第九章-醫(yī)用高分子材料

1、第九章 醫(yī)用高分子材料,1.概述,1.1 生物醫(yī)用材料的定義 (Biomedical materials), 對生物體進(jìn)行診斷、治療和置換損壞組織、器官或增進(jìn)其功能的材料。,（1） 醫(yī)用金屬和合金。主要用于承力的骨、關(guān)節(jié)和牙等硬組織的修復(fù)和替換。不銹鋼、鈷基合金、鈦及鈦合金是目前醫(yī)用合金的三大支柱。醫(yī)用合金還有鉭、鈮和貴金屬等。 （2） 醫(yī)用高分子生物材料。高分子化合物是構(gòu)成人體絕大部分組織和器官的物質(zhì)，醫(yī)用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡膠）和天然高分子（如：膠原、甲殼素）。近來，生物降解高分子材料得到重視。,第九章 醫(yī)用高分子材料,1.2 生物醫(yī)用材料的分類,（3） 醫(yī)用生物陶瓷。有

2、惰性生物陶瓷和活性生物 陶瓷（羥基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三鈣陶瓷 等） （4） 醫(yī)用生物復(fù)合材料。如羥基磷灰石涂復(fù)鈦合金 ，炭纖維或生物活性玻璃纖維增強(qiáng)聚乳酸等高 分子材料。 （5） 生物衍生材料。這類材料是將活性的生物體組 織，包括自體和異體組織，經(jīng)處理改性而獲得 的無活性的生物材料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,1.3 醫(yī)用高分子材料的概念及其發(fā)展簡史,第九章 醫(yī)用高分子材料,醫(yī)用高分子材料 可以用于診斷、治療 或者替換生物體病患器官或者改善其功能 的高分子材料。,1.3.1 基本概念,高分子材料最有可能用作醫(yī)用材料！,第九章 醫(yī)用高分子材料,有機(jī)高分子是生命的基礎(chǔ)。動物體與植物體 組成中最重

3、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。 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。,高分子材料最有可能用作醫(yī)用材料？,第九章 醫(yī)用高分子材料,應(yīng)用遇到的問題：血栓問題 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)重的還會引起生命 危險(xiǎn)。 對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)鍵問題，至今尚未完全突破。將是今后醫(yī)用 高分子材料研究中的首要問題。,第九章 醫(yī)用高分子材料,日本醫(yī)

4、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)生部門使用，但 不直接與生物體組織接觸的醫(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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（2）與皮膚、粘膜接觸的材料 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，因此要求無毒、無刺激，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、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、腔門鏡、導(dǎo)尿管等）、繃帶、橡皮膏等。人體整容修復(fù)材料，例

5、如假肢、假耳、假眼、假鼻等，也都可歸入這一類中。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（3）與人體組織短期接觸的材料 這類材料大多用來制造在手術(shù)中暫時(shí)使用或暫 時(shí)替代病變器官的人工臟器，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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（4）長期植入體內(nèi)的材料 用這類材料制造的人工臟器或醫(yī)療器具，一經(jīng) 植入人體內(nèi)，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

6、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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,除此之外，還有以下一些常用的分類方法。 （1）按材料的來源分類 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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,3）天然生物組織與器官 取自患者自體的組織，例如

7、采用自身隱靜脈作 為冠狀動脈搭橋術(shù)的血管替代物； 取自其他人的同種異體組織，例如利用他 人角膜治療患者的角膜疾病； 來自其他動物的異種同類組織，例如采用豬的 心臟瓣膜代替人的心臟瓣膜，治療心臟病等。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（2）按材料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 在體內(nèi)不降解、不變性、不會引起長期組織反 應(yīng)的高分子材料，適合長期植入體內(nèi)。 2）生物活性高分子材料 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)胞等生長的材料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,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

8、謝，或通過排泄系統(tǒng)排出體外，對人體健康沒有 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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（3）按生物醫(yī)學(xué)用途分類 1）硬組織相容性高分子材料 如骨科、齒科用高分子材料； 2）軟組織相容性高分子材料 3）血液相容性高分子材料 4）高分子藥物和藥物控釋高分子材料 5）手術(shù)治療用高分子材料 如：縫合線，黏膠劑，止血劑，各種導(dǎo)管，引流 管，一次性輸血輸液器材 6）人造器官或組織 如：人造皮膚，血管，骨，關(guān)節(jié)，腸道，心臟，腎等,第九章 醫(yī)用高分子材料,2、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 在使用過程中，常需與生物肌體、血液、體液等接

