為長期植入人體的

1、為長期植入人體的醫(yī)用塑料制品選擇合適的高分子材料,第二組 梁習(xí)習(xí)、顧艷、周溪、謝錚、董超、夏志偉、徐亞凱、訾孝杰、黃華林,醫(yī)用高分子,醫(yī)用高分子是指可以應(yīng)用于醫(yī)藥的人工合成(包括改性)的高分子材料，不包括天然高分子材料、生物高分子材料、無機(jī)(高分子)材料等在內(nèi)。實(shí)際上，醫(yī)用高分子材料，也可以叫高分子醫(yī)用材料，有兩層含義，一層是醫(yī)用生物材料，或者叫合成高分子醫(yī)用生物材料，定義比較狹窄，指應(yīng)用于生物體內(nèi)的包括藥物在內(nèi)的材料；另一層含義是在醫(yī)療行業(yè)或在醫(yī)藥領(lǐng)域內(nèi)被使用的人工合成的高分子材料，顯然后者可能還包括一些藥用包裝材料等。我們現(xiàn)在講的醫(yī)用高分子往往指后一層含義，即廣泛的醫(yī)用高分子材料的含義，但

2、研究或討論的重點(diǎn)，又往往是第一層含義，即指那些醫(yī)用生物材料，作用或應(yīng)用于人體，起組織、藥用、替代、修復(fù)、增強(qiáng)、治療、處理、護(hù)理等作用的合成高分子材料。,用于人工臟器的部分高分子材料,選材,PTFE（EPTFE） Q PEU PMMA 聚酯類 聚酯纖維 聚硅酮 聚膦腈,PTFE,聚四氟乙烯（英文 ：PTFE，F(xiàn)4），俗稱“塑料王”，它是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物。 結(jié)構(gòu)：側(cè)基全為氟原子，分子鏈規(guī)整性和對稱性極好，大分子呈線性結(jié)構(gòu)，幾乎沒有支鏈，極易結(jié)晶。,耐高溫使用工作溫度達(dá)250（能在+250至-180的溫度下長期工作）。 耐低溫具有良好的機(jī)械韌性；即使溫度下降到-196，也可保持5%

3、的伸長率。 耐腐蝕對大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、水和各種有機(jī)溶劑。 耐氣候有塑料中最佳的老化壽命。 高潤滑是固體材料中摩擦系數(shù)最低者。 不粘附是固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質(zhì)。 無毒害具有生理惰性，作為人工血管和臟器長期植入體內(nèi)無不良反應(yīng)。,EPTFE,膨體聚四氟乙烯微孔薄膜：由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)壓延、雙向拉伸制成。被拉伸的制品應(yīng)在特定的溫度范圍內(nèi)熱定型, 經(jīng)冷卻后便可得到醫(yī)用制品。,人工血管,表中指標(biāo)均達(dá)到醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)，說明EPTFE作為醫(yī)用制品是一種較理想的高分子材料。 用途： EPTFE血管 EPTFE心臟補(bǔ)片 EPTFE人工氣管 EPTFE內(nèi)窺鏡鉗導(dǎo)管管體,Q（

4、硅橡膠）,硅橡膠（英文名稱：Silicone rubber） 硅橡膠是相對分子質(zhì)量高的線性聚有機(jī)硅氧烷彈性體。 結(jié)構(gòu)對稱，分子主鏈呈螺旋狀使硅氧單鍵的極性相互抵消，而且側(cè)鏈的R一般都是低極性或非極性基團(tuán)，所以整個(gè)大分子極性很低，使硅橡膠表現(xiàn)出疏水性、耐氧化及抗老化性！,優(yōu)點(diǎn)： 優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能，硅橡膠突出的性能是使用溫度寬廣，能在-60（或更低的溫度）至+250（或更高的溫度）下長期使用。 缺點(diǎn)： 抗張強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度等機(jī)械性能較差，在常溫下其物理機(jī)械性能不及大多數(shù)合成橡膠。除腈硅、氟硅橡膠外，一般的硅橡膠耐油、耐溶劑性能欠佳，因而硅橡膠不宜用于普通條件的

