医疗诊断用高讲义分子材料
医疗诊断用高分子材料
路线2： 悬浮聚合：
概念：通过强力搅拌并在搅拌剂的作用下， 把单体分散成无数的小液珠悬浮于 水中，由油性引发剂引发而进行的 聚合反应。 体系：疏水性单体、水（分散相)、稳定剂、 疏水性引发剂。 缺点：必须使用分散剂，后期难以除去， 影响聚合物性能，制得微球粒径一 般在10μ m之上，单分散性不好。
a.酸酐形成法：
本反应过程简单,无须对中间产物进行分离。
b.碳二亚胺法：
c.活泼酯法:
包埋法：
概念：包埋法是应用最为普遍的固定化技 术,它是将生物活性物质固定在聚合 物的三维空间网状结构中的方法。 分类：晶格法——将生物活性分子结合到 半透性凝胶微球的晶格中。 胶囊法——将生物活性分子包裹到 半透性高分子胶囊中。 PAM是一种常用的包埋材料,具有相当 好的强度、弹性和化学惰性,多用于固定化 酶和非生长微生物(如酵母细胞)。
乳液聚合：
概念：单体在水介质中，由乳化剂分散成 乳液状态进行的聚合。 特征：最重要的特征为分隔效应——聚合 聚合增长中心被分隔在为数众多的 聚合场所内，使得聚合速率高，产 物分子量高。 体系：乳化剂、单体、水 缺点：产物中有乳化剂，难以完全清除。
• 无皂乳液聚合：
特点：完全不含或只含微量乳化剂 优点：得到粒径分布单一 ，表面“清洁”， 并且其表面功能基团的数目和分布 均可得到控制。 增长机理： 影响体系最终 ①均相增长机理 微球的形态、 ②非均相增长机理
优点：方法简单 缺点：得到的微球粒径分布宽，形状不规 则，粒径不均匀，壳层中难免混有 溶剂、乳化剂或沉淀剂，用于免疫 检测或细胞分离等领域时，微球的 生物相容性将受到影响。 同时，该方法仅限于某些可溶或可 熔的高分子，而且需要额外的分离 设备和能源消耗。
2.单体聚合法
医疗诊断用高分子材料
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药用天然高分子材料：包括淀粉及 其衍生物，纤维素及其衍生物以及阿拉 伯胶，明胶壳多糖和脱乙酰壳多糖等.
医疗诊断用高分子材料
5.1.2 高分子亲和微球的制备方法
交联法
交联法就是通过双功能或多功能分子在生物活性分子 之间、生物活性分子/载体之间交联形成网状结构而使 生物活性物质固定化的方法。最常用的交联试剂如戊 二醛，能在温和的条件下与蛋白质的自由氨基反应。
医疗诊断用高分子材料
5.1.3高分子微球在医疗诊断中的应用
医疗诊断用高分子材料
❖ 将无免疫原性的简单化学基团与蛋白质 载体偶联，或将无免疫原性的有机分子 如二硝基苯（DNP）或三硝基苯（TNP） 与蛋白质载体结合，形成载体-半抗原结 合物，均属人工结合抗原。
❖ 用化学方法将活化氨基酸聚合，使之成 为合成多肽，只由一种氨基酸形成的聚 合体称为同聚多肽，如由左旋赖氨酸形 成的共同聚多肽（PLL）。
医疗诊断用高分子材料
1 诊断用微粒的担体的必要性质
担体必须的性质： (1) 首先是能够与抗原或抗体发生反应，
从而能够固定抗原或抗体； (2) 其次是分散性。
其它性质： 着色性，粒度均匀性等也非常重要； 根据用途而必须的性质：沉淀速度适
当，从液体中容易分离。
医疗诊断用高分子材料
医疗诊断用高分子材料
高分子亲和微球的制备方法
医疗诊断用高分子材料
免疫学方面的应用
❖ 诊断用微粒子，以前主要用于免疫学的检查，目前 其应用范围扩大。诊断用微粒子是检查试剂，与体 液或细胞发生作用，而进行诊断。素材微粒子一般 不 单 独 使 用 ， 通 常 是 将 抗 原 （ antigen ） 、 抗 体 （antibody）等固定在素材微粒子上使用。素材微 粒子通常称为担体。
医用高分子材料简介
医用高分子材料简介定义：用来制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。
20年来，用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯等医用高分子材料多用于人体，直接关系到人的生命和健康，一般对其性能的要求是：①安全性：必须无毒或副作用极少。
这就要求聚合物纯度高，生产环境非常清洁，聚合助剂的残留少，杂质含量为ppm级，确保无病、无毒传播条件。
②物理、化学和机械性能：需满足医用所需设计和功能的要求。
如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。
以心脏瓣膜为例，最好能使用25万小时，要求耐疲劳强度特别好。
此外，还要求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒(120～140°C)、干热消毒(160～190°C)、辐射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能。
