《医用高分子材料》PPT课件

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1、第5章医用高分子材料生物医用高分子材料人工器官医用粘合剂药用高分子材料高分子免疫佐剂医用诊断高分子生物医用高分子材料的发展概况与趋势目录5.1生物医用高分子材料概述植入材料的种类很多，而高分子材料的使用最为广泛，据统计，近10年来医用高分子材料的使用占全部生物材料的47%。医用高分子材料按照材料的性质划分包括生物惰性高分子材料和生物可降解高分子材料两类。生物惰性材料的要求：不受体液环境中酶、酸、碱等的破坏。常见的有尼龙、聚硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、碳氟聚合物、橡胶等。通常用于韧带、肌腱、皮肤

2、、血管、骨骼、牙齿等人体软、硬组织器官的修复和替换。5.1.1植入材料必须满足的条件（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应；（2）对人体组织不会引起炎症或异物反应；（3）不会致癌,高分子材料本身并没有比其他材料更多的致癌可能性；（4）具有良好的血液相容性(最重要)；（5）长期植入体内后其力学性能不会受到影响；（6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生物理和化学性质的变化；（7）易于成型和加工成需要的复杂形状。5.1.2高分子材料的生物相容性生物相容性：植入材料在植入生物体之后与机体之间发生一系列的生物

3、反应并最终被生物体所接受的性质。对生物体来说，植入材料不管其结构、性质如何，都是外来异物。出于本能的自我保护，一般都会出现排斥现象。由于不同的高分子材料在医学中的应用目的不同，生物相容性可分为组织相容性和血液相容性两种。组织相容性：材料与人体组织，如骨骼、牙齿、内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应性。血液相容性：材料与血液接触是不是会引起凝血、溶血等不良反应。5.1.3高分子材料的组织相容性高分子材料对组织反应的影响因素主要包括：材料本身的结构和性质（如微相结构、亲水性、疏水性、电荷等）材料中可渗出

4、的化学成分（如残留单体、杂质、低聚物、添加剂等）降解或代谢产物植入材料的几何形状1.组织相容性的要求：活体组织不发生炎症，排斥，材料不发生钙沉着等。2.提高血液相容性的技术—表面修饰：（1）使表面带负电荷，提高对正电粒子的吸附作用；（2）提高表面亲水性，降低表面自由能，将PEG或肝素通过接枝方法固定在高分子材料表面上以提高其抗凝血性；（3）设计微相分离结构；（4）改变表面粗糙度。以嵌段共聚高分子材料为例,它由两种或多种不同性质的单体段聚合而成.当单体之间不相容时,它们倾向于发生相分离,但由于不同单体之

5、间有化学键相连,不可能形成通常意义上的宏观相变,而只能形成纳米到微米尺度的相区,这种相分离通常称为微相分离,不同相区所形成的结构称为微相分离结构.5.2高分子材料的特性高分子材料：一类相对分子质量比一般有机化合物高得多的化合物。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。通常高分子材料可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐

6、腐蚀、自润滑等许多独特的性能。高分子材料的性能是其内部结构和分子运动的具体反映。高分子材料的高分子链通常由上万到上百万个结构单元组成。图5-1多孔高分子材料的断口电镜照片高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指

7、高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。5.2.1近程结构1.高分子链的组成高分子是链状结构，高分子链是由单体通过加聚或缩聚反应连接而成的链状分子。通常的有机高分子化合物，它是由碳-碳主链或由碳与氧、氮或硫等元素形成主链的高聚物，即均链高聚物或杂链高聚物。高密度聚乙烯(HDPE)结构为－[CH2CH2]n－，是高分子中分子结构最为简单的一种，它的单体是乙烯，重复单元即结构单元为CH2CH2，称为链节，n为链节数，亦为聚

8、合度。聚合物为链节相同，聚合度不同的混合物，这种现象叫做聚合物分子量的分散性。对于结构完全对称的单体(如乙烯、四氟乙烯)，只有一种连接方式；对于CH2=CHX或CH2=CX2类单体，由于其结构不对称，形成高分子链时可能有三种不同键接方式：头-头连接，尾-尾连接，头-尾连接。2．高分子链的形态如果在缩聚过程中有三个或三个以上的官能度的单体存在，或是在加聚过程中有自由基的链转移反应发生，或是双烯类单体第二键被活化等，则单体单元的键接顺序通常有无规、交替、嵌段