生物醫(yī)用高分子概述

生物醫(yī)用高分子概述第一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物醫(yī)用高分子內(nèi)容1、醫(yī)用高分子概述2、生物降解高分子3、聚乳酸(聚丙交酯)4、聚內(nèi)酯的改性5、血液相容性高分子6、藥物釋放體系7、組織工程第二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三1、醫(yī)用高分子概述ConceptofBio-medicalPolymer第三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物醫(yī)用材料國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義：生物醫(yī)用材料是指以醫(yī)療為目的，用于和活組織接觸以形成功能的無生命材料，包括具有生物相容性的或生物降解的材料。生物醫(yī)用材料是一類用于診斷、治療、修復(fù)或替換人體損傷組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高技術(shù)材料，包括生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用陶瓷材料、生物醫(yī)用金屬材料和生物醫(yī)用復(fù)合材料第四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物醫(yī)用材料的分類生物醫(yī)用金屬材料---BiomedicalMetallicMaterials生物醫(yī)用高分子材料---BiomedicalPolymer

生物高分子材料或生物醫(yī)用高分子材料是指在生理環(huán)境中使用的高分子材料，包括人工合成的高分子材料及天然高分子材料如蛋白質(zhì)、多糖等。生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料或生物陶瓷---BiomedicalCeramics生物醫(yī)用復(fù)合材料---BiomedicalComposites生物衍生材料---BiologicallyDerivedMaterials第五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三體內(nèi)植入材料（invivo）

人工器官和修復(fù)矯正材料人工心瓣、血管、皮膚、角膜、關(guān)節(jié)、骨、齒科材料、縫合線、藥物、……半體內(nèi)應(yīng)用的材料（exvivo）

一般在體外應(yīng)用，但應(yīng)用時和體內(nèi)的呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)或體液相連接的材料人工胃、肺、導(dǎo)管、透析器、透析膜、接觸眼鏡、……

體外應(yīng)用的材料（invitro）醫(yī)療器械、酶、抗體、細(xì)胞、激素等的擔(dān)體、分離材料、人工代謝器、生物傳感器、……第六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三天然衍生材料初始原料來自于動、植物或者人體，而后經(jīng)過物理或化學(xué)方法加工、處理得到的材料。包括天然的無機(jī)衍生生物材料和天然的有機(jī)衍生生物材料。第七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三有機(jī)材料生物惰性材料聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、硅橡膠、…生物降解材料

第八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三會引起生物材料在體內(nèi)變化的因素生理活動中骨骼、關(guān)節(jié)、肌肉的力學(xué)性動態(tài)運動細(xì)胞生物電、磁場和電解、氧化作用新陳代謝過程中生物化學(xué)和酶催化反應(yīng)細(xì)胞粘附吞噬作用體液中各種酶、細(xì)胞因子、蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽、自由基對材料的生物降解作用要求又高、又嚴(yán)格第九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物相容性分類和要求抗血小板血栓形成抗凝血性抗溶血性血液相容性抗白細(xì)胞減少性抗補體系統(tǒng)亢進(jìn)性抗血漿蛋白吸附性抗細(xì)胞因子吸附性

生物相容性細(xì)胞粘附性無抑制細(xì)胞生長性細(xì)胞激活性組織相容性抗細(xì)胞原生質(zhì)轉(zhuǎn)化性抗炎癥性無抗原性無誘變性無致癌性無致畸性

第十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三●組織相容性

短期接觸性長期接觸性無急性毒性

無致敏作用無致炎作用無致畸作用

無致癌作用能與組織結(jié)合耐腐蝕

●相應(yīng)的力學(xué)性能

●耐老化性

●可加工性

●可滅菌性第十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三不同滅菌技術(shù)的條件l干熱法…………….160～190℃l高壓蒸汽法…………125～135℃/15～25分鐘l輻照法………….Co60輻照強(qiáng)度125×104Redl環(huán)氧乙烷熏蒸法…………….………….30分鐘l福爾馬林蒸汽熏蒸法…………….……...2小時l

