高分子材料的降解課件

1、高分子材料的降解課件 藥用高分子材料的降解 人體是一個(gè)極其復(fù)雜的生理環(huán)境 , 存在著 影響藥用高分子材料性能的各種因 素。藥用高 分子材料在生物體內(nèi)的組織反應(yīng)與材料本身的 化學(xué)組成 , 高次結(jié)構(gòu)以及表面特征等因素有關(guān)。 生物穩(wěn)定性好的材料長(zhǎng)時(shí)間在體內(nèi)埋植能形成 一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài) , 對(duì)生物體一般不會(huì)產(chǎn)生 太大的影響, 如聚甲基丙烯酸甲酯 ( ) 就屬于這 一類(lèi)。但仍有相當(dāng)多的聚合物處于代謝、呼吸、 酶催化反應(yīng)之中 , 很難保持原來(lái)的化學(xué)、物理、 力學(xué)性能而產(chǎn)生降解。 高分子材料的降解課件 表 3-1 某些藥用高分子材料埋植后的強(qiáng)度 變化 (時(shí)間為17 個(gè)月后) 材料 抗拉強(qiáng)度 /kgcm-2

2、 伸長(zhǎng)率 /% 聚乙烯 135.7 (189.8 ) 420(780) 聚四氟乙烯 201.5(207) 320(250) 尼龍 365.6(653.9) 140(550) 硅橡膠 65.4( 66.8) 800(800) 聚己內(nèi)酯 80.0 (280.0) 0(-) 聚乳酸 0(360) 0(-) 高分子材料的降解課件 再如, 聚乙烯醇多孔海綿體修補(bǔ)材料會(huì)被 人體結(jié)構(gòu)組織侵入, 出現(xiàn)鈣沉積變硬;硅橡膠心 臟瓣膜小球會(huì)被體內(nèi)的類(lèi)酯 ( 如膽固醇 ) 溶脹 變性。外消旋聚乳酸一般在不到半年的時(shí)間被 機(jī)體完全降解、吸收 , 聚己內(nèi)酯則需要 3 年甚 至更長(zhǎng)時(shí)間。由此可見(jiàn), 生物降解、老化問(wèn)題 實(shí)際

3、上是生理組織對(duì)材料的作用問(wèn)題 , 生理環(huán) 境之所以會(huì) 對(duì)植入材料產(chǎn)生重大影響 , 其原因 大致有三 : 1. 由于生理體液主要是水解反應(yīng)所 引起的材料降解、交聯(lián)或相變 , 從而導(dǎo)致材料 性能改變。2. 由于形成自由基, 引起氧化反應(yīng) ( 氧化降解 ), 導(dǎo)致材料性能改變。 3. 由于酶的 催化作用導(dǎo)致材料性能改變。然而這些因素對(duì) 材料的作用還是由材料本身的結(jié)構(gòu)所決定的。 高分子材料的降解課件 藥用高分子材料分為生物降解型和 非生物降解型兩大類(lèi)。生物降解型是按 照藥物釋放的要求, 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)藥用 高分子材料逐步降解; 非生物降解型是藥 物高分子材料在體內(nèi)基本不降解, 而長(zhǎng)期 在體內(nèi)滯留或到一

4、定時(shí)間后用手術(shù)方法 取出。 高分子材料的降解課件 -、降解研究設(shè)計(jì)原理 分析藥用高分子材 料在正常使用情況下是否會(huì)降解, 對(duì)材料 的安全性評(píng)價(jià)是十分重要的。對(duì)藥用高 分子材料都進(jìn)行降解研究難度很大, 因此 對(duì)哪些情況應(yīng)考 慮有必要進(jìn)行降解研究 , 哪些情況可不必進(jìn)行降解研究作了原則 規(guī)定。 ( 一 ) 應(yīng)考慮降解研究的情況 1. 材料會(huì)被 生物體吸收 ; 2. 長(zhǎng)期在體內(nèi)使用 ( 大于 30d), 可能有明顯的生物降解 ; 3. 材料與 人體接觸時(shí) , 可能有毒性物質(zhì)釋放。 高分子材料的降解課件 ( 二 ) 可不必進(jìn)行降解研究的情況 1. 在預(yù) 計(jì)使用中 , 對(duì)某種藥用高分子材料的降解 產(chǎn)物的

5、安全性評(píng)價(jià)有大量的研究數(shù)據(jù) ; 2. 某種藥用高分子材料已具有長(zhǎng)期的安全 臨床使用歷史。 在設(shè)計(jì)降解評(píng)價(jià)方法時(shí) 應(yīng)考慮材料的化學(xué)特性、物理特性、材 料與藥物的作用和使用時(shí)間、部位及局 部環(huán)境等因素。若能檢索到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 與文獻(xiàn)中通用推薦的方法 , 應(yīng)優(yōu)先考慮采 用規(guī)定的降解產(chǎn)物定性和定量的方法。 高分子材料的降解課件 由于研究降解問(wèn)題比較復(fù)雜, 設(shè)計(jì)實(shí) 驗(yàn)方案尤為困難。目前大都先采用體外 的方法進(jìn)行試驗(yàn) , 隨后再進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn) , 并研究體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)的相關(guān)性。體外方法 重 要的有 3 種 : 在模擬體液中 ; 在 氧化劑溶液中 ; 在含有酶、磷脂的溶液 中進(jìn)行 加速實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行實(shí)際時(shí)間試驗(yàn)。 下圖

6、為體外降解評(píng)價(jià)示意圖: 高分子材料的降解課件 高分子材料的降解課件 二、研究方案 ( 一 ) 降解研究方案的制定 降解研究方案的制定主要包括確定 降解產(chǎn)物的分析方法 , 以及通過(guò)這些方 法 對(duì)降解產(chǎn)物的研究 : 降解產(chǎn)物化學(xué)和物理化學(xué)性能 ; 降解過(guò)程中材料及裂解物的表面形態(tài) ; 1. 降解產(chǎn)物的生物性能及生物化學(xué)性能。 高分子材料的降解課件 降解產(chǎn)物釋放的程度和速度取決于 在表面降解產(chǎn)物的濃度、從材料內(nèi)部向 表面的遷移速率、產(chǎn)物在生化媒介的溶 解性、生化媒介的流動(dòng)狀態(tài)等. 材料在降解過(guò)程中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物 可能是顆粒狀的 , 也可能是可溶性的化 合物。 需要采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)它們進(jìn) 行定性 , 并在研究報(bào)告中對(duì)采用的方法 加以說(shuō)明. 若對(duì)降解產(chǎn)物進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià) , 應(yīng) 考慮材料中原有的其他物質(zhì) ( 如殘留單 體、 催化劑、填料等 ) 的影響。 高分子材料的降解課件 ( 二 ) 降解研究中應(yīng)考慮的問(wèn)題 如果缺少有關(guān)材料降解或潛在降解產(chǎn)物的 生物反應(yīng)方面的重要數(shù)據(jù) , 那么應(yīng) 考慮下列 實(shí)際情況 : 材料的基本情況分析 : 材料外形、作用與設(shè)計(jì) 原理的描述 , 使用時(shí)的基本要 求和生物環(huán)境 , 材料化學(xué)組成和成分 , 材料加工工藝和滅菌方 法。 材料結(jié)構(gòu)改變 : 材料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變會(huì)導(dǎo)