第六张 生物医用材料上课课件 ppt
合集下载
《生物医用药用材料》PPT课件
（2）无机有机复合是当前研究热点之一
（3）材料的多元复合是发展的重要方向
（4）具有特异性能的生物活性材料；
（5）力学相容性好又有促进组织生长功能的材 料；
（6）具有人体组织结医构学P的PT 复合材料
19
HAP的粉体制备方法 主要包括：固相反应法、 化学沉淀法、水热合成法、 溶胶—凝胶法、醇化合物 法等几种。
Ca10(PO4)6(OH)2
HAP系生物 材料的研究现状
（1）HAP的粉体制备工艺
（2）羟基磷灰石的成型与 烧结工艺
（3）HAP系复合材料目前 已达到的性能
（4）HAP系复合材料的应 用
医学PPTຫໍສະໝຸດ 201.2 生物材料的国（内A）外成研型工究艺 现状 常用的成型工艺主要有：注浆成型、 压制成型、等静压成型和凝胶浇注成型 等。
医学PPT
2
发展
❖ 公元前2500年在中国及埃及人的墓穴中已 发现有假手、假耳等人工假体，我国隋唐 时代就有了补牙用的银膏。
❖ 金银铂 ❖ 不锈钢 ❖ 纯钛的骨钉、骨板 ❖ Ti-Ni形状记忆合金
医学PPT
3
❖ 目前国外有数以百万计的人靠人工器官维持着生 命。仅在美国，每年约有100万人接受人工器官的 植入手术。其中，人工心脏瓣膜3.5万人，人工血 管18万人；人工髋骨12.5万人；人工膝盖605万人； 人工肾5万人。
（ B ） 一 般 报 道 的 整 体 HAP 的 弯 曲 强 度 在 30 ～ 177MPa之间，人体致密骨的弯曲强度在170MPa
左右。 （1）HAP的粉体制备工艺
（C）一般报道的整体HAP的断裂韧性在
0.7MPa ·m1/（2左2右），人羟体基骨磷的断灰裂石韧性的在成2-1型0 与 MPa · m1/2之烧间结。 工艺
生物医用材料ppt课件
正器具等。
可锻可铸，机械性能好 价格高，加工难、 常用来制作人工关节的金 硬度有硬，中，软之分 应用不够普及 属间华东联接。
USA Organogenesis Inc., Massa, USA
Intergra Life Science, NJ, USA Smith & Nephew, UK
Interpore Cross International Inc., USA
8
目录
生物医用材料市场发展概况 生物医用材料的基本特性及分类 金属生物医用材料 无机生物医用材料 有机高分子生物医用材料 杂化生物医用材料
13
三、生物医用材料的分类
按材料的用途进行分类：
生物医用材料
口腔医用材料 硬组织修复与替换材料(用于骨骼和
关节等) 软组织修复与替代材料(用于皮肤、
肌肉、心、肺、胃等) 医疗器械材料
14
按材料的组成进行分类：
金属生物医用材料:包括不锈钢、钴基合金，钛及合金等，广泛应用 于人工假体、人工关节、医疗器械等。 无机生物医用材料：分为惰性生物陶瓷、生物玻璃、碳素材料。 有机高分子生物医用材料：分为天然的和合成的，天然的如多糖类、 蛋白类，合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体 器官、组织、关节、药物载体等。 杂化生物医用材料：不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点， 可获得性能更优的材料。
2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
……
5
全球生物医用材料 细分市场发展
矫形外科修复材料 和制品
增长率26%
心血管系统修复材 料、血液净化材料
《生物医用材料课件》
常见的生物医用材料
骨科材料
心脏血管材料
用于修复断骨和进行骨重建手术的
用于血管扩张和支架植入等心脏血
材料，如人工髋关节和骨修复螺钉。 管手术的材料，如心脏支架。
人工器官材料
用于制造人工心脏、人工肝脏等器 官的材料，如生物相容性高的聚合 物。
生物医用材料的应用
医疗领域的需求
生物医用材料满足了医疗领域对安全、耐用、可降 解等特性的需求。
生物医用材料课件
生物医用材料是用于医疗及医学研究的特殊材料。本课件将带您了解生物医 用材料的概述、分类和应用领域，以及未来发展趋势。
材料概述
1 什么是生物医用材料
2 生物医用材料的分类
生物医用材料是指用于医疗目的的材料，如医疗 器械、植入材料等。
生物医用材料可分为可降解和不可降解两类，根 据其在人体内的降解速度和能力。
生物医用材料的未来趋势
1 新材料的研发与应用
不断研发新的生物医用材料，应用于更广泛的医疗领域。
2
生物医用材料的优势和局限性
生物医用材料具有生物相容性好、可塑性高等优势， 但也存在降解速度难以控制等局限性。
生物医用材料的研发与评价
1
生物相容性测试
通过体外和体内实验对材料进行生物相容性
材料性能评估
ห้องสมุดไป่ตู้
2
评估。
对材料的力学性能、生物活性等进行评估。
3
临床试验
将材料应用于临床实践中，评估其安全性和 有效性。
最新生物医用药用功能材料ppt课件
施而发生质变。
12
除上述一般要求外，根据用途的不同和植入 部位的不同还有各自的特殊要求：