酒精消毒滅菌法………….………….…30分鐘第十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三各種滅菌技術(shù)的比較滅菌方法優(yōu)點缺點干熱法無毒性殘留物使材料軟化、熔化、變形、降解高壓蒸汽法簡便、無毒性殘留物使材料變形、降解輻照法穿透性強(qiáng)對材料反應(yīng)性弱見效快需專門設(shè)備使材料變質(zhì)、交聯(lián)、斷鏈環(huán)氧乙烷熏蒸法穿透性強(qiáng)溫度低對材料無反應(yīng)需專門設(shè)備有毒性殘留物可能過程耗時長福爾馬林熏蒸法簡便、可能發(fā)生反應(yīng)有毒性殘留物可能酒精浸泡法簡便、無毒性殘留物可能使材料溶解、變形使所含的藥物溶出第十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三滅菌技術(shù)選擇的參考參考依據(jù)參考因素材料性能不同材料性能不同耐熱性——軟化、變形、熔化、分解化學(xué)穩(wěn)定性——水解性能反應(yīng)性能耐輻照性溶解性相關(guān)因素

是否含有其它物質(zhì)保證所含物質(zhì)（生長因子、藥物）不受損失具體的使用目的與部位采用最可靠、簡便的滅菌方法第十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三化學(xué)生命與健康高分子生物醫(yī)用高分子第十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

看文獻(xiàn) 實驗設(shè)計 計算 化學(xué)反應(yīng) 提純 分析 測試 加工 鑒定 動物試驗 論文、報告 國家審查 臨床試驗 國家審查 產(chǎn)品

研究周期長第十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三利用合成高分子材料的優(yōu)點可以通過分子設(shè)計后化學(xué)合成種類多性能可以調(diào)節(jié)和控制加工性可以大規(guī)模生產(chǎn)能優(yōu)良產(chǎn)品性能重復(fù)性好價格便宜第十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三2、生物降解高分子

BiodegradablePolymer第十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三引起高分子降解的因素?zé)帷獰峤到廨椪眨ü?、UV線、g射線）——光降解、輻照降解氧化（O2、O3）——氧化降解輻照+氧化——光氧化降解水——水解降解微生物、酶——生物降解機(jī)械力——機(jī)械降解聲波——超聲降解環(huán)境——環(huán)境降解第十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物降解材料

生物降解材料是指在生理環(huán)境下構(gòu)成材料的分子能自動斷裂、從大分子變成小分子、從不溶解變成能溶解，從而能逐漸被機(jī)體代謝或吸收的材料第二十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物降解材料分類來源材料種類材料舉例天然材料天然無機(jī)物羥基磷灰石珊瑚礁等天然衍生材料甲殼素、殼聚糖、海藻酸鹽、膠原蛋白、葡聚糖、透明質(zhì)酸、明膠、瓊脂等合成材料合成高分子脂肪族聚酯、聚酸酐、聚膦腈、聚原酸酯、聚醚等第二十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三天然衍生材料初始原料來自于動、植物或者人體，而后經(jīng)過物理或化學(xué)方法加工、處理得到的材料。包括天然的無機(jī)衍生生物材料和天然的有機(jī)衍生生物材料。第二十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三降解機(jī)制材料在體內(nèi)的降解和吸收是受生物環(huán)境作用的復(fù)雜過程，包括物理、化學(xué)和生化因素。物理因素主要是外應(yīng)力化學(xué)因素主要有水解、氧化及酸堿作用生化因素主要是酶和微生物*由于植入體內(nèi)的材料主要是接觸組織和體液，因此水解（包括酸堿作用和自催化作用）和酶解是最主要的降解機(jī)制第二十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三水解機(jī)制◆天然聚合物在生物中的降解，首先被水解或氧化降解為小分子，然后再被吸收排泄。可降解的合成高分子材料的降解主要是水解。水解降解過程可以被酸、堿或酶所催化?！舾叻肿恿抗虘B(tài)聚合物裝置從植入體內(nèi)到消失，是由不溶于水的固體變成水溶性物質(zhì)的過程，這個過程稱為溶蝕。◆分子鏈斷裂是降解的第一階段；吸收是第二階段：即進(jìn)入體液的降解產(chǎn)物被細(xì)胞吞噬并被轉(zhuǎn)化和代謝?！舢?dāng)分子量小到可溶于水的極限時（如數(shù)均分子量Mn5000道爾頓左右的聚酯），整體結(jié)構(gòu)即發(fā)生變形和失重，逐步變?yōu)槲⑿〉乃槠⑦M(jìn)入體液。第二十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三酶解機(jī)制聚合物前期的水解過程不一定需要酶參加，但水解生成的低分子量聚合物片段可能需要通過酶的作用轉(zhuǎn)化為小分子代謝產(chǎn)物酶促水解和酶促氧化反應(yīng)是材料在體內(nèi)降解吸收的重要因素，酶在一定程度上影響降解機(jī)制和速度酶促水解機(jī)制：容易水解的聚合物，在體內(nèi)可能同時存在單純水解和酶催化水解兩種作用第二十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三容易被水解酶降解的聚合物：聚酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚α-氰基丙烯酸以及某些聚酯型聚氨酯*酶促氧化機(jī)制：主要是一些非水解性聚合物材料在體內(nèi)最后是通過吞噬細(xì)胞和巨細(xì)胞內(nèi)吞作用而吸收代謝。體內(nèi)的酶都參與了這個轉(zhuǎn)化反應(yīng)，而過氧化歧化酶（SOD）則起到加速轉(zhuǎn)化的作用*自由基作用機(jī)制：氫氧自由基是引起降解的重要因素。例如，聚乳酸在有過氧化氫和二價鐵離子的介質(zhì)中，比在單純水介質(zhì)中的降解速度加快了近一倍第二十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三含有可水解基團(tuán)高分子的降解模式