9、觸，有些還須長期植入體內(nèi)。由于醫(yī)用高分子與人 們的健康密切相關(guān)，因此對進(jìn)入臨床使用階段的醫(yī) 用高分子材料具有嚴(yán)格的要求，要求有十分優(yōu)良的 特性。歸納起來，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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（1）化學(xué)隋性，不會因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng) 人體環(huán)境對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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（2）對人

10、體組織不會引起炎癥或異物反應(yīng) 有些高分子材料本身對人體有害，不能用作醫(yī) 用材料。而有些高分子材料本身對人體組織并無不 良影響，但在合成、加工過程中不可避免地會殘留 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慢慢從內(nèi)部遷移到表面， 從而對周圍組織發(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)。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（3）不會致癌 根據(jù)現(xiàn)代醫(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 速的速度增長并擴(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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（4）

11、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 要長時(shí)間與體內(nèi)的血液接觸。因此，醫(yī)用高分子對 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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（5）長期植入體內(nèi)不會減小機(jī)械強(qiáng)度 許多人工臟器一旦植入體內(nèi)，將長期存留，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)境中，不會很快失去 原有的機(jī)械強(qiáng)度。 事實(shí)上，在長期的使用過程中，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，或者說壽命盡可能 長一些

12、。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（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)過嚴(yán)格的 滅菌消毒。目前滅菌處理一般有三種方法：蒸汽滅 菌、化學(xué)滅菌、射線滅菌。國內(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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（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。 此外還要防止在醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工工 程中引入對人體有害的物質(zhì)。原料的純度、加工助 劑、生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)當(dāng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。,第九章 醫(yī)用高分子材料,3. 高分子材料的生物相容性 生物相容性指植入生物體內(nèi)的材

13、料與肌體 之間的適應(yīng)性。 對生物體來說，植入的材料不管其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)如 何，都是外來異物。出于本能的自我保護(hù)，一般都 會出現(xiàn)排斥現(xiàn)象。這種排斥反應(yīng)的嚴(yán)重程度，決定 了材料的生物相容性。 因此提高應(yīng)用高分子材料與肌體的生物相容性， 是材料和醫(yī)學(xué)科學(xué)家們必須面對的課題。,第九章 醫(yī)用高分子材料,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相容性和血液相容性 兩種。 組織相容性是指材料與人體組織，如骨骼、牙 齒、內(nèi)部器官、肌肉、肌腱、皮膚等的相互適應(yīng) 性， 血液相容性則是指材料與血液接觸是不是會引起 凝血、溶血等不良反應(yīng)。,紅細(xì)胞破裂，血紅蛋白流出,第九章 醫(yī)用高分子材料,3.

14、1 高分子材料的組織相容性 3.1.1 高分子材料植入對組織反應(yīng)的影響 高分子材料植入人體后，對組織反應(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 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 或代謝產(chǎn)物等。此外，植入材料的幾何形狀也可能 引起組織反應(yīng)。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（1）材料中滲出的化學(xué)成分對生物反應(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、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

15、越大、 滲出量越多，則引起的炎癥反應(yīng)越強(qiáng)。,第九章 醫(yī)用高分子材料,例如，聚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，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菌性炎癥。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（2）高分子材料生物降解對生物反應(yīng)的影響 高分子材料生物降解對人體組織反應(yīng)的影響取 決于降解速度、產(chǎn)物的毒性、降解的持續(xù)期限等因 素。 降解速度慢而降解產(chǎn)物毒性小，不引起明顯的 組織反應(yīng)。

16、但若降解速度快而降解產(chǎn)物毒性大，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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（3）材料物理形態(tài)等因素對組織反應(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影響組織反應(yīng)。 另外，試驗(yàn)動物的種屬差異、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。 一般來說，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。植入材料與生物組 織之間的相對運(yùn)動，也會引發(fā)較嚴(yán)重的組織反應(yīng)。,第九章 醫(yī)用高分子材料,曾對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)行過統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)植

17、入材料為大體 積薄片時(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 狀材料幾乎不會引起腫瘤。,第九章 醫(yī)用高分子材料,3.1.2 高分子材料在體內(nèi)的表面鈣化 高分子材料在植入人體內(nèi)后，再經(jīng)過一段時(shí)間 的試用后，會出現(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，一些高分子水溶膠，如聚甲基丙烯酸羥乙 酯在大鼠、倉鼠、荷蘭豬的皮下也發(fā)現(xiàn)有鈣化現(xiàn)象。,第九章 醫(yī)用高分子材料,鈣化現(xiàn)象是高分子材料植入動物體內(nèi)后， 對肌體組織造成刺激，促使肌體的新陳代謝加速的 結(jié)果