与血液接触不得产生凝血，眼科材料应对角膜 无刺激。
注射整形材料要求注射前流动性好，注射后固 化要快等等。
作为体外使用的材料，要求对皮肤无害，不导 致皮肤过敏，耐汗水等浸蚀，耐消毒而不变质。
人工脏器还要求材料应具有良好的加工性能， 易于加工成需要的各种复杂的形状。不同的用 途要有许多特殊的要求。
36
钴铬合金的冶金学与钴基高温合金相同， 它们由元素的固溶和碳化物的形成而强 化。
对于锻造合金，冷加工亦使材料强化。 屈服强度随晶粒尺寸而变化，并受加工
过程中冷加工的影响。 用于髋关节这类结构性应用的此类合金，
为达到最佳性能而最好采用锻造。
37
钴铬合金难于机械加工，精锻虽能减少机械 加工，但是闭金植入物多数仍是铸造 的。
34
为提高不锈钢的抗缝隙腐蚀能力，不 锈钢植入物在包装和灭菌之前，需用 硝酸钝化处理。
用于植入物的不锈钢金相为奥氏体组 织，因而具有良好的成型性。
真空冶炼能帮助改善合金的疲劳性能， 冷加工能增加强度和抗疲劳性。
35
（2）钴铬钼合金
钴铬钼合金，因其良好的耐腐蚀性 和优异的力学性能而成为重要的医用 金属材料，其最常用的是铸造钴基合 金，但变形（锻造）合金的发展也很 快。
28
弹性模量是医用金属材料在骨科应用中 的一个重要指标。人骨具有17GPa的弹 性模量，钛合金具有110至124GPa的弹 性模量，钴铬钼合金是240GPa。在弹性 模量上人骨与植入体内的金属之间的差 别，使两者在承担负载方面不均衡。应 力不均衡的结果，金属材料在体内产生 应力遮挡，使与植入物相邻的骨不能变 得与没有植入物时一样结实牢固。
12
除上述一般要求外，根据用途的不同和植入 部位的不同还有各自的特殊要求：
与血液接触不得产生凝血，眼科材料应对角膜 无刺激。
注射整形材料要求注射前流动性好，注射后固 化要快等等。
作为体外使用的材料，要求对皮肤无害，不导 致皮肤过敏，耐汗水等浸蚀，耐消毒而不变质。
人工脏器还要求材料应具有良好的加工性能， 易于加工成需要的各种复杂的形状。不同的用 途要有许多特殊的要求。
36
钴铬合金的冶金学与钴基高温合金相同， 它们由元素的固溶和碳化物的形成而强 化。
对于锻造合金，冷加工亦使材料强化。 屈服强度随晶粒尺寸而变化，并受加工
过程中冷加工的影响。 用于髋关节这类结构性应用的此类合金，
为达到最佳性能而最好采用锻造。
37
钴铬合金难于机械加工，精锻虽能减少机械 加工，但是闭金植入物多数仍是铸造 的。
34
为提高不锈钢的抗缝隙腐蚀能力，不 锈钢植入物在包装和灭菌之前，需用 硝酸钝化处理。
用于植入物的不锈钢金相为奥氏体组 织，因而具有良好的成型性。
真空冶炼能帮助改善合金的疲劳性能， 冷加工能增加强度和抗疲劳性。
35
（2）钴铬钼合金
钴铬钼合金，因其良好的耐腐蚀性 和优异的力学性能而成为重要的医用 金属材料，其最常用的是铸造钴基合 金，但变形（锻造）合金的发展也很 快。
28
弹性模量是医用金属材料在骨科应用中 的一个重要指标。人骨具有17GPa的弹 性模量，钛合金具有110至124GPa的弹 性模量，钴铬钼合金是240GPa。在弹性 模量上人骨与植入体内的金属之间的差 别，使两者在承担负载方面不均衡。应 力不均衡的结果，金属材料在体内产生 应力遮挡，使与植入物相邻的骨不能变 得与没有植入物时一样结实牢固。
生物医学材料简介 ppt课件
用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等
2. 按材料来源分类
• 自体材料 • 同种异体器官及组织 • 异体器官及组织 • 人工合成材料 • 天然材料
3.分类、特性
3.分类、特性
3.按组成和性质分类
1.医用不锈钢
生物医用金属材料
2.钴基合金 3.医用钛和钛合金
4.银汞合金……
生物医用高分子：硬组织材料、软组织材料和生物降解材料
2.原理
生物工程学
生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基 因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。 只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产 品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
3.分类、特性
常见缺陷（材料反应）： （2）聚合物降解 • 聚合物在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械、水蒸气、酸碱及微生
物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从 而使它的物理机械性能越来越差的现象。 • 聚合物老化易形成的碎片、颗粒、小分子量单体物质，因此使用它时必须谨慎，对 耐久性器件，必须保持一定强度和其它机械性能，老化产物不能对周围组织有毒害 作用。
3.分类、特性
特点（二）：相容性 生物相容性
