醫(yī)用高分子課件

1、醫(yī)用高分子第七章第七章 醫(yī)用高分子醫(yī)用高分子一一. . 前言前言二二. . 高分子藥物高分子藥物三三. . 高分子醫(yī)療器械高分子醫(yī)療器械四四. . 高分子人工器官高分子人工器官醫(yī)用高分子v思考題：思考題：1.1.舉例說(shuō)明醫(yī)用高分子的應(yīng)用情況。舉例說(shuō)明醫(yī)用高分子的應(yīng)用情況。2.2.藥用高分子的類型及其作用。藥用高分子的類型及其作用。 3.3.藥用高分子的性能要求。藥用高分子的性能要求。4.4.說(shuō)明人工臟器用高分子材料的性能要求。說(shuō)明人工臟器用高分子材料的性能要求。 醫(yī)用高分子醫(yī)用高分子1.1.醫(yī)用高分子的歷史醫(yī)用高分子的歷史早在公元前早在公元前35003500年，埃及人就用棉花纖維、馬鬃縫合傷口

2、。年，埃及人就用棉花纖維、馬鬃縫合傷口。公元前公元前500500年的中國(guó)和埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)假牙、假鼻、假耳。年的中國(guó)和埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)假牙、假鼻、假耳。19361936年發(fā)明了有機(jī)玻璃后，很快就用于制作假牙和補(bǔ)牙，年發(fā)明了有機(jī)玻璃后，很快就用于制作假牙和補(bǔ)牙，至今仍在使用。至今仍在使用。19431943年，賽璐珞薄膜開始用于血液透析。年，賽璐珞薄膜開始用于血液透析。19491949年，美國(guó)用年，美國(guó)用PMMAPMMA作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)。此后，一大作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)。此后，一大批人工器官試用于臨床。批人工器官試用于臨床。人工血管（人工血管（19511951年）、人工食道（年）、人工食道（1951

3、1951年）、年）、人工心臟瓣膜（人工心臟瓣膜（19521952年）、人工心肺（年）、人工心肺（19531953年）、年）、人工關(guān)節(jié)（人工關(guān)節(jié)（19541954年）、人工肝（年）、人工肝（19581958年）等。年）等。一、前言一、前言醫(yī)用高分子19801980年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家的醫(yī)用高分子材料產(chǎn)業(yè)化速年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家的醫(yī)用高分子材料產(chǎn)業(yè)化速度加快，形成了一個(gè)嶄新的生物材料產(chǎn)業(yè)。度加快，形成了一個(gè)嶄新的生物材料產(chǎn)業(yè)。目前比較成功的目前比較成功的：人工血管、人工食道、人工尿道、：人工血管、人工食道、人工尿道、人工心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工骨、整形材料等。人工心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工骨、整形材料等

4、。巳取得重大研究進(jìn)展的巳取得重大研究進(jìn)展的：人工腎、人工心臟、人工肺、：人工腎、人工心臟、人工肺、人工胰臟、人工眼球、人造血液等。人工胰臟、人工眼球、人造血液等。正處于大力研究開發(fā)之中正處于大力研究開發(fā)之中：人工肝臟、人工胃、人工：人工肝臟、人工胃、人工子宮等。子宮等。醫(yī)用高分子v醫(yī)醫(yī)用用高分子可分三類：高分子可分三類：（一）高分子藥物（一）高分子藥物（二）醫(yī)療器械、用具：（二）醫(yī)療器械、用具：輸液輸血袋、縫合線、醫(yī)用輸液輸血袋、縫合線、醫(yī)用膠粘劑、高吸水樹脂、塑料注射器等，用量最大。膠粘劑、高吸水樹脂、塑料注射器等，用量最大。（三）人工臟器：（三）人工臟器：心、肺、腎、肝、胰、氣管、眼、心、

5、肺、腎、肝、胰、氣管、眼、耳、喉等。耳、喉等。 人工組織：人工組織：人工骨、關(guān)節(jié)、血管、心臟瓣膜、人工骨、關(guān)節(jié)、血管、心臟瓣膜、皮膚、血液、神經(jīng)、肌腱、晶狀體等。皮膚、血液、神經(jīng)、肌腱、晶狀體等。 醫(yī)用高分子二、醫(yī)用高分子藥物二、醫(yī)用高分子藥物 1.分類及其作用分類及其作用 兩類兩類： 一類：一類：具有藥理作用，可以治病。具有藥理作用，可以治病。 如：（如：（1 1）天然高分子：明膠，山東的）天然高分子：明膠，山東的“阿膠阿膠”，胰島素等。，胰島素等。 （2 2）合成高分子：）合成高分子： 醫(yī)用高分子CHCH2nNCHCH2NO可治硅肺可治硅肺聚乙烯吡咯烷酮可增聚乙烯吡咯烷酮可增補(bǔ)血液補(bǔ)血液具