18、。 多孔材料的鈣化情況比無孔材料要嚴(yán)重。,第九章 醫(yī)用高分子材料,3.1.3 高分子材料的致癌性,第九章 醫(yī)用高分子材料,根據(jù)癌癥的發(fā)生率和潛伏期，高分子材料對大 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； 只是作為簡單異物的高分子材料，發(fā)生率較 低，潛伏期長。顯然只有第三類高分子材料才有可 能進(jìn)行臨床應(yīng)用。,第九章 醫(yī)用高分子材料,3.2 高分子材料的血液相容性 3.2.1 高分子材料的凝血作用 （1）血栓的形成 通常，當(dāng)人體的表皮受到損傷時(shí)，流出的血液 會自動凝固，稱為血栓。實(shí)際上，血

19、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； 血液的性質(zhì)發(fā)生變化； 血液 的流動狀態(tài)發(fā)生變化。,第九章 醫(yī)用高分子材料,根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)，對血液的循環(huán)，人體內(nèi) 存在兩個(gè)對立系統(tǒng)，即促使血小板生成和血液凝固 的凝血系統(tǒng)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)。當(dāng)材料植 入體內(nèi)與血液接觸時(shí)，血液的流動狀態(tài)和血管壁狀 態(tài)都將發(fā)生變化，凝血系統(tǒng)開始發(fā)揮作用，從而發(fā) 生血栓。,第九章 醫(yī)用高分子材料,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

20、血，產(chǎn)生血栓。此外，紅血球粘附引 起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原 因。（見圖91),第九章 醫(yī)用高分子材料,（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)（正比） 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)潤濕而具有 較小的表面能。 因此，有理由認(rèn)為，低表面能材料具有較好的抗血栓性。,第九章 醫(yī)用高分子材料,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 血液接觸時(shí)，與血液中各成

21、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（見表91）。,第九章 醫(yī)用高分子材料,2) 血小板的粘附與材料的含水率有關(guān)（反比） 有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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,一般認(rèn)為，水凝膠與血液的相容性，與其交聯(lián)

22、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 為水凝膠表面不僅對血小板粘附能力小，而且對蛋白質(zhì)和其 他細(xì)胞的吸附能力均較弱。在流動的血液中，聚合物的親水 基團(tuán)會不斷地由于被吸附的成分被“沖走”而重新暴露出 來，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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,3) 血小板的粘附與材料表面疏水親水平衡有關(guān) 無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。 材料的抗血栓性，并不簡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

23、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)，形成一層隋性層， 從而減少血小板在其上層的粘附。,第九章 醫(yī)用高分子材料,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)，也是為達(dá)到這一目的而設(shè)計(jì)的。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4) 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 板、血球等的表面也是帶負(fù)電荷的，由于同性相斥 的原因，血液在血管中不會凝固。 因此，對帶適當(dāng)負(fù)電荷的材

24、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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,5) 血小板的粘附與材料表面的光滑程度有關(guān) （反比） 凝血效應(yīng)與血液的流動狀態(tài)有關(guān)，任何障礙都 會改變其流動狀態(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，就會在該區(qū)域形成血栓。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 分在表面上的粘附和聚集，是減少血栓形成可能性 的有效措施之一。,第九章 醫(yī)用高分子材料,3.2.2 血液相容性高

25、分子材料的制取 （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8萘酚2, 4 二磺酸萘）（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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（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的玻璃上。,第九章 醫(yī)用高分子材料,添加聚氧化乙烯（分子量為6000）于凝血酶溶 液中，可防止凝血酶對玻璃的吸附。因此，在血液 相容性高分子材料的研究

26、中，聚氧化乙烯是十分重 要的抗凝血材料。 通過接枝改性調(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 值，也是改善材料血液相容性的有效方法。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（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 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)相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯 基，形成分散相。,第九章 醫(yī)用高分子材料,在這類嵌段共聚物血液相容性的研究中發(fā) 現(xiàn)，軟段聚醚對材料的

27、抗凝血性的貢獻(xiàn)較大，而 其分子量對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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（4）高分子材料的肝素化 肝素是一種硫酸多糖類物質(zhì)（見下式），是最 早被認(rèn)識的天然抗凝血產(chǎn)物之一。,第九章 醫(yī)用高分子材料,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，是使材料的抗凝血性改變的重 要途徑。在高分子材料結(jié)構(gòu)中引入肝素后，在使用 過程中，肝素慢慢地釋放，能明顯提高抗血栓性。,第九章 醫(yī)用高分子材料,（5）材料表面?zhèn)蝺?nèi)膜

