材料學(xué)科前沿講座總結(jié)

《材料學(xué)科前沿講座總結(jié)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、材料學(xué)科前沿講座總結(jié)生物醫(yī)用高分子一.引言生物醫(yī)用功能材料即醫(yī)用仿生材料，又稱為生物醫(yī)用材料。這類材料是用于與生命系統(tǒng)接觸并發(fā)生相互作用，能夠?qū)?xì)胞、組織和器官進(jìn)行診斷治療、替換修復(fù)或誘導(dǎo)再生的天然或人工合成的特殊功能材料。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步，生物醫(yī)用功能材料的應(yīng)用越來越廣泛。從高分子醫(yī)療器械到具有人體功能的人工器官，從整形材料到現(xiàn)代醫(yī)療儀器設(shè)備，幾乎涉及到醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域，都有使用醫(yī)用高分子材料的例子。醫(yī)用高分子材料所用的材料種類已由最初的幾種，發(fā)展到現(xiàn)在的幾十種，其制品種類已有上千種。?目前，生物醫(yī)用功能材料應(yīng)用很廣泛，幾乎涉及到醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域。其

2、大致可分為機(jī)體外使用與機(jī)體內(nèi)使用兩大類。機(jī)體外用的材料主要是制備醫(yī)療用品，如輸液袋、輸液管、注射器等。由于這些高分子材料成本低、使用方便，現(xiàn)已大量使用。機(jī)體內(nèi)用材料又可分為外科用和內(nèi)科用兩類。外科方面有人工器官、醫(yī)用黏合劑、整形材料等。內(nèi)科用的主要是高分子藥物。所謂高分子藥物，就是具有藥效的低分子與高分子載體相結(jié)合的藥物，它具有長效、穩(wěn)定的特點(diǎn)。二.發(fā)展歷史生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，第一階段始于1937年，其特點(diǎn)是所用高分子材料都是已有的現(xiàn)成材料，如用丙烯酸甲酯制造義齒的牙床。第二階段始于1953年，其標(biāo)志是醫(yī)用級有機(jī)硅橡膠的出現(xiàn)，隨后又發(fā)展了聚羥基乙

3、酸酯縫合線以及四種聚酯心血管材料，從此進(jìn)入了以分子工程研究為基礎(chǔ)的發(fā)展時期。該階段的特點(diǎn)是在分子水平上對合成高分子的組成、配方和工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，有目的地開發(fā)所需要的高分子材料。?29目前的研究焦點(diǎn)已經(jīng)從尋找替代生物組織的合成材料轉(zhuǎn)向研究一類具有主動誘導(dǎo)、激發(fā)人體組織器官再生修復(fù)的新材料，這標(biāo)志著生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展進(jìn)入了第三個階段。其特點(diǎn)是這種材料一般由活體組織和人工材料有機(jī)結(jié)合而成，在分子設(shè)計上以促進(jìn)周圍組織細(xì)胞生長為預(yù)想功能，其關(guān)鍵在于誘使配合基和組織細(xì)胞表面的特殊位點(diǎn)發(fā)生作用以提高組織細(xì)胞的分裂和生長速度。三.基本性能要求1.力學(xué)性能穩(wěn)定?在使用期限內(nèi)，

4、針對不同的用途，材料的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、耐疲勞度、強(qiáng)度、模量等應(yīng)適當(dāng)。比如，用超高分子量聚乙烯材料做人工關(guān)節(jié)時，應(yīng)該用模量高、耐疲勞強(qiáng)度好、耐磨性好的材料。2.化學(xué)性能穩(wěn)定?作為生物材料，化學(xué)性能必須穩(wěn)定，對人體的血液、體液等無影響，不形成血栓等不良影響。人體是一個相當(dāng)復(fù)雜的環(huán)境，血液在正常環(huán)境下呈現(xiàn)微堿性，胃液呈酸性，且體液與血液中含有大量的鉀、鈉、鎂離子，含有多種生物酶、蛋白質(zhì)、人體的環(huán)境易引起聚合物的降解、交聯(lián)及氧化反應(yīng)；生物酶會引起聚合物的解聚；體液會引起高分子材料中的添加劑析出；血液中的脂類、類固醇以及脂肪等會引起聚合物的溶脹，使得材料的強(qiáng)度降低。例如聚

5、氨酯中含有的酰胺基極易水解，在體內(nèi)會降解而失去強(qiáng)度，經(jīng)過嵌段改性后，化學(xué)穩(wěn)定性提高。3.與人體的組織相容性好?醫(yī)用材料必須與人體的組織相容性好，不會引起炎癥或其他排異反應(yīng)材料，所引起的宿主反應(yīng)應(yīng)該能夠控制在一定可以接受的范圍之內(nèi)。一些含有對人體有毒有害的基團(tuán)是不能用作生物醫(yī)用功能材料的，如有些添加劑對人體有害或有些殘留單體對人體有不良影響等，這都應(yīng)該引起極度的警惕。有些添加劑會隨時間的變化，從材料內(nèi)部逐漸遷移到表面與體液和組織發(fā)生作用，引起各種急性和慢性的反應(yīng)。294.無致癌性，耐生物老化?無致癌性，耐生物老化，長期放置體內(nèi)的材料及物理機(jī)械性能不發(fā)生明顯的變化。生物

6、醫(yī)用藥用功能材料植入人體時，除應(yīng)該考慮材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)外，另外還應(yīng)該考慮其形狀因素。引起癌變的因素是多方面的，有化學(xué)因素、物理因素以及病毒等。應(yīng)用高分子材料植入人體后，其本身的性能以及它所包含的雜質(zhì)、殘余單體等都有可能引起和眾多副反應(yīng)的發(fā)生。研究表明，高分子材料對人體并不存在更多的致癌因素。5.易于加工成型并且來源廣泛?除上述一般要求外，根據(jù)用途的不同和植入部位的不同有著各自的特殊要求，如與血液接觸的不能產(chǎn)生凝血，眼科材料應(yīng)對角膜無刺激，注射整形材料要求注射前流動性好，注射后固化要快等。作為體外時用的材料，要求對皮膚無害，不導(dǎo)致皮膚過敏，耐汗水等侵蝕，耐消毒

7、而不變質(zhì)。人工器官還要求材料應(yīng)具有良好的加工性能，易于加工成所需的各種復(fù)雜形狀。總而言之，不同的用途有著許多特殊的要求。四、醫(yī)用高分子材料分類1.高分子人造器官?高分子人造器官主要包括人造心臟、人造肺、人造腎臟等內(nèi)臟器官；人造血管、人造骨骼等體外器官；人造假肢等。由于這些人造器官需要長時間與人體細(xì)胞、體液和血液接觸，因此此類材料除了需要具備特殊的功能外，還要求材料安全無毒，穩(wěn)定性好，具備良好的生物相容性。大多數(shù)的高分子本身對生物體并無毒副作用，不產(chǎn)生不良影響，毒副作用往往來自于高分子生產(chǎn)時加入的添加劑，如抗氧劑、增塑劑、催化劑以及聚合不完全產(chǎn)生的低分子聚合物。因