5、場合，但卻非常適用于許多特定的用途。 尤其在生物醫(yī)學(xué)工程中，硅橡膠是醫(yī)用高分子材料中特別重要的一類。它具有優(yōu)異的生理惰性，無毒、無味、無腐蝕、抗凝血、與機(jī)體的相容性好，并能經(jīng)受苛刻的消毒條件。根據(jù)需要可加工成管材、片材、薄膜及異形構(gòu)件，可用做醫(yī)療器械、人工臟器等?，F(xiàn)今國內(nèi)都有專門的醫(yī)用級硅橡膠。,PEU,當(dāng)前醫(yī)療領(lǐng)域，人工器官和醫(yī)療器具所用的聚氨酯屬于聚醚型聚氨酯。 由于聚醚氨酯具有微相分離結(jié)構(gòu)，因而有良好的抗凝血性能、力學(xué)性能、彈性、化學(xué)穩(wěn)定性、生物相容性、耐撓曲性、耐疲勞性，耐水性、耐磨性和耐輻射性，正是由于聚氨酯的這種優(yōu)異性能，使其在醫(yī)療領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。,PMMA,聚甲基丙烯酸甲酯質(zhì)

6、輕，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，較好的抗潮濕性能，可長期在潮濕條件下使用，對水溶性無機(jī)鹽、堿及某些稀酸有一定穩(wěn)定性。其耐生物老化性能和生物相容性好，光學(xué)性能優(yōu)異，透光率高。 醫(yī)學(xué)上被用來作顱骨修補(bǔ)材料、人工骨、人工關(guān)節(jié)、胸腔填充材料、人上關(guān)節(jié)骨粘固劑，特別是在假牙、牙托的應(yīng)用中更為廣泛。改性的親水性聚甲基丙烯酸甲酯在眼科、燒傷敷料和藥物微膠囊等方面也都得到廣泛應(yīng)用。,聚酯類,作為醫(yī)用塑料的聚酯類主要是聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯，這類材料制成纖維后富有彈性強(qiáng)度高，耐熱，耐撓曲，耐腐蝕，吸水性很低，生物相容性好，因此其編織物在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用廣泛，如人工血管、人工食道、人工臉、創(chuàng)傷覆蓋保護(hù)材料、心血

7、管修補(bǔ)材料等。但這類材料與血液接觸時(shí)，需要對材料表面進(jìn)行處理以進(jìn)一步提高其抗凝血性能。,聚酯纖維,聚酯纖維(polyester fibre)由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維。工業(yè)化大量生產(chǎn)的聚酯纖維是用聚對苯二甲酸乙二醇酯制成的，中國的商品名為滌綸。是當(dāng)前合成纖維的第一大品種。,聚硅酮（silicone）,以無機(jī)質(zhì)硅氧烷( siloxane；SiOSi)為主鍵的高分子化合物，在天然中并不存在，可以在硅原子中導(dǎo)入甲基、苯基、乙烯基等有機(jī)官能基做為側(cè)鏈，而可以得到多種形狀或物性產(chǎn)品。具有有機(jī)材料和無機(jī)材料雙方特性，能發(fā)揮耐熱性、耐候性、機(jī)械強(qiáng)度、難燃性、電氣絕緣性等特征。不僅

8、可以做為100%的聚合物、也可以組合成溶劑、充填材、交聯(lián)劑、乳化劑等復(fù)合物。此聚硅酮近年需求不斷成長，成長原因是其可以應(yīng)用在電氣、電子方面。 聚硅酮(也稱為硅凝膠),主鏈?zhǔn)怯晒?氧原子組成,玻璃化溫度低,室溫下材料比較柔軟.聚硅酮是最早應(yīng)用在折疊式IOL方面的材料,常用的聚硅酮材料主要成分是二甲基乙烯基硅氧烷為端基的聚甲基硅氧烷.,聚膦腈,高分子材料被越來越多地用于生物醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域，其中尤以可生物降解高分子材料應(yīng)用最為廣泛，如聚酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚酰胺、聚氰基丙烯酸酯和聚膦腈等。這類材料不僅具備可生物降解性和生物相容性，還可通過其自身具有的可生物降解重復(fù)單元與藥物和目標(biāo)受納體產(chǎn)生相互影響