28、化 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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4. 生物吸收性高分子材料 許多高分子材料植入人體內(nèi)后只是起到暫時(shí)替 代作用，例如高分子手術(shù)縫合線用于縫合體內(nèi)組織 時(shí)，當(dāng)肌體組織痊愈后，縫合線的作用即告結(jié)束， 這時(shí)希望用作縫合線的高分子材料能盡快地分解并 被人體吸收，以最大限度地減少高分子材料

29、對肌體 的長期影響。由于生物吸收性材料容易在生物體內(nèi) 分解，參與代謝，并最終排出體外，對人體無害， 因而越來越受到人們的重視。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.1 生物吸收性高分子材料的設(shè)計(jì)原理 4.1.1 生物降解性和生物吸收性 生物吸收性高分子材料在體液的作用下完成兩 個(gè)步驟，即降解和吸收。前者往往涉及高分子主鏈 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、低聚體或碎片）無毒，并且對人體無 副作用。,第九章 醫(yī)用高分子材料,高分子材料在體內(nèi)最常見的降解反應(yīng)為水解反 應(yīng)，包括酶催化水解和非酶催化水解。能夠通過酶 專一性反應(yīng)降解的高分子稱為酶催化降解高分子； 而通過與水或體液接觸發(fā)生

30、水解的高分子稱為非酶 催化降解高分子。 從嚴(yán)格意義上講，只有酶催化降解才稱得上生 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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,吸收過程是生物體為了攝取營養(yǎng)或通過腎臟、 汗腺或消化道排泄廢物所進(jìn)行的正常生理過程。 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可水解鍵連接起來的。 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。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.1.2 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收性高分子

31、材料， 其分解和吸收速度必須與組織愈合速度同步。人體 中不同組織不同器官的愈合速度是不同的，例如表 皮愈合一般需要310天，膜組織的痊愈要需15 30天，內(nèi)臟器官的恢復(fù)需要12個(gè)月，而硬組織如 骨骼的痊愈則需要23個(gè)月等等。,第九章 醫(yī)用高分子材料,因此，對植入人體內(nèi)的生物吸收性高分子材料 在組織或器官完全愈合之前，必須保持適當(dāng)?shù)臋C(jī)械 性能和功能。而在肌體組織痊愈之后，植入的高分 子材料應(yīng)盡快降解并被吸收，以減少材料長期存在 所產(chǎn)生的副作用。,第九章 醫(yī)用高分子材料,影響生物吸收性高分子材料吸收速度的因素有 高分子主鏈和側(cè)鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、凝聚態(tài)結(jié) 構(gòu)、疏水/親水平衡、結(jié)晶度、表面積、物理

32、形狀 等。其中主鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對降解吸收速度的 影響較大。,第九章 醫(yī)用高分子材料,酶催化降解和非酶催化降解的結(jié)構(gòu)降解速度 關(guān)系不同。 對非酶催化降解高分子而言，降解速度主要由 主鏈結(jié)構(gòu)（鍵型）決定。主鏈上含有易水解基團(tuán)如 酸酐、酯基、碳酸酯的高分子，通常有較快的降解 速度。對于酶催化降解高分子，如聚酰胺、聚酯、 糖苷等，降解速度主要與酶和待裂解鍵的親和性有 關(guān)。酶與待裂解鍵的親和性越好，則降解越容易發(fā) 生，而與化學(xué)鍵類型關(guān)系不大。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.2 生物吸收性天然高分子材料 已經(jīng)在臨床醫(yī)學(xué)獲得應(yīng)用的生物吸收性天然高 分子材料包括蛋白質(zhì)和多糖兩類生物高分子。這些 生物高分子主

33、要在酶的作用下降解，生成的降解產(chǎn) 物如氨基酸、糖等化合物，可參與體內(nèi)代謝，并作 為營養(yǎng)物質(zhì)被肌體吸收。因此這類材料應(yīng)當(dāng)是最理 想的生物吸收性高分子材料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,白蛋白、葡聚糖和羥乙基淀粉在水中是可溶 的，臨床用作血容量擴(kuò)充劑或人工血漿的增稠劑。 膠原、殼聚糖等在生理?xiàng)l件下是不溶性的，因此可 作為植入材料在臨床應(yīng)用。 下面對一些重要的生物吸收性天然高分子材料作 簡單介紹。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.2.1 膠原 膠原是人體組織中最基本的蛋白質(zhì)類物質(zhì)，至 今已經(jīng)鑒別出13種膠原，其中 IIII、V和 XI 型膠 原為成纖維膠原。I 型膠原在動物體內(nèi)含量最多， 已被廣泛應(yīng)用于生物