高分子類型主鏈的鍵合形式降解產(chǎn)物聚酯-C-C-O-C--C-OH＋HO-C-OO聚醚-C-O-C--C-OH＋HO-C-聚氨酯-C-O-C-N-C--C-OH＋CO2＋H2N-C-OH聚酰胺-C-C-N-C--C-C-OH＋H2N-C-OHO

合成類生物降解高分子第二十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三聚乙醇酸（聚乙交酯）（PGA）聚乳酸（聚丙交酯）（PLA）聚己內(nèi)酯（PCL）聚羥丁酯（PHB）聚羥戊酯（PHV）聚羥基酸（PHA）脂肪族聚酯

第二十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物降解性：指在自然環(huán)境下可由于微生物等生物作用而分解的性質(zhì)

*嚴(yán)格地說，指由于生物所具有的酶而分解的性質(zhì)。不包括非酶的水解和溶解。在土壤中和海水中由于酶而降解的高分子材料，稱為生物降解性塑料。★生物吸收性：指在人體內(nèi)由于酶或非酶作用而降解，而降解產(chǎn)物可被機(jī)體吸收、代謝的性質(zhì)。*包括材料并未降解，而是在溶解狀態(tài)下被吸收的情況,如膠原等可由于酶的作用而降解的天然高分子。第二十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三材料在體內(nèi)的吸收和排泄組織和細(xì)胞生物學(xué)方法是研究材料在體內(nèi)吸收過程的主要手段，可用以評價材料的組織反應(yīng)和生物相容性。用同位素標(biāo)記方法可以定量地研究材料在體內(nèi)的降解、吸收和排泄。材料本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其中聚合物主鏈的易水解性和單體的親水性是最要的因素。不同主鏈結(jié)構(gòu)的合成高分子在中性水介質(zhì)中降解的難易程度從大到小排列如下：聚酸酐>聚原酸酯>聚羧酸酯>聚氨基甲酸酯>聚碳酸酯>聚醚>聚烴類第三十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三影響高分子生物降解性的主要因素化學(xué)組成

分子中包含的可水解基團(tuán)的種類和含量?

分子主鏈的柔性?分子形態(tài)結(jié)構(gòu)橡膠態(tài)(?)玻璃態(tài)(?)結(jié)晶態(tài)(?)親/疏水性

含親、疏水兩種基團(tuán)只含單一種水基團(tuán)

第三十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三圖生物降解高分子的分子量、強(qiáng)度和質(zhì)量隨降解時間的變化第三十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物降解材料是一類十分重要的生物材料，在臨床醫(yī)學(xué)具有重要、廣泛的應(yīng)用新生物降解材料的出現(xiàn)可以促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的改革生物降解材料具有極高的經(jīng)濟(jì)效益第三十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三3、聚乳酸(聚丙交酯)

Poly(lacticacid)

Polylactide第三十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三-(CH2)5-C-O-HO-R-OHNH2-R-NH2NH2-R-OHO＋e-己內(nèi)酯聚己內(nèi)酯催化劑引發(fā)劑Ti(OBu)4SnCl2·2H2OC16H30O4Sne-己內(nèi)酯的開環(huán)聚合第三十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

乳酸 聚乳酸

早期m.w.<4000無實用性

1995年，日本Mitishi公司Ajioka

溶液縮聚法PLA:m.w.30×104

2000年SungILMoon等本體聚合法高分子量PLA

缺點

n催化劑有毒、難除去

n分子量難以進(jìn)一步提高

n分子量分布難以控制直接縮聚法第三十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三0.5nSn(Oct)2聚丙交酯,聚乳酸

