生物医用材料系列3_天然高分子生物医学汇报材料.ppt

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1、1天然高分子生物医学材料第一节天然多糖类材料第二节天然蛋白质材料2人们对生命科学的浓厚兴趣在于人类本身就是生命，人们对生物医学高分子材料的重视与关切是因为构成人体肌体的基本物质，诸如蛋白质、核糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物；人类肌体的皮肤，肌肉，组织和器官都是由高分子化合物组成的。3天然高分子材料是人类最早使用的医学材料之一。到了五十年代中期，由于合成高分子的大量涌现，曾使这类材料退居次要地位。天然材料具有不可替代的优点：多功能性质与生物体的相容性、生物可降解性，加之对它的改性与复合，特别是最近对杂化材料研究的需要，使它

2、成为不可缺少的重要生物医学材料之一。4由于它们的结构和组成的差异，表现出不同的性质，应用的领域也不完全一样。相似之处在于它们在体内很容易降解，降解产物对人体无毒且可为人体所吸收，参与人体的代谢循环，因此具有广泛的潜在用途。目前天然生物高分子材料主要有天然多糖类材料和天然蛋白质材料二大类。5第一节天然多糖类材料多糖是由于许多单糖分子经失水缩聚，通过糖苷键结合而成的天然高分子化合物；多糖水解后如果只产生一种单糖则称为均聚糖如纤维素、淀粉等，如果最终水解产物是二种或二种以上单糖则称为杂聚糖如菊粉等。杂多糖的种类虽多，但存在的量远不及均

3、多糖。6自然界广泛存在的多糖有：1、植物多糖，如纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等。2、动物多糖，如甲壳素、壳聚糖、肝素、硫酸软骨素等。3、琼脂多糖，如琼脂、海藻酸、角叉藻聚糖等。4、菌类多糖，如D-葡聚糖、D-半乳聚糖、甘露聚糖等。5、微生物多糖，如左旋糖酐、黄原胶、凝乳糖、出芽短梗孢糖等。7在已知的数百种多糖中，其化学结构差异很大，因而表现出不同的性能特点，如水溶性和水不溶性、酸性、碱性、中性存在体；凝胶态生理信息载体，抗凝血活性物质等形式。8一、纤维素纤维素是由D-吡喃葡萄糖经由β-1，4糖苷键连接的高分子化合物。具有不同的构

4、型和结晶形式，是构成植物细胞壁的主要成分。常与木质素、半纤维素、树脂等伴生在一起，是存在于自然界中数量最多的碳水化合物。9纤维素分子呈长链状，是一种结晶性高分子化合物不同种纤维素之间的结晶结构存在差异，天然纤维素属纤维Ⅰ型，再生纤维素属纤维Ⅱ型。用强碱处理天然纤维，结晶结构发生变化，由Ⅰ型变为Ⅱ型。用铜胺碱溶液溶解天然纤维素，再进行还原沉淀，也可使其转变为Ⅱ型结构。从热力学角度考虑，Ⅱ型结构更为稳定。10纤维的结晶程度在不同天然纤维也存在差异，随着结晶程度的提高，其抗张程度、硬度、密度增加，但弹性、韧性、膨润性、吸水性、化学反应

5、性下降。精制的天然纤维素其结晶度约为70%，丝光纤维约为48%，再生纤维约为38%~40%。无定形区的纤维分子排列杂乱，因而较易进行化学反应。11溶解性：纤维素是一种非还原性的碳水化合物，不溶于水和一般有机溶剂，溶解于某些碱性溶剂和高浓度的无机酸溶液如铜胺碱[Cu(NH3)4](OH)2，铜乙二胺碱[Cuen2](OH)2，季胺碱[(C2H5)4N]OH和72%的硫酸、44%的盐酸、85%的磷酸等，亦可溶解于若干种盐的浓水溶液中。纤维素在酸的作用下可发生降解反应，完全水解时得到唯一单糖葡萄糖。12纤维素在医学上最重要的用途是制造

6、各种医用膜，这种纤维膜的制造应包括以下三个步骤：1.化学改性生产可溶性或热塑性纤维素衍生物；2.用溶液浇注或熔融法形成薄膜；3.对纤维素衍生物进行处理得到再生纤维素。严格地讲，因为处理过程中伴有分子量的降低，再生都是不完全的。13目前再生纤维素的生产主要有以下三种技术：1、铜氨法：将纤维素溶于铜氨溶液中形成可溶性络合物，然后与酸反应再生。2、粘胶法：纤维素与碱和二硫化碳反应，生成黄原酸，然后与酸反应再生。3、热塑性醋酸纤维素与碱反应水解再生。14硝酸纤维素：是人们最早使用的血液透析膜材料，系用浓硝酸和浓硫酸混合酸处理而得，酯化后

7、的纤维素仍保持其纤维结构，反应式如下：纤维素—OH+HNO3纤维—O—NO2+H2O15赛珞玢1938年W.Thalhimer将赛珞玢管作为透析膜使用，1944年W.J.Kolff等人用赛珞玢制造的人工透析器首次用于临床。1965年作为透析膜材料的赛珞玢到逐渐被淘汰。原因：粘胶中含有磺化物，赛珞玢膜中残存磺化物将对人体产生不良影响。尿素、肌酐等的透析性也不十分好。16铜珞玢（Cuprophan）：由铜氨法再生的纤维素膜。是目前人工肾使用较多的透析膜材料，有平膜型、管型和空心纤维型多种形式，亦可对活性炭进行包膜。对于溶质的传递，纤

8、维素膜起到筛网和微孔壁垒的作用。溶质的渗透性一般与溶质的分子体积成反比，如果忽略荷电或吸收性质对溶质的影响，其渗透性只和溶质的分子体积和膜孔大小有关。17膜的滤过速度一般以中分子量的维生素B12（分子量1355）作为对照。铜珞玢经过长期连续使用也可引起诸如神经障