第八章 医用高分子材料的稳定与降解-newppt课件.ppt

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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“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？生物材料在体内会降解吗？需要生物材料降解吗？什么情况下需要生物材料降解？什么情况下需要生物材料稳定？如何控制生物材料的降解与稳定？生物医用材料生物医用材料是一类用于诊断、治

2、疗或替换人体组织、器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生物医用材料的四大类1.金属材料2.无机非金属材料（陶瓷材料）3.有机高分子材料4.复合材料42000年各类材料在医用材料中所占比例统计高分子天然材料金属合金陶瓷复合材料47%10%30%10%3%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

3、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）、酶、自由基、细胞等生物学环境降解机理8.1医用高分子材料体内生物学反应生物学环境定义：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生物材料与生物体间的作用1.生物环境对生

4、物材料的影响生理环境的作用因素：机械力、生理体液、自由基、酶、细胞等材料的变化：磨损、降解或交联、发生相变、产生新的生成物生物老化---生物材料受生理环境的作用而发生的结构和性能的改变①机械老化---指材料和制件的磨损和变形②物理化学老化---指溶出物、析出物和吸收物的生成③化学老化---化学解聚、化学链的断裂和交联等2.生物材料对生物体的作用①组织反应组织囊块、囊块增厚、钙化或肿胀、感染、组织炎症、坏死②血液反应血栓③免疫反应体液反应和细胞反应补体激活5引起材料发生变化的主要因素有：①生理活动中骨骼、关节、肌肉的机械活动；②生物电场、磁场和电解、水解和氧化作用；③新陈代谢

5、过程中的生化反应和酶催化反应；④细胞粘附与吞噬作用。生物体对医用高分子材料的作用14Degradationofanon-knitted,non-wovenmeshremovedfromapatientseeninSEMat850x.Notethenearlycompletelybrokenfiberinthecenterandotherdegradedfiberswithdeepcracksinthebackground.GratefulacknowledgementisgiventopatientS.A.Y.whogavepermissiontoreproducethis

6、SEMDegradationofasinglepolypropylenefiberasseeninSEMat1000x.Notethedeepcracksinthesurfaceofthefiber.GratefulacknowledgementisgiventoHenriClavéfromtheDepartmentofGynecologicSurgery,St.GeorgeClinic,Nice,FranceforpermissiontoreproducethisSEMPP盆骨9CalcifiedHeartValve降解机理化学降解作用水解作用氧化降解酶解作用细胞免疫、机

7、械应力或应变等MechanismsofHydrolysis(Oneexample,forpolyesters)Acid-catalyzedhydrolysis:Base-catalyzedhydrolysis(saponification):金属离子氧化降解酶解酶酯酶（Esterase）蛋白酶（protease;proteinase）脂肪酶（lipase）Tris–HClbufferedsolutionthatcontainedofproteinaseKFig.8.SEMmicrographsofenzymehyd