可概括为材料和活体之间的相互关系，主要包括血液相容性和组织相容性（无毒 性、无致癌性、无热原反应、无免疫排斥反应等）。 力学相容性 负荷情况下，材料与所处部位的生物组织的弹性形变相匹配的性质和能力。取决于组 织-界面的性质和所承受负荷的大小。
3.分类、特性
2聚合物降解聚合物在长期使用过程中由于受到氧热紫外线机械水蒸气酸碱及微生物等因素作用逐渐失去弹性出现裂纹变硬变脆或变软发粘变色等从而使它的物理机械性能越来越差的现象
2. 按材料来源分类
• 自体材料 • 同种异体器官及组织 • 异体器官及组织 • 人工合成材料 • 天然材料
3.分类、特性
3.分类、特性
3.按组成和性质分类
1.医用不锈钢
生物医用金属材料
2.钴基合金 3.医用钛和钛合金
4.银汞合金……
生物医用高分子：硬组织材料、软组织材料和生物降解材料
2.原理
生物工程学
生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基 因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。 只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产 品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
3.分类、特性
常见缺陷（材料反应）： （2）聚合物降解 • 聚合物在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械、水蒸气、酸碱及微生
物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从 而使它的物理机械性能越来越差的现象。 • 聚合物老化易形成的碎片、颗粒、小分子量单体物质，因此使用它时必须谨慎，对 耐久性器件，必须保持一定强度和其它机械性能，老化产物不能对周围组织有毒害 作用。
3.分类、特性
特点（二）：相容性 生物相容性
可概括为材料和活体之间的相互关系，主要包括血液相容性和组织相容性（无毒 性、无致癌性、无热原反应、无免疫排斥反应等）。 力学相容性 负荷情况下，材料与所处部位的生物组织的弹性形变相匹配的性质和能力。取决于组 织-界面的性质和所承受负荷的大小。
3.分类、特性
2聚合物降解聚合物在长期使用过程中由于受到氧热紫外线机械水蒸气酸碱及微生物等因素作用逐渐失去弹性出现裂纹变硬变脆或变软发粘变色等从而使它的物理机械性能越来越差的现象
医用细胞生物学第六章PPT课件
二、mtDNA突变导致疾病
当突变线粒体DNA进行异常复制时，机体的免疫系统并 不能对此予以识别和阻止，于是细胞为了将突变的线粒体迅 速分散到子细胞中去，即以加快分裂的方式对抗这种状态， 以减轻对细胞的损害，但持续的损害将最终导致疾病的发生 。这类以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因的疾病常称 为线粒体疾病（mitochondrial disorders）。
第三部分中术语8 344G表示在核苷酸8 344位置 的鸟嘌呤（G）的突变。
如果在神经和肌肉细胞中90% 的线粒体存在MTTK*MERRF8344G突 变，那么便会出现典型的MERRF症 状，当突变的线粒体所占比例较少 时，MERRF的特征也随之变轻。
核DNA编码的线粒体遗传病
1.线粒体蛋白输入缺陷 2.底物运输缺陷 3.底物利用缺陷 4.铁运输缺陷 5.电子传递链缺陷
线粒体起源的内共生学说
第四节 线粒体与疾病
线粒体病的概念
以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因 的疾病称为线粒体病。
一般情况下，线粒体病主要是由于基因 的突变引起的。
每一个人类细胞中带有数百个线粒体，每个线粒体中 又含有若干个mtDNA分子。线粒体通过合成ATP而为细胞 提供能量，调节细胞质的氧化-还原（redox）状态，也是 细胞内氧自由基产生的主要来源，后者则与细胞的许多生 命活动有关。因此维持线粒体结构与功能的正常，对于细 胞的生命活动至关重要。
转位接触点：内外膜相互接触部位，蛋白进出通道
3 转位接触点
内外膜接触点
（四）基质腔（内室 / 嵴间腔） (matrix space / inner chamber) ：
内膜包围的空间， 三羧酸循环的重要场所
基质(matrix)： 含多种酶 ，双链环状DNA、RNA,核糖体
《生物医学功能材料》课件
分类
根据用途和特性，生物医学功能 材料可分为医用植入材料、医用 组织工程支架材料、医用膜材料 和器件、药物控制释放材料等。
生物医学功能材料的重要性
01
02
03
提高医疗效果
生物医学功能材料能够提 高医疗效果，减少并发症 ，改善患者生活质量。
推动医疗技术创新
生物医学功能材料的研发 和应用推动了医疗技术的 创新和发展。
血管支架
支架材料能够支撑狭窄或病变的血管，促进血液 循环，改善心血管疾病症状。
牙科种植体
种植体材料能够与人体骨骼相结合，恢复牙齿功 能，提高口腔健康水平。
药物载体与控释系统
药物载体
