生物醫(yī)學(xué)高分子材料的分類和應(yīng)用是什么？
生物醫(yī)學(xué)高分子材料的分類和應(yīng)用是什么？
生物醫(yī)學(xué)高分子簡稱醫(yī)用高分子，是一類令人矚目的功能高分子材料。它已滲入到醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域并應(yīng)用于臨床的診斷與治療。
特別是直接與體液接觸的或可植入體內(nèi)的所謂“生物材料”，它們必須無毒，有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，而且易于加工、消毒。
生物醫(yī)學(xué)高分子材料作為生物醫(yī)學(xué)材料的高分子及其復(fù)合材料，又稱醫(yī)用高分子材料?？蓙碜匀斯ず铣?，也可來自天然產(chǎn)物，除應(yīng)滿足一般物理、化學(xué)性能要求外，還必須滿足生物相容性要求。醫(yī)用高分子按性質(zhì)可分為非降解型和可生物降解型。非降解型高分子包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等，要求其在生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損等，并具有良好的物理機(jī)械性能，雖然不存在**穩(wěn)定的聚合物，但是要求其本身和降解產(chǎn)物不對機(jī)體產(chǎn)生明顯的有毒副作用，同時(shí)材料不致災(zāi)難性破壞。
生物降解型高分子包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己內(nèi)酯等，可在生態(tài)環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和性能蛻變，其降解產(chǎn)物能通過正常的新陳代謝或被機(jī)體吸收利用或被排出體外，主要用于*物釋放和送達(dá)載體及非**性植入裝置。
醫(yī)用高分子材料制品種類繁多。從天靈蓋到腳趾骨，從內(nèi)臟到皮膚，從血液到五官都已有人工的高分子代用品。
與此同時(shí)，高分子*物及固定化酶、人工細(xì)胞、標(biāo)記細(xì)胞、免疫吸附劑等也在迅速發(fā)展。目前全世界每年生產(chǎn)的醫(yī)用高分子材料包括醫(yī)療用品在內(nèi)多達(dá)800萬噸，價(jià)值30億美元。
人工心臟
生物材料是指與體液接觸的異體材料，除少數(shù)金屬、陶瓷和碳素外，絕大部分是橡膠、纖維、模制塑料等合成高分子材料。
以它們?yōu)樵牧现瞥龅娜斯づK器，即具有部分或全部代***某一器官功能的器件，有的只需在體內(nèi)短期使用，如插入器件(導(dǎo)液管等)，有的則需在體內(nèi)停留較長時(shí)間，甚至整個(gè)生命期。因此對這類材料有嚴(yán)格的要求：①必須無毒，而且是化學(xué)惰性的。②與人體組織和血液相容性要好，不引起**、炎癥、致癌和過敏等反應(yīng)。
③有所需的物理性能(尺寸、強(qiáng)度、彈性、滲透性等)，并能在使用期間保持其不變。④容易制備、純化、加工和消毒。
醫(yī)用硅橡膠導(dǎo)管
生物高分子材料可以粗略地分為3大類：軟性即橡膠狀聚合物、半結(jié)晶聚合物和其他有關(guān)聚合物(見下表)。醫(yī)用硅橡膠是最早也是最成功的商品化醫(yī)用高分子材料之一。
主要的軟性生物高分子材料
主要的半結(jié)晶生物高分子材料
其他有關(guān)聚合物
上面三個(gè)表中列舉的是有關(guān)主要材料的主干結(jié)構(gòu)類別，事實(shí)上往往任何單一的聚合物都難以滿足對生物材料的所有要求，因而又不得不采用共聚、接枝、交聯(lián)以及表面化學(xué)修飾等多種手段(統(tǒng)稱為改性)，以制成各種復(fù)合材料，使其性能盡可能滿足使用的特殊需要。
醫(yī)用高分子材料的用途
醫(yī)用高分子材料是指用以制造人體內(nèi)臟、體外器官、*物劑型及醫(yī)療器械的聚合物材料。根據(jù)其具體用途可分為：（1）與生物體組織不直接接觸的材料;如*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;（2）與皮膚、粘膜接觸的材料，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（洗眼用具百科、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、橡皮膏等及人體整容修復(fù)材料（假肢、假耳、假眼、假鼻等）;（3）與人體組織短期接觸的材料，如：人造血管、人工心臟、人工肺、人工腎臟、滲析膜 人造皮膚等;（4）長期植入體內(nèi)的材料，如腦積水癥髓液引流管、人造血管、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)縫合線及組織粘合劑等;（5）*用高分子，包括大分子化*物和*物高分子。
