八章節(jié)醫(yī)用高分子材料實(shí)用教案

1、1 眾所周知，生物體是有機(jī)高分子存在的最基本形式，有機(jī)高分子是生命(shngmng)的基礎(chǔ)。動(dòng)物體與植物體組成中最重要的物質(zhì)蛋白質(zhì)、肌肉、纖維素、淀粉、生物酶和果膠等都是高分子化合物。因此，可以說(shuō)，生物界是天然高分子的巨大產(chǎn)地。高分子化合物在生物界的普遍存在，決定了它們?cè)卺t(yī)學(xué)領(lǐng)域中的特殊地位。在各種材料中，高分子材料的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和理化性質(zhì)與生物體組織最為接近，因此最有可能用作醫(yī)用材料。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第1頁(yè)/共165頁(yè)第一頁(yè)，共166頁(yè)。2 醫(yī)用高分子材料發(fā)展的動(dòng)力來(lái)自醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的客觀需求。當(dāng)人體器官或組織因疾病或外傷受到損壞時(shí)，需要

2、器官移植。然而(rn r)，只有在很少的情況下，人體自身的器官（如少量皮膚）可以滿足需要。采用同種異體移植或異種移植，往往具有排異反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致移植失敗。在此情況下，人們自然設(shè)想利用其他材料修復(fù)或替代受損器官或組織。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第2頁(yè)/共165頁(yè)第二頁(yè)，共166頁(yè)。3 早在公元前3500年，埃及人就用棉花纖維、馬鬃縫合傷口。墨西哥印地安人用木片修補(bǔ)受傷的顱骨。公元前500年的中國(guó)和埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)假牙、假鼻、假耳。進(jìn)入20世紀(jì)，高分子科學(xué)迅速發(fā)展，新的合成高分子材料不斷出現(xiàn)，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了更多的選擇余地。1936年發(fā)明了有機(jī)玻璃后，

3、很快就用于制作假牙和補(bǔ)牙，至今(zhjn)仍在使用。1943年，賽璐珞薄膜開(kāi)始用于血液透析。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第3頁(yè)/共165頁(yè)第三頁(yè)，共166頁(yè)。4 1949年，美國(guó)首先發(fā)表了醫(yī)用高分子的展望性論文。在文章中，第一次介紹了利用PMMA作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨(gg)，利用聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況。50年代，有機(jī)硅聚合物被用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，使人工器官的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)大，包括器官替代和整容等許多方面。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第4頁(yè)/共165頁(yè)第四頁(yè)，共166頁(yè)。5 此后，一大批人工器

4、官在50年代試用于臨床。 如人工尿道（1950年）、人工血管（1951年）、人工食道（1951年）、人工心臟瓣膜（1952年）、人工心肺（1953年）、人工關(guān)節(jié)（1954年）、人工肝（1958年）等。 進(jìn)入(jnr)60年代，醫(yī)用高分子材料開(kāi)始進(jìn)入(jnr)一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第5頁(yè)/共165頁(yè)第五頁(yè)，共166頁(yè)。6 60年代以前，醫(yī)用高分子材料的選用主要是根據(jù)特定需求，從已有的材料中篩選出合適的加以應(yīng)用。由于這些材料不是專門(mén)為生物醫(yī)學(xué)目的設(shè)計(jì)和合成的，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了許多問(wèn)題，如凝血問(wèn)題、炎癥反應(yīng)、組織病變(bngbin)問(wèn)

5、題、補(bǔ)體激活與免疫反應(yīng)問(wèn)題等。人們由此意識(shí)到必須針對(duì)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的特殊需要，設(shè)計(jì)合成專用的醫(yī)用高分子材料。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第6頁(yè)/共165頁(yè)第六頁(yè)，共166頁(yè)。7 美國(guó)國(guó)立心肺研究所在這方面做了開(kāi)創(chuàng)性的工作，他們發(fā)展了血液相容性高分子材料，以用于與血液接觸的人工(rngng)器官制造，如人工(rngng)心臟等。從70年代始，高分子科學(xué)家和醫(yī)學(xué)家積極開(kāi)展合作研究，使醫(yī)用高分子材料快速發(fā)展起來(lái)。至80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，基本形成了一個(gè)嶄新的生物材料產(chǎn)業(yè)。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(ci

6、lio)第7頁(yè)/共165頁(yè)第七頁(yè)，共166頁(yè)。8 醫(yī)用高分于作為一門(mén)邊緣學(xué)科，融和了高分子化學(xué)、高分子物理、生物化學(xué)(shn w hu xu)、合成材料工藝學(xué)、病理學(xué)、藥理學(xué)、解剖學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等多方面的知識(shí)，還涉及許多工程學(xué)問(wèn)題，如各種醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)、制造等。上述學(xué)科的相互交融、相互滲透，促使醫(yī)用高分子材料的品種越來(lái)越豐富，性能越來(lái)越完善，功能越來(lái)越齊全。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第8頁(yè)/共165頁(yè)第八頁(yè)，共166頁(yè)。9 高分子材料雖然不是萬(wàn)能的，不可能指望它解決一切醫(yī)學(xué)問(wèn)題(wnt)，但通過(guò)分子設(shè)計(jì)的途徑，合成出具有生物醫(yī)學(xué)功能的理想醫(yī)用高分子材

7、料的前景是十分廣闊的。有人預(yù)計(jì)，在21世紀(jì)，醫(yī)用高分子將進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。除了大腦之外，人體的所有部位和臟器都可用高分子材料來(lái)取代。仿生人也將比想象中更快地來(lái)到世上。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第9頁(yè)/共165頁(yè)第九頁(yè)，共166頁(yè)。10 目前用高分子材料制成的人工器官中，比較成功的有人工血管、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。巳取得重大研究成果，但還需不斷完善的有人工腎、人工心臟、人工肺、人工胰臟、人工眼球、人造血液等。另有一些功能較為復(fù)雜(fz)的器官，如人工肝臟、人工胃、人工子宮等。則正處于大力研究開(kāi)發(fā)之中。 第八章