6、有較好的抗凝血性具有較好的抗凝血性醫(yī)用高分子第二類：第二類：把小分子藥物結(jié)合到高分子載體上把小分子藥物結(jié)合到高分子載體上 1 1 把小分子藥物以化學(xué)鍵形式接到高分子鏈上。把小分子藥物以化學(xué)鍵形式接到高分子鏈上。 2 2 把小分子藥物包封于高分子基質(zhì)中，微膠束把小分子藥物包封于高分子基質(zhì)中，微膠束化?；ａt(yī)用高分子v把小分子藥物接到高分子上的目的：把小分子藥物接到高分子上的目的：（1 1）緩釋緩釋：使藥物有控制地釋放，減少毒性和使藥物有控制地釋放，減少毒性和副作用。副作用。載帶青霉素的高分子藥物載帶青霉素的高分子藥物醫(yī)用高分子（2 2）靶向靶向：在高分子載體上接上一定的基團(tuán)，在高分子載體上接上一

7、定的基團(tuán)，這些特殊基團(tuán)對(duì)病變部位有特殊親合作用，高這些特殊基團(tuán)對(duì)病變部位有特殊親合作用，高分子載體可載著小分子藥物，準(zhǔn)確地運(yùn)送到發(fā)分子載體可載著小分子藥物，準(zhǔn)確地運(yùn)送到發(fā)病部位，集中殺傷，被稱為病部位，集中殺傷，被稱為“導(dǎo)彈藥物導(dǎo)彈藥物” ” 。磁性微球磁性微球醫(yī)用高分子2藥用高分子的要求：藥用高分子的要求：（1 1）本身有藥理作用的：有藥效，副作用小。）本身有藥理作用的：有藥效，副作用小。（2 2）高分子載體：）高分子載體： a. a. 無(wú)毒，不致癌。無(wú)毒，不致癌。 b.b.完成藥物輸送后能發(fā)生降解，及時(shí)排出體外。完成藥物輸送后能發(fā)生降解，及時(shí)排出體外。 c. c. 達(dá)到醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)，避免單體、

8、引發(fā)劑等有毒殘留物。達(dá)到醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)，避免單體、引發(fā)劑等有毒殘留物。 醫(yī)用高分子3.3.常用作藥物載體的高分子有：常用作藥物載體的高分子有：v水凝膠、聚乙烯醇、聚乙烯吡啶、聚乙二醇水凝膠、聚乙烯醇、聚乙烯吡啶、聚乙二醇v如：羥乙酸和乳酸的聚合物及其共聚物是生物如：羥乙酸和乳酸的聚合物及其共聚物是生物降解高分子，用作傷口縫合線可隨著傷口的愈降解高分子，用作傷口縫合線可隨著傷口的愈合而被吸收，不必拆線，該材料也可用作高分合而被吸收，不必拆線，該材料也可用作高分子載體。子載體。醫(yī)用高分子三、醫(yī)用器械和普通醫(yī)用品三、醫(yī)用器械和普通醫(yī)用品v用量大用量大v如：各種膠管、瓶子、注射器、采血瓶等，應(yīng)注意如：各種膠

9、管、瓶子、注射器、采血瓶等，應(yīng)注意材料的無(wú)毒性。材料的無(wú)毒性。醫(yī)用高分子四、人工臟器四、人工臟器v1.重要性：重要性： 由于高分子科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人類已達(dá)由于高分子科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人類已達(dá)到能修補(bǔ)人體缺損。這一實(shí)踐雖不普及，但已有較大到能修補(bǔ)人體缺損。這一實(shí)踐雖不普及，但已有較大的規(guī)模和較高的水平，有著深遠(yuǎn)的意義。的規(guī)模和較高的水平，有著深遠(yuǎn)的意義。 實(shí)施這一活動(dòng)有實(shí)施這一活動(dòng)有三個(gè)環(huán)節(jié)三個(gè)環(huán)節(jié)：（：（1 1）合成特殊功能合成特殊功能材料；（材料；（2 2）做成人工臟器；（）做成人工臟器；（3 3）通過(guò)高超的手術(shù)技）通過(guò)高超的手術(shù)技術(shù)將人工臟器至于人體。缺一不可。術(shù)將人工臟器至于人體。缺一