利用生物医学功能材料作为药物载体 ，能够实现药物的定向输送，提高治 疗效果并降低副作用。
控释系统
通过控制药物释放速度和时间，实现 药物的持续、稳定释放，提高患者的 用药依从性。
《生物医学功能材料 》ppt课件
目录
CONTENTS
• 生物医学功能材料的概述 • 生物医学功能材料的特性 • 生物医学功能材料的制备方法 • 生物医学功能材料的应用领域 • 生物医学功能材料的未来展望
01
生物医学功能材料 的概述
定义与分类
定义
生物医学功能材料是指用于替代 、修复、增强或辅助人体组织和 器官功能的材料。
2
生物可降解性对于临时性植入材料非常重要，可 以避免长期留存对组织造成的不良影响。
3
材料的生物可降解性可以通过选择适当的生物可 降解材料或进行表面改性等方式实现。
力学性能与稳定性
力学性能是指材料在受力作用下 的变形、断裂和疲劳等行为特性
。
良好的力学性能可以保证材料在 生理环境中的稳定性和耐久性， 减少因受力而产生的形变、断裂
根据用途和特性，生物医学功能 材料可分为医用植入材料、医用 组织工程支架材料、医用膜材料 和器件、药物控制释放材料等。
生物医学功能材料的重要性
01
02
03
提高医疗效果
生物医学功能材料能够提 高医疗效果，减少并发症 ，改善患者生活质量。
推动医疗技术创新
生物医学功能材料的研发 和应用推动了医疗技术的 创新和发展。
血管支架
支架材料能够支撑狭窄或病变的血管，促进血液 循环，改善心血管疾病症状。
牙科种植体
种植体材料能够与人体骨骼相结合，恢复牙齿功 能，提高口腔健康水平。
药物载体与控释系统
药物载体
利用生物医学功能材料作为药物载体 ，能够实现药物的定向输送，提高治 疗效果并降低副作用。
控释系统
通过控制药物释放速度和时间，实现 药物的持续、稳定释放，提高患者的 用药依从性。
《生物医学功能材料 》ppt课件
目录
CONTENTS
• 生物医学功能材料的概述 • 生物医学功能材料的特性 • 生物医学功能材料的制备方法 • 生物医学功能材料的应用领域 • 生物医学功能材料的未来展望
01
生物医学功能材料 的概述
定义与分类
定义
生物医学功能材料是指用于替代 、修复、增强或辅助人体组织和 器官功能的材料。
2
生物可降解性对于临时性植入材料非常重要，可 以避免长期留存对组织造成的不良影响。
3
材料的生物可降解性可以通过选择适当的生物可 降解材料或进行表面改性等方式实现。
力学性能与稳定性
力学性能是指材料在受力作用下 的变形、断裂和疲劳等行为特性
。
良好的力学性能可以保证材料在 生理环境中的稳定性和耐久性， 减少因受力而产生的形变、断裂
《生物医用材料》课件
案例二
总结词
药物载体的新选择
详细描述
可降解高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性，是 药物载体的理想选择。这种材料可以在体内降解，减少了 对身体的副作用和不良反应。
总结词
材料的合成与改性
详细描述
为了提高可降解高分子材料的载药量、稳定性和靶向性， 需要进行合成和改性研究。通过化学修饰和共聚等手段， 可以改善材料的性能，提高药物的包覆率和释放效果。
系统生物学与生物医用材料
结合系统生物学的研究方法，深入探究生物医用材料与人体组织之间 的相互作用机制，为新材料的研发和应用提供理论支持。
05
案例分析
案例一
总结词
骨修复领域的创新应用
详细描述
生物活性玻璃陶瓷材料是一种新型的骨修复材料，具有良 好的生物相容性和骨传导性。它在骨修复领域的应用已经 得到了广泛认可，能够有效地促进骨组织的再生和修复。
某些生物医用材料具有诱导骨形成的特性，可通 过体内外实验验证其诱导骨生成的潜力。
生长因子活性
某些生物医用材料能够吸附和释放生长因子，促 进组织再生，可通过实验验证其生长因子活性。
抗菌性能
某些生物医用材料具有抗菌性能，可抑制微生物 的生长，可通过实验验证其抗菌效果。
体内植入实验
短期植入
功能评价
将生物医用材料植入动物体内，观察 短期内的组织反应和材料性能变化。
总结词
应用范围与限制
详细描述
可降解高分子材料在药物载体领域的应用已经得到了广泛 的研究和探索。然而，其应用仍受到一些限制，如材料的 降解速度和药物的释放速度需要精确控制，同时也需要进 一步研究其长期稳定性和安全性。
案例三
总结词
癌症治疗的新突破
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
好材料。
22
据报道，日本市场上近年出现一种高效人造皮 肤，对严重烧伤的患者十分有效。这种人造皮肤的 原料是甲壳质材料，从螃蟹壳、虾壳等物质中萃取 出来，经过抽制成丝，再进行编织。这种人造皮肤 具有生理活性，可代替正常皮肤进行移植，因此可 减少患者再次取皮的痛苦。临床试验表明，这种皮
肤的移植成活率达90％以上。
人工皮肤
耗和盐分的丢失，从而达到保护创面的目的。
21
聚乙烯醇微孔薄膜和硅橡胶多孔海绵是制作人
造皮肤的两种重要材料。这两种人造皮肤使用时手
术简便，抗排异性好，移植成活率高，已应用于临
床。高吸水性树脂用于制作人造皮肤方面的研究，