34、醫(yī)用材料和生化試劑。牛和豬 的肌腱、生皮、骨骼是生產(chǎn)膠原的主要原料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,由各種物種和肌體組織制備的膠原差異很小。 最基本的膠原結(jié)構(gòu)為由三條分子量大約為1105的 肽鏈組成的三股螺旋繩狀結(jié)構(gòu)，直徑為11.5nm， 長約300nm，每條肽鏈都具有左手螺旋二級結(jié)構(gòu)。,第九章 醫(yī)用高分子材料,膠原可以用于制造止血海綿、創(chuàng)傷輔料、人工 皮膚、手術(shù)縫合線、組織工程基質(zhì)等。膠原在應(yīng)用 時(shí)必須交聯(lián)，以控制其物理性質(zhì)和生物可吸收性。 戊二醛和環(huán)氧化合物是常用的交聯(lián)劑。殘留的戊二 醛會引起生理毒性反應(yīng)，因此必須注意使交聯(lián)反應(yīng) 完全。膠原交聯(lián)以后，酶降解速度顯著下降。,第九章 醫(yī)用高分子材料,

35、4.2.2 明膠 明膠是經(jīng)高溫加熱變性的膠原，通常由動物的 骨骼或皮膚經(jīng)過蒸煮、過濾、蒸發(fā)干燥后獲得。明 膠在冷水中溶脹而不溶解，但可溶于熱水中形成粘 稠溶液，冷卻后凍成凝膠狀態(tài)。純化的醫(yī)用級明膠 比膠原成本低，在機(jī)械強(qiáng)度要求較低時(shí)可以替代膠 原用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。,第九章 醫(yī)用高分子材料,明膠可以制成多種醫(yī)用制品，如膜、管等。由 于明膠溶于熱水，在6080水浴中可以制備濃度 為520的溶液，如果要得到 2535的濃 溶液，則需要加熱至 90100。為了使制品具有 適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性能，可加入甘油或山梨糖醇作為增塑 劑。用戊二醛和環(huán)氧化合物作交聯(lián)劑可以延長降解 吸收時(shí)間。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.

36、2.3 纖維蛋白 纖維蛋白是纖維蛋白原的聚合產(chǎn)物。纖維蛋白 原是一種血漿蛋白質(zhì)，存在于動物體的血液中。人 和牛的纖維蛋白原分子量在330000340000之間， 二者之間的氨基酸組成差別很小。纖維蛋白原由三 對肽鏈構(gòu)成，每條肽鏈的分子量在4700063500之 間。除了氨基酸之外，纖維蛋白原還含有糖基。纖 維蛋白原在人體內(nèi)的主要功能是參與凝血過程。,第九章 醫(yī)用高分子材料,纖維蛋白具有良好的生物相容性，具有止血、 促進(jìn)組織愈合等功能，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要用途。 纖維蛋白的降解包括酶降解和細(xì)胞吞噬兩種過 程，降解產(chǎn)物可以被肌體完全吸收。降解速度隨產(chǎn) 品不同從幾天到幾個(gè)月不等。通過交聯(lián)和改變其聚 集

37、狀態(tài)是控制其降解速度的重要手段。,第九章 醫(yī)用高分子材料,目前，人的纖維蛋白或經(jīng)熱處理后的牛纖維蛋 白已用于臨床。纖維蛋白粉可用作止血粉、創(chuàng)傷輔 料、骨填充劑（修補(bǔ)因疾病或手術(shù)造成的骨缺損） 等。纖維蛋白飛沫由于比表面大，適于用作止血材 料和手術(shù)填充材料。纖維蛋白膜在外科手術(shù)中用作 硬腦膜置換、神經(jīng)套管等。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.2.4 甲殼素與殼聚糖 甲殼素是由（1, 4）2乙酰氨基2 脫氧D葡萄糖（N乙酰D葡萄糖胺）組成 的線性多糖。昆蟲殼皮、蝦蟹殼中均含有豐富的甲 殼素。殼聚糖為甲殼素的脫乙酰衍生物，由甲殼素 在4050濃度的氫氧化鈉水溶液中110120 下水解24h得到。,第九章