8、第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第10頁(yè)/共165頁(yè)第十頁(yè)，共166頁(yè)。11 從應(yīng)用情況看，人工器官的功能開(kāi)始從部分取代向完全取代發(fā)展，從短時(shí)間應(yīng)用向長(zhǎng)時(shí)期應(yīng)用發(fā)展，從大型向小型化發(fā)展，從體外應(yīng)用向體內(nèi)植入發(fā)展、人工器官的種類(zhngli)從與生命密切相關(guān)的部位向人工感覺(jué)器官、人工肢體發(fā)展。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第11頁(yè)/共165頁(yè)第十一頁(yè)，共166頁(yè)。12 醫(yī)用高分子材料研發(fā)過(guò)程中遇到的一個(gè)巨大難題是材料的抗血栓問(wèn)題。當(dāng)材料用于人工器官植入體內(nèi)時(shí)，必然要與血液接觸。由于人體的自然保護(hù)性反應(yīng)將產(chǎn)生排異現(xiàn)象，其中

9、之一即為在材料與肌體接觸表面產(chǎn)生凝血，即血栓，結(jié)果將造成手術(shù)失敗，嚴(yán)重的還會(huì)引起生命危險(xiǎn)。對(duì)高分子材料的抗血栓性研制是醫(yī)用高分子研究中的關(guān)鍵問(wèn)題，至今(zhjn)尚未完全突破。將是今后醫(yī)用高分子材料研究中的首要問(wèn)題。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第12頁(yè)/共165頁(yè)第十二頁(yè)，共166頁(yè)。131.2 醫(yī)用高分子的分類醫(yī)用高分子的分類 醫(yī)用高分子是一門(mén)較年輕醫(yī)用高分子是一門(mén)較年輕(ninqng)的學(xué)科，發(fā)展歷史不的學(xué)科，發(fā)展歷史不長(zhǎng)，因此醫(yī)用高分子的定義至今尚不十分明確。另長(zhǎng)，因此醫(yī)用高分子的定義至今尚不十分明確。另外，由于醫(yī)用高分子是由多學(xué)科參與的交叉學(xué)科

10、，外，由于醫(yī)用高分子是由多學(xué)科參與的交叉學(xué)科，根據(jù)不同學(xué)科領(lǐng)域的習(xí)慣出現(xiàn)了不同的分類方式。根據(jù)不同學(xué)科領(lǐng)域的習(xí)慣出現(xiàn)了不同的分類方式。 目前醫(yī)用高分子材料隨來(lái)源、應(yīng)用目的等可以目前醫(yī)用高分子材料隨來(lái)源、應(yīng)用目的等可以分為多種類型。各種醫(yī)用高分子材料的名稱也很不分為多種類型。各種醫(yī)用高分子材料的名稱也很不統(tǒng)一。統(tǒng)一。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第13頁(yè)/共165頁(yè)第十三頁(yè)，共166頁(yè)。14 日本醫(yī)用高分子專家櫻井靖久將醫(yī)用高分子分成如下的五大類：（1）與生物體組織不直接接觸的材料 這類材料用于制造雖在醫(yī)療衛(wèi)生部門(mén)使用(shyng)，但不直接與生物體組織接

11、觸的醫(yī)療器械和用品。如藥劑容器、血漿袋、輸血輸液用具、注射器、化驗(yàn)室用品、手術(shù)室用品等。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第14頁(yè)/共165頁(yè)第十四頁(yè)，共166頁(yè)。15（2）與皮膚、粘膜接觸的材料 用這類材料制造的醫(yī)療器械和用品，需與人體肌膚與粘膜接觸，但不與人體內(nèi)部組織、血液、體液接觸，因此要求無(wú)毒、無(wú)刺激，有一定的機(jī)械強(qiáng)度。用這類材料制造的物品如手術(shù)用手套、麻醉用品（吸氧管、口罩(kuzho)、氣管插管等）、診療用品（洗眼用具、耳鏡、壓舌片、灌腸用具、腸、胃、食道窺鏡導(dǎo)管和探頭、腔門(mén)鏡、導(dǎo)尿管等）、繃帶、橡皮膏等。人體整容修復(fù)材料，例如假肢、假耳、假眼、

12、假鼻等，也都可歸入這一類中。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第15頁(yè)/共165頁(yè)第十五頁(yè)，共166頁(yè)。16（3）與人體組織短期接觸的材料 這類材料大多用來(lái)制造在手術(shù)中暫時(shí)使用或暫時(shí)替代病變器官的人工臟器(zn q)，如人造血管、人工心臟、人工肺、人工腎臟滲析膜、人造皮膚等。這類材料在使用中需與肌體組織或血液接觸，故一般要求有較好的生物體適應(yīng)性和抗血栓性。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第16頁(yè)/共165頁(yè)第十六頁(yè)，共166頁(yè)。17（4）長(zhǎng)期植入體內(nèi)的材料 用這類材料制造(zhzo)的人工臟器或醫(yī)療器具，一經(jīng)植入人體內(nèi)，

13、將伴隨人的終生，不再取出。因此要求有非常優(yōu)異的生物體適應(yīng)性和抗血栓性，并有較高的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定的化學(xué)、物理性質(zhì)。用這類材料制備的人工臟器包括：腦積水癥髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工氣管、人工尿道、人工骨骼、人工關(guān)節(jié)、手術(shù)縫合線、組織粘合劑等。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第17頁(yè)/共165頁(yè)第十七頁(yè)，共166頁(yè)。18（5）藥用高分子 這類高分子包括大分子化藥物和藥物高分子。前者是指將傳統(tǒng)的小分子藥物大分子化，如聚青霉素；后者則指本身(bnshn)就有藥理功能的高分子，如陰離子聚合物型的干擾素誘發(fā)劑。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cil

14、io)(cilio)第18頁(yè)/共165頁(yè)第十八頁(yè)，共166頁(yè)。19 除此之外，還有以下一些常用的分類方法(fngf)。（1）按材料的來(lái)源分類 1）天然醫(yī)用高分子材料 如膠原、明膠、絲蛋白、角質(zhì)蛋白、纖維素、多糖、甲殼素及其衍生物等。 2）人工合成醫(yī)用高分子材料 如聚氨酯、硅橡膠、聚酯等。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第19頁(yè)/共165頁(yè)第十九頁(yè)，共166頁(yè)。20 3）天然生物組織與器官 取自患者自體的組織，例如采用自身隱靜脈作為冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)的血管替代物； 取自其他人的同種(tn zhn)異體組織，例如利用他人角膜治療患者的角膜疾?。?來(lái)自其他動(dòng)物的異種