要求加工性能好，可加工成所需各种形状，而不损伤其固有性能。
③适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体各种组织的适应性。
材料植入人体后,要求长时期对体液无影响；与血液相容性好,对血液成分无损害，不凝血，不溶血，不形成血栓；无异物反应，在人体内不损伤组织，不致癌致畸，不会导致炎症坏死、组织增生等。
④特殊功能：不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能。
例如：具有分离透析机能的人工肾用过滤膜、人工肺用气体交换膜，以及人造血液用吸脱气体的物质等，都要求有各自特殊的分离透过机能。
在大多数情况下，现有高分子材料的表面化学组成与结构很难满足上述要求，通常要采用表面改性处理，如接枝共聚，以改进其抗凝血性等性能。
人造脏器（包括内脏和体外装置）。
①内脏：有代用血管、人工心脏、人工心脏瓣膜、心脏修复、人工食道、人工胆管、人工尿道、人工腹膜、疝补强材料、人工骨和人工关节、人工血浆、人工腱、人工皮肤、整容材料及心脏起搏器等。
②体外器官和装置：有人工心肺机、人工肺、人工肾、人工肝、人工脾、麻痹肢刺激器、电子假肢、假齿、假眼、假发、假耳、假手、假足等。
医用高分子材料
医用高分子材料２３摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。
功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。
对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。
关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。
另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。
４医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。
它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。
医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。
医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是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,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗一、医用高分子材料的概念及简介医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征，如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。
《药用高分子材料》课件
国际合作：国 际合作将促进 药用高分子材 料的技术交流 和市场拓展。
THANK YOU
汇报人：
环境科学领域：用于废水处理、土壤修复 等
能源领域：用于太阳能电池、燃料电池 等
药用高分子材料的未来发展
新型药用高分子材料的研发
研发方向：生物降解、生物相容性、 药物释放等
研发目标：提高药物疗效、降低副 作用、提高药物稳定性等
添加标题
添加标题
添加标题
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研发技术：基因工程、纳米技术、 生物材料等
药用高分子材料的市场前景预测
市场需求：随 着人口老龄化、 疾病预防和治 疗需求的增加， 药用高分子材 料的市场需求 将持续增长。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ技术创新：随 着生物技术、 纳米技术等新 兴技术的发展， 药用高分子材 料的技术创新 将不断涌现， 推动市场发展。
政策支持：政 府对医药产业 的支持政策将 促进药用高分 子材料的市场
药用高分子材料的性质
药用高分子材料的物理性质
形态：固态、液态、气态等 密度：不同种类的高分子材料密度不同 熔点：高分子材料在加热过程中会熔化，形成液态 热稳定性：高分子材料在高温下会分解，失去原有的物理性质
药用高分子材料的化学性质
稳定性：在生理条件下保持稳定，不易被 分解或变质
生物相容性：与人体组织、细胞等具有 良好的相容性，不会引起免疫反应或毒 性反应
应用领域：人工器官、组织工 程、药物载体等