38、 醫(yī)用高分子材料,甲殼素在甲磺酸、甲酸、六氟丙醇、六氟丙酮 以及含有5氯化鋰的二甲基乙酰胺中是可溶的， 殼聚糖能在有機(jī)酸如甲酸和乙酸的稀溶液中溶解。 從溶解的甲殼素或殼聚糖，可以制備膜、纖維和凝 膠等各種生物制品。,第九章 醫(yī)用高分子材料,甲殼素能為肌體組織中的溶菌酶所分解，已用 于制造吸收型手術(shù)縫合線。其抗拉強(qiáng)度優(yōu)于其他類 型的手術(shù)縫合線。在兔體內(nèi)試驗(yàn)觀察，甲殼素手術(shù) 縫合線4個(gè)月可以完全吸收。 甲殼素還具有促進(jìn)傷 口愈合的功能，可用作傷口包扎材料。當(dāng)甲殼素膜 用于覆蓋外傷或新鮮燒傷的皮膚創(chuàng)傷面時(shí)，具有減 輕疼痛和促進(jìn)表皮形成的作用，因此是一種良好的 人造皮膚材料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,

39、4.3 生物吸收性合成高分子材料 雖然生物吸收性天然高分子材料具有良好的生 物相容性和生物活性，但畢竟來源有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能 適應(yīng)快速發(fā)展的現(xiàn)代醫(yī)療事業(yè)的需求。因此，人工 合成的生物吸收性高分子材料有了快速發(fā)展的時(shí)間 和空間。 生物吸收合成高分子材料多數(shù)屬于能夠在溫和 生理?xiàng)l件下發(fā)生水解的生物吸收性高分子，降解過 程一般不需要酶的參與。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.3.1 聚羥基酸酯及其改性產(chǎn)物 聚酯主鏈上的酯鍵在酸性或者堿性條件下均容 易水解，產(chǎn)物為相應(yīng)的單體或短鏈段，可參與生物 組織的代謝。聚酯的降解速度可通過聚合單體的選 擇調(diào)節(jié)。例如隨著單體中碳/氧比增加，聚酯的疏 水性增大，酯鍵的水解性降

40、低。,第九章 醫(yī)用高分子材料,脂肪族聚酯有通過混縮聚和均縮聚制備的兩類 產(chǎn)品。 例如由己二酸和乙二醇縮聚制備的聚己二酸乙二 醇酯，當(dāng)其分子量小于20000時(shí)，有可能發(fā)生酶催化 水解。但若分子量大于20000，則酶催化水解較困 難，水解速度變得非常緩慢。此外，混縮聚聚酯的 內(nèi)聚能較低，結(jié)晶性差，難以制備高強(qiáng)度材料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,由25個(gè)碳原子的羥基酸聚合得到的均縮 聚聚酯能夠以較快的速度水解，與人體組織的愈合 速度相近。同時(shí)，這些聚酯結(jié)晶性高，具有較高的 強(qiáng)度和模量，因此，適合于加工成不同的形狀，以 滿足不同的醫(yī)用目的。 單組分聚酯中最典型的代表是聚羥基酸及 其衍生物。,第九章 醫(yī)用

41、高分子材料,乙醇酸和乳酸是典型的羥基酸，其縮聚產(chǎn) 物即為聚羥基酸酯，即聚乙醇酸（PGA）和聚 乳酸（PLA）。乳酸中的碳是不對稱的，因此 有D乳酸和L乳酸兩種光學(xué)異構(gòu)體。由單純的D 乳酸或L乳酸制備的聚乳酸是光學(xué)活性的，分 別稱為聚D乳酸（PDLA）和聚L乳酸（PLLA）。,第九章 醫(yī)用高分子材料,由兩種異構(gòu)體乳酸的混合物消旋乳酸制備的聚 乳酸稱為聚DL乳酸（PLA），無光學(xué)活性。 PDLA和PLLA的物理化學(xué)性質(zhì)基本上相同，而PLA的性質(zhì)與兩種光學(xué)活性聚乳酸有很大差別。 在自然界存在的乳酸都是L乳酸，故用其制備的 PLLA的生物相容性最好。,第九章 醫(yī)用高分子材料,聚羥基酸酯可通過如下兩種直