15、同類組織，例如采用豬的心臟瓣膜代替人的心臟瓣膜，治療心臟病等。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第20頁(yè)/共165頁(yè)第二十頁(yè)，共166頁(yè)。21（2）按材料(cilio)與活體組織的相互作用關(guān)系分類 1）生物惰性高分子材料(cilio) 在體內(nèi)不降解、不變性、不會(huì)引起長(zhǎng)期組織反應(yīng)的高分子材料(cilio)，適合長(zhǎng)期植入體內(nèi)。 2）生物活性高分子材料(cilio) 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(zhǎng)的材料(cilio)。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第21頁(yè)/共165頁(yè)第二十一頁(yè)，共166頁(yè)。

16、22 3）生物吸收高分子材料 這類材料又稱生物降解高分子材料。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(guò)排泄系統(tǒng)排出體外，對(duì)人體(rnt)健康沒(méi)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。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第22頁(yè)/共165頁(yè)第二十二頁(yè)，共166頁(yè)。23（3）按生物醫(yī)學(xué)用途分類 1）硬組織相容性高分子材料(cilio) 如骨科、齒科用高分子材料(cilio)； 2）軟組織相容性高分子材料(cilio) 3）血液相容性高分子材料(cilio) 4）高分子藥物和藥物控釋高分子材料(cilio)第八章第八章 醫(yī)用高分子材料

17、醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第23頁(yè)/共165頁(yè)第二十三頁(yè)，共166頁(yè)。24（4）按與肌體組織接觸的關(guān)系分類 1) 長(zhǎng)期植入材料 如人工血管、人工關(guān)節(jié)、人工晶狀體等。 2) 短期植入（接觸）材料 如透析器、心肺機(jī)管路和器件等。 3) 體內(nèi)體外連通(lintng)使用的材料 如心臟起搏器的導(dǎo)線、各種插管等。 4) 與體表接觸材料及一次性醫(yī)療用品材料第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第24頁(yè)/共165頁(yè)第二十四頁(yè)，共166頁(yè)。25 目前(mqin)在實(shí)際應(yīng)用中，更實(shí)用的是僅將醫(yī)用高分子分為兩大類，一類是直接用于治療人體某一病變組織、替代人體某一部位

18、或某一臟器、修補(bǔ)人體某一缺陷的材料。如用作人工管道（血管、食道、腸道、尿道等）、人造玻璃體（眼球）、人工臟器（心臟、腎臟、肺、胰臟等）、人造皮膚、人造血管，手術(shù)縫合用線、組織粘合劑、整容材料（假耳、假眼、假鼻、假肢等）的材料。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第25頁(yè)/共165頁(yè)第二十五頁(yè)，共166頁(yè)。26 另一類則是用來(lái)制造醫(yī)療器械、用品的材料，如注射器、手術(shù)鉗、血漿袋等。這類材料用來(lái)為醫(yī)療事業(yè)服務(wù)，但本身并不具備治療(zhlio)疾病、替代人體器官的功能，因此不屬功能高分子的范疇。 國(guó)內(nèi)通常將高分子藥物單獨(dú)列為一類功能性高分子，故不在醫(yī)用高分子范圍內(nèi)討

19、論。 本章討論直接用于治療(zhlio)人體病變組織，替代人體病變器官、修補(bǔ)人體缺陷的高分子材料。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第26頁(yè)/共165頁(yè)第二十六頁(yè)，共166頁(yè)。271.3 對(duì)醫(yī)用高分子材料的基本要求對(duì)醫(yī)用高分子材料的基本要求 醫(yī)用高分子材料是一類特殊用途的材料。它們醫(yī)用高分子材料是一類特殊用途的材料。它們?cè)谑褂眠^(guò)程中，常需與生物肌體、血液、體液等接在使用過(guò)程中，常需與生物肌體、血液、體液等接觸，有些還須長(zhǎng)期植入體內(nèi)。由于醫(yī)用高分子與人觸，有些還須長(zhǎng)期植入體內(nèi)。由于醫(yī)用高分子與人們的健康密切相關(guān)，因此對(duì)進(jìn)入臨床們的健康密切相關(guān)，因此對(duì)進(jìn)入臨床(

20、ln chun)使用階段的醫(yī)使用階段的醫(yī)用高分子材料具有嚴(yán)格的要求，要求有十分優(yōu)良的用高分子材料具有嚴(yán)格的要求，要求有十分優(yōu)良的特性。歸納起來(lái)，一個(gè)具備了以下七個(gè)方面性能的特性。歸納起來(lái)，一個(gè)具備了以下七個(gè)方面性能的材料，可以考慮用作醫(yī)用材料。材料，可以考慮用作醫(yī)用材料。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第27頁(yè)/共165頁(yè)第二十七頁(yè)，共166頁(yè)。28（1）化學(xué)(huxu)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： 1)體液引起聚合物的降解、交聯(lián)和相變化； 2)體內(nèi)的自由基引起材料的氧化降解反應(yīng)； 3)生物酶引起的聚合物分解反

21、應(yīng)； 4)在體液作用下材料中添加劑的溶出； 5)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。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第28頁(yè)/共165頁(yè)第二十八頁(yè)，共166頁(yè)。29 但對(duì)醫(yī)用高分子來(lái)說(shuō)，在某些情況下，“老化”并不一定都是貶意的，有時(shí)甚至還有積極的意義。如作為醫(yī)用粘合劑用于組織粘合，或作為醫(yī)用手術(shù)縫合線時(shí)，在發(fā)揮(fhu)了相應(yīng)的效用后，反倒不希望它們有太好的化學(xué)穩(wěn)定性，而是希望它們盡快地被組織所分解、吸收或迅速排出體外。在這種情況下，對(duì)材料的附加要求是：在分解過(guò)程中，不應(yīng)產(chǎn)生對(duì)人體有害的副產(chǎn)物。第八章第八章 醫(yī)用高

22、分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第29頁(yè)/共165頁(yè)第二十九頁(yè)，共166頁(yè)。30（2）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)用材料。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，這些單體和添加劑會(huì)慢慢(mn mn)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，嚴(yán)重的可引起全身性反應(yīng)。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第30頁(yè)/共165頁(yè)第三十頁(yè)，共166頁(yè)。31（3）不會(huì)致癌 根據(jù)(gnj)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論認(rèn)為，