亦已取得很多成果。此外，聚氨基酸、骨胶原、角
蛋白衍生物等天然改性聚合物也都是人造皮肤的良
血浆蛋白吸附
红血球粘附
血小板粘附 血小板放出凝血因子 血小板血栓 纤维蛋白朊沉积 血栓形成 溶血
凝血酶原活化
图2 血栓形成过程示意图
11
（2）影响血小板在材料表面粘附的因素
1) 血小板的粘附与材料表面能有关 实验发现，血小板难粘附于表面能较低的有机 硅聚合物，而易粘附于尼龙、玻璃等高能表面上。 此外，在聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯、接枝聚乙烯 醇、主链和侧链中含有聚乙二醇结构的亲水性材料 表面上，血小板的粘附量都比较少。这可能是由于 容易被水介质润湿而具有较小的表面能。
共聚丙烯酸酯中空纤维 硅橡胶，聚丙烯中空纤维，聚烷砜 超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙， 聚酯
2
皮 肤 角 膜 玻璃体 鼻、耳 乳 房 血 管 人工红血 球 人工血浆 胆 管
硝基纤维素，聚硅酮—尼龙复合物，聚酯，甲壳素 聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯，硅橡胶
硅油，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯
人工心脏是利用外在机械动力作用把血液输送 到全身各器官以代替原有心脏功能的装置。所用材
料主要为高分子和金属。高分子如聚酯用作人工心
脏主体的制作，金属材料如Ti合金主要作为心脏瓣
膜、心室，其坚固性、轻质、表面光滑性非常适于
人工心脏。血液相容性（血栓和溶血）及组织相容
性（感染）等是人工心脏失效的常见问题，对瓣膜
共聚或接枝共聚的水凝胶，都具有较好的抗血栓性。
14
4) 血小板的粘附与材料表面疏水－亲水平衡有关
综合上述讨沦不难看出，无论是疏水性聚合物 还是亲水性聚合物，都可在一定程度上具有抗血栓 性。进一步的研究表明，材料的抗血栓性，并不简 单决定于其是疏水性的还是亲水性的，而是决定于 它们的平衡值。一个亲水－疏水性调节得较合适的 聚合物，往往有足够的吸附力吸附蛋白质，形成一 层隋性层，从而减少血小板在其上层的粘附。
其中高分子材料的研究、发展和应用最为活跃。
将从龋齿填补、假牙镶补及在颚骨内埋植等三个方 面阐述高分子材料的研究和应用情况。
一种高技术医疗仪器。
• 原理：应用的膜分离技术原理，需从病人动脉将血液 引流出来，在人工肾经过透析后再从静脉输入病人体内。
• 组成：血液净化系统（透析器）、透析液供给系统和
自动控制系统三部分 • 透析器是人工肾的核心部分，现有用于透析器的膜材
料主要有用化学方法从棉花中提取的再生纤维素和改良
纤维素，以及一些高分子聚合物如聚丙烯睛、聚酰胺、
9
血栓的形成机理
血栓的形成机理是十分复杂的。一般认为，异
物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质，然后
粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子，
在异物表面凝血，产生血栓。此外，红血球粘附引
起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原
因。（见图2)
10
血栓的形成机理
血液与异物表面接触
凝血致活酶活化
（1）血栓的形成 通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液 会自动凝固，称为血栓。实际上，血液在受到下列 因素影响时，都可能发生血栓：① 血管壁特性与 状态发生变化；② 血液的性质发生变化；③ 血液
的流动状态发生变化。
8
血栓的形成
根据现代医学的观点，对血液的循环，人体内 存在两个对立系统，即促使血小板生成和血液凝固 的凝血系统和由肝素、抗凝血酶以及促使纤维蛋白 凝胶降解的溶纤酶等组成的抗凝血系统。当材料植 入体内与血液接触时，血液的流动状态和血管壁状 态都将发生变化，凝血系统开始发挥作用，从而发 生血栓。
5
第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那些功能特别 复杂的脏器，如人工胃、人工子宫等。这类人工脏器的研 究成功，将使现代医学水平有一重大飞跃。 第五类：整容性修复材料，如人工耳朵、人工鼻子、假肢 等。这些部件一般不具备特殊的生理功能，但能修复人体 的残缺部分，使患者重新获得端正的仪表。从社会学和心 理学的角度来看，也是具有重大意义的。要制成一个完整 的人工脏器，必须有能源，传动装置、自动控制系统及辅 助装置或多方面的配合。然而，不言而喻，其中高分子材 料乃是目前制造人工脏器的关键材料。
23
将人体的表皮细胞在高分子材料上粘附、增
殖，从而制备有生理活性的人工皮肤，是近年来
的又一研究动向，并已取得相当的成就。例如将
由骨胶原和葡糖胺聚糖组成的多孔层与有机硅材 料复合形成双层膜。将少量取自患者皮肤的表面 细胞置于多孔层中，覆在创伤面上。不久表皮细 胞即在多孔层中增殖而形成皮肤。然后将有机硅