大分子化*物是指將傳統(tǒng)的小分子*物大分子化，如聚青霉素;*物高分子是指本身就有*理功能的高分子，如陰離子聚合物型的干擾素誘發(fā)劑。
不同用途的醫(yī)用高分子材料需要根據(jù)使用環(huán)境以及對材料的物理、化學(xué)及生物學(xué)性能要求選用合適的材料。
生物醫(yī)用高分子材料的簡介
生物醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、用量**的材料，也是一個(gè)正在迅速發(fā)展的材料。它既可以來源于天然產(chǎn)物，又可以人工合成。
此類材料除應(yīng)滿足一般的物理、化學(xué)性能要求外，還必須具有足夠好的生物相容性。
按照不同的性質(zhì)，醫(yī)用高分子材料可分為非降解型和可降解型兩類對于前者，要求其在生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損等，并具有良好的物理機(jī)械性能。非降解型高分子主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等?？山到庑透叻肿又饕z原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內(nèi)酯等。根據(jù)使用的目的或用途，醫(yī)用高分子材料還可分為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組織等修復(fù)材料。
醫(yī)用高分子材料的主要應(yīng)用性能有哪些?
最關(guān)鍵的是生物相容性。其次，根據(jù)材料的品種和具體用途，還以下一些性能：1.材料表面抗凝血、抗組織增生性能。
2.材料耐磨損性能。
3.材料免疫原性和**消除（主要是動(dòng)物源的醫(yī)用材料）4.材料抗鈣化性能。5.材料可降解吸收性能。6.材料表面/界面對體內(nèi)蛋白的吸附性能。7.材料的組織誘導(dǎo)性（目前比較前沿的領(lǐng)域）。
8.材料的納米性能（也比較前沿）。原創(chuàng)手打，加點(diǎn)分吧。
醫(yī)用高分子材料的功能性質(zhì)和發(fā)展前景
生物醫(yī)用高分子材料指用于生理系統(tǒng)疾病的診斷、治療、修復(fù)或替換生物體組織或器官,增進(jìn)或恢復(fù)其功能的高分子材料。生物醫(yī)用高分子材料的功能醫(yī)用高分子材料屬于一種特殊的功能高分子材料，通常用于對生物體進(jìn)行診斷、治療、以及替換或修復(fù)、合成或再生損傷組織和器官，具有延長病人生命、提高病人生存質(zhì)量等作用。
生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展前景我國醫(yī)用高分子材料的研究起步較早、發(fā)展較快。
目前約有50多個(gè)單位從事這方面的研究,現(xiàn)有醫(yī)用高分子材料60多種,制品達(dá)400余種,用于醫(yī)療的聚甲基丙烯酸甲酯每年達(dá)300 t。然而,我國醫(yī)用高分子材料的研究目前仍然處于經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)階段[5],還沒有能夠建立在分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上。因此,應(yīng)該以材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系,材料的化學(xué)組成、表面性質(zhì)和生命體組織的相容性之間的關(guān)系為依據(jù)來研究開發(fā)新材料。醫(yī)用高分子材料要應(yīng)用于生物體必須同時(shí)要滿足生物功能性、生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性和可加工性等嚴(yán)格的要求。
生物醫(yī)用材料的研究和發(fā)展方向主要包括以下幾方面:1 、組織工程材料組織工程是應(yīng)用生命科學(xué)與工程的原理和方法構(gòu)建一個(gè)生物裝置,來維護(hù)、增進(jìn)人體細(xì)胞和組織的生長,以恢復(fù)受損組織或器官的功能。它的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)受損組織和器官的修復(fù)或再建,延長壽命和提高健康水平。其方法是:將特定組織細(xì)胞“種植”于一種生物相容性良好、可被人體逐步降解吸收的生物材料上,形成細(xì)胞-生物材料復(fù)合物;生物材料為細(xì)胞的增長繁殖提供三維空間和營養(yǎng)代謝環(huán)境;隨著材料的降解和細(xì)胞的繁殖,形成新的與自身功能和形態(tài)相適應(yīng)的組織或器官。