10、不可。 醫(yī)用高分子部分人工臟器的臨床應(yīng)用歷史部分人工臟器的臨床應(yīng)用歷史v人工骨： 1940年H.R.Bohlmanv人工腎： 1943年W.J.Kolffv人工氣管； 1948年O.Tclaqettv人工血管： 1951年J.H.Grinndlayv人工食管： 1951年Z.D.Baronofakyv心臟起搏器：1952年P(guān).M.Iouv人工關(guān)節(jié)： 1954年B.Walldius v人工瓣膜： 1957年J.H.Stuckeyv人工肺： 1958年D.C.Shechterv全人工心肺：1982年W.C.Derries醫(yī)用高分子生物體對(duì)生物材料的響應(yīng)宿主反應(yīng)生物體對(duì)生物材料的響應(yīng)宿主反應(yīng) A:

11、血液反應(yīng)血液反應(yīng) 1 1、血小板血栓；、血小板血栓； 2 2、凝血系統(tǒng)激活；、凝血系統(tǒng)激活； 3 3、纖溶系統(tǒng)激活；、纖溶系統(tǒng)激活； 4 4、溶血反應(yīng)；、溶血反應(yīng)； 5 5、白細(xì)胞反應(yīng)；、白細(xì)胞反應(yīng)； 6 6、細(xì)胞因子反應(yīng)；、細(xì)胞因子反應(yīng)； 7 7、蛋白粘附；、蛋白粘附； B: 免疫反應(yīng)免疫反應(yīng) 1 1、補(bǔ)體激活；、補(bǔ)體激活； 2 2、體液免疫反應(yīng)、體液免疫反應(yīng)（抗原抗體反（抗原抗體反應(yīng)）；應(yīng)）； 3 3、細(xì)胞免疫反應(yīng)。、細(xì)胞免疫反應(yīng)。 C: 組織反應(yīng)組織反應(yīng) 1 1、炎癥反應(yīng)；、炎癥反應(yīng)； 2 2、細(xì)胞粘附、細(xì)胞粘附 3 3、細(xì)胞增殖、細(xì)胞增殖（異常分化）（異常分化） 4 4、形成蘘膜、形成

12、蘘膜 5 5、細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)、細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)變變（1 1）生物學(xué)反應(yīng)）生物學(xué)反應(yīng)醫(yī)用高分子（2）生物體對(duì)生物反應(yīng)的變化生物體對(duì)生物反應(yīng)的變化 1.急性全身反應(yīng)急性全身反應(yīng) 過(guò)敏、毒性、溶血、發(fā)熱、神經(jīng)麻痹等過(guò)敏、毒性、溶血、發(fā)熱、神經(jīng)麻痹等2. 慢性全身反應(yīng)慢性全身反應(yīng) 毒性、致畸、免疫、功能障礙等毒性、致畸、免疫、功能障礙等3. 急性局部反應(yīng)急性局部反應(yīng) 炎癥、血栓、壞死、排異等炎癥、血栓、壞死、排異等4. 慢性局部反應(yīng)慢性局部反應(yīng) 致癌、鈣化、炎癥、潰瘍等致癌、鈣化、炎癥、潰瘍等醫(yī)用高分子2、人工臟器用的高分子材料的性能要求、人工臟器用的高分子材料的性能要求組織相容性組織相容性-無(wú)排異、過(guò)敏、致畸

13、、致癌無(wú)排異、過(guò)敏、致畸、致癌血液相容性血液相容性-無(wú)凝血反應(yīng)無(wú)凝血反應(yīng)耐生物老化或可生物降解耐生物老化或可生物降解醫(yī)用高分子（1）化學(xué)隋性，不會(huì)因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng)）化學(xué)隋性，不會(huì)因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng) 人體環(huán)境對(duì)高分子材料主要有以下一些影響：人體環(huán)境對(duì)高分子材料主要有以下一些影響： 1)1)體液引起聚合物的降解、交聯(lián)和相變化；體液引起聚合物的降解、交聯(lián)和相變化； 2)2)體內(nèi)的自由基引起材料的氧化降解反應(yīng)；體內(nèi)的自由基引起材料的氧化降解反應(yīng)； 3)3)生物酶引起的聚合物分解反應(yīng)；生物酶引起的聚合物分解反應(yīng)； 4)4)在體液作用下材料中添加劑的溶出；在體液作用下材料中添加劑的溶出； 5)5

