A. 醫用高分子材料有哪些
醫用高分子材料是指用以製造人體內臟、體外器官、葯物劑型及醫療器械的聚合物材料,其來源包括天然生物高分子材料和合成生物高分子材料。天然醫用高分子材料來源於自然,包括纖維素、甲殼素、透明質酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等;合成醫用高分子材料是通過化學方法,人工合成的用於醫用的高分子材料,目前常用的有聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。
按照材料的性質,醫用高分子材料可分為非降解和可生物降解兩大類。其中非生物降解的材料包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、硅橡膠、聚氨酯、聚醚醚酮等,其在生理環境中能夠長期保持穩定,不發生降解、交聯和物理磨損等,並具有良好的力學性能。該類材料主要用於人體軟、硬組織修復和製造人工器官、人造血管、接觸鏡和黏結劑等。可降解生物材料包括:膠原、脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚乳酸、聚己內酯、聚磷腈等,這些材料能在生理環境中發生結構性破壞,且降解產物能通過正常的新陳代謝被機體吸收或排出體外,主要用於葯物釋放載體及非永久性植入器械。
醫用高分子材料多用於人體,直接關繫到人的生命和健康,一般對其性能的要求是:①安全性:必須無毒或副作用極少。這就要求聚合物純度高,生產環境非常清潔,聚合助劑的殘留少,雜質含量為 ppm級,確保無病、無毒傳播條件。同時其高分子化合物本身以及單體雜質、降解或磨損產物不對身體產生不良影響。②物理、化學和機械性能需滿足醫用所需設計和功能的要求。如硬度、彈性、機械強度、疲勞強度、蠕變、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和體內老化性等。以心臟瓣膜為例,最好能使用25萬小時,要求耐疲勞強度特別好。此外,還要求便於滅菌消毒,能耐受濕熱消毒(120~140°C)、乾熱消毒(160~190°C)、輻射消毒或化學處理消毒,而不降低材料的性能。不同性能的醫用高分子材料可根據其具體情況選擇合適的滅菌方式。③適應性:包括與醫療用品中其他材料的適應性,材料與人體生物相容性、血液相容性及組織的相容性。材料植入人體後,要求長時期對體液無影響;與血液相容性好,對血液成分無損害,不凝血,不溶血,不形成血栓;無異物反應,在人體內不損傷組織,不致癌致畸,不會導致炎症壞死、組織增生等。④特殊功能:不同的應用領域,要求材料分別具有一定的特殊功能。例如:具有分離透析機能的人工腎用過濾膜、人工肺用氣體交換膜,以及人造血液用吸脫氣體的物質等,都要求有各自特殊的分離透過機能。在大多數情況下,現有高分子材料的表面化學組成與結構很難滿足上述要求,通常要採用表面改性處理,如接枝共聚,以改進其抗凝血性等性能。此外,醫用高分子材料還需要優異的加工成型性,易加工成需要的復雜形狀的。
B. 生物高分子材料在生物醫用材料中有哪些應用
生物材料也稱為生物醫學材料,是指以醫療為目的,用於與生物組織接觸以形成功能的無生命的材料。主要包括生物醫用高分子材料、生物醫用陶瓷材料、生物醫用金屬材料和生物醫用復合材料等。研究領域涉及材料學、化學、醫學、生命科學,生物醫用高分子材料是一門介於現代醫學和高分子科學之間的新興學科。它涉及到物理學、化學、生物化學、病理學、血液學等多種邊緣學科。目前醫用高分子材料的應用已遍及整個醫學領域(如:人工器官、外科修復、理療康復、診斷治療等)。
由於醫用高分子材料可以通過組成和結構的控制而使材料具有不同的物理和化學性質,以滿足不同的需求,耐生物老化,作為長期植入材料具有良好的生物穩定性和物理、機械性能,易加工成型,原料易得,便於消毒滅菌,因此受到人們普遍關注,已成為生物材料中用途最廣、用量最大的品種,近年來發展需求量增長十分迅速。醫用高分子材料的研究目前仍然處於經驗和半經驗階段,還沒有能夠建立在分子設計的基礎上,以材料的結構與性能關系,材料的化學組成、表面性質和生命體組織的相容性之間的關系為依據來研究開發新材料。目前全世界應用的有90多個品種,西方國家消耗的醫用高分子材料每年以10%~20%的速度增長。隨著人民生活水平的提高和對生命質量的追求,我國對醫用高分子材料的需求也會不斷增加。
合成高分子材料因與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學結構和物理性能,因而可以植入人體,部分或全部取代有關器官。因此,在現代醫學領域得到了最為廣泛的應用,成為現代醫學的重要支柱材料。當前研究主要集中在外科置入件用高分子材料和生物降解及葯物控制釋放材料。