9、，用作引導(dǎo)神經(jīng)再生的修復(fù)架、脈管移植材料和藥物緩釋載體等。其中聚膦腈作為一類具有良好的生物相容性、可生物降解性及易于功能化的新型藥物控釋材料受到人們的廣泛關(guān)注。,聚磷腈是一族由交替的氮、磷原子以交替的單鍵、雙鍵構(gòu)成無機(jī)主鏈的新型可生物降解聚合物。 聚膦腈具有獨(dú)特的性質(zhì)和顯著的合成多樣性，降解產(chǎn)物為磷酸、氨、氨基酸和乙醇等無毒物質(zhì)。通過改變聚膦腈?zhèn)孺溄Y(jié)構(gòu)和組成，可調(diào)節(jié)聚膦腈的降解速度，控制藥物釋放的速度。,合成,采用氯代膦腈三聚體熱開環(huán)聚合的方法制備聚二氯膦腈，然后利用醇鹽、伯胺、仲胺及有機(jī)金屬試劑等親核試劑取代聚二氯膦腈中的氯原子制備各種聚膦腈。,作為藥物控釋系統(tǒng)的載體材料，聚膦腈具有可生物降

10、解性和良好的生物相容性，通過改變聚膦腈?zhèn)然慕Y(jié)構(gòu)和組成可調(diào)節(jié)聚合物的降解和藥物的釋放，藥物從聚膦腈中的釋放受擴(kuò)散機(jī)理、溶蝕機(jī)理或兩種機(jī)理的共同控制。因此，聚膦腈成為藥物控釋領(lǐng)域非常有吸引力的載體材料，被廣泛應(yīng)用于前藥、微球制劑和埋植劑等方面。然而，由于聚膦腈中間體極不穩(wěn)定，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)處于低產(chǎn)率高成本狀態(tài)，在很大程度上局限了該降解材料的發(fā)展，使研究僅限于少數(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，而且聚膦腈的降解速度一般較慢，難以滿足各種活性藥物釋放動力學(xué)的要求。因此，一般采用與可生物降解的聚酯或聚酸酐共混的方法克服聚膦腈存在的缺陷,8.3.2.5聚乳酸（PLA)與聚乙交酯（PGA),聚乳酸(PLA) 聚乳酸(PLA)

11、又稱聚丙交酯,是目前最有前途的可生物降解聚合物之一。 的原材料(淀粉和纖維素)是不會增加大氣中二氧化碳的農(nóng)產(chǎn)品。 的最終降解產(chǎn)物是H2O和CO2，中間產(chǎn)物乳酸也是體內(nèi)正常得糖代謝產(chǎn)物。,1.PLA 的合成,直接法,該法生產(chǎn)出的聚乳酸的相對分子量小于4000,強(qiáng)度低,所以實(shí)用性不強(qiáng)。,間接法 首先將-乳酸用粉末為催化劑減壓縮合形成丙交酯,將合成的丙交酯在高溫下以為催化劑真空聚合生成聚乳酸。此法合成的分子量高達(dá)7.3104,2. PLA在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,藥物控釋體系 骨科固定及組織修復(fù)材料 眼科植入材料 外科手術(shù)縫合線,聚乙交酯（PGA）,聚乙交酯（PGA）又稱聚乙醇酸或聚羥基乙酸。 它是一種

12、可以被人體吸收的合成聚酯類材料,也是第一種用作可吸收手術(shù)縫合線的聚合物。 生物可吸收周期為60。 聚乙交酯的降解速度不僅與聚合物的分子量、結(jié)晶度、熔點(diǎn)有關(guān),更重要的是受試樣幾何形狀及外界環(huán)境影響。,聚乙交酯（PGA）,在現(xiàn)有可生物降解聚合物中聚乙交酯的降解速度較快,尤其是短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)度衰減快。 聚乙交酯無毒性,有良好的生物相容性和再吸收性。 然而它的熔點(diǎn)高,熔融紡絲有一定困難, 而且它的纖維柔性較差,不易彎曲,編織不便,且纖維機(jī)械強(qiáng)度不高,難于制成復(fù)雜的形狀如螺釘?shù)?所以可以通過與其他材料共聚來改善其性能。,共聚物及其特點(diǎn),聚乳酸氨基酸衍生物共聚物 氨基酸鏈段的引入,可以調(diào)節(jié)聚乳酸材料的降解性能; 氨基酸鏈段帶有反應(yīng)性的官能團(tuán)側(cè)基,如-2,-等,可以用來固定具有生物活性的分子,如蛋白質(zhì),糖類,多肽等,