O

HO-[C-CH-O-]n-H

＋

CH3＋n/2H2On羥丙酸,乳酸

CH3HO-CHCOOH聚丙交酯的合成

Polylactide(PLA)+

2H2OZnOorSb2O3第三十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三擴(kuò)鏈法

異氰酸酯偶聯(lián)擴(kuò)鏈法-N=C=OTDIMDIHDI六亞甲基異氰酸酯(HDI)偶聯(lián)

O=C=N-(CH2)6-N=C=O第三十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

乳酸 丙交酯 聚乳酸

（分子量可達(dá)70~100×104）n

陰離子開環(huán)聚合引發(fā)劑：堿金屬化合物、醇鈉、醇鉀、丁基鋰

l

反應(yīng)速度快、活性高、可溶液或本體聚合

l

副反應(yīng)不易消除、不易得高分子量產(chǎn)物n

陽離子型開環(huán)聚合引發(fā)劑：質(zhì)子酸或路易斯酸、烷基化試劑

l

不易發(fā)生消旋反應(yīng)n

配位開環(huán)聚合催化劑：有機(jī)鋁、有機(jī)錫、稀土化合物間接法第三十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三是乳酸的環(huán)狀二聚體.存在兩種光學(xué)異構(gòu)體.L-丙交酯是自然形成的異構(gòu)體.DL-丙交酯是D-丙交酯和L-丙交酯的混合體.L-乳酸+L-乳酸→L-丙交酯d-乳酸+d-乳酸→D-丙交酯l-+d-→ld-丙交酯DL-丙交酯丙交酯第四十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三無毒生物可降解生物相容性好力學(xué)性能優(yōu)良第四十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三聚丙交酯降解

聚丙交酯乳酸（三羧酸循環(huán)）水+二氧化碳

水（降）解第四十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三PLA的改性接枝共聚

PLA—淀粉接枝共聚物

PLA—葡萄糖接枝共聚物

共混改性與降解性高分子共混

——PGA、PCL、PHB、PHBV

淀粉、纖維素、甲殼質(zhì)與非降解性高分子共混

——PEG、PVA、PVAC

天然橡膠、聚異戊二烯、PMMA

第四十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三圖聚乳酸分子量、強(qiáng)度和質(zhì)量隨降解時間的變化分子量◆M.W.◆[h]力學(xué)性能◆強(qiáng)度◆伸長質(zhì)量◆失重第四十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三高分子的降解機(jī)理表面降解本體降解第四十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三自催化降解機(jī)理PLA的降解產(chǎn)物是小分子乳酸，可進(jìn)一步催化酯鏈的水解降解——酯鏈斷裂.材料表面的乳酸容易擴(kuò)散到周圍的介質(zhì)中，不會產(chǎn)生對水解降解的催化作用——表面降解慢.材料內(nèi)部的乳酸難以擴(kuò)散到周圍的介質(zhì)中，造成乳酸的積聚，進(jìn)一步催化酯鏈的斷裂——內(nèi)部降解快.第四十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

降解速率本體降解速率表面>

降解速率多孔

降解速率致密>第四十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三圖真菌對體外降解PLGA(50/50)失重的影響*

(■)有真菌;(●)無真菌*真菌種類:FusariumL023第四十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三圖真菌對體外降解PLGA(50/50)吸水率的影響*

(■)有真菌;(●)無真菌*真菌種類:FusariumL023第四十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三在實際應(yīng)用中，對材料種類、形狀、結(jié)構(gòu)的選擇，以及對材料的保存，必須仔細(xì)考慮材料的降解性能和降解機(jī)理第五十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三4、聚內(nèi)酯的改性

PolylactoneModification

第五十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三聚內(nèi)酯代謝途徑

聚乙交酯乙醇酸聚丙交酯乳酸三羧酸循環(huán)水+二氧化碳聚己內(nèi)酯分子量小于5000吞噬細(xì)胞吞噬降解降解第五十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三人體組織、器官的治愈時間皮膚組織3~10天被膜組織15~30天內(nèi)臟器官1~2月硬組織2~3月大器官半年以上第五十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

l

化學(xué)方法 ◆本體改性

l

物理方法 ◆表面改性

▲共聚反應(yīng)

在高分子分子設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過將不同性質(zhì)

單體分子的共聚，使材料滿足性能要求

▲高分子共混

將不同性能的高分子按一定比例混合，以達(dá)到

性能要求

▲高分子表面改性

用物理或化學(xué)的方法和手段，使材料表面引入

某些基團(tuán)，從而具有要求的表面性能

高分子改性方法第五十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三影響高分子生物降解性的主要因素

化學(xué)組成

分子中包含的可水解基團(tuán)的種類和含量?