23、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，也有病毒引起的原因。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第31頁(yè)/共165頁(yè)第三十一頁(yè)，共166頁(yè)。32 當(dāng)醫(yī)用高分子材料植入人體后，高分子材料本身的性質(zhì)，如化學(xué)組成、交聯(lián)度、相對(duì)分子質(zhì)量(zhling)及其分布、分子鏈構(gòu)象、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子材料中所含的雜質(zhì)、殘留單體、添加劑都可能與致癌因素有關(guān)。但研究表明，在排除了小分子滲出物的影響之外，與其他材料相比，高分子材料本身并沒(méi)有比其他材料更多的致癌可能性。第八章第

24、八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第32頁(yè)/共165頁(yè)第三十二頁(yè)，共166頁(yè)。33（4）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(brn)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。 高分子材料的血液相容性問(wèn)題是一個(gè)十分活躍的研究課題，但至今尚未制得一種能完全抗血栓的高分子材料。這一問(wèn)題的徹底解決，還有待于各國(guó)科學(xué)家的共同努力。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第33頁(yè)/共165頁(yè)第三十三頁(yè)，共166頁(yè)。34（5）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

25、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(hunjng)中，不會(huì)很快失去原有的機(jī)械強(qiáng)度。 事實(shí)上，在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，高分子材料受到各種因素的影響，其性能不可能永遠(yuǎn)保持不變。我們僅希望變化盡可能少一些，或者說(shuō)壽命盡可能長(zhǎng)一些。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第34頁(yè)/共165頁(yè)第三十四頁(yè)，共166頁(yè)。35 一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)穩(wěn)定性(dng xng)好的，不含易降解基團(tuán)的高分子材料，機(jī)械穩(wěn)定也比較好。如聚酰胺的酰胺基團(tuán)在酸性和堿性條件下都易降解，因此，用作人體各部件時(shí)，均會(huì)在短期內(nèi)損失其機(jī)械強(qiáng)度，故一般不適宜選作植入材料

26、。而聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性(dng xng)較好，其在生物體內(nèi)的穩(wěn)定性(dng xng)也較好。表91是一些高分子以纖維形式植入狗的動(dòng)脈后其機(jī)械強(qiáng)度的損失情況。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第35頁(yè)/共165頁(yè)第三十五頁(yè)，共166頁(yè)。36第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)表表91 高分子材料在狗體內(nèi)高分子材料在狗體內(nèi)(t ni)的機(jī)械穩(wěn)定性的機(jī)械穩(wěn)定性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676174.6107380.7滌綸樹(shù)脂滌綸樹(shù)脂78011.4聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯6701.0聚四氟乙

27、烯聚四氟乙烯6775.3第36頁(yè)/共165頁(yè)第三十六頁(yè)，共166頁(yè)。37（6）能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變性 高分子材料在植入體內(nèi)之前，都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌消毒。目前滅菌處理一般(ybn)有三種方法：蒸汽滅菌、化學(xué)滅菌、射線滅菌。國(guó)內(nèi)大多采用前兩種方法。因此在選擇材料時(shí)，要考慮能否耐受得了。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第37頁(yè)/共165頁(yè)第三十七頁(yè)，共166頁(yè)。38（7）易于加工成需要的復(fù)雜形狀 人工臟器往往具有很復(fù)雜的形狀，因此，用于人工臟器的高分子材料應(yīng)具有優(yōu)良的成型性能。否則，即使各項(xiàng)性能都滿足醫(yī)用高分子的要求，卻無(wú)法加工成所需的形狀，則仍然

28、是無(wú)法應(yīng)用的。 此外還要防止在醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工工程中引入對(duì)人體有害的物質(zhì)。應(yīng)嚴(yán)格控制原料的純度。加工助劑必須符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)當(dāng)(yngdng)具有適宜的潔凈級(jí)別，符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第38頁(yè)/共165頁(yè)第三十八頁(yè)，共166頁(yè)。39 與其他(qt)高分子材料相比，對(duì)醫(yī)用高分子材料的要求是非常嚴(yán)格的。對(duì)于不同用途的醫(yī)用高分子材料，往往又有一些具體要求。在醫(yī)用高分子材料進(jìn)入臨床應(yīng)用之前，都必須對(duì)材料本身的物理化學(xué)性能、機(jī)械性能以及材料與生物體及人體的相互適應(yīng)性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，然后經(jīng)國(guó)家管理部門(mén)批準(zhǔn)才能進(jìn)入臨床使用。第八

29、章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第39頁(yè)/共165頁(yè)第三十九頁(yè)，共166頁(yè)。402. 高分子材料的生物相容性高分子材料的生物相容性 生物相容性是指植入生物體內(nèi)的材料與肌生物相容性是指植入生物體內(nèi)的材料與肌體之體之間的適應(yīng)性。對(duì)生物體來(lái)說(shuō)，植入的材料不間的適應(yīng)性。對(duì)生物體來(lái)說(shuō)，植入的材料不管其結(jié)管其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)如何，都是外來(lái)異物。出于本能的構(gòu)、性質(zhì)如何，都是外來(lái)異物。出于本能的自我保自我保護(hù)，一般都會(huì)出現(xiàn)排斥現(xiàn)象。這種排斥反應(yīng)護(hù)，一般都會(huì)出現(xiàn)排斥現(xiàn)象。這種排斥反應(yīng)的嚴(yán)重的嚴(yán)重程度程度(chngd)，決定了材料的生物相容性。，決定了材料的生物相容性。因此提高應(yīng)用高因

30、此提高應(yīng)用高分子材料與肌體的生物相容性，是材料和醫(yī)分子材料與肌體的生物相容性，是材料和醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)科學(xué)家們必須面對(duì)的課題。家們必須面對(duì)的課題。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第40頁(yè)/共165頁(yè)第四十頁(yè)，共166頁(yè)。41 由于不同的高分子材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用目的不同，生物相容性又可分為組織(zzh)相容性和血液相容性兩種。組織(zzh)相容性是指材料與人體組織(zzh)，如骨骼、牙齒、內(nèi)部器官、肌肉、肌腱、皮膚等的相互適應(yīng)性，而血液相容性則是指材料與血液接觸是不是會(huì)引起凝血、溶血等不良反應(yīng)。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)