14、)血液、體液中的類脂質(zhì)、類固醇及脂肪等物血液、體液中的類脂質(zhì)、類固醇及脂肪等物質(zhì)滲入高分子材料，使材料增塑，強(qiáng)度下降。質(zhì)滲入高分子材料，使材料增塑，強(qiáng)度下降。醫(yī)用高分子（2）對(duì)人體組織不會(huì)引起炎癥或異物反應(yīng)）對(duì)人體組織不會(huì)引起炎癥或異物反應(yīng) 有些高分子材料本身對(duì)人體有害，不能用作醫(yī)有些高分子材料本身對(duì)人體有害，不能用作醫(yī)用材料。用材料。 而有些高分子材料本身對(duì)人體組織并無(wú)不而有些高分子材料本身對(duì)人體組織并無(wú)不良影響，但在合成、加工過(guò)程中不可避免地會(huì)殘留良影響，但在合成、加工過(guò)程中不可避免地會(huì)殘留一些單體，或使用一些添加劑。當(dāng)材料植入人體以一些單體，或使用一些添加劑。當(dāng)材料植入人體以后，這些單體

15、和添加劑會(huì)慢慢從內(nèi)部遷移到表面，后，這些單體和添加劑會(huì)慢慢從內(nèi)部遷移到表面，從而對(duì)周圍組織發(fā)生作用，引起炎癥或組織畸變，從而對(duì)周圍組織發(fā)生作用，引起炎癥或組織畸變，嚴(yán)重的可引起全身性反應(yīng)。嚴(yán)重的可引起全身性反應(yīng)。醫(yī)用高分子（3）不會(huì)致癌）不會(huì)致癌 醫(yī)學(xué)理論認(rèn)為，人體致癌的原因是由于醫(yī)學(xué)理論認(rèn)為，人體致癌的原因是由于正常細(xì)胞發(fā)生了變異。當(dāng)這些變異細(xì)胞以極其迅速正常細(xì)胞發(fā)生了變異。當(dāng)這些變異細(xì)胞以極其迅速的速度增長(zhǎng)并擴(kuò)散時(shí)，就形成了癌。而引起細(xì)胞變的速度增長(zhǎng)并擴(kuò)散時(shí)，就形成了癌。而引起細(xì)胞變異的因素是多方面的，有化學(xué)因素、物理因素，也異的因素是多方面的，有化學(xué)因素、物理因素，也有病毒引起的原因。有

16、病毒引起的原因。醫(yī)用高分子（4）具有良好的血液相容性）具有良好的血液相容性 當(dāng)高分子材料用于人工臟器植入人體后，必然當(dāng)高分子材料用于人工臟器植入人體后，必然要長(zhǎng)時(shí)間與體內(nèi)的血液接觸。因此，醫(yī)用高分子對(duì)要長(zhǎng)時(shí)間與體內(nèi)的血液接觸。因此，醫(yī)用高分子對(duì)血液的相容性是所有性能中最重要的。血液的相容性是所有性能中最重要的。醫(yī)用高分子（5）長(zhǎng)期植入體內(nèi)不會(huì)減小機(jī)械強(qiáng)度）長(zhǎng)期植入體內(nèi)不會(huì)減小機(jī)械強(qiáng)度 許多人工臟器一旦植入體內(nèi)，將長(zhǎng)期許多人工臟器一旦植入體內(nèi)，將長(zhǎng)期存留，有些甚至伴隨人們的一生。因此，要求存留，有些甚至伴隨人們的一生。因此，要求植入體內(nèi)的高分子材料在極其復(fù)雜的人體環(huán)境植入體內(nèi)的高分子材料在極其復(fù)

17、雜的人體環(huán)境中，不會(huì)很快失去原有的機(jī)械強(qiáng)度。中，不會(huì)很快失去原有的機(jī)械強(qiáng)度。材料名稱材料名稱植入天數(shù)植入天數(shù)機(jī)械強(qiáng)度損失機(jī)械強(qiáng)度損失 / /尼龍尼龍6 676176174.674.61073107380.780.7滌綸樹脂滌綸樹脂78078011.411.4聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯6706701.01.0聚四氟乙烯聚四氟乙烯6776775.35.3醫(yī)用高分子（6）能經(jīng)受必要的消毒措施而不產(chǎn)生變性）能經(jīng)受必要的消毒措施而不產(chǎn)生變性（7）易于加工成需要的復(fù)雜形狀）易于加工成需要的復(fù)雜形狀醫(yī)用高分子3 高分子材料的血液相容性高分子材料的血液相容性（1 1）血栓的形成）血栓的形成 當(dāng)人體的表皮受到損傷時(shí)，