外科置入件用高分子材料耐生物老化,作為長期置入材料具有良好的生物穩定性和物理、機械性能,易於加工成型,原料易得,便於消毒,受到人們普遍的關注,這類材料主要用於生物體軟、硬組織修復體、人工器官、人工血管、接觸鏡、膜材、粘結劑和空腔製品諸方面。其特點是大多數不具有生物活性,與組織不易牢固結合,易導致毒性、過敏性等反應。不過作為承重的植入件用高分子材料還有許多方面的問題,目前研究主要集中在提高材料的對生物體的安全性;提高組織相容性和血液相容性;改善生物學性能,改善提高力學、機械、物理性能。在生物膜材料方面,屬於線性高分子多糖結構的殼聚糖是甲殼質脫乙醯基的衍生物,無毒、無抗原性,可在生物體內自行降解.殼聚糖膜有促進創面癒合的作用,具有良好通透性,且含有游離氨基,能結合酸分子,是天然多糖中唯一的鹼性多糖。因而具有許多特殊的物理化學性質和生理功能,在醫學生物材料上可作為人工腎膜和人造皮膚。
生物降解型醫用高分子材料的主要成分是聚乳酸、聚乙烯醇及改性的天然多糖和蛋白質等,在臨床上主要用於暫時執行替換組織和器官的功能,或作葯物緩釋系統和送達載體、可吸收性外科縫線、創傷敷料等。其特點是易降解,降解產物經代謝排出體外,對組織生長無影響,目前已成為醫用高分子材料發展的方向。
高分子葯物控制釋放體系不僅能提高葯效,簡化給葯方式,大大降低了葯物的毒副作用,而且納米靶向控制釋放體系使葯物在預定的部位,按設計的劑量,在需要的時間范圍內以一定的速度在體內緩慢釋放,而達到治療某種疾病或調節生育的目的,比如高分子多肽或蛋白葯物控制釋放體系新的研究進展,為那些口服無效的多肽或蛋白葯物的臨床應用,展示了令人鼓舞的前景。
C. 國內哪些大學或老師搞生物高分子材料(如降解材料。醫用高分子等)做的比較好
朋友,你參考一些網站,估計可以解決你的問題。
1,武漢大學:http://www.bmp.polymer.cn/
2,上海艾可傑:http://www.8butang.com/shanghai/15/829995.htm
3,中南大學招聘:http://mse.csu.e.cn/mseold/content.asp?id=418
4,中南大學化學化工學院高分子研究所:http://www.y500.com/list4/chemical/c20/66256.shtml
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D. 高分子材料有哪些功能
天然的、合成的和復合的高分子材料已經遍及人們的衣、食、住、行乃至信息、能源、航空航天以及國防等各個領域,其重要性是不言而喻的。那麼到底什麼是高分子呢?
天然的、合成的和復合的高分子材料已經遍及人們的衣、食、住、行乃至信息、能源、航空航天以及國防等各個領域,其重要性是不言而喻的。那麼到底什麼是高分子呢?看看我們的周圍世界,人們穿的是棉、毛、滌綸等製成的衣服,吃的是富含澱粉和蛋白質的米、面、肉、蛋等食物,家裡用的是由各種聚乙烯、聚氯乙烯等塑料製成的器皿,出門坐的是裝有橡膠輪胎的汽車,所有這些不都是高分子在生活中生動的體現嗎!
從化學角度來定義,高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成,而每個分子鏈都是由共價鍵聯合的成百上千的一種或多種小分子構造而成。高分子的分類有多種,按來源可分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類;根據用途則可分為結構高分子和功能高分子;另外根據工業產量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等。
高分子材料的功能很多,而且應用十分廣泛。就結構高分子而言,大家知道最多的當屬塑料、橡膠和纖維。其中塑料產量最大,主要用於包裝材料、結構材料、建築材料以及交通運輸材料;橡膠的主要用途為製造輪胎;纖維的主要用途為衣著用料。此外結構高分子還包括工程塑料、耐高溫高分子以及液溫高分子等。對於功能高分子,其最顯著的特點在於它具有特殊的光、電、磁、催化等性能。例如光致變色高分子、導電高分子、鐵磁性高分子、催化高分子以及生物功能高分子等,以下僅就生物功能高分子作一簡要介紹。生物功能高分子包括三個方面:一是醫用高分子,包括:(1) 合成軟組織,例如人工臟器、人造皮膚等,其特點是需要具有血液相容性。(2) 合成硬組織,例如骨骼、牙齒等,它們需要具有生物相容性,即不被人體細胞所排斥。二是葯用高分子,包括:(1)高分子葯物,即將葯物的活性成分接在高分子鏈上,進入體內後分解產生葯物的有效成分;(2) 高分子載葯體系,將葯物的活性成分用高分子包裹或混合後帶入體內,用以控制葯物釋放速度,從而達到葯物使用的長效性和高效性。三是醫療器械與診斷材料,例如臨床診斷與分析化驗用的高分子材料,包括細胞培養器和生物感測器等。