31、第41頁(yè)/共165頁(yè)第四十一頁(yè)，共166頁(yè)。422.1 高分子材料的組織相容性高分子材料的組織相容性2.1.1 高分子材料植入對(duì)組織反應(yīng)的影響高分子材料植入對(duì)組織反應(yīng)的影響 高分子材料植入人體后，對(duì)組織反應(yīng)的影響因高分子材料植入人體后，對(duì)組織反應(yīng)的影響因素包括材料本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（如微相結(jié)構(gòu)、親水素包括材料本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（如微相結(jié)構(gòu)、親水性、疏水性、電荷等）、材料中可滲出的化學(xué)成分性、疏水性、電荷等）、材料中可滲出的化學(xué)成分（如殘留單體、雜質(zhì)、低聚物、添加劑等）、降解（如殘留單體、雜質(zhì)、低聚物、添加劑等）、降解或代謝產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物(chnw)等。此外，植入材料的幾何形狀也可能等。此外，植入材

32、料的幾何形狀也可能引起組織反應(yīng)。引起組織反應(yīng)。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第42頁(yè)/共165頁(yè)第四十二頁(yè)，共166頁(yè)。43（1）材料中滲出的化學(xué)成分對(duì)生物反應(yīng)的影響 材料中逐漸滲出的各種化學(xué)成分（如添加劑、雜質(zhì)、單體、低聚物以及降解產(chǎn)物等）會(huì)導(dǎo)致不同類型的組織反應(yīng)，例如炎癥反應(yīng)。組織反應(yīng)的嚴(yán)重程度與滲出物的毒性、濃度(nngd)、總量、滲出速率和持續(xù)期限等密切相關(guān)。一般而言，滲出物毒性越大、滲出量越多，則引起的炎癥反應(yīng)越強(qiáng)。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第43頁(yè)/共165頁(yè)第四十三頁(yè)，共166頁(yè)。44 例如，聚

33、氨酯和聚氯乙烯中可能存在的殘余單體有較強(qiáng)的毒性，滲出后會(huì)引起人體嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。而硅橡膠、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分子的毒性滲出物通常(tngchng)較少，植入人體后表現(xiàn)的炎癥反應(yīng)較輕。 如果滲出物的持續(xù)滲出時(shí)間較長(zhǎng)，則可能發(fā)展成慢性炎癥反應(yīng)。如某些被人體分解吸收較慢的生物吸收性高分子材料容易引起慢性無(wú)菌性炎癥。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第44頁(yè)/共165頁(yè)第四十四頁(yè)，共166頁(yè)。45（2）高分子材料的生物降解(shn w jin ji)對(duì)生物反應(yīng)的影響 高分子材料生物降解(shn w jin ji)對(duì)人體組織反應(yīng)的影響取決于降解速度、產(chǎn)物的毒性、降

34、解的持續(xù)期限等因素。降解速度慢而降解產(chǎn)物毒性小，一般不會(huì)引起明顯的組織反應(yīng)。但若降解速度快而降解產(chǎn)物毒性大，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的急性或慢性炎癥反應(yīng)。如有報(bào)道采用聚酯材料作為人工喉管修補(bǔ)材料出現(xiàn)慢性炎癥的情況。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第45頁(yè)/共165頁(yè)第四十五頁(yè)，共166頁(yè)。46（3）材料物理形態(tài)等因素對(duì)組織反應(yīng)的影響 高分子材料的物理形態(tài)如大小、形狀、孔度、表面平滑度等因素也會(huì)影響組織反應(yīng)。另外，試驗(yàn)動(dòng)物的種屬差異、材料植入生物體的位置等生物學(xué)因素以及植入技術(shù)等人為因素也是不容忽視的。 一般來(lái)說(shuō)，植入體內(nèi)材料的體積越大、表面越平滑，造成的組織反應(yīng)越嚴(yán)重

35、。植入材料與生物組織之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xin du yn dn)，也會(huì)引發(fā)較嚴(yán)重的組織反應(yīng)。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第46頁(yè)/共165頁(yè)第四十六頁(yè)，共166頁(yè)。47 曾對(duì)不同形狀的材料植入小白鼠體內(nèi)出現(xiàn)腫瘤的情況進(jìn)行過(guò)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)植入材料為大體積(tj)薄片時(shí)，出現(xiàn)腫瘤的可能性比在薄片上穿大孔時(shí)高出一倍左右。而海綿狀、纖維狀和粉末狀材料幾乎不會(huì)引起腫瘤（見(jiàn)表92）。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第47頁(yè)/共165頁(yè)第四十七頁(yè)，共166頁(yè)。48第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)

36、表表92 不同形狀的材料不同形狀的材料(cilio)對(duì)產(chǎn)生腫瘤的影響對(duì)產(chǎn)生腫瘤的影響* （%） 形形 狀狀材材 料料薄片薄片大孔薄片大孔薄片海綿狀海綿狀纖維狀纖維狀粉末狀粉末狀玻玻 璃璃33.318000賽賽 璐璐 珞珞2319000滌綸樹(shù)脂滌綸樹(shù)脂188000尼尼 龍龍427100聚四氟乙烯聚四氟乙烯205000聚苯乙烯聚苯乙烯2810010聚聚 氨氨 酯酯3311110聚氯乙稀聚氯乙稀240200硅硅 橡橡 膠膠4116000* 試驗(yàn)(shyn)周期為兩年第48頁(yè)/共165頁(yè)第四十八頁(yè)，共166頁(yè)。49 原因可能是由于材料的植入使周圍的細(xì)胞代謝受到障礙(zhng i)，營(yíng)養(yǎng)和氧的供應(yīng)不充分