18、流出的血液會(huì)自動(dòng)當(dāng)人體的表皮受到損傷時(shí)，流出的血液會(huì)自動(dòng)凝固，稱為凝固，稱為血栓血栓。 血液在受到下列因素影響時(shí)，都可能發(fā)生血栓：血液在受到下列因素影響時(shí)，都可能發(fā)生血栓： 血管壁特性與狀態(tài)發(fā)生變化；血管壁特性與狀態(tài)發(fā)生變化； 血液的性質(zhì)發(fā)生變化；血液的性質(zhì)發(fā)生變化； 血液的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化血液的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。醫(yī)用高分子 血栓的形成機(jī)理十分復(fù)雜。一般認(rèn)為，異血栓的形成機(jī)理十分復(fù)雜。一般認(rèn)為，異物與血液接觸時(shí)，首先將吸附血漿內(nèi)蛋白質(zhì)，然后物與血液接觸時(shí)，首先將吸附血漿內(nèi)蛋白質(zhì)，然后粘附血小板，繼而血小板崩壞，放出血小板因子，粘附血小板，繼而血小板崩壞，放出血小板因子，在異物表面凝血，產(chǎn)生血栓

19、。在異物表面凝血，產(chǎn)生血栓。醫(yī)用高分子（2）影響血小板在材料表面粘附的因素）影響血小板在材料表面粘附的因素 1) 1) 血小板的粘附與材料表面能有關(guān)血小板的粘附與材料表面能有關(guān) 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，血小板難粘附于表面能較低的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，血小板難粘附于表面能較低的有機(jī)有機(jī)硅聚合物硅聚合物，而易粘附于，而易粘附于尼龍、玻璃尼龍、玻璃等高能表面上。等高能表面上。因此，因此，低表面能材料具有較好的抗血栓性低表面能材料具有較好的抗血栓性。醫(yī)用高分子材料表面張力與血小板粘附量的關(guān)系材料表面張力與血小板粘附量的關(guān)系材材 料料臨界表面張力臨界表面張力 /Pa/Pa血小板粘附量血小板粘附量 / /* * *尼龍尼龍6666

20、11.611.656563737聚四氟乙烯聚四氟乙烯2.92.930305.45.4聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷烷2.22.27.37.34.54.5聚氨酯聚氨酯2.02.01.81.80.20.2* 人血浸漬人血浸漬3 3分鐘；分鐘； 狗血循環(huán)狗血循環(huán)1 1分鐘。分鐘。醫(yī)用高分子2) 2) 血小板的粘附與材料的含水率有關(guān)血小板的粘附與材料的含水率有關(guān) 丙烯酰胺、甲基丙烯酸丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯和帶有聚乙羥乙酯和帶有聚乙二醇側(cè)基的甲基丙烯酸酯與其他單體共聚或接枝共二醇側(cè)基的甲基丙烯酸酯與其他單體共聚或接枝共聚的聚的水凝膠水凝膠，都具有較好的抗血栓性。，都具有較好的抗血栓性。醫(yī)用高分子 因?yàn)樗?/p>

21、凝膠表面不僅對(duì)血小板粘附能力小，而因?yàn)樗z表面不僅對(duì)血小板粘附能力小，而且對(duì)蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞的吸附能力均較弱。在流動(dòng)且對(duì)蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞的吸附能力均較弱。在流動(dòng)的血液中，聚合物的親水基團(tuán)會(huì)不斷地由于被吸附的血液中，聚合物的親水基團(tuán)會(huì)不斷地由于被吸附的成分被的成分被“沖走沖走”而重新暴露出來(lái)，形成永不惰化而重新暴露出來(lái)，形成永不惰化的活性表面，使血液中血小板不斷受到損壞。的活性表面，使血液中血小板不斷受到損壞。 研究認(rèn)為，研究認(rèn)為，抗血栓性較好的水凝膠，其含水率抗血栓性較好的水凝膠，其含水率應(yīng)維持在應(yīng)維持在65657575。醫(yī)用高分子3) 3) 血小板的粘附與材料表面疏水親水平衡有血小板的粘附

22、與材料表面疏水親水平衡有關(guān)關(guān) 親水疏水性調(diào)節(jié)得較合適的聚合物，親水疏水性調(diào)節(jié)得較合適的聚合物，往往有足夠的吸附力吸附蛋白質(zhì)，形成一層往往有足夠的吸附力吸附蛋白質(zhì)，形成一層隋性層，從而減少血小板在其上層的粘附隋性層，從而減少血小板在其上層的粘附。醫(yī)用高分子 例如，例如，甲基丙烯酸甲基丙烯酸羥乙酯羥乙酯/ /甲基丙烯酸乙甲基丙烯酸乙酯共聚物酯共聚物比單純的比單純的聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸羥乙酯羥乙酯對(duì)血對(duì)血液的破壞性要??；液的破壞性要??；甲基丙烯酸乙酯甲基丙烯酸乙酯/ /甲基丙烯酸共聚甲基丙烯酸共聚物物也比單純的也比單純的聚聚甲基丙烯酸對(duì)血液的破壞性要小。甲基丙烯酸對(duì)血液的破壞性要小。 用作人工心