當然,高分子材料在給人類創造美好生活的同時,也帶來了一些負面效應,其中最明顯的當屬廢舊塑料等引起的「白色污染」。造成這一後果的主要原因是高分子材料在自然環境下降解緩慢,目前已有不少科學家開始著手研究這一問題,並已取得了一定的進展,相信在不久的將來,可降解的高分子材料就會走進我們的生活,它必將為我們創造出一個更加美好的生存環境。
E. 高分子在生物醫學領域有哪些應用
生物醫用高分子材料是生物醫用材料的一個重要組成部分,是一類用於診斷、治療和器官修復與再生的材料,具有延長病人生命、提高病人生存質量的作用,是材料科學、化學、生命科學和醫學交叉的發展領域。醫用高分子材料大致可分為機體外使用與機體內使用兩大類。機體外用的材料主要是制備醫療用品,如輸液袋、輸液管、注射器等。由於這些高分子材料成本低、使用方便,現已大量使用。機體內用材料又可分為外科用和內科用兩類。外科方面有人工器官、醫用黏合劑、整形材料等。內科用的主要是高分子葯物。所謂高分子葯物,就是具有葯效的低分子與高分子載體相結合的葯物,它具有長效、穩定的特點。(人工器官是醫用高分子材料的主要發展方向。目前用高分子材料製成的人工器官已植入人體的有人工腎、人工血管、人工心臟瓣膜、人工關節、人工骨骼、整形材料等。應用的高分子材料主要有PVC、ABS、PP、硅橡膠、含氟聚合物等。正在研究的有人工心臟、人工肺、人工胰臟、人造血、人工眼球等。)
F. 生物醫學高分子材料的分類和應用是什麼
生物醫學高分子簡稱醫用高分子,是一類令人矚目的功能高分子材料。它已滲入到醫學和生命科學的各個領域並應用於臨床的診斷與治療。特別是直接與體液接觸的或可植入體內的所謂「生物材料」,它們必須無毒,有良好的生物相容性和穩定性,有足夠的機械強度,而且易於加工、消毒。
生物醫學高分子材料作為生物醫學材料的高分子及其復合材料,又稱醫用高分子材料。可來自人工合成,也可來自天然產物,除應滿足一般物理、化學性能要求外,還必須滿足生物相容性要求。醫用高分子按性質可分為非降解型和可生物降解型。非降解型高分子包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等,要求其在生物環境中能長期保持穩定,不發生降解、交聯或物理磨損等,並具有良好的物理機械性能,雖然不存在絕對穩定的聚合物,但是要求其本身和降解產物不對機體產生明顯的有毒副作用,同時材料不致災難性破壞。生物降解型高分子包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己內酯等,可在生態環境作用下發生結構破壞和性能蛻變,其降解產物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出體外,主要用於葯物釋放和送達載體及非永久性植入裝置。
醫用高分子材料製品種類繁多。從天靈蓋到腳趾骨,從內臟到皮膚,從血液到五官都已有人工的高分子代用品。與此同時,高分子葯物及固定化酶、人工細胞、標記細胞、免疫吸附劑等也在迅速發展。目前全世界每年生產的醫用高分子材料包括醫療用品在內多達800萬噸,價值30億美元。
人工心臟
生物材料是指與體液接觸的異體材料,除少數金屬、陶瓷和碳素外,絕大部分是橡膠、纖維、模製塑料等合成高分子材料。以它們為原材料制出的人工臟器,即具有部分或全部代替人體某一器官功能的器件,有的只需在體內短期使用,如插入器件(導液管等),有的則需在體內停留較長時間,甚至整個生命期。因此對這類材料有嚴格的要求:①必須無毒,而且是化學惰性的。②與人體組織和血液相容性要好,不引起刺激、炎症、致癌和過敏等反應。③有所需的物理性能(尺寸、強度、彈性、滲透性等),並能在使用期間保持其不變。④容易制備、純化、加工和消毒。
醫用硅橡膠導管
生物高分子材料可以粗略地分為3大類:軟性即橡膠狀聚合物、半結晶聚合物和其他有關聚合物(見下表)。醫用硅橡膠是最早也是最成功的商品化醫用高分子材料之一。
主要的軟性生物高分子材料
主要的半結晶生物高分子材料
其他有關聚合物
上面三個表中列舉的是有關主要材料的主幹結構類別,事實上往往任何單一的聚合物都難以滿足對生物材料的所有要求,因而又不得不採用共聚、接枝、交聯以及表面化學修飾等多種手段(統稱為改性),以製成各種復合材料,使其性能盡可能滿足使用的特殊需要。
G. 為什麼說醫用高分子材料前景廣闊