37、以及長(zhǎng)期受到異物刺激而使細(xì)胞異常分化、產(chǎn)生變異所致。而當(dāng)植入材料為海綿狀、纖維狀和粉末狀時(shí)，組織細(xì)胞可圍繞材料生長(zhǎng)，因此不會(huì)由于營(yíng)養(yǎng)和氧的不足而變異，因此致癌危險(xiǎn)性較小。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第49頁(yè)/共165頁(yè)第四十九頁(yè)，共166頁(yè)。502.1.2 高分子材料在體內(nèi)的表面鈣化 觀察發(fā)現(xiàn)，高分子材料在植入人體內(nèi)后，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試用后，會(huì)出現(xiàn)鈣化合物在材料表面沉積的現(xiàn)象，即鈣化現(xiàn)象。鈣化現(xiàn)象往往是導(dǎo)致高分子材料在人體內(nèi)應(yīng)用失效的原因之一。試驗(yàn)結(jié)果證明，鈣化現(xiàn)象不僅是膠原生物材料的特征，一些(yxi)高分子水溶膠，如聚甲基丙烯酸羥乙酯在大鼠、倉(cāng)鼠

38、、荷蘭豬的皮下也發(fā)現(xiàn)有鈣化現(xiàn)象。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第50頁(yè)/共165頁(yè)第五十頁(yè)，共166頁(yè)。51 用等離子體發(fā)射光譜法分析鈣化沉積層的元素組成，發(fā)現(xiàn)鈣化層中以鈣、磷兩種元素為主，鈣磷比為1.611.69，平均值1.66，與羥基磷灰石中的鈣磷比1.67幾乎相同，此外還含有(hn yu)少量的鋅和鎂。這表明，鈣化現(xiàn)象是高分子材料植入動(dòng)物體內(nèi)后，對(duì)肌體組織造成刺激，促使肌體的新陳代謝加速的結(jié)果。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第51頁(yè)/共165頁(yè)第五十一頁(yè)，共166頁(yè)。52 影響高分子材料表面鈣化(gihu)

39、的因素很多，包括生物因素（如物種、年齡、激素水平、血清磷酸鹽水平、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)吸附、局部血流動(dòng)力學(xué)、凝血等）和材料因素（親水性、疏水性、表面缺陷）等。一般而言，材料植入時(shí)，被植個(gè)體越年青，材料表面越可能發(fā)生鈣化(gihu)。多孔材料的鈣化(gihu)情況比無(wú)孔材料要嚴(yán)重。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第52頁(yè)/共165頁(yè)第五十二頁(yè)，共166頁(yè)。532.1.3 高分子材料的致癌性 雖然目前尚無(wú)足夠的證據(jù)說(shuō)明高分子材料的植入會(huì)引起人體內(nèi)的癌癥。但是，許多試驗(yàn)動(dòng)物研究表明，當(dāng)高分子材料植入鼠體內(nèi)時(shí)，只要植入的材料是固體(gt)材料而且面積大于1cm2，無(wú)論材料

40、的種類（高分子、金屬或陶瓷）、形狀（膜、片狀或板狀）以及材料本身是否具有化學(xué)致癌性，均有可能導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。這種現(xiàn)象稱為固體(gt)致癌性或異物致癌性。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第53頁(yè)/共165頁(yè)第五十三頁(yè)，共166頁(yè)。54 根據(jù)癌癥的發(fā)生率和潛伏期，高分子材料對(duì)大鼠的致癌性可分為三類。 能釋放出小分子致癌物的高分子材料，具有高發(fā)生率，潛伏期短的特征。 本身具有癌癥原性的高分子材料，發(fā)生率較高，潛伏期不定； 只是作為簡(jiǎn)單(jindn)異物的高分子材料，發(fā)生率較低，潛伏期長(zhǎng)。顯然只有第三類高分子材料才有可能進(jìn)行臨床應(yīng)用。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料

41、醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第54頁(yè)/共165頁(yè)第五十四頁(yè)，共166頁(yè)。55 研究發(fā)現(xiàn)，異物致癌性與慢性炎癥(ynzhng)反應(yīng)、纖維化特別是纖維包膜厚度密切相關(guān)。例如當(dāng)在大鼠體內(nèi)植入高分子材料后，如果前312 個(gè)月內(nèi)形成的纖維包膜厚度大于0.2 mm，經(jīng)過(guò)一定的潛伏期后通常會(huì)出現(xiàn)癌癥。而低于此值，癌癥很少發(fā)生。因此0.2 mm可能是誘發(fā)鼠體癌癥的臨界纖維包膜厚度。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第55頁(yè)/共165頁(yè)第五十五頁(yè)，共166頁(yè)。562.2 高分子材料的血液相容性高分子材料的血液相容性2.2.1 高分子材料的凝血作用高分子材料的凝血

42、作用（1）血栓的形成）血栓的形成 通常，當(dāng)人體通常，當(dāng)人體(rnt)的表皮受到損傷時(shí)，流出的血液的表皮受到損傷時(shí)，流出的血液會(huì)自動(dòng)凝固，稱為血栓。實(shí)際上，血液在受到下列會(huì)自動(dòng)凝固，稱為血栓。實(shí)際上，血液在受到下列因素影響時(shí)，都可能發(fā)生血栓：因素影響時(shí)，都可能發(fā)生血栓： 血管壁特性與血管壁特性與狀態(tài)發(fā)生變化；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； 血液血液的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第56頁(yè)/共165頁(yè)第五十六頁(yè)，共166頁(yè)。57 根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)，對(duì)血液的循環(huán)，人體內(nèi)存在兩個(gè)對(duì)立系統(tǒng)(xtng

43、)，即促使血小板生成和血液凝固的凝血系統(tǒng)(xtng)和由肝素、抗凝血酶以及促使纖維蛋白凝膠降解的溶纖酶等組成的抗凝血系統(tǒng)(xtng)。當(dāng)材料植入體內(nèi)與血液接觸時(shí)，血液的流動(dòng)狀態(tài)和血管壁狀態(tài)都將發(fā)生變化，凝血系統(tǒng)(xtng)開(kāi)始發(fā)揮作用，從而發(fā)生血栓。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第57頁(yè)/共165頁(yè)第五十七頁(yè)，共166頁(yè)。58 血栓的形成機(jī)理是十分復(fù)雜的。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。此外，紅血球粘附引起溶血(rn xu)；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原

