医用高分子材料的稳定与降解

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1、第八章医用高分子材料的稳定与降解四川大学高分子科学与工程学院ApplicationsofBiodegradablePolymers“人耳”老鼠国家“973”计划首席科学家、上海组织工程与开发中心主任曹谊林教授方法是将裸鼠的背上割开一个口子，然后将已经培养好的“耳朵”植入后缝合。“耳朵”是在此之前一周开始制备的。先用一种高分子化学材料——聚羟基乙酸作成“人耳”的模型支架，然后让细胞在这个支架上繁殖生长。支架最后会自己降解消失，“耳朵”便与老鼠浑然成为一体。什么是生物医用材料生物医用材料是一类用于诊断、治疗或替换人体组织、器

2、官或增进其功能的新型高技术材料，是材料科学技术中的一个正在发展的新领域，不仅技术含量和经济价值高，而且与患者生命和健康密切相关。近10多年以来，生物医用材料及制品的市场一直保持20％左右的增长率。生物医用材料可分为医用金属材料、医用陶瓷材料和医用高分子材料三大类意义和目的生物医学材料应用广泛，仅高分子材料，全世界在医学上应用的就有90多个品种、1800余种制品，西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10％～20％的速度增长。随着现代科学技术的发展尤其是生物技术的重大突破，生物材料的应用将更加广泛。生物材料市场发展势头迅猛

3、，其发展态势已可以与信息、汽车产业在世界经济中的地位相比。2000年全球医疗器械市场己达1650亿美元，其中生物医学材料及制品约占40％～50％。组织工程支架材料、药物缓释材料、心血管系统修复材料、血液净化材料、外科修复和矫形装置等都是高速增长的领域。生物材料前沿研究不断取得进展，将开拓更为广阔的市场空间，并为常规材料的改整和创新提供导向。预计在今后15～20年间，生物医学材料产业可达到相当于药物市场份额的规模。775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者需要大量骨修复材料，2000万心血管病患者每年需要24万套人工心

4、瓣膜，2亿至3亿肝炎患者每年需要30万个人工肝，肾衰患者每年需要12万个肾透析器。在亚洲，肿瘤是死亡的主要原因之一；随着人们生活质量的提高，整形、美容正在兴起；计划生育对生物医学材料市场的需求正在增长。人造皮肤、组织粘合剂、防组织粘连剂等的年增长率达45%左右。我国是生物材料和器械的需求大国8.1医用高分子材料体内降解机理希望稳定－－长期植入的材料希望降解－－短期、释放生物活性物质与聚合物本身结构、聚合单体、添加剂、分子量及其分布、结晶度、表面形态等性质有关与材料在体内所处的环境有关，包括体液、有机大分子（如蛋白质等）、

5、酶、自由基、细胞等Thehypothesisconcerningcell/polymerfeedbackcontrolofbiodegradationofbiomedicalpolymerpolymerCellAdhesionCellActivationMediatorSecretionCellRespiratoryBurstPolymersurfacedegradationPolymerdegradationproductsComposition,AdditivesSurfacePropertiesandMorphol

6、ogyProteinadsorption:CompositionDensityCoverageActivityDensityCoverage生物学环境定义：指处于生物系统中的生物医用材料周围的情况或条件，包括与其接触的体液、有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素。生物学环境可分为四个级别：生理环境：受化学和热学条件控制生物生理环境：生物学条件加上适当的细胞产物（如血清的蛋白、酶）生物环境：生物生理条件加上适当的有生命的活跃的细胞细胞周围环境：生物环境的一种特殊情况，即：直接邻近有生命的活跃细胞周围的条件降解机理水解作用酶

7、解作用细胞免疫机械应力或应变MechanismsofHydrolysis(Oneexample,forpolyesters)Acid-catalyzedhydrolysis:Base-catalyzedhydrolysis(saponification):环境应力开裂金属离子氧化降解降解机理总结经过大量研究表明，炎性反应细胞所释放的酶（氧化酶和水解酶）、氧化剂（O2－，H2O2，OH）、酸性物质（如脂肪酸）以及体液中的物质（Ca2+,磷脂，胆固醇）等构成了降解环境。所有非内皮化人工合成材料表面在体内均激发一定程度的免疫

8、反应，如炎性反应，因此，在体内所有的材料都有降解的可能。材料炎性反应取决于材料表面与体液中蛋白质的相互作用，蛋白的吸附和变性是细胞和材料界面上生物学反应的原因。8.2生物医用高分子的稳定化添加生物抗氧剂如维生素E结构上设计生物稳定的结构含硅的聚合物含氟的聚合物8.3可降解的生物医用高分子材料定义：是指在生物体内经水解