4
第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装置、 主要作用是在手术过程中暂时替代原有器官的功 能。例如人工肾脏、人工心脏、人工肺等。这类 装置的发展方向是小型化和内植化，最终能植入 体内完全替代原有脏器的功能。 第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏器 的功能，例如人工肝脏等。这类人工脏器的研究 方向是多功能化，使其能完全替代人体原有的较 为复杂的脏器功能。
膜剥下，多孔层则分解，被人体所吸收。
24
第六章 医用高分子材料
4.1 整形与修复材料
高分子材料在医学领域中首先得以应用的就是整 形与修复材料，如义眼、假牙，整容材料，人工 骨、人工关节等。
主要内容：
1.眼科材料
2.齿科材料
3.人工骨和关节 4.人工肌腱与皮肤
第六章 医用高分子材料
4.1 整形与修复材料
生物医用高分子材料
高分子材料
表1 用于人工脏器的部分高分子材料
嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶 铜氨法再生纤维素，醋酸纤维素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯 腈，聚砜，乙烯－乙烯醇共聚物（EVA），聚氨酯豪，聚丙烯， 聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯
肾 脏 肝 脏
胰 脏 肺 关节、骨
赛璐玢（cellophane），聚甲基丙烯酸—β—羟乙酯
因此，有理由认为，低表面能材料具有较好的抗血栓性。
12
2) 血小板的粘附与材料表面的电荷性质有关
人体中正常血管的内壁是带负电荷的，而血小板、 血球等的表面也是带负电荷的，由于同性相斥的原因， 血液在血管中不会凝固。
因此，对带适当负电荷的材料表面，血小板难于
粘附，有利于材料的抗血栓性。但也有实验事实表明， 血小板中的凝血因子在负电荷表面容易活化。因此， 若电荷密度太大，容易损伤血小板，反而造成血栓。
接触眼镜是为了矫正视力而在角膜外贴附的一层透明镜片，
熟称“隐形眼镜”。通常作为软接触的聚合物是聚甲基丙
烯酸羟乙酯、聚N-乙烯基吡咯烷酮或两者的交联聚合体。 在角膜外，可附上一层透明的镜片，代替通常的眼镜以
矫正视力；当角膜因病变或外伤而造成损坏时，则可以用
人工角膜来代用，使盲人重见光明；
（三） 人工角膜
等材料进行改性以提高其生物相容性 。
3.4.2 人工心脏瓣膜
可植入心脏内代替原有天然心脏瓣膜 （主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖 瓣），能使血液单向流动，具有天然心 脏瓣膜功能的人工器官。
主要分为机械瓣，人体组织瓣，动物
组织瓣等。 • 人体组织瓣的应用有两种：
同种异体移植：将一个瓣膜从一个人
由于疾病或意外伤害引起的角膜浑浊，如将瞳孔遮住， 就要造成失明。除进行人体角膜移植外，用透明的高分子 材料制成人工角膜，现已取得良好的效果。如用硅橡胶或 聚甲基丙烯酸酯类、聚酯等材料的薄片，并带有能与人体
角膜粘合的固定结构件，植入己除去混浊角膜的眼球上，
便能达到顶期的目的。
28
（四） 人工晶状体
人眼中的晶状体，犹如照相机中高折射率的镜头。如 在眼疾手术（白内障手术）后，晶状体也被摘除，则需佩戴高 倍折射率的眼镜，十分不便。而如能将一种透明而具有高折射 率的人工晶状体植于眼内，便可使病人恢复视力。这种人工晶
6
3.3高分子材料的血液相容性
对于人工脏器而言，血液的相容性显得尤为重要。血液 在以下两种情况下会发生异常： 1.当血管受损伤时，血液离开血管进入组织时，会发生自 动凝血； 2.血液与异物表面接触时，可能发生溶血或凝血，从而形 成血栓。 显然，不解决上述问题，高分子材料就不能在人体中应用
7
3.3.1 高分子材料的凝血作用
第六章
生物医用高分子材料
3.1 高分子在人工脏器的应用现状 具有部分或全部代替人体某一器官功能的人工合 成器官或物体称之为“人工脏器”， 高分子材料作 为人工脏器的医用材料，正在越来越广泛地得到运用。
人工脏器的应用正从大型向小型化发展，从体外使
用向内植型发展，从单一功能向综合功能型发展。
1
第六章
人工脏器 心 脏
15
5) 血小板的粘附与材料表面的光滑程度有关
由于凝血效应与血液的流动状态有关，血液流经的表面 上有任何障碍都会改变其流动状态，因此材料表面的平整度
将严重影响材料的抗血栓性。据研究知，材料表面若有3μm
以上凹凸不变的区域，就会在该区域形成血栓。
由此可见，将材料表面尽可能处理得光滑，以减少血小 板、细胞成分在表面上的粘附和聚集，是减少血栓形成可能 性的有效措施之一。
移植到另一个人。 自身移植：从本人的一个部位移植到
22
据报道，日本市场上近年出现一种高效人造皮 肤，对严重烧伤的患者十分有效。这种人造皮肤的 原料是甲壳质材料，从螃蟹壳、虾壳等物质中萃取 出来，经过抽制成丝，再进行编织。这种人造皮肤 具有生理活性，可代替正常皮肤进行移植，因此可 减少患者再次取皮的痛苦。临床试验表明，这种皮