23、臟材料的聚醚型聚氨酯，具有微相用作人工心臟材料的聚醚型聚氨酯，具有微相分離的結(jié)構(gòu)，也是為達(dá)到這一目的而設(shè)計(jì)的。分離的結(jié)構(gòu)，也是為達(dá)到這一目的而設(shè)計(jì)的。醫(yī)用高分子4) 4) 血小板的粘附與材料表面的電荷性質(zhì)有關(guān)血小板的粘附與材料表面的電荷性質(zhì)有關(guān) 人體中正常血管的內(nèi)壁是帶負(fù)電荷的，而血小人體中正常血管的內(nèi)壁是帶負(fù)電荷的，而血小板、血球等的表面也是帶負(fù)電荷的，由于同性相斥板、血球等的表面也是帶負(fù)電荷的，由于同性相斥的原因，血液在血管中不會(huì)凝固。因此，對(duì)帶適當(dāng)?shù)脑?，血液在血管中不?huì)凝固。因此，對(duì)帶適當(dāng)負(fù)電荷的材料表面，血小板難于粘附，有利于材料負(fù)電荷的材料表面，血小板難于粘附，有利于材料的抗血栓性

24、。的抗血栓性。 但但電荷密度太大，容易損傷血小板，反而造成血電荷密度太大，容易損傷血小板，反而造成血栓栓。醫(yī)用高分子5) 5) 血小板的粘附與材料表面的光滑程度有關(guān)血小板的粘附與材料表面的光滑程度有關(guān) 材料表面若有材料表面若有3m3m以上凹凸不變的區(qū)域，就會(huì)以上凹凸不變的區(qū)域，就會(huì)在該區(qū)域形成血栓在該區(qū)域形成血栓。由此可見，將材料表面盡可能。由此可見，將材料表面盡可能處理得光滑，以減少血小板、細(xì)胞成分在表面上的處理得光滑，以減少血小板、細(xì)胞成分在表面上的粘附和聚集，是減少血栓形成可能性的有效措施之粘附和聚集，是減少血栓形成可能性的有效措施之一。一。醫(yī)用高分子4 血液相容性高分于材料的制備血液相

25、容性高分于材料的制備（1 1）使材料表面帶上負(fù)電荷的基團(tuán)）使材料表面帶上負(fù)電荷的基團(tuán) 例如將例如將芝加哥酸（芝加哥酸（1 1氨基氨基8 8萘酚萘酚2, 42, 4二磺酸萘）二磺酸萘）（見下式）引入聚合物表面后，可減少（見下式）引入聚合物表面后，可減少血小板在聚合物表面上的粘附量，抗疑血性提高。血小板在聚合物表面上的粘附量，抗疑血性提高。NHSO2NNOH NH2SO3HSO3H醫(yī)用高分子（2 2）高分子材料的表面接枝改性）高分子材料的表面接枝改性 采用化學(xué)法（如偶聯(lián)法、臭氧化法等）和物理采用化學(xué)法（如偶聯(lián)法、臭氧化法等）和物理法（等離子體法、高能輻射法、紫外光法等）將具法（等離子體法、高能輻射

26、法、紫外光法等）將具有抗凝血性的天然和化學(xué)合成的化合物，如有抗凝血性的天然和化學(xué)合成的化合物，如肝素、肝素、聚氧化乙烯聚氧化乙烯接枝到高分子材料表面上。研究表明，接枝到高分子材料表面上。研究表明，血小板不能粘附于用聚氧化乙烯處理過(guò)的玻璃上。血小板不能粘附于用聚氧化乙烯處理過(guò)的玻璃上。醫(yī)用高分子 添加添加聚氧化乙烯（分子量為聚氧化乙烯（分子量為60006000）于凝血酶溶于凝血酶溶液中，可防止凝血酶對(duì)玻璃的吸附。因此，在血液液中，可防止凝血酶對(duì)玻璃的吸附。因此，在血液相容性高分子材料的研究中，聚氧化乙烯是十分重相容性高分子材料的研究中，聚氧化乙烯是十分重要的抗凝血材料。要的抗凝血材料。 通過(guò)接枝

27、改性調(diào)節(jié)高分子材料表面分子結(jié)構(gòu)中通過(guò)接枝改性調(diào)節(jié)高分子材料表面分子結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)與疏水基團(tuán)的比例的親水基團(tuán)與疏水基團(tuán)的比例，使其達(dá)到一個(gè)最佳，使其達(dá)到一個(gè)最佳值，也是改善材料血液相容性的有效方法。值，也是改善材料血液相容性的有效方法。 醫(yī)用高分子（3 3）制備具有微相分離結(jié)構(gòu)的材料）制備具有微相分離結(jié)構(gòu)的材料 研究得較多的是研究得較多的是聚氨酯嵌段共聚物聚氨酯嵌段共聚物，即由軟段和，即由軟段和硬段組成的多嵌段共聚物，其中軟段一般為聚醚、硬段組成的多嵌段共聚物，其中軟段一般為聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形成連續(xù)相；硬段聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形成連續(xù)相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯基，形