分子主鏈的柔性?分子形態(tài)結(jié)構(gòu)橡膠態(tài)玻璃態(tài)結(jié)晶態(tài)親/疏水性

含親、疏水兩種基團(tuán)只含單一種水基團(tuán)

第五十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三調(diào)節(jié)生物降解高分子降解速度的依據(jù)影響因素影響規(guī)律化學(xué)組成易水解基團(tuán)多降解速度快分子量分子量高——降解速度慢親/疏水性含水率高——降解速度快結(jié)晶型/無定型無定型——降解速度快形狀表面積大——降解速度快環(huán)境——溫度pH值濕度酶、微生物體內(nèi)/體外降解速度——隨溫度升高而加快——堿性≥酸性≥中性——有水≥干燥——促進(jìn)加快——體內(nèi)≥體外第五十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三共聚(丙交酯-乙交酯)(PLGA)丙交酯乙交酯+0.5n0.5mSn(Oct)2

O

O

~-[C-CH2-O-]m--[C-CH-O-]n-~

CH3共聚(丙交酯-乙交酯)第五十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三圖PLA和PGA均聚物及共聚物植入鼠組織的半降解壽命第五十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三通過在PLGA中引入柔性且溶解性優(yōu)的PCL鏈段改善PLGA的力學(xué)性能PCL鏈段：脆性減小、柔性提高通過調(diào)節(jié)共聚物的組成，降低聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度PCL鏈段：玻璃化溫度PGLC改性效果

第五十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三聚乙二醇(PEG)

HO-[CH2CH2O]n-H無毒親水性好可溶于水和多數(shù)有機(jī)溶劑無免疫原性具有功能性的羥基第六十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

H-[-O-(CH2)5-C-]m-

-[O-(CH2)2-]On--[C-(CH2)5-O]m-HOO

PCL

PEO

PCLPCL-PEO-PCL三嵌段共聚物(PCE)HO-[CH2CH2O]n-H＋2m第六十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三PCE降解機(jī)理酯鍵隨水解反應(yīng)而斷裂

~CL-CL-CL--PEO--CL-CL--PEO-CL-CL~

2.部分

PEO

鏈段被從聚酯鏈上斷下+PEO-PEO-3.斷下的PEO

鏈段被溶解于降解介質(zhì)之中第六十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三不同生物降解材料共混改性比較共混用生物降解材料淀粉、纖維素生物降解合成高分子分散方法機(jī)械混合熱熔混合分散狀態(tài)宏觀分散分子分散對透光性影響大小對氣密性影響大小加工成型性能無法成薄膜和細(xì)纖維能成薄膜和細(xì)纖維崩解碎片大小大小價格較低較高第六十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三根據(jù)高分子的特點，可在高分子分子設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過內(nèi)酯單體同其它不同性質(zhì)的單體或高分子的共聚，或者通過聚內(nèi)酯高分子同其它不同性質(zhì)材料的共混，實現(xiàn)高分子的本體改性，得到具有要求降解速率和力學(xué)性能的高分子材料第六十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三5、血液相容性高分子BloodCompatiblePolymer第六十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

紅細(xì)胞

血細(xì)胞白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞

血小板

血液蛋白（白蛋白、纖維蛋白

球蛋白、水溶性蛋白）

血漿糖

脂肪

電解質(zhì)有形成分無形成分血液的組成第六十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三*血液通過心臟、血管循環(huán)全身。

**血循環(huán)作用：將取自肺部的氧氣及消化道的營

養(yǎng)物質(zhì)（氨基酸、糖、脂肪）水和無機(jī)鹽等傳

輸?shù)缴眢w的各部組織。同時從各組織中把CO2、

尿素等廢物送至肺臟和排泄器官排出體外。在

新陳代謝中起運輸和補給作用。同時也在保持

身體的酸堿平衡、水平衡、調(diào)節(jié)體溫、抵抗病

菌、輸送激素和酶等方面起著重要作用。

***血液量：一般成年人的血液總量越占體重的

7~8%。第六十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三血液相容性

材料與血液接觸后不引起血漿蛋白變性不破壞血液的有效成分不導(dǎo)致血液凝固和血栓形成

的能力第六十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三抗血小板血栓形成抗凝血性抗溶血性血液相容性抗白細(xì)胞減少性抗補體系統(tǒng)亢進(jìn)性抗血漿蛋白吸附性抗細(xì)胞因子吸附性第六十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三凝血◆機(jī)理:血漿蛋白在材料表面的吸附白蛋白、球蛋白和各種糖蛋白的競爭吸附，在表面形成復(fù)雜的蛋白質(zhì)吸附層。

