的物质，例如药物及其代谢物、肾衰竭患者血液中积聚的小分子有机物和中分子物肾衰竭患者血液中积聚的小分子有机物和中分子物质。质。活性炭、交联聚苯乙烯、交联聚甲基丙烯酸甲酯活性炭、交联聚苯乙烯、交联聚甲基丙烯酸甲酯等吸附剂是通过物理化学作用吸附目标物质的。等吸附剂是通过物理化学作用吸附目标物质的。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（2）高选择性血液吸附材料）高选择性血液吸附材料将将某某些些小小分分子子键键合合于于多多孔孔珠珠状状高高分分子
42、子载载体体上上的的吸吸剂剂，对对某某种种或或某某类类物物质质具具有有较较高高的的吸吸附附选选择择性性。这这类类吸吸附附剂剂的的载载体体多多为为血血液液相相容容性性较较好好的的亲亲水水性性高高子子微微球球，例例如如交交联联聚聚乙乙烯烯醇醇等等。研研究究发发现现，将将色色酸酸残残基基固固定定到到高高分分子子载载体上，可以有效吸附类风湿因子。体上，可以有效吸附类风湿因子。上一内容下一内容回主目录2023/3/6（3）专一性血液吸附材料）专一性血液吸附材料在生物体系中，存在多种专一性相互作用，在生物体系中，存在多种专一性相互作用，例如抗原例如抗原-抗体、酶抗体、酶-底物、互补底物、互补DNADNA链等
43、，链等，如果将其中一半（例如抗原）固定在载体如果将其中一半（例如抗原）固定在载体上，则可专一性地吸附另外一半（例如抗上，则可专一性地吸附另外一半（例如抗体）。体）。上一内容下一内容回主目录2023/3/6七七、生物惰性高分子材料生物惰性高分子材料 生物惰性高分子材料是指在体内稳定、对宿主生物惰性高分子材料是指在体内稳定、对宿主不产生危害的医用高分子材料。主要包括：不产生危害的医用高分子材料。主要包括：（1 1）医用有机硅高分子材料）医用有机硅高分子材料 （2 2）聚氨酯）聚氨酯 （3 3）聚甲基丙烯酸甲酯）聚甲基丙烯酸甲酯 （4 4）水溶胶）水溶胶 上一内容下一内容回主目录2023/3/6八八
44、、生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料1.1.天然生物吸收性高分子材料天然生物吸收性高分子材料2.2.合成生物吸收性高分子材料合成生物吸收性高分子材料上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料天然生物吸收性高分子材料天然生物吸收性高分子材料包括包括 胶原、明胶、纤维蛋白、甲壳素与壳聚胶原、明胶、纤维蛋白、甲壳素与壳聚糖、透明质酸和硫酸软骨素等糖、透明质酸和硫酸软骨素等上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料胶原胶原 是构成哺乳动物结缔组织的蛋白质类物质，至是构成哺乳动物结缔组织的蛋
45、白质类物质，至今已经鉴别出今已经鉴别出1313种胶原。种胶原。胶原可以用于制造止血海绵、创伤辅料、人造皮肤、胶原可以用于制造止血海绵、创伤辅料、人造皮肤、吸收性缝合线、组织工程基质等。吸收性缝合线、组织工程基质等。上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料明胶明胶 是经高温加热变性的胶原，通常由动物的骨皮经过是经高温加热变性的胶原，通常由动物的骨皮经过煮沸、过滤、蒸发干燥制备。煮沸、过滤、蒸发干燥制备。明胶在冷水中溶账而不溶解，在热水中溶解形成粘明胶在冷水中溶账而不溶解，在热水中溶解形成粘稠溶液。稠溶液。医用级明胶比胶原成本低，可部分代替胶
46、原用于生医用级明胶比胶原成本低，可部分代替胶原用于生物医学领域，例如各种膜、管类产品。物医学领域，例如各种膜、管类产品。上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料纤维蛋白纤维蛋白 纤维蛋白具有止血、促进组织愈合等功能，纤维蛋白具有止血、促进组织愈合等功能，因此在临床上可用做止血粉、创伤辅料、骨因此在临床上可用做止血粉、创伤辅料、骨填充剂（修补因疾病或手术造成的骨缺损）、填充剂（修补因疾病或手术造成的骨缺损）、外科手术中的神经套管等。外科手术中的神经套管等。上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性
47、高分子材料甲壳素甲壳素 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葡萄糖胺组成的线性多糖，主要存在于昆虫皮和虾蟹壳中。壳聚糖糖，主要存在于昆虫皮和虾蟹壳中。壳聚糖为甲壳素的脱乙酰衍生物，由甲壳素在为甲壳素的脱乙酰衍生物，由甲壳素在40%-40%-50%50%氢氧化钠水溶液中于氢氧化钠水溶液中于110-120110-120水解水解2-42-4小小时得到。时得到。上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料甲壳素甲壳素 甲壳素在甲磺酸、甲酸、六氟丙醇、六氟丙甲壳素在甲磺酸、甲酸、六氟丙醇、六氟丙以及含有以及含有5 5氯化锂
48、的二甲基乙酰胺中溶解，氯化锂的二甲基乙酰胺中溶解，壳聚糖能在有机酸如甲酸和乙酸的稀溶中溶壳聚糖能在有机酸如甲酸和乙酸的稀溶中溶解。从溶解的甲壳素或壳聚糖，可以制备膜、解。从溶解的甲壳素或壳聚糖，可以制备膜、纤维和凝胶等各种生物制品。纤维和凝胶等各种生物制品。上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料甲壳素甲壳素 甲壳素能被活性组织的溶菌酶分解，已经用于甲壳素能被活性组织的溶菌酶分解，已经用于制造吸收性手术缝合线，这种手术缝合线抗拉强制造吸收性手术缝合线，这种手术缝合线抗拉强度高于其它类型的手术缝合线例如度高于其它类型的手术缝合线例如Dexo
49、nDexon和和CatgutCatgut。甲壳素能促进伤口愈合，可用于包扎伤。甲壳素能促进伤口愈合，可用于包扎伤口。口。上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料透明质酸透明质酸和硫酸软骨素和硫酸软骨素 粘多糖是一类含氮多糖，其代表物质是透粘多糖是一类含氮多糖，其代表物质是透明质酸和硫酸软骨素。明质酸和硫酸软骨素。上一内容下一内容回主目录2023/3/61 1 天然天然生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料透明质酸透明质酸和硫酸软骨素和硫酸软骨素 透明质酸主要存在于滑膜液、眼睛玻璃体、脐透明质酸主要存在于滑膜液、眼睛玻璃体、脐带胶样组织中
50、；硫酸软骨素主要存在于软骨等带胶样组织中；硫酸软骨素主要存在于软骨等组织中。组织中。透明质酸和硫酸软骨素在生物医用领域可以用透明质酸和硫酸软骨素在生物医用领域可以用做粘连材料和药物控制释放载体等。做粘连材料和药物控制释放载体等。上一内容下一内容回主目录2023/3/62 2 合成合成生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料合成生物吸收性高分子材料合成生物吸收性高分子材料脂肪族聚酯脂肪族聚酯聚醚酯聚醚酯聚酰胺酯聚酰胺酯其它聚合物材料等其它聚合物材料等上一内容下一内容回主目录2023/3/62 2 合成合成生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料典型的典型的脂肪族聚酯脂肪族聚酯 聚聚羟基酸酯，即聚