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1、医用高分子材料,复合材料,功能材料,Medical Polymeric Materials,聚合物,1,吸水高分子,多孔降解支架,PVC/PVDC,纱布,2,定义：用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。,医用高分子材料是生物医用材料中的重要组成部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。 20年来，用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基苯烯酸甲酯和聚氨酯等。,简介：,医用高分子材料,3,医用高分子材料的基本要求：,在化学上是不活泼的 , 不会因与体液或血液 接触而发生变化
2、 ;,具有良好的血液相容性 ;,长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹 性等物理机械性能 ;,不会产生免疫毒性 ;,不会产生遗传毒性和致癌 ;,对周围组织不会引起炎症反应 ;,01,02,03,04,05,06,07,08,能经受必要的灭菌过程而不变形 ;,易于加工成所需要的、复杂的形态。,4,按照不同的性质，医用高分子材料可分为：非降解型和可降解型两类。,非降解型,其他分类,可降解型,分类,非降解型高分子主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等。,根据使用的目的或用途，医用高分子材料还可分为心血管系统、软组织及硬组织等修复材料。,可降解型高分子主要包括胶原、线性脂肪族
3、聚酯、甲壳素、纤维素、氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯等。,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：1）与生物体组织不直接接触的材料 2）与皮肤、粘膜接触的材料 3）与人体组织短期接触的材料4）长期植入体内的材料5）药用高分子,5,医用高分子材料,一般医疗及看护用具：如眼带、洗肠器、注射针、直肠镜、腹带和连结管等；麻醉及手术室用具：如吸引器、缝线、咽头镜、血管注射用具等；检查及检查室用具：如采血管、采血瓶、心电图用的电极、试验管、培养皿等。,医疗器械,3种主要制品种类：,人造脏器(Artificial organ)、医疗器械和药物剂型。,人造脏器,药物剂型,内脏：如代用血管、
4、人工心脏、人工胆管、人工骨和人工关节、人工血浆、人工皮肤、整容材料及心脏起搏器等；体外器官和装置：如人工心肺机、人工肾、人工肝、人工脾、麻痹肢刺激器、电子假肢、假齿、假眼、假发等。,药物的助剂：高分子材料本身是惰性的，不参与药的作用，只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等作用，或使药物缓慢放出而延长药物作用时间。；聚合物药物：将具有药性的低分子化合物，通过共价键或离子键与惰性水溶性聚合物载体的侧基连接，制成聚合物药物。,6,医用高分子材料的一些应用,1) 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，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、
5、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，因此要求材料必须具有优良的抗血栓性能。而医用高分子材料研发过程中的一个巨大难题正是材料的抗血栓问题，也是今后医用高分子材料研究中的首要问题。,1969年世界第一颗人造心脏于临床应用，跳动3天,7,部分人工脏器的临床应用历史,人工骨： 1940年H.R.Bohlman 人工肾： 1943年W.J.Kolff 人工气管； 1948年O.Tclaqett 人工血管： 1951年J.H.Grinndlay 人工食管： 1951年Z.D.Baronofaky 心脏起搏器：1952年P.M.Iou 人工关节： 1954年B.Walldius 人工瓣膜
6、： 1957年J.H.Stuckey 人工肺： 1958年D.C.Shechter 全人工心肺：1982年W.C.Derries,8,2) 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丢失，从而达到保护创面的目的。,9,3 )医用粘合剂 粘合剂作为高分子材料中的一大类别，近年来已扩展到医疗卫生部门，并且其适用范围正随着粘合剂
7、性能的提高、使用趋于简便而不断扩大。医用粘合剂在医学临床中有十分重要的作用。在外科手术中，医用粘合剂用于某些器官和组织的局部粘合和修补；手术后缝合处微血管渗血的制止；骨科手术中骨骼、关节的结合与定位；齿科手术中用于牙齿的修补等。 最早用于齿科软组织粘合的粘合剂是氰基丙烯酸烷基酯。但这种粘合剂在有大量水分存在的口腔中粘结比较团难，所以现在已不再使用。取而代之的是称为EDH的组织粘合剂。EDH组织粘合剂的组成是氰基丙烯酸甲酯、丁腈橡胶和聚异氰酸酯按100:100:1020（重量比）的比例配制而成，再制成67的硝基甲烷溶液。,10,几种常用的医用高分子材料介绍,聚乙丙交酯（PLGA），由两种单体乳酸