根據(jù)材料的表面性質(zhì)、吸附蛋白質(zhì)的不同可引起不同的凝血途徑?！暨^程:血漿由流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z凍狀態(tài)的過程；是由多種酶催化、涉及血細(xì)胞和血漿蛋白一系列生化反應(yīng)的結(jié)果。第七十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三蛋白質(zhì)吸附外部材料（紅色血栓）纖維蛋白＋血小板凝聚＋包埋紅細(xì)胞可能的凝血機(jī)制血小板凝聚（白色血栓）低流速高流速血流

生成栓塞第七十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三√材料表面的物理和化學(xué)性質(zhì)

√血液在材料表面的流動情況

√血液性質(zhì)影響凝血的因素第七十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三◆惰性表面（低界面能表面）

天然機(jī)體：5爾格/厘米

一般高分子：25－100爾格/厘米

金屬、無機(jī)鹽：500-5000爾格/厘米

◆負(fù)電荷表面：正常血管膜-8~-13mV

◆非均相表面（微相分離結(jié)構(gòu)）

微區(qū)尺寸：~100A表面

（血小板同糖蛋白距離）

◆疏松結(jié)構(gòu)表面：水凝膠表面材料表面性質(zhì)的影響第七十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

在合成材料中結(jié)合抗凝血物質(zhì)

前列腺素、肝素、凝血酶物質(zhì)、尿激酶

增加活性組織在材料表面的生長和再生

內(nèi)皮細(xì)胞的生長

材料同生物活性組織共沉淀

膠原蛋白、血纖維蛋白、白蛋白、葡聚糖、

膠原蛋白/氨基葡糖

第七十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三與血液相接觸裝置的常用材料l

血袋及導(dǎo)管-----聚氯乙烯（PVC）硅橡膠聚乙烯

…

透析膜和透析管----纖維素及其衍生物聚丙烯聚砜

…

人工血管、心臟瓣膜--聚酯（PET，Dacron） 聚四氟乙烯（Teflon）、 膨化聚四氟乙烯（ePTFE） 聚醚氨酯（PEU）

…第七十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三表用于心血管系統(tǒng)的生物材料及其主要用途材料用途醫(yī)用或外科手術(shù)編織聚酯管狀導(dǎo)管動脈修復(fù)膨體聚四氟乙烯管狀導(dǎo)管動脈修復(fù)有機(jī)硅彈性體（PDMS）管材ECC活性部分導(dǎo)管聚氨酯管材、涂層、靜電成型導(dǎo)管、微孔壁導(dǎo)管導(dǎo)管、起搏器導(dǎo)線、小口徑動脈修復(fù)塑化PVC管材導(dǎo)管乳膠可充氣球裝配動脈內(nèi)導(dǎo)管血管成型術(shù)再生纖維素半滲透膜血液透析醋酸纖維素聚砜第七十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三血液相容性

用于人工腎、人工器官等醫(yī)用高分子材料

必須具備的重要性質(zhì)

凝血時間

血漿凝集時間

血小板及血球滯留

血漿蛋白吸附

血球變形

滲透壓

溶血

PH

血氧量

金屬離子含量

…第七十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三血液相容性是數(shù)十年來未能克服的重要科學(xué)課題，正有待進(jìn)一步克服解決。第七十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三6、藥物釋放體系

DrugDeliverySystem

(DDS)第七十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三影響藥物釋放行為因素藥物載體的性質(zhì)

材料的組成、組分、分子量、結(jié)晶度、親/疏水性、形態(tài)結(jié)構(gòu)

藥物的劑型

基板型、貯存型、形狀、大小、表面積藥物的性質(zhì)

親/疏水性、生物活性、分子量第八十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三服藥后血藥濃度的經(jīng)時變化第八十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三理想的藥物制劑[1]使血藥濃度或需藥部位的藥物濃度維持在一定的濃度范圍；[2]在達(dá)到療效的前提下，盡量減少藥物用量；[3]將藥物直接送到病患部位；[4]減小藥物的毒副作用，并安全、可靠；[5]服用方便，易于被患者接受；[6]在通常環(huán)境下具有一定的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。第八十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三藥物釋放體系第一代：傳統(tǒng)型藥物制劑第二代：緩釋型藥物制劑（DSRP）（1950年代起）第三代：控釋型藥物制劑（CRP）（1970年代起）第四代：靶向型藥物制劑（TDDS）（1980年代起）第八十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三藥物載體