42、接方法合 成。 羥基酸在脫水劑（如氧化鋅）的存在下熱 縮合； 鹵代酸脫鹵化氫而聚合。但是用這些方 法合成的聚羥基酸酯的分子量往往只有幾千， 很難超過20000。而通常只有分子量大于25000的聚 羥基酸酯才具有較好的機(jī)械性能。因此，直接 聚合得到的聚羥基酸酯一般只能用于藥物釋放 體系，而不能用于制備手術(shù)縫合線、骨夾板等需要 較高機(jī)械性能的產(chǎn)品。,第九章 醫(yī)用高分子材料,為了制備高分子量的聚羥基酸酯，目前采 用環(huán)狀內(nèi)酯開環(huán)反應(yīng)的技術(shù)路線。根據(jù)聚合機(jī)理， 環(huán)狀內(nèi)酯的開環(huán)聚合有三種類型，即陰離子開環(huán)聚 合、陽離子開環(huán)聚合和配位開環(huán)聚合。 目前，商品聚羥基酸酯一般采用陽離子開 環(huán)聚合制備。由于醫(yī)用高分

43、子材料對生物毒性要求 十分嚴(yán)格，因此要求催化劑是非毒性的。目前最常 用的催化劑是二辛酸錫，其安全性是可靠的。,第九章 醫(yī)用高分子材料,由乙交酯或丙交酯開環(huán)聚合得到的聚酯PGA或 PLA的反應(yīng)式如下式所示。,第九章 醫(yī)用高分子材料,由乙交酯或丙交酯開環(huán)聚合得到的PGA或PLA也 稱為聚乙交酯或聚丙交酯。由兩種交酯共聚得到的 聚酯，叫聚乙丙交酯。 PGA在室溫下為結(jié)晶態(tài),PLA在室溫下為無定形 體。當(dāng)其組成(摩爾比)在25:7575:25之間時(shí)，共 聚產(chǎn)物為無定形玻璃態(tài)高分子，性能接近于PLA， 玻璃轉(zhuǎn)化溫度在5060。組成為90:10的聚乙丙 交酯的性質(zhì)接近于PGA，但柔順性改善，可作為生 物吸

44、收材料在臨床上應(yīng)用。,第九章 醫(yī)用高分子材料,表94為PGA、PLA及其共聚物的物理性質(zhì)。由 表中可見，這些聚合物的熔點(diǎn)（Tm）和熱分解(Tde) 都非常相近，因此必須嚴(yán)格控制加工溫度。 PGA和PLLA結(jié)晶性很高，其纖維的強(qiáng)度和模量 幾乎可以和芳香族聚酰胺液晶纖維（如Kevlar）及 超高分子量聚乙烯纖維（如Dynema）媲美。,第九章 醫(yī)用高分子材料,通過改變其結(jié)晶度和親水性可改變或控制聚 羥基酸酯的降解性和生物吸收性。例如將丙交酯 與己內(nèi)酯共聚，得到的共聚物比PLLA具有更好的 柔順性。將乙交酯與1,4二氧環(huán)庚酮2共聚，產(chǎn) 物的抗輻射能力增強(qiáng)，容易進(jìn)行輻射消毒。如果將 乙交酯與1,3二氧

45、環(huán)己酮2共聚，則可得到柔順 性較好的聚（乙交酯碳酸酯），用于制造單纖維 手術(shù)縫合線。,第九章 醫(yī)用高分子材料,4.3.2其他生物吸收性合成高分子 除了上述羥基酸酯類的高分子材料外，對 其他類型的生物吸收高分子材料也進(jìn)行了研究。 將嗎啉2,5二酮衍生物進(jìn)行開環(huán)聚合，可 得到聚酰胺酯。由于酰胺鍵的存在，這些聚合物具 有一定的免疫原性。而且它們能夠通過酶和非酶催 化降解，有可能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。,第九章 醫(yī)用高分子材料,聚酸酐、聚磷酸酯和脂肪族聚碳酸酯等高分 子也有大量的研究報(bào)道，主要嘗試用于藥物釋放 體系的載體。由于這些聚合物目前尚難以得到高 分子量的產(chǎn)物，機(jī)械性能較差，故還不適于在醫(yī) 學(xué)領(lǐng)域作

46、為植入體使用。 聚氰基丙烯酸酯也是一種生物可降解的高分 子, 該聚合物已作為醫(yī)用粘合劑用于外科手術(shù)中。,第九章 醫(yī)用高分子材料,5. 高分子材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 5.1 高分子人工臟器及部件的應(yīng)用現(xiàn)狀 高分子材料作為人工臟器、人工血管、人工骨 骼、人工關(guān)節(jié)等的醫(yī)用材料，正在越來越廣泛地得 到運(yùn)用。人工臟器的應(yīng)用正從大型向小型化發(fā)展， 從體外使用向內(nèi)植型發(fā)展，從單一功能向綜合功能 型發(fā)展。,第九章 醫(yī)用高分子材料,為了滿足材料的醫(yī)用功能性、生物相容性和血 液相容性的嚴(yán)峻要求，醫(yī)用高分子材料也由通用型 逐步向?qū)Ｓ眯桶l(fā)展，并研究出許多有生物活性的高 分子材料，例如將生物酶和生物細(xì)胞等固定在高分 子材