28、成分散相。包含脲基和氨基甲酸酯基，形成分散相。醫(yī)用高分子（4 4）高分子材料的肝素化）高分子材料的肝素化 肝素是一種硫酸多糖類物質(zhì)肝素是一種硫酸多糖類物質(zhì)是最早被認(rèn)識(shí)是最早被認(rèn)識(shí)的天然抗凝血產(chǎn)物之一。的天然抗凝血產(chǎn)物之一。HOHHO HHOHOOOHHHOHHCOOHHCH2OSO3HHNHSO3HOHOHHO HHOHOOHHHOHHCOOHHCH2OSO3HHNHSO3H醫(yī)用高分子 肝素的作用機(jī)理是催化和增強(qiáng)抗凝血酶與凝血肝素的作用機(jī)理是催化和增強(qiáng)抗凝血酶與凝血酶的結(jié)合而防止凝血酶的結(jié)合而防止凝血。將肝素通過(guò)接枝方法固定在。將肝素通過(guò)接枝方法固定在高分子材料表面上以提高其抗凝血性，是使材料

29、的高分子材料表面上以提高其抗凝血性，是使材料的抗凝血性改變的重要途徑。在高分子材料結(jié)構(gòu)中引抗凝血性改變的重要途徑。在高分子材料結(jié)構(gòu)中引入肝素后，在使用過(guò)程中，肝素慢慢地釋放，能明入肝素后，在使用過(guò)程中，肝素慢慢地釋放，能明顯提高抗血栓性。顯提高抗血栓性。醫(yī)用高分子（5 5）材料表面?zhèn)蝺?nèi)膜化）材料表面?zhèn)蝺?nèi)膜化 將某些高分子的表面制成纖維林立狀態(tài)，當(dāng)血液將某些高分子的表面制成纖維林立狀態(tài)，當(dāng)血液流過(guò)這種粗糙的表面時(shí)，迅速形成穩(wěn)定的凝固血栓流過(guò)這種粗糙的表面時(shí)，迅速形成穩(wěn)定的凝固血栓膜，但不擴(kuò)展成血栓，然后誘導(dǎo)出血管內(nèi)皮細(xì)胞。膜，但不擴(kuò)展成血栓，然后誘導(dǎo)出血管內(nèi)皮細(xì)胞。這樣就相當(dāng)于在材料表面上覆蓋了

30、一層光滑的生物這樣就相當(dāng)于在材料表面上覆蓋了一層光滑的生物層層偽內(nèi)膜偽內(nèi)膜。 這種偽內(nèi)膜與人體心臟和血管一樣，具有光滑這種偽內(nèi)膜與人體心臟和血管一樣，具有光滑的表面，從而達(dá)到永久性的抗血栓。的表面，從而達(dá)到永久性的抗血栓。醫(yī)用高分子v高分子材料表面化學(xué)改性高分子材料表面化學(xué)改性提高生物相容性提高生物相容性1.1.表面化學(xué)結(jié)構(gòu)表面化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞依附和生長(zhǎng)的影響對(duì)細(xì)胞依附和生長(zhǎng)的影響2.2.表面親水性表面親水性3.3.表面粗糙結(jié)構(gòu)表面粗糙結(jié)構(gòu)4.4.表面電荷分布表面電荷分布細(xì)胞表面帶負(fù)電荷細(xì)胞表面帶負(fù)電荷醫(yī)用高分子人工臟器人工臟器高分子材料高分子材料心心 臟臟嵌段聚醚氨酯彈性體、硅橡膠嵌段聚醚氨酯

31、彈性體、硅橡膠腎腎 臟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，乙烯乙烯醇共聚物（腈，聚砜，乙烯乙烯醇共聚物（EVAEVA），聚氨酯豪，聚丙烯，），聚氨酯豪，聚丙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸羥乙酯羥乙酯肝肝 臟臟賽璐玢（賽璐玢（cellophanecellophane），聚甲基丙烯酸），聚甲基丙烯酸羥乙酯羥乙酯胰胰 臟臟共聚丙烯酸酯中空纖維共聚丙烯酸酯中空纖維肺肺硅橡膠，聚丙烯中空纖維，聚烷砜硅橡膠，聚丙烯中空纖維，聚烷砜關(guān)節(jié)、骨關(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，超高