醫用高分子材料是指用以製造人體內臟、體外器官、葯物劑型及醫療器械的聚合物材料,其來源包括天然生物高分子材料和合成生物高分子材料。天然醫用高分子材料來源於自然,包括纖維素、甲殼素、透明質酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等;合成醫用高分子材料是通過化學方法,人工合成的用於醫用的高分子材料,目前常用的有聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質,醫用高分子材料可分為非降解和可生物降解兩大類。其中非生物降解的材料包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、硅橡膠、聚氨酯、聚醚醚酮等,其在生理環境中能夠長期保持穩定,不發生降解、交聯和物理磨損等。
H. 生物醫學材料的基本要求是什麼
生物醫學材料是指一類具有特殊性能、特種功能,用於人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患,而對人體組織不會產生不良影響的材料。現在各種合成材料和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復合材料,其製成品都已經被廣泛應用於臨床和科研。
一、生物醫學材料的分類
一般而言,臨床醫學對生物醫學材料有以下基本的要求:無毒性,不致癌,不致畸,不引起人體細胞的突發和組織細胞的反應;與人體組織相容性好,不引起中毒、溶血凝血、發熱和過敏等現象;化學性質穩定,抗體液、血液及酶的作用;具有與天然組織相適應的物理機械特性;針對不同的使用目的具有特定的功能。根據物質屬性,生物醫學材料大致可以分為以下幾種:
1、生物醫學金屬材料
醫用金屬材料(biomedical Metallic Materials)是作為生物醫學材料的金屬或合金,具有很高的機械強度和抗疲勞特性,是臨床應用最廣泛的承力植入材料,主要有鈷合金(Co-Cr-Ni)、鈦合金(Ti-6Al-4V)和不銹鋼的人工關節和人工骨。鎳鈦形狀記憶合金具有形狀記憶的智能特性,能夠用於矯形外科、心血管外科。
2、生物醫學高分子材料
生物醫學高分子材料(Biomedical Polymer)有天然的和合成的兩種,發展最快的是合成高分子醫用材料。通過分子設計,可以獲得很多具有良好物理機械性和生物相容性的生物材料。其中軟性材料常用作人體軟組織如血管、食道和指關節等的代用品;合成的硬材料可以用作人工硬腦膜、籠架球形的人工心臟瓣膜的球形閥等;液態的合成材料如室溫硫化硅橡膠可以用作注入式組織修補材料。
3、生物醫學無機非金屬材料或生物陶瓷
生物陶瓷(Biomedical Ceramics)化學性質穩定,具有良好的生物相容性。生物陶瓷主要包括兩類:(1)惰性生物陶瓷(如氧化鋁、醫用碳素材料等),這類材料具有較高的強度,耐磨性能良好,分子中的鍵力較強。(2)生物活性陶瓷(如羥基磷灰石和生物活性玻璃等),這類材料具有能在生理環境中逐步降解和吸收,或與生物機體形成穩定的化學鍵結合的特性,因而具有極為廣闊的發展前景。
4、生物醫學復合材料
生物醫學復合材料(Biomedical Composites)是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫學材料,主要用於修復或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的製造。其中鈦合金和聚乙烯組織的假體常用作關節材料;碳—鈦合成材料是臨床應用良好的人工股骨頭;高分子材料與生物高分子(如酶、抗源、抗體和激素等)結合可以作為生物感測器。
5、生物醫學衍生材料
生物醫學衍生材料(Biomedical Derived Materials)是經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫學材料,是無生物活力的材料,但是由於具有類似天然組織的構型和功能,在人體組織的修復和替換中具有重要作用,主要用作皮膚掩膜、血液透析膜、人工心臟瓣膜等。
二、全球生物醫學材料市場主要產品
目前大量用於醫療器械(植入器械、體外循環系統等)的生物醫學材料主要有20種,其中醫用高分子12種,金屬4種,陶瓷2種,其它2種。利用現有的生物醫學材料,已開發應用的醫用植入體、人工器官等近300種,主要包括:心臟和心血管系統(起搏器、心臟瓣膜、人造血管、導管和分流管等);矯形外科(人工關節、骨板、骨螺釘等內固定器械、骨缺損填充或修復體、脊柱和脊柱融合器械、功能化模擬神經肌肉和人工關節軟骨等);整形外科(顱、頜面、耳、鼻等修復體和人工乳房等);軟組織修復(人工尿道、人工膀胱和腸、體內、外分流管、人工氣管、縫線和組織粘合修補材料等);牙科(牙種植體、牙槽骨替換、增高和充填劑等);感覺神經系統(人工晶體、接觸鏡、神經導管、中耳修復體、經皮導線、重建聽力和視力修復體等),及葯物和生物活性物質控釋載體等。