47、料分子中，以克服高分子材料與生物肌體相容 性差的缺點(diǎn)。開發(fā)混合型人工臟器的工作也正在取 得可喜的成績。表95列舉了在制作人工臟器所涉 及到的高分子材料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,根據(jù)人工臟器和部件的作用及目前研究進(jìn)展， 可將它們分成五大類。 第一類：能永久性地植入人體，完全替代原來 臟器或部位的功能，成為人體組織的一部分。屬于 這一類的有人工血管、人工心臟瓣膜、人工食道、 人工氣管、人工膽道、人工尿道、人工骨骼、人工 關(guān)節(jié)等。,第九章 醫(yī)用高分子材料,表95 用于人工臟器的部分高分子材料,第九章 醫(yī)用高分子材料,第九章 醫(yī)用高分子材料,第九章 醫(yī)用高分子材料,第二類：在體外使用的較為大型的人工

48、臟器裝 置、主要作用是在手術(shù)過程中暫時(shí)替代原有器官的 功能。例如人工腎臟、人工心臟、人工肺等。這類 裝置的發(fā)展方向是小型化和內(nèi)植化，最終能植入體 內(nèi)完全替代原有臟器的功能。據(jù)報(bào)道，能夠內(nèi)植的 人工心臟已獲得相當(dāng)年份的考驗(yàn)，在不遠(yuǎn)的將來可 正式投入臨床應(yīng)用。,第九章 醫(yī)用高分子材料,第三類：功能比較單一，只能部分替代人體臟 器的功能，例如人工肝臟等。這類人工臟器的研究 方向是多功能化，使其能完全替代人體原有的較為 復(fù)雜的臟器功能。 第四類：正在進(jìn)行探索的人工臟器。這是指那 些功能特別復(fù)雜的臟器，如人工胃、人工子宮等。 這類人工臟器的研究成功，將使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)水平有一 重大飛躍。,第九章 醫(yī)用高分子材

49、料,第五類：整容性修復(fù)材料，如人工耳朵、人工 鼻子、人工乳房、假肢等。這些部件一般不具備特 殊的生理功能，但能修復(fù)人體的殘缺部分，使患者 重新獲得端正的儀表。從社會學(xué)和心理學(xué)的角度來 看，也是具有重大意義的。 要制成一個(gè)完整的人工臟器，必須有能源，傳 動裝置、自動控制系統(tǒng)及輔助裝置或多方面的配 合。然而，其中高分子材料乃是目前制造人工臟器 的關(guān)鍵材料。,第九章 醫(yī)用高分子材料,5.2 醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用 5.2.1 血液相容性材料與人工心臟 許多醫(yī)用高分子在應(yīng)用中需長期與肌體接觸， 必須有良好的生物相容性，其中血液相容性是最重 要的性能。人工心臟、人工腎臟、人工肝臟、人工 血管等臟器和部件長

50、期與血液接觸，因此要求材料 必須具有優(yōu)良的抗血栓性能。,第九章 醫(yī)用高分子材料,近年來，在對高分子材料抗血栓性研究中，發(fā) 現(xiàn)具有微相分離結(jié)構(gòu)的聚合物往往具有優(yōu)良的血液 相容性，因而引起人們極大的興趣。例如在聚苯乙 烯、聚甲基丙烯酸甲酯的結(jié)構(gòu)中接枝上親水性的甲 基丙烯酸羥乙酯，當(dāng)接枝共聚物的微區(qū)尺寸 在2030 nm范圍內(nèi)時(shí)，就有優(yōu)良的抗血栓性。,第九章 醫(yī)用高分子材料,在微相分離高分子材料中，國內(nèi)外研究得最活 躍的是聚醚型聚氨酯，或稱聚醚氨酯。聚醚氨酯是 一類線型多嵌段共聚物，宏觀上表現(xiàn)為熱塑性彈性 體，具有優(yōu)良的生物相容性和力學(xué)性能，因而引起 人們廣泛的重視。作為醫(yī)用高分子材料的嵌段聚醚 氨酯（Segmented Polyether urethane，SPEU）的 一般