44、因。（見(jiàn)圖91) 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第58頁(yè)/共165頁(yè)第五十八頁(yè)，共166頁(yè)。59圖91 血栓(xushun)形成過(guò)程示意圖 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio) 血液與異物表面接觸血漿蛋白吸附血小板粘附血小板放出凝血因子血小板血栓血栓形成紅血球粘附溶血凝血致活酶活化凝血酶原活化纖維蛋白朊沉積第59頁(yè)/共165頁(yè)第五十九頁(yè)，共166頁(yè)。60（2）影響血小板在材料表面粘附的因素 1) 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有機(jī)硅聚合物，而易粘附于尼龍、玻璃等高能表面上。此外，在聚甲

45、基丙烯酸羥乙酯、接枝聚乙烯醇、主鏈和側(cè)鏈中含有聚乙二醇結(jié)構(gòu)的親水性材料表面上，血小板的粘附量都比較少。這可能是由于容易被水介質(zhì)潤(rùn)濕而具有較小的表面能。因此，有理由(lyu)認(rèn)為，低表面能材料具有較好的抗血栓性。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第60頁(yè)/共165頁(yè)第六十頁(yè)，共166頁(yè)。61 也有觀點(diǎn)認(rèn)為，血小板的粘附與兩相界面自由能有更為直接的關(guān)系。界面自由能越小，材料表面越不活潑，則與血液接觸(jich)時(shí)，與血液中各成分的相互作用力也越小，故造成血栓的可能性就較小。大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，除聚四氟乙烯外，臨界表面張力小的材料，血小板都不易粘附（見(jiàn)表93）。第八

46、章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第61頁(yè)/共165頁(yè)第六十一頁(yè)，共166頁(yè)。62第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)表93 材料表面張力與血小板粘附(zhn f)量的關(guān)系材材 料料臨界表面張力臨界表面張力 /Pa血小板粘附量血小板粘附量 /*尼龍尼龍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* 人血浸漬(jnz)3分鐘； 狗血循環(huán)1分鐘。第62頁(yè)/共165頁(yè)第六十二頁(yè)，共166頁(yè)。632) 血小板的粘附與材料的含水率有關(guān)(yugun) 有

47、些高分子材料與水接觸后能形成高含水狀態(tài)（2090以上）的水凝膠。在水凝膠中，由于含水量增加而使高分子的實(shí)質(zhì)部分減少，因此，植入人體后，與血液的接觸機(jī)會(huì)也減少，相應(yīng)的血小板粘附數(shù)減少。實(shí)驗(yàn)表明，丙烯酰胺、甲基丙烯酸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聚的水凝膠，都具有較好的抗血栓性。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第63頁(yè)/共165頁(yè)第六十三頁(yè)，共166頁(yè)。64 一般認(rèn)為，水凝膠與血液的相容性，與其(yq)交聯(lián)密度、親水性基團(tuán)數(shù)量等因素有關(guān)。含親水基團(tuán)太多的聚合物，往往抗血栓性反而不好。因?yàn)樗z表面不僅對(duì)血小板粘附能力小，而且對(duì)蛋白

48、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成分被“沖走”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。研究認(rèn)為，抗血栓性較好的水凝膠，其含水率應(yīng)維持在6575。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第64頁(yè)/共165頁(yè)第六十四頁(yè)，共166頁(yè)。653) 血小板的粘附與材料表面(biomin)疏水親水平衡有關(guān) 綜合上述討淪不難看出，無(wú)論是疏水性聚合物還是親水性聚合物，都可在一定程度上具有抗血栓性。進(jìn)一步的研究表明，材料的抗血栓性，并不簡(jiǎn)單決定于其是疏水性的還是親水性的，而是決定于它們的平衡值。一個(gè)親水疏水

49、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)，形成一層隋性層，從而減少血小板在其上層的粘附。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第65頁(yè)/共165頁(yè)第六十五頁(yè)，共166頁(yè)。66 例如，甲基丙烯酸羥乙酯/甲基丙烯酸乙酯共聚物比單純的聚甲基丙烯酸羥乙酯對(duì)血液的破壞性要小；甲基丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸共聚物也比單純的聚甲基丙烯酸對(duì)血液的破壞性要小。 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)(jigu)，也是為達(dá)到這一目的而設(shè)計(jì)的。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第66頁(yè)/共165頁(yè)第六十六頁(yè)，共166頁(yè)。674)

50、 血小板的粘附與材料表面的電荷性質(zhì)有關(guān)(yugun) 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，由于同性相斥的原因，血液在血管中不會(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，有利于材料的抗血栓性。但也有實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，血小板中的凝血因子在負(fù)電荷表面容易活化。因此，若電荷密度太大，容易損傷血小板，反而造成血栓。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第67頁(yè)/共165頁(yè)第六十七頁(yè)，共166頁(yè)。685) 血小板的粘附與材料表面的光滑程度有關(guān) 由于凝血效應(yīng)與血液(xuy)的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，血液(xuy)流經(jīng)的表面上有任何障礙都會(huì)改變

51、其流動(dòng)狀態(tài)，因此材料表面的平整度將嚴(yán)重影響材料的抗血栓性。據(jù)研究知，材料表面若有3m以上凹凸不變的區(qū)域，就會(huì)在該區(qū)域形成血栓。由此可見(jiàn)，將材料表面盡可能處理得光滑，以減少血小板、細(xì)胞成分在表面上的粘附和聚集，是減少血栓形成可能性的有效措施之一。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第68頁(yè)/共165頁(yè)第六十八頁(yè)，共166頁(yè)。692.2.2 血液相容性高分于材料的制取（1）使材料表面帶上負(fù)電荷的基團(tuán) 例如將芝加哥酸（1氨基(nj)8萘酚2, 4二磺酸萘）（見(jiàn)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。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高

52、分子材料(cilio)(cilio)NHSO2NNOH NH2SO3HSO3H第69頁(yè)/共165頁(yè)第六十九頁(yè)，共166頁(yè)。70（2）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）和物理法（等離子體法、高能輻射法、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，如肝素、聚氧化乙烯(y x)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(y x)處理過(guò)的玻璃上。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第70頁(yè)/共165頁(yè)第七十頁(yè)，共166頁(yè)。71 添加聚氧化乙烯（分子量為6000）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