8、和羟基乙酸无规聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物，具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能。被广泛应用于制药、医用工程材料和现代化工业领域，如手术缝合线，防粘连膜，组织工程支架。,聚乳酸(PLA)，由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的热塑性聚合物，具有良好的生物相容性与可降解性和良好的机械加工性等优点，还是低能耗的生态环保型材料。被广泛应用于医疗及卫生用品绷带、人造骨骼及移植用品、药物释放等生物医用材料，产品购物袋、食品容器、包装膜等可生物降解的包装材料和无纺布、纺织纤维等生态纤维材料。,11,聚丙烯腈（PAN）,其单体丙烯腈是重要的合成纤维原料,PAN含量为89%共聚
9、物称为腈纶,用于医学应用中的人工血管、超滤装置、和透析型人工肾中中空纤维的制造。PAN纤维经高温碳化可以制成碳纤维,用于增强复合材料以制作假肢、假牙、人工肌腱、韧带、牙槽骨、下颌骨以及软骨等。此外,丙烯腈还可以和其他的聚合物形成共聚物应用于医学的其他方面,例如脑动脉瘤加固保护剂等。PAN基的碳纤维还具有良好的吸附特性,可以用于制作吸附性人工肾,人工肝等。,聚四氟乙烯（PTFE），俗称“塑料王”，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。主要应用于隆鼻术,他是一种惰性膨体聚合物,其内部由许多结节组成,结与结之间细小的纤维多方向立体交织在一起,形成超微多空的
10、结构。他的主要性能如下:非极性、线性结晶聚合物,一般结晶度在55%75%之间,有时高达94%;分子量一般为40万到100万之间,化学稳定性良好,耐强酸强碱强氧化剂等,甚至于耐受王水的腐蚀,对很多物质均无黏附作用。,聚丙烯腈纤维（俗称人造羊毛）,聚四氟乙烯烧杯,12,一些医用高分子材料的身影,13,新型生物医用高分子材料的研究和应用获重要进展,中科院长春应化所陈学思、景遐斌研究员带领生物课题组的科研人员，于2000年承担了“新型生物医用高分子材料的研究和应用探索”项目。他们从可生物降解的高分子材料的结构设计出发，制备了不同种类的生物医用高分子材料，并对其基本性能、功能化、材料制备、生物学评价和临
11、床应用进行了研究。经通过调控主链微观结构获得了功能化高分子材料，合成了新的可生物降解导电高分子材料等，取得了一系列突破性进展。首次采用了高选择性的立体嵌段聚乳酸为材料，与蛋白质药物胰岛素进行立体复合，得到了通过立体复合作用结合的高载药量聚乳酸蛋白质复合物。创造性地提出了“乳液电纺技术”，实现了两种溶解性不同的药物同时担载和可控释放，使药物和载体聚合物品种的组合和搭配不再受“共同溶剂”的限制，完成了多种药物缓释剂的临床前实验。制备了可用于神经修复和心脏支架材料的电活性可降解高分子材料和用于骨修复的纳米粒子增强脂肪族聚酯复合材料等。 （来源于： 中国化工信息网）,14,“智能型生物可吸收导电高分子
12、纳米复合材料与电刺激定向诱导组织再生”技术获重要进展,中科院长春应化所科技人员在国家“863计划”课题的支持下，通过与在生物可吸收导电高分子，羟基磷灰石纳米复合材料和电刺激定向诱导组织再生等方面进行了研究，国际上首先将生物可吸收的导电高分子共聚物与电刺激技术相结合应用于骨科修复，开发了电活性智能骨修复材料、骨科固定融合器件和电刺激增强骨再生等新技术，在提高材料的生物降解性、力学性能、成骨生物活性和有效持续控制生长因子基因释放等方面取得进展。所制备的材料和器件具有良好的生物相容性，达到了国家对植入材料的生物安全性要求。材料的细胞担载能力明显提高，具有骨传导和诱导活性，对骨缺损的愈合能力和愈合质量
13、有明显提高。 （来源于：中国科学院长春应用化学研究所网站、中国医药报）,15,医用塑料制品的未来,Transparency Market Research(透明度市场研究)新发布的一项市场研究报告称，2012-2018年期间，医用高分子材料的全球需求将以5.6%的复合年增长率持续上升。 2011年，医用高分子材料市场值为84亿美元，需求为439.10万吨。2018年，需求预计将达641.17万吨。随着人口老龄化程度的加剧，一次性医疗器械市场需求潜力增加，大部分医用塑料将应用于这一市场。 “高分子材料因成本低、性能优越，在一次性医疗器械领域的应用原来越广。家庭保健直接影响一次性医疗器械的销售情况
14、，”该报告称，“这样的趋势也有助于推动生物可降解塑料的研发和使用，生物可降解塑料是医用塑料的主要特征之一。”该报告指出，在医用高分子材料市场中，纤维和树脂居主导地位，2011年占全球消费量的85%以上。PVC和PP是消耗量最高的树脂，占2011年总销量的55%以上。SBC、TPU、TPO、液体硅橡胶和TPV等弹性体是医用塑料领域的第二大消耗性产品，2011年消费量超过55万吨。 （来源于： CPRJ中国塑料橡膠及雅式橡塑网）,16,1,2,3,研究开发满足生物相容性和血液相容性的高抗血栓性材料，以聚烯烃、聚硅氧烷、氟碳聚合物和聚氨酯为重点。,Future,开发控制药物释放、人工脏器、医疗器械和控制生育所用材料。,Future,发展生物功能化、小型化、便携化、内埋化等类型的人工器官装置。,Future,4,发展新型医用高分子材料，推广医用高分子的临床应用，生物材料表面改性是永久性课题。,Future,发展趋势,17,Goodbye,The End.,Thanks for,watching!,18,