這種具有生命力的活體組織或器官能對病損組織或器官進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能的重建,并達(dá)到**替代。2、生物醫(yī)用納米材料———*物控釋材料及基因治療載體材料高分子*物控制釋放體系不僅能提高*效,簡化給*方式,大大降低*物的毒副作用,而且納米靶向控制釋放體系使*物在預(yù)定的部位,按設(shè)計(jì)的劑量,在需要的時(shí)間范圍內(nèi),以一定的速度在體內(nèi)緩慢釋放,從而達(dá)到治療某種疾病或調(diào)節(jié)生育的目的。一次性注射或口服的高分子疫苗制劑的開發(fā),將克服普通疫苗需多次注射方能奏效的缺點(diǎn),而深受人們的重視。
高分子避孕疫苗的研制又將為人類的生育調(diào)節(jié)提供一個(gè)簡便、無毒副作用、十分安全的新方法,并有可能成為未來控制人口增長的重要措施?；蛑委熓菍?dǎo)入正?；蛴谔囟ǖ募?xì)胞(癌細(xì)胞)中,對缺損或致病的基因進(jìn)行修復(fù),或者導(dǎo)入能夠表達(dá)出具有治療癌癥功能的蛋白質(zhì)基因,或?qū)肽茏柚贵w內(nèi)致病基因合成蛋白質(zhì)的基因片段來組織致病基因發(fā)生作用,從而達(dá)到治療的目的?；虔煼ǖ年P(guān)鍵是導(dǎo)入基因的載體,只有借助載體,正?；虿拍苓M(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)。
目前,高分子納米材料和脂質(zhì)體是基因治療的理想載體,它具有承載容量大、安全性能高的特點(diǎn)。近來新合成的樹枝狀高分子材料作為基因?qū)氲妮d體值得關(guān)注。3、復(fù)合生物材料作為硬組織修復(fù)材料的主體,復(fù)合生物材料受到廣泛重視,它具有強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn),目前已廣泛用于臨床。通過具有不同性能材料的復(fù)合,可以達(dá)到“取長補(bǔ)短”的效果,可以有效地解決材料的強(qiáng)度、韌性及生物相容性問題,是生物材料新品種開發(fā)的有效手段。
提高復(fù)合材料界面之間的相容性是復(fù)合材料研究的主要課題。根據(jù)使用方式不同,研究較多的是合金、碳纖維/高分子材料、無機(jī)材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的復(fù)合研究。4、生物材料表面改性是**性課題除了設(shè)計(jì)、制備性能優(yōu)異的新材料外,還可通過對傳統(tǒng)材料進(jìn)行表面化學(xué)處理、表面物理改性和生物改性提高材料性能。材料表面改性是生物材料研究的**性課題。
如:在選用合成高分子材料制造人造器官時(shí),可以用共聚的方法,把兩種以上的高分子合成在一起,使材料分子中的親水基團(tuán)稀稀落落分布于各處,呈微觀體均勻結(jié)構(gòu)狀態(tài),這樣可以大大提高抗血栓功能。展望未來,高新技術(shù)的注入將極大地增強(qiáng)醫(yī)用高分子材料產(chǎn)業(yè)的活力。常規(guī)醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用中所面臨的人工關(guān)節(jié)失效的磨損碎屑問題,心血管器件的抗凝血問題,材料的降解機(jī)制問題,評價(jià)材料和植入體長期安全性、可靠性的可靠方法和模型等問題有望得到改善。但同發(fā)達(dá)**相比,我國的醫(yī)用高分子相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模以及研究開發(fā)的水平都還有較大的差距。
我國加入WTO后醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)將面臨重大挑戰(zhàn)和機(jī)遇,所以應(yīng)在**的大力支持下,跨部門、跨學(xué)科通力合作,通過走自力更生與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合之路,在生物材料、分子設(shè)計(jì)、仿生模擬、智能化*物控施等方面重點(diǎn)投入。醫(yī)用高分子材料必將為造福人類作出更大貢獻(xiàn)。