肤的移植成活率达90％以上。
人工皮肤
耗和盐分的丢失，从而达到保护创面的目的。
21
聚乙烯醇微孔薄膜和硅橡胶多孔海绵是制作人
造皮肤的两种重要材料。这两种人造皮肤使用时手
术简便，抗排异性好，移植成活率高，已应用于临
床。高吸水性树脂用于制作人造皮肤方面的研究，
亦已取得很多成果。此外，聚氨基酸、骨胶原、角
蛋白衍生物等天然改性聚合物也都是人造皮肤的良
血浆蛋白吸附
红血球粘附
血小板粘附 血小板放出凝血因子 血小板血栓 纤维蛋白朊沉积 血栓形成 溶血
凝血酶原活化
图2 血栓形成过程示意图
11
（2）影响血小板在材料表面粘附的因素
1) 血小板的粘附与材料表面能有关 实验发现，血小板难粘附于表面能较低的有机 硅聚合物，而易粘附于尼龙、玻璃等高能表面上。 此外，在聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯、接枝聚乙烯 醇、主链和侧链中含有聚乙二醇结构的亲水性材料 表面上，血小板的粘附量都比较少。这可能是由于 容易被水介质润湿而具有较小的表面能。
共聚丙烯酸酯中空纤维 硅橡胶，聚丙烯中空纤维，聚烷砜 超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙， 聚酯
2
皮 肤 角 膜 玻璃体 鼻、耳 乳 房 血 管 人工红血 球 人工血浆 胆 管
硝基纤维素，聚硅酮—尼龙复合物，聚酯，甲壳素 聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯，硅橡胶
硅油，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯
人工心脏是利用外在机械动力作用把血液输送 到全身各器官以代替原有心脏功能的装置。所用材
料主要为高分子和金属。高分子如聚酯用作人工心
脏主体的制作，金属材料如Ti合金主要作为心脏瓣
膜、心室，其坚固性、轻质、表面光滑性非常适于
人工心脏。血液相容性（血栓和溶血）及组织相容
性（感染）等是人工心脏失效的常见问题，对瓣膜
共聚或接枝共聚的水凝胶，都具有较好的抗血栓性。
14
4) 血小板的粘附与材料表面疏水－亲水平衡有关
综合上述讨沦不难看出，无论是疏水性聚合物 还是亲水性聚合物，都可在一定程度上具有抗血栓 性。进一步的研究表明，材料的抗血栓性，并不简 单决定于其是疏水性的还是亲水性的，而是决定于 它们的平衡值。一个亲水－疏水性调节得较合适的 聚合物，往往有足够的吸附力吸附蛋白质，形成一 层隋性层，从而减少血小板在其上层的粘附。
其中高分子材料的研究、发展和应用最为活跃。
将从龋齿填补、假牙镶补及在颚骨内埋植等三个方 面阐述高分子材料的研究和应用情况。
一种高技术医疗仪器。
• 原理：应用的膜分离技术原理，需从病人动脉将血液 引流出来，在人工肾经过透析后再从静脉输入病人体内。
• 组成：血液净化系统（透析器）、透析液供给系统和
自动控制系统三部分 • 透析器是人工肾的核心部分，现有用于透析器的膜材
料主要有用化学方法从棉花中提取的再生纤维素和改良
纤维素，以及一些高分子聚合物如聚丙烯睛、聚酰胺、
9
血栓的形成机理
血栓的形成机理是十分复杂的。一般认为，异
物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质，然后
粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子，
在异物表面凝血，产生血栓。此外，红血球粘附引
起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原
因。（见图2)
10
血栓的形成机理
血液与异物表面接触
凝血致活酶活化
（1）血栓的形成 通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液 会自动凝固，称为血栓。实际上，血液在受到下列 因素影响时，都可能发生血栓：① 血管壁特性与 状态发生变化；② 血液的性质发生变化；③ 血液
的流动状态发生变化。
8
血栓的形成
根据现代医学的观点，对血液的循环，人体内 存在两个对立系统，即促使血小板生成和血液凝固 的凝血系统和由肝素、抗凝血酶以及促使纤维蛋白 凝胶降解的溶纤酶等组成的抗凝血系统。当材料植 入体内与血液接触时，血液的流动状态和血管壁状 态都将发生变化，凝血系统开始发挥作用，从而发 生血栓。
5
第四类：正在进行探索的人工脏器。这是指那些功能特别 复杂的脏器，如人工胃、人工子宫等。这类人工脏器的研 究成功，将使现代医学水平有一重大飞跃。 第五类：整容性修复材料，如人工耳朵、人工鼻子、假肢 等。这些部件一般不具备特殊的生理功能，但能修复人体 的残缺部分，使患者重新获得端正的仪表。从社会学和心 理学的角度来看，也是具有重大意义的。要制成一个完整 的人工脏器，必须有能源，传动装置、自动控制系统及辅 助装置或多方面的配合。然而，不言而喻，其中高分子材 料乃是目前制造人工脏器的关键材料。