优点：生物相容性好、可降解、 无毒副作用等
发展趋势：智能化、多功能化、 个性化等
药用高分子材料在其他领域的应用
生物医学领域：用于药物载体、组织工程、 电子工业领域：用于电子元器件、显示
生物传感器等
《医用高分子材料》PPT课件
•
如果在缩聚过程中有三个或三个以上的官能度的单体
存在，或是在加聚过程中有自由基的链转移反应发生，或
是双烯类单体第二键被活化等，则单体单元的键接顺序通
常有无规、交替、嵌段和接枝之分，能生成支化的或交联
的高分子。支化高分子又有星型、梳型和无规支化之分。
• 1) 线型分子链
• 由许多链节组成的长链，通常是卷曲为团状，这类高 聚物有较高的弹性、塑性好、硬度低，是典型的热塑性材 料的结构，如图镜 照片
5.2.1 近程结构
1. 高分子链的组成
• 高分子是链状结构，高分子链是由单体通过加聚或缩聚反应连接而成 的链状分子。
• 通常的有机高分子化合物，它是由碳-碳主链或由碳与氧、氮或硫等 元素形成主链的高聚物，即均链高聚物或杂链高聚物。
• 高密度聚乙烯(HDPE)结构为－[CH2CH2]n－，是高分子中分子结构最 为简单的一种，它的单体是乙烯，重复单元即结构单元为CH2CH2 ， 称为链节，n为链节数，亦为聚合度。
I 图5-3 高分子链II结构示意图 III
(Ⅰ线型结构；II支链型结构；III交联网状
• 2) 支链型分子链
➢ 在主链上带有支链，这类高聚物的性能和加工成型能力都 接近线型分子链高聚物。
➢ 线型和支链型高分子加热可熔化，也可溶于有机溶剂，易 于结晶，因此可反复加工成型，称作“热塑性树脂”。
➢ 合成纤维和大多数塑料都是线型分子。
定在高分子材料表面上以提高其抗凝血性； • （3）设计微相分离结构； • （4）改变表面粗糙度。
以嵌段共聚高分子材料为例, 它由两种或多种 不同性质的单体段聚合而成. 当单体之间不相容 时, 它们倾向于发生相分离, 但由于不同单体之间 有化学键相连, 不可能形成通常意义上的宏 观相 变, 而只能形成纳米到微米尺度的相区, 这种相分 离通常称为微相分离, 不同相区所形成 的结构称为 微相分离结构.
医疗诊断用高分子材料
其他类型的粒子
HEMA 粒子。固定蛋白质。 PGMA粒子。
高分子微球的制备方法
高分子成球； 单体聚合成球
高分子亲和微球的制备方法
免疫学方面的应用
诊断用微粒子，以前主要用于免疫学的检查，目前 其应用范围扩大。诊断用微粒子是检查试剂，与体 液或细胞发生作用，而进行诊断。素材微粒子一般 不 单 独 使 用 ， 通 常 是 将 抗 原 （ antigen ） 、 抗 体 （antibody）等固定在素材微粒子上使用。素材微 粒子通常称为担体。 免疫学的凝聚实验。抗原 + 抗体 凝聚
5.2 诊断用磁性粒子
磁性高分子微球的表面功能化
诊断用微球的使用
诊断用微粒是利用来进行检查的微粒。
诊断（Diagnosis）检查分为生体检 查（身体）和检体检查（生理检查）。
生体检查是直接对病人身体进行的检查，
例如X射线透视、X线CT、超声波、心电图、 脑波、内视镜（如胃镜）等。
检体检查，是对生物体内的血液、尿、
5.2 诊断用磁性粒子
磁性高分子微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机 磁性物质结合起来形成具有一定磁性及特殊结构的微球。 磁性高分子微球按照其结构的不同可以分为三大类： （1）壳-核结构，高分子材料作为核，磁性材料作为壳层。 （2）核-壳结构，磁性材料为核，高分子材料组成壳层。 （3）壳-核-壳结构，外层和内层为高分子材料，中间为磁 性材料。
5.1.1 高分子微球的制备方法
高分子成球
乳化-溶剂蒸发法制备微球是1988年Ogawa
首先提出的，也是目前应用最为广泛的微球 制备技术。
5.1.1 高分子微球的制备方法
高分子成球
Байду номын сангаас
第九章-医用高分子材料课件
第九章 医用高分子材料
（2）高分子材料生物降解对生物反应的影响 高分子材料生物降解对人体组织反应的
影响取 决于降解速度、产物的毒性、降解的持续期
限等因 素。
降解速度慢而降解产物毒性小, 不引起 明显的 组织反应。
但若降解速度快而降解产物毒性大, 导
第九章 医用高分子材料
（3）材料物理形态等因素对组织反应的影响 高分子材料的物理形态如大小、形状、孔度、
癌的原因是由 于正常细胞发生了变异, 当这些变异细
胞以极其迅 速的速度增长并扩散时, 就形成了癌。
而引起细胞 变异的因素是多方面的, 有化学因素、
第九章 医用高分子材料
（4）具有良好的血液相容性 当高分子材料用于人工脏器植入人体
后, 必然 要长时间与体内的血液接触。因此, 医用高
分子对 血液的相容性是所有性能中最重要的。