輔料

藥物制劑組成藥物

藥物制劑第八十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三藥物藥物制劑中真正具有治療作用的成分，是由藥物學(xué)家通過設(shè)計、合成和分離后得到的真正具有藥效的化學(xué)成分第八十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三在藥物制劑中起著負(fù)載藥物、影響藥

物的溶出或擴(kuò)散速度，從而起著對藥

物緩釋、導(dǎo)向、延長壽命，以及用藥

簡便化作用的輔助材料。

藥物載體生物降解性載體

——排出體外、體內(nèi)無殘留非生物降解性載體

——留在體內(nèi)、體內(nèi)有殘留第八十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三輔料藥物制劑重要的組成部分，為達(dá)到藥物穩(wěn)定、增溶、助溶、緩釋、控釋，以及使制劑便于加工、便于服用等目的而添加的、除藥物本身之外各種其它必須品的總稱*藥劑輔料（PharmaceuticalNecessities）*藥劑助劑（PharmaceuticalAids）第八十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三輔料根據(jù)在藥劑中的具體作用分為:

溶劑、增溶劑、助溶劑、助懸劑、增稠劑、乳化劑、滲透壓調(diào)節(jié)劑、潤濕劑、助流劑、包衣材料、囊衣材料、粘合劑、調(diào)香劑、著色劑、軟骨基質(zhì)等40多種第八十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三安全有效藥效——治療作用劑量

按體重或其它標(biāo)準(zhǔn)計算的藥物服用量給藥途徑

*胃腸道給藥——口服用藥*體腔內(nèi)粘膜給藥——眼內(nèi)、口腔、舌下、鼻腔、直腸用藥*經(jīng)皮給藥——膚貼用藥*靜脈注射給藥——靜脈注射用藥*肌肉注射給藥——皮下注射用藥第八十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三劑型

◆形狀、大小、表面積

基體式

藥物

載體貯存式第九十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三釋藥時間擴(kuò)散作用生物降解作用生物可降解藥物載體非生物降解性藥物載體血藥濃度不同性質(zhì)藥物載體的藥物釋放行為第九十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三表常用的作為藥物載體的高分子材料生物降解性載體非生物降解性載體明膠聚乙烯醇淀粉聚醋酸乙烯酯白蛋白聚苯乙烯膠原聚硅氧烷橡膠甲殼素或殼聚糖聚丙烯酸酯纖維素聚酰胺藻酸鹽聚甲基丙烯酸酯聚酸酐聚氨基甲酸酯聚腈基丙烯酸烷基酯聚乙烯脂肪族聚酯聚四氟乙烯聚原酸酯聚酯第九十二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三LyophilizationCollectingSolution/SuspensionDrugdissolved/suspendedinPolymersolutionPolymer

＋Solvent

＋

DrugWashing,CentrifugatingO/WemulsionMicrosphereproductsO/W

乳液-溶劑揮發(fā)高分子實心微粒體制備技術(shù)第九十三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三胰島素溶液

W/O/W乳液-溶劑揮發(fā)技術(shù)第九十四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三影響微粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)的因素油相/水相比例溫度攪拌速度攪拌時間聚合物因素?種類?組成?分子量第九十五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三實現(xiàn)藥物靶向釋放途徑◆主動靶向

對藥物載體進(jìn)行表面改性，使病患部位容易被載體識別，從而使藥物能集中在患病部位◆被動靶向

利用藥物釋放體系本身性能的差異(如顆粒大小、磁性等)來影響藥物釋放體系在體內(nèi)的運行途徑，從而使藥劑在病患部位聚集，以達(dá)到只對病患部位給藥的目的第九十六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三制劑顆粒粒徑與及其在體內(nèi)的導(dǎo)向部位顆粒粒徑在體內(nèi)的導(dǎo)向小于50納米能穿過肝臟內(nèi)皮或通過淋巴傳輸?shù)狡⒑凸撬?，也可達(dá)到腫瘤組織，最終到達(dá)肝0.1~0.2微米可被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞從血液中吸收可通過靜脈、動脈或腹腔注射1微米是白血球最易吞噬物質(zhì)的大小2~12微米可被毛細(xì)血管網(wǎng)攝取，不僅可以達(dá)到肺，而且可以達(dá)到肝和脾7~12微米可被肺攝取，從靜脈注射大于12微米阻滯在毛細(xì)管末端，或停留在肝、胃及帶有腫瘤的器官中第九十七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三高分子水可混溶溶劑藥物納米（藥）粒（藥物）高分子溶液納米（藥）粒制備技術(shù)水體系納米（藥）粒分散液分離、干燥滴加第九十八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三生物材料在藥物釋放體系具有重要、廣泛的應(yīng)用生物降解材料是一類十分重要的生物材料新生物材料的出現(xiàn)可以促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的改革，從而造福于人民第九十九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三7、組織工程

