生物醫(yī)用高分子材料

生物醫(yī)用高分子材料第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄生物醫(yī)用材料及其分類12

34生物醫(yī)用材料的市場需求5生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用生物醫(yī)用高分子材料及其分類生物醫(yī)用材料的應(yīng)用第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、生物醫(yī)用材料生物材料：

用于與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用的，并能對其細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行診斷治療、替換修復(fù)或誘導(dǎo)再生的一類天然或人工合成的特殊功能材料，又稱生物醫(yī)用材料。第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料生物材料的基本要求⑴對于人體組織無刺激性，無毒副作用，無致癌性。⑵具有必要的強(qiáng)度、耐磨性和耐疲勞性能。如髖關(guān)節(jié)在靜止?fàn)顟B(tài)承受體重的二分之一，水平步行時(shí)承受的重量為靜止時(shí)的3.3倍，而跑步時(shí)則為4倍以上。此外,每步行一公里大約活動(dòng)1000次，按照一般的生活情況,每年大約承受1×106~3×106次重復(fù)負(fù)荷的作用。第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料⑶與生物體組織、與血液有相容性。不會引起凝血，與軟硬組織有良好的粘接性，不會產(chǎn)生吸收物和沉淀物。⑷接觸人體各種體液（唾液、淋巴液、血液）時(shí)，應(yīng)有良好的耐蝕性。唾液、血液、間質(zhì)液都是以Clˉ、Na+、K+離子為主的電解質(zhì)溶液，生物材料在這種溶液中應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)、腐蝕和變質(zhì)。

第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料的基本要求第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料的分類

按材料與活體組織的相互作用關(guān)系分

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生物惰性材料

在體內(nèi)不降解、不變性的材料，適合長期植入體內(nèi)。作為醫(yī)用高分子要求降解產(chǎn)物（單體、低聚體或碎片）無毒，并且對人體無副作用。生物活性材料指植入生物體內(nèi)能與周圍組織發(fā)生相互作用，促進(jìn)肌體組織、細(xì)胞等生長的材料。生物吸收材料

又稱生物降解材料。這類材料在體內(nèi)逐漸降解，其降解產(chǎn)物能被肌體吸收代謝，獲通過排泄系統(tǒng)排出體外，對人體健康沒有影響。如用聚乳酸制成的體內(nèi)手術(shù)縫合線、體內(nèi)粘合劑等。第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料的分類

1）

2）

無機(jī)材料金屬材料和合金分為惰性生物陶瓷、生物玻璃、碳素材料。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羥基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三鈣陶瓷等）。

分為惰性生物陶瓷、生物玻璃、碳素材料。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羥基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三鈣陶瓷等）。主要用于承力的骨、關(guān)節(jié)和牙等硬組織的修復(fù)和替換。不銹鋼、鈷基合金、鈦及鈦合金是目前醫(yī)用合金的三大支柱。醫(yī)用合金還有鉭、鈮和貴金屬等。廣泛應(yīng)用于人工假體、人工關(guān)節(jié)、醫(yī)療器械等。按材料來源分第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料的分類

雜化材料有機(jī)高分子材料高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。3）4）

雜化材料有機(jī)高分子材料雜化材料高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。有機(jī)高分子材料雜化材料高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。有機(jī)高分子材料高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。有機(jī)高分子材料高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。雜化材料有機(jī)高分子材料高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。雜化材料有機(jī)高分子材料克服單一材料的缺點(diǎn)，可獲得性能更優(yōu)的材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高分子材料。高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。有機(jī)高分子材料雜化材料克服單一材料的缺點(diǎn)，可獲得性能更優(yōu)的材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高分子材料。雜化材料克服單一材料的缺點(diǎn)，可獲得性能更優(yōu)的材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高分子材料。雜化材料雜化材料克服單一材料的缺點(diǎn)，可獲得性能更優(yōu)的材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高分子材料。雜化材料雜化材料克服單一材料的缺點(diǎn)，可獲得性能更優(yōu)的材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高分子材料。雜化材料雜化材料克服單一材料的缺點(diǎn)，可獲得性能更優(yōu)的材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高分子材料。雜化材料克服單一材料的缺點(diǎn)，可獲得性能更優(yōu)的材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高分子材料。雜化材料第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、生物醫(yī)用材料的應(yīng)用生物材料正在挽救和維持世界上成千上萬血管患者的生命；正廣泛用于傷殘人肢體形態(tài)和功能的恢復(fù)；正在計(jì)劃生育、控制人口、提高人們健康水平方面發(fā)揮巨大作用。