第九章 医用高分子材料
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9—1)
第九章 医用高分子材料
1.3 医用高分子材料的概念及其发展简史
1.3.1 基本概念
医用高分子材料 —— 可以用于诊断、治疗 或者替换生物体病患器官或者改善其功能 的高分子材料。 高分子材料最有可能用作医用材料！
第九章 医用高分子材料
高分子材料最有可能用作医用材料？ ？ ？
有机高分子是生命的基础。动物体与植物体 组成中最重要的物质——蛋白质、肌肉、纤 维素、淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化 合物。
会引起生命
生物医用高分子材料课件
• 通常，当人体的表皮受到损伤时，流材料出202的0/9/30 血液会 自动凝固，称为血栓。
• 血液相容性指材料在体内与血液接触后不发生凝 血、溶血现象，不形成血栓。
• 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。
材料
⑤材料表面伪内膜化
材料 2020/9/30
人们发现，大部分高分子材料的表面容易沉渍
血纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制
成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙的表面时，
迅速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，然
后诱导出血管内皮细胞。这样就相当于在材料表面
上覆盖了一层光滑的生物层—伪内膜。这种伪内膜
CH2OSO3H
COOH
CH2OSO3H
COOH
HH
OH
HH
OH
HH
OH
HH
OH
O
OH H
O
OH H
O
OH H
O
OH H
H NHSO3H
H OH
H NHSO3H
H OH
材料 2020/9/30
将肝素通过接枝方法固定在高分子材料表面上 以提高其抗凝血性，是使材料的抗凝血性改变的重 要途径。在高分子材料结构中引入肝素后，在使用 过程中，肝素慢慢地释放，能明显提高抗血栓性。
③ 具有良好的组织相容性
材料 2020/9/30
有些高分子材料本身对人体有害，不能用作
医用材料。而有些高分子材料本身对人体组织并
无不良的影响，但在合成、加工过程中不可避免
地会残留一些单体，或使用一些添加剂。当材料
植入人体以后，这些单体和添加剂会慢慢从内部
【可编辑全文】医用高分子材料-ppt课件
医用高分子材料 （临床医学）
根据人工脏器和部件的作用及目前研究进展， 可将它们分成五大类。
第一类：能永久性地植入人体，完全替代原来 脏器或部位的功能，成为人体组织的一部分。属于 这一类的有人工血管、人工心脏瓣膜、人工食道、 人工气管、人工胆道、人工尿道、人工骨骼、人工 关节等。
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医用高分子材料 （临床医学）
药物释放-2
• 最早的药物释放系统是合成聚合物基( 聚乙交 酯), 由此人们对新型的生物可降解聚合物基的 设计与合成产生了极大的兴趣, 因为生物可降 解聚合物材料不必在药物释放系统失去效能之 后, 再被从母体中取出。生物可降解高分子材 料在药物释放系统中的应用主要是对小分子药 物、大分子药物和酶的释放.
控释和靶向等药物释放系统成为国际医药工业研发的
潮流 ,涉及口服、 透皮和黏膜等给药途径 ,近年还出现
了基于细胞微囊化和微加工等新技术的药物释放系统.
2005 年药物释放系统将占到药物市场份额20%,2008
年美国市场销售额可达 745 亿美元.
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医用高分子材料 （临床医学）
药物释放-4
中国药物释放系统的研究一直紧随国际动态 ,其内容 几乎涵盖了国际药物释放系统研发的各个领域.目前 , 已经有酮洛芬、 吲哚美辛、 庆大霉素等近30 种口 服释放系统;硝化甘油、 雌二醇等透皮释放系统;多 柔比星、 紫杉醇等脂质体 ,促黄体激素释放激素(L HRH)类似物丙氨瑞林和那法瑞林、 睾丸酮-丙交酯乙 交酯共聚物( PL GA)微球、 胰岛素2聚丙交酯( PLA) 微球 ,治疗癌症的甲氨蝶呤明胶栓塞微球等靶向释放 系统获准进入临床应用。
23
医用高分子材料 （临床医学）
药物释放-6
• 国际上在口服、 透皮、 黏膜等缓/控释 给药系统等设计复杂的非注射药物释放系 统方面的研究取得了更多新进展.同时 , 药物释放也已经从系统给药发展到器官和 细胞靶向给药.