53、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。 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，使其達(dá)到一個(gè)最佳(zu ji)值，也是改善材料血液相容性的有效方法。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第71頁(yè)/共165頁(yè)第七十一頁(yè)，共166頁(yè)。72（3）制備具有微相分離結(jié)構(gòu)的材料 研究發(fā)現(xiàn)，具有微相分離結(jié)構(gòu)的高分子材料對(duì)血液相容性有十分重要的作用，而它們基本上是嵌段共聚物和接枝共聚物。其中研究得較多的是聚氨酯嵌段共聚物，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、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形成連續(xù)(linx)相；

54、硬段包含脲基和氨基甲酸酯基，形成分散相。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第72頁(yè)/共165頁(yè)第七十二頁(yè)，共166頁(yè)。73 在這類嵌段共聚物血液相容性的研究中發(fā)現(xiàn)，軟段聚醚對(duì)材料的抗凝血性的貢獻(xiàn)較大，而其分子量對(duì)血液相容性和血漿蛋白質(zhì)的吸附均有顯著影響。同樣，具有微相分離(fnl)結(jié)構(gòu)的接枝共聚物、親水/疏水型嵌段共聚物等都有一定的抗凝血性。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第73頁(yè)/共165頁(yè)第七十三頁(yè)，共166頁(yè)。74（4）高分子材料的肝素(n s)化 肝素(n s)是一種硫酸多糖類物質(zhì)（見(jiàn)下式），是最早被認(rèn)識(shí)的天然抗

55、凝血產(chǎn)物之一。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)HOHHO HHOHOOOHHHOHHCOOHHCH2OSO3HHNHSO3HOHOHHO HHOHOOHHHOHHCOOHHCH2OSO3HHNHSO3H第74頁(yè)/共165頁(yè)第七十四頁(yè)，共166頁(yè)。75 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。將肝素通過(guò)接枝方法固定在高分子材料(cilio)表面上以提高其抗凝血性，是使材料(cilio)的抗凝血性改變的重要途徑。在高分子材料(cilio)結(jié)構(gòu)中引入肝素后，在使用過(guò)程中，肝素慢慢地釋放，能明顯提高抗血栓性。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分

56、子材料(cilio)(cilio)第75頁(yè)/共165頁(yè)第七十五頁(yè)，共166頁(yè)。76（5）材料表面?zhèn)蝺?nèi)膜化 人們發(fā)現(xiàn)，大部分高分子材料的表面容易沉漬血纖蛋白而凝血。如果有意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(fgi)了一層光滑的生物層偽內(nèi)膜。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。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第76頁(yè)/共165頁(yè)第七十六頁(yè)，共166頁(yè)。773. 生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料

57、 許多高分子材料植入人體內(nèi)后只是起到暫許多高分子材料植入人體內(nèi)后只是起到暫時(shí)替時(shí)替代作用，例如高分子手術(shù)縫合線用于縫合體代作用，例如高分子手術(shù)縫合線用于縫合體內(nèi)組織內(nèi)組織時(shí)，當(dāng)肌體組織痊愈后，縫合線的作用即告時(shí)，當(dāng)肌體組織痊愈后，縫合線的作用即告結(jié)束，結(jié)束，這時(shí)希望用作縫合線的高分子材料能盡快地這時(shí)希望用作縫合線的高分子材料能盡快地分解并分解并被人體吸收，以最大限度地減少高分子材料被人體吸收，以最大限度地減少高分子材料對(duì)肌體對(duì)肌體的長(zhǎng)期影響。由于生物吸收性材料容易的長(zhǎng)期影響。由于生物吸收性材料容易(rngy)在生物體內(nèi)在生物體內(nèi)分解，參與代謝，并最終排出體外，對(duì)人體分解，參與代謝，并最終排出體

58、外，對(duì)人體無(wú)害，無(wú)害，因而越來(lái)越受到人們的重視。因而越來(lái)越受到人們的重視。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第77頁(yè)/共165頁(yè)第七十七頁(yè)，共166頁(yè)。783.1 生物吸收性高分子材料的設(shè)計(jì)原理生物吸收性高分子材料的設(shè)計(jì)原理3.1.1 生物降解性和生物吸收性生物降解性和生物吸收性 生物吸收性高分子材料在體液生物吸收性高分子材料在體液(ty)的作用下完成兩的作用下完成兩個(gè)步驟，即降解和吸收。前者往往涉及高分子主鏈個(gè)步驟，即降解和吸收。前者往往涉及高分子主鏈的斷裂，使分子量降低。作為醫(yī)用高分子要求降解的斷裂，使分子量降低。作為醫(yī)用高分子要求降解產(chǎn)物（單體、低聚體

59、或碎片）無(wú)毒，并且對(duì)人體無(wú)產(chǎn)物（單體、低聚體或碎片）無(wú)毒，并且對(duì)人體無(wú)副作用。副作用。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第78頁(yè)/共165頁(yè)第七十八頁(yè)，共166頁(yè)。79 高分子材料在體內(nèi)最常見(jiàn)的降解反應(yīng)為水解反應(yīng)，包括酶催化(cu hu)水解和非酶催化(cu hu)水解。能夠通過(guò)酶專一性反應(yīng)降解的高分子稱為酶催化(cu hu)降解高分子；而通過(guò)與水或體液接觸發(fā)生水解的高分子稱為非酶催化(cu hu)降解高分子。 從嚴(yán)格意義上講，只有酶催化(cu hu)降解才稱得上生物降解，但在實(shí)際應(yīng)用中將這兩種降解統(tǒng)稱為生物降解。 第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材

60、料(cilio)(cilio)第79頁(yè)/共165頁(yè)第七十九頁(yè)，共166頁(yè)。80 吸收過(guò)程是生物體為了攝取營(yíng)養(yǎng)或通過(guò)腎臟、汗腺或消化道排泄廢物所進(jìn)行的正常生理(shngl)過(guò)程。高分子材料一旦在體內(nèi)降解以后，即進(jìn)入生物體的代謝循環(huán)。這就要求生物吸收性高分子應(yīng)當(dāng)是正常代謝物或其衍生物通過(guò)可水解鍵連接起來(lái)的。在一般情況下，由CC鍵形成的聚烯烴材料在體內(nèi)難以降解。只有某些具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子材料才能夠被某些酶所降解。第八章第八章 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料(cilio)(cilio)第80頁(yè)/共165頁(yè)第八十頁(yè)，共166頁(yè)。813.1.2 生物吸收性高分子材料的分解吸收速度 用于人體組織治療的生物吸