32、分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龍，聚酯聚酯用于人工臟器的部分高分子材料用于人工臟器的部分高分子材料醫(yī)用高分子皮皮 膚膚硝基纖維素，聚硅酮硝基纖維素，聚硅酮尼龍復(fù)合物，聚酯，甲殼素尼龍復(fù)合物，聚酯，甲殼素角角 膜膜聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸羥乙酯，硅橡膠羥乙酯，硅橡膠玻璃體玻璃體硅油，聚甲基丙烯酸硅油，聚甲基丙烯酸羥乙酯羥乙酯鼻、耳鼻、耳硅橡膠，聚乙烯硅橡膠，聚乙烯乳乳 房房聚硅酮聚硅酮血血 管管聚酯纖維，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯聚酯纖維，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯人工紅血人工紅血球球全氟烴全氟烴人工血漿人工血漿羥乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮羥乙基

33、淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮膽膽 管管硅橡膠硅橡膠鼓鼓 膜膜硅橡膠硅橡膠食食 道道聚硅酮聚硅酮喉喉 頭頭聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯氣氣 管管聚乙烯，聚四氟乙烯，聚硅酮，聚酯纖維聚乙烯，聚四氟乙烯，聚硅酮，聚酯纖維腹腹 膜膜聚硅酮，聚乙烯，聚酯纖維聚硅酮，聚乙烯，聚酯纖維尿尿 道道硅橡膠，聚酯纖維硅橡膠，聚酯纖維醫(yī)用高分子v 實(shí)例：實(shí)例： 肝素化聚乙烯醇性能研究肝素化聚乙烯醇性能研究1. 1. 縮醛化聚乙烯醇膜的合成縮醛化聚乙烯醇膜的合成 在500 mL 三口瓶中，加入6 g 聚乙烯醇和180mL水，加熱至90使其溶解。再加入3g甘油，繼續(xù)加熱0.5 h，降溫至30左右，加入

34、4g甲醛和12g戊二醛，攪拌均勻，將混合液鋪成薄層，放于烘箱60處理2 h，70處理2h，冷卻后取出，即為縮醛化聚乙烯醇膜。2. 2. 肝素化聚乙烯醇膜的合成肝素化聚乙烯醇膜的合成 將縮醛化聚乙烯醇膜浸泡在w (肝素鈉)=1%的水溶液中得到肝素化聚乙烯醇復(fù)合膜。3. 3. 結(jié)論結(jié)論 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，肝素化聚乙烯醇具有較理想的機(jī)械性能和生物相容性，是一種極具潛力的生物醫(yī)用材料。醫(yī)用高分子等離子體引發(fā)聚乙烯表面肝素化等離子體引發(fā)聚乙烯表面肝素化及其生物相容性及其生物相容性v利用等離子體引發(fā)在LDPE 膜表面接枝聚乙二醇(PEG) 和肝素，用體外凝血時(shí)間及細(xì)胞生長(zhǎng)試驗(yàn)考察改性LDPE 表面的生物相容性。結(jié)

35、果表明結(jié)果表明PEG和肝素接枝到等離子體引發(fā)的LDPE 表面，肝素化LDPE 表面水接觸角降低，親水性增強(qiáng)，表面自由能增大，PEG和肝素接枝的LDPE 表面可以延長(zhǎng)凝血時(shí)間，對(duì)血管壁平滑肌細(xì)胞的粘附與生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。vLDPE薄膜置于下電極中央，抽真空至2Pa，通入Ar氣，氣壓穩(wěn)定后啟動(dòng)電源，進(jìn)行等離子體處理。處理后，采用液相法(真空條件)，使薄膜與50 0.01mol/L的PEG 水溶液進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，再用Ar氣等離子體引發(fā)與肝素鈉水溶液進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)溫度為37，反應(yīng)結(jié)束后，用蒸餾水反復(fù)沖洗薄膜，洗去未反應(yīng)物及附著物，于干燥器中烘干至恒重。醫(yī)用高分子高分子材料的人工臟器高分子材料的人工臟器v1. 人工心臟人工心臟 聚氨酯橡膠隔膜聚氨酯橡膠隔膜v美國(guó)開發(fā)了美國(guó)開發(fā)了“左心室同軸對(duì)稱輔助泵左心室同軸對(duì)稱輔助泵”v此設(shè)備是氣動(dòng)的，壓縮空氣使聚氨酯橡膠球式泵腔張合，幫此設(shè)備是氣動(dòng)的，壓縮空氣使聚氨酯橡膠球式泵腔張合，幫助輸送血液。助輸送血液。2 2 條壓縮空氣管從腹部引出到體外與心臟驅(qū)動(dòng)條壓縮空氣管從腹部引出到