注：生物材料不是藥物，其治療途徑是以生物機(jī)體直接結(jié)合和相互作用為基本特征的。第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月三、生物醫(yī)用高分子材料生物醫(yī)用高分子材料生物醫(yī)用高分子材料是一類可對有機(jī)體組織進(jìn)行修復(fù)、替代與再生的具有特殊功能的合成高分子材料,可以通過聚合等方法進(jìn)行制備,是生物醫(yī)用材料的重要組成之一第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用高分子材料的分類

（1）手術(shù)治療用高分子材料縫合線，黏膠劑，止血?jiǎng)鞣N導(dǎo)管，引流管，一次性輸血輸液器材（2）藥用及藥物傳遞用高分子材料靶向性高分子載體（肝靶向性，腫瘤靶向性），高分子藥物（干擾素，降膽敏），高分子控制釋放載體（膠囊，水凝膠，脂質(zhì)體）（3）人造器官或組織人造皮膚，血管，骨，關(guān)節(jié)，腸道，心臟，腎等第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用高分子材料的制備化學(xué)家來做第一步化學(xué)家合成原始材料并檢測各項(xiàng)理化指標(biāo)生物學(xué)家檢測材料生物毒性及生物相容性醫(yī)學(xué)家做臨床動(dòng)物試驗(yàn)-人體試驗(yàn)化學(xué)工程師制造生物醫(yī)用高分子材料臨床應(yīng)用第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用長期和短期治療應(yīng)用目的：1.受損組織的修復(fù)和替代2.輔助或暫時(shí)替代受損器官的生理功能3.一次性醫(yī)療用品應(yīng)用實(shí)例：人工血管、人工皮膚、人工軟骨、美容填充、人工心肺系統(tǒng)、人工心臟、人造血、人工腎、人工胰腺、注射器、輸液管、導(dǎo)管、縫合線、醫(yī)用粘合劑等第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用

人工臟器高分子材料心臟嵌段聚醚氨酯彈性體、硅橡膠腎臟銅氨法再生纖維素，醋酸纖維素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚砜玻璃體硅油，聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯肺硅橡膠，聚丙烯中空纖維，聚烷砜關(guān)節(jié)、骨超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龍，聚酯血管聚酯纖維，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯人工紅血球全氟烴人工血漿羥乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用