TissueEngineering第一百頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三組織和器官缺損的臨床治療方法比較方法優(yōu)點缺點自體組織器官移植無免疫排斥問題供源有限造成患者新?lián)p傷異體組織器官移植可增加供體來源供源有限存在異體間免疫排斥異種組織器官移植可解決供體來源問題存在組織相容性問題和免疫排斥問題人工替代物第一百零一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三組織和器官缺損的臨床治療方法比較方法優(yōu)點缺點人工替代物可大量生產(chǎn)、解決供源問題可避免免疫排斥隱患不具備組織和器官的功能成為異物而產(chǎn)生異物反應(yīng)。第一百零二頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三組織工程

TissueEngineering

組織工程是使組織細(xì)胞依附于由生物材料所制備、具有與所需修復(fù)的組織或器官具有相同形狀的支架上，在經(jīng)過體外培養(yǎng)擴(kuò)增后再植入體內(nèi)所需修復(fù)的病損部位，使之在體內(nèi)進(jìn)一步增殖、分泌基質(zhì)，使之最終修復(fù)組織或器官。

第一百零三頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三細(xì)胞-支架復(fù)合體組織工程化器官細(xì)胞支架細(xì)胞生長因子組織工程三要素第一百零四頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三細(xì)胞支架的功能

n

為細(xì)胞的增殖創(chuàng)造環(huán)境：提供營養(yǎng)、進(jìn)行氣體交換及排除廢物n

為細(xì)胞增殖、繁衍提供三維空間n

決定再生組織與器官的形狀與大小第一百零五頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三l

良好的生物相容性

l

生物降解性，且降解速度與細(xì)胞的增

殖速率相匹配

l

良好的細(xì)胞親和性

l

降解產(chǎn)物不對細(xì)胞繁殖產(chǎn)生不利的影響

l

一定的力學(xué)性能

l

可加工成型性

l

可滅菌性作為細(xì)胞支架材料的要求第一百零六頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三組織工程用材料來源材料種類材料舉例天然材料天然無機(jī)物羥基磷灰石、珊瑚礁等天然高分子甲殼素、殼聚糖、海藻酸鹽、膠原蛋白、葡聚糖、透明質(zhì)酸、明膠、瓊脂等動物源衍生物骨、皮膚、毛發(fā)脫鈣骨、脫細(xì)胞皮膚、熱解烏賊骨、脫蛋白毛發(fā)等合成材料合成高分子脂肪族聚酯、聚酸酐、聚膦腈、聚原酸酯、聚醚等第一百零七頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三支架形態(tài)結(jié)構(gòu)的要求

l

具有一定的孔徑、孔密度

孔徑太?。杭?xì)胞無法入孔、阻礙細(xì)胞繁殖和擴(kuò)增孔徑太大：細(xì)胞難以與孔壁接觸使無法與支架粘附l

呈開放的三維孔結(jié)構(gòu)l

與被修復(fù)的組織或器官具有相同的形狀、大小l

具有可供操作的力學(xué)性能

強(qiáng)度、硬度、柔韌性支架形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控第一百零八頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三支架構(gòu)筑技術(shù)

溶液澆鑄-致孔劑法凍干燥

相分離法

致孔劑-相分離法

快速成型法纖維塑型

纖維編織超臨界流體法第一百零九頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三

●人體不同組織具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)

●某些組織具有取向結(jié)構(gòu)

●該取向結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到組織的信息傳

輸和生物力學(xué)等功能對支架形態(tài)結(jié)構(gòu)的特殊要求第一百一十頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三影響溫度誘導(dǎo)相分離過程的參數(shù)成核機(jī)理傳熱效果溶液濃度致冷溫度溶劑第一百一十一頁，共一百二十五頁，編輯于2023年，星期三親水性差缺乏細(xì)胞識別位細(xì)胞親和性差

細(xì)胞粘附率低細(xì)胞分布差