23
将人体的表皮细胞在高分子材料上粘附、增
殖，从而制备有生理活性的人工皮肤，是近年来
的又一研究动向，并已取得相当的成就。例如将
由骨胶原和葡糖胺聚糖组成的多孔层与有机硅材 料复合形成双层膜。将少量取自患者皮肤的表面 细胞置于多孔层中，覆在创伤面上。不久表皮细 胞即在多孔层中增殖而形成皮肤。然后将有机硅
4
第二类：在体外使用的较为大型的人工脏器装置、 主要作用是在手术过程中暂时替代原有器官的功 能。例如人工肾脏、人工心脏、人工肺等。这类 装置的发展方向是小型化和内植化，最终能植入 体内完全替代原有脏器的功能。 第三类：功能比较单一，只能部分替代人体脏器 的功能，例如人工肝脏等。这类人工脏器的研究 方向是多功能化，使其能完全替代人体原有的较 为复杂的脏器功能。
膜剥下，多孔层则分解，被人体所吸收。
24
第六章 医用高分子材料
4.1 整形与修复材料
高分子材料在医学领域中首先得以应用的就是整 形与修复材料，如义眼、假牙，整容材料，人工 骨、人工关节等。
主要内容：
1.眼科材料
2.齿科材料
3.人工骨和关节 4.人工肌腱与皮肤
第六章 医用高分子材料
4.1 整形与修复材料
生物医用高分子材料
高分子材料
表1 用于人工脏器的部分高分子材料
嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶 铜氨法再生纤维素，醋酸纤维素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯 腈，聚砜，乙烯－乙烯醇共聚物（EVA），聚氨酯豪，聚丙烯， 聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯
肾 脏 肝 脏
胰 脏 肺 关节、骨
赛璐玢（cellophane），聚甲基丙烯酸—β—羟乙酯
因此，有理由认为，低表面能材料具有较好的抗血栓性。
12
2) 血小板的粘附与材料表面的电荷性质有关
人体中正常血管的内壁是带负电荷的，而血小板、 血球等的表面也是带负电荷的，由于同性相斥的原因， 血液在血管中不会凝固。
因此，对带适当负电荷的材料表面，血小板难于
粘附，有利于材料的抗血栓性。但也有实验事实表明， 血小板中的凝血因子在负电荷表面容易活化。因此， 若电荷密度太大，容易损伤血小板，反而造成血栓。
接触眼镜是为了矫正视力而在角膜外贴附的一层透明镜片，
熟称“隐形眼镜”。通常作为软接触的聚合物是聚甲基丙
烯酸羟乙酯、聚N-乙烯基吡咯烷酮或两者的交联聚合体。 在角膜外，可附上一层透明的镜片，代替通常的眼镜以
矫正视力；当角膜因病变或外伤而造成损坏时，则可以用
人工角膜来代用，使盲人重见光明；
（三） 人工角膜
等材料进行改性以提高其生物相容性 。
3.4.2 人工心脏瓣膜
可植入心脏内代替原有天然心脏瓣膜 （主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖 瓣），能使血液单向流动，具有天然心 脏瓣膜功能的人工器官。
主要分为机械瓣，人体组织瓣，动物
组织瓣等。 • 人体组织瓣的应用有两种：
同种异体移植：将一个瓣膜从一个人
由于疾病或意外伤害引起的角膜浑浊，如将瞳孔遮住， 就要造成失明。除进行人体角膜移植外，用透明的高分子 材料制成人工角膜，现已取得良好的效果。如用硅橡胶或 聚甲基丙烯酸酯类、聚酯等材料的薄片，并带有能与人体
角膜粘合的固定结构件，植入己除去混浊角膜的眼球上，
便能达到顶期的目的。
28
（四） 人工晶状体
人眼中的晶状体，犹如照相机中高折射率的镜头。如 在眼疾手术（白内障手术）后，晶状体也被摘除，则需佩戴高 倍折射率的眼镜，十分不便。而如能将一种透明而具有高折射 率的人工晶状体植于眼内，便可使病人恢复视力。这种人工晶
6
3.3高分子材料的血液相容性
对于人工脏器而言，血液的相容性显得尤为重要。血液 在以下两种情况下会发生异常： 1.当血管受损伤时，血液离开血管进入组织时，会发生自 动凝血； 2.血液与异物表面接触时，可能发生溶血或凝血，从而形 成血栓。 显然，不解决上述问题，高分子材料就不能在人体中应用
7
3.3.1 高分子材料的凝血作用
第六章
生物医用高分子材料
3.1 高分子在人工脏器的应用现状 具有部分或全部代替人体某一器官功能的人工合 成器官或物体称之为“人工脏器”， 高分子材料作 为人工脏器的医用材料，正在越来越广泛地得到运用。
人工脏器的应用正从大型向小型化发展，从体外使
用向内植型发展，从单一功能向综合功能型发展。
1
第六章
人工脏器 心 脏
15
5) 血小板的粘附与材料表面的光滑程度有关
由于凝血效应与血液的流动状态有关，血液流经的表面 上有任何障碍都会改变其流动状态，因此材料表面的平整度
将严重影响材料的抗血栓性。据研究知，材料表面若有3μm
以上凹凸不变的区域，就会在该区域形成血栓。
由此可见，将材料表面尽可能处理得光滑，以减少血小 板、细胞成分在表面上的粘附和聚集，是减少血栓形成可能 性的有效措施之一。
移植到另一个人。 自身移植：从本人的一个部位移植到