皮膚硝基纖維素，聚硅酮-尼龍復(fù)合物，聚酯，甲殼素角膜聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯，硅橡膠玻璃體硅油，聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯鼻、耳硅橡膠，聚乙烯血管聚酯纖維，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯人工紅血球全氟烴人工血漿羥乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮膽管硅橡膠第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月人工心臟無線人工心臟植入病人體內(nèi)的完整人工心臟人工心臟是由微機(jī)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械泵。人工心臟的泵體材料的選擇是關(guān)鍵，硅橡膠容易老化，其他如聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚烯烴等高分子材料易造成凝血現(xiàn)象。第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月全植入式人工心臟人工心臟世界首個(gè)完整人工心臟移植手術(shù)成功這具人工心臟是由鈦金屬和塑膠制造。是首個(gè)不需要通過管線與外部電源連接的人工心臟。人工心臟可以將病人的生命延長60天至5年。這種新的人工心臟同以往在80年代研發(fā)的人工心臟比較，優(yōu)點(diǎn)是它降低了感染的危險(xiǎn)性。不過，目前這種人工心臟只批準(zhǔn)在“末期”的心臟病病人身上使用，這些病人一般上只剩下30天的壽命。第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月全植入式人工心臟2003.8.30.，美國肯塔基州路易斯維爾的猶太醫(yī)院公布了一張世界上第一個(gè)接受全植入式人工心臟移植手術(shù)的病人羅伯特·圖爾斯的照片。?第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月人工肺人工肺工作過程仿真肺的核心為纖維束，使用多孔介質(zhì)材料來模擬，外部覆蓋一層結(jié)構(gòu)材料。通過外部結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)使氣體流入、流出人工肺。第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月血流透析液腎的主要功能是過濾和排泄血液中的代謝產(chǎn)物和有毒物質(zhì)，調(diào)節(jié)體內(nèi)水分和電解質(zhì)的平衡。所謂人工腎主要就是通過體外滲析的方法治療。滲析是一種用濃度差為動(dòng)力進(jìn)行分離的膜過程。血液滲析要求，只能讓血液中分子量為500-50000之間的尿毒素透過，但不會讓分子量更大的血液成分流失。血液滲析膜的高分子材料主要有銅氨纖維素（87%）、醋酸纖維素、聚砜和聚丙烯腈等。銅氨纖維素用量最大，性能也最好。人工腎的中空纖維滲析膜間的空隙較小，表面積大，在進(jìn)行血液體外流轉(zhuǎn)時(shí)，血球損傷較嚴(yán)重。兩次治療必須間隔至少一周。人工腎臟（血液滲析器）

第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月人工關(guān)節(jié)理想的人工關(guān)節(jié)材料有聚乙烯,因其耐磨性優(yōu)于不銹鋼,用骨水泥作成骨用黏合劑,很受醫(yī)學(xué)的重視。骨水泥是用甲基丙烯酸甲酯為單體,甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物為聚合物加入有機(jī)過氧化物引發(fā)劑,少量對二苯酚,聚合反應(yīng)后制成。人工軟骨第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月高分子粘合劑人類2000多年來，對外傷傷口一直采用傳統(tǒng)的針線縫合法，而傳統(tǒng)的手術(shù)縫合，不僅存在操作費(fèi)時(shí)，需替代材料修復(fù)，增加手術(shù)和組織修補(bǔ)的困難，而且傷口處理不好會出現(xiàn)炎癥反應(yīng)、感染、增生、破裂，甚至出現(xiàn)組織器官的化膿、壞死和不愈合等缺點(diǎn)。而醫(yī)用膠與之比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、方法簡單、不需麻醉。只需將醫(yī)用膠往傷口上一抹，6----14秒時(shí)間即可粘合，尤其是小傷口，不用敷料包扎，在清創(chuàng)徹底的情況下可不服用抗生素，減輕了病人醫(yī)療費(fèi)用。

2、醫(yī)用膠固化時(shí)在傷口上形成網(wǎng)膜狀保護(hù)層，可有效防止細(xì)菌侵

醫(yī)用高分子粘合劑第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月高分子粘合劑入，有良好的抗菌作用。

3、醫(yī)用膠在形成保護(hù)膜的同時(shí)，減少局部炎癥反應(yīng)，可促進(jìn)皮膚細(xì)胞和傷口肉芽迅速生長，加速傷口愈合。

4、因傷口不用縫線和包扎，免去了病人暴露和敏感部位的傷口，因包扎而造成短時(shí)間內(nèi)的尷尬局面。（尤其適于面部和隱私部位）

5、患者使用醫(yī)用膠，可使常規(guī)的麻醉，屢次換藥、拆線的外傷就醫(yī)三步曲簡化為一步，傷口愈合從常規(guī)的7天縮短為5天，而且痊愈后傷口不留針眼痕跡，為外科醫(yī)生手術(shù)成功提供了有利的保證。

醫(yī)用高分子粘合劑第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月五、生物醫(yī)用材料的市場需求第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料的市場需求我國生物醫(yī)學(xué)材料的生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)的市場增長率高達(dá)28％(全球市場增長率20%),居全球之首。我國人工關(guān)節(jié)替換年增長率高達(dá)30％，遠(yuǎn)高于美國的4％。

----------------國家科技部資料第26頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)用材料的市場需求775萬肢殘患者和每年新增