生物医用可降解材料
生物降解材料
生物降解材料聚乳酸及其共聚物的降解研究塑料、橡胶和合成纤维虽然与人类的生活密切相关，但大多数不能自然分解，其废弃物会造成大量的白色污染。
随着非降解塑料所引起的白色污染问题变得越来越严重，寻找可降解的替代材料已经成为必然的趋势。
自20世纪60年代以来，人们开始研究与开发生物可降解聚合物及其制品，以保护环境，实现资源的可循环利用。
20世纪90年代末，生物降解性材料的研究日渐活跃，已经涉及到食品包装、农用薄膜和医用材料等领域。
刚刚工业化的聚乳酸(PLA)就是其中最有发展前景的一种材料，它是新型绿色高分子材料，也是目前综合性能最出色的环保材料之一。
PLA以谷物发酵得到的乳酸(LA)为原料聚合而得，废弃后它能在自然界的微生物、酸、水、碱等介质的作用下完全分解，最终产物是CO2和H2O，不会对环境产生污染。
它具有良好的生物相容性、力学性能和耐水性。
因此，在已经开发的生物材料中，PLA由于来源于天然，完全生物降解，对环境无污染等优点，成为最具有前途的可生物降解高分子材料。
相信随着合成技术的不断提高及应用范围的逐渐扩大，价格问题将不再是阻碍PLA使用的主要因素。
当前对PLA的合成研究较为广泛，而对其降解的探讨则相对较少。
为此，笔者对PLA的降解进行了系统讨论。
对于拓展PLA类高分子材料在工业、药物、农业等方面的应用具有指导意义。
1 PLA的基本性质与降解性能1.1 PLA的基本性质由于乳酸分子中具有一个手性碳原子，根据其光学活性不同可将其分为L-乳酸和D-乳酸，因此乳酸二聚体丙交酯以及其聚合物也存在不同的立体构型。
由它得到的PLA也就具有三种基本立体异构体:聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋乳酸(PLLA)、聚消旋乳酸(PDLLA)。
由于PLA的光学活性不同，使其在聚集态的微观结构上业存在显著的差异，从而导致其力学强度、降解速率、加工性能、硬度等方面存在着很大的差异。
其中，PDLA与PLLA具有结晶性，PDLA为结晶结构，PLLA为半结晶性结构，熔点可高达170～180℃，因此其力学强度好且降解吸收时间也比较长，是制作内植骨固定装置的理想材料。
功能高分子-可降解生物材料PHAs
（如作为药物的缓适载体、手术缝线等）。
（2）在自然环境中酶降解 许多细菌和真菌可分泌外解聚酶，有些甚至可
以利用PHB作为唯一碳源生长。
PHAs展望
➢ PHAs作为一种生物可降解的热塑性材料，早 在60年代就已引起了人们的广泛关注，但由 于工业化生产的PHB与聚丙烯的价格相比高 出许多，缺乏相应的市场竞争能力。
可降解生物材料
-聚羟基脂肪酸酯（PHAs）
CONTENTS
1. PHAs简介 2. PHAs合成方法 3. PHAs生物降解 4. PHAs展望
PHAs简介
1.1 PHAs概述
➢ 聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates，PHAs) 是原核微生物在受到某种基本营养成分（如N、 P、S、O 或 Mg）的供给限制时，将过量碳源 以碳源和能源形式储存而合成的一类胞内热塑 性聚酯，积累量可占到细胞干重的 30%～80%， 是一种天然的高分子生物材料。
• 容器、瓶、 袋、薄膜等包装材 料；
• 妇女卫生用品、 尿布等； • 合成手性化合物的前体原料。
PHAs简介
1.4 PHAs的应用
人 工 心 脏 瓣 膜
一 次 性 塑 料 制 品
骨 骼 软 组 织
医 用 纱 布
PHAs合成方法
合成 方法
Байду номын сангаас
生物合成法 化学合成法
微生物发酵法 转基因植物法
活性污泥法
1 在提取过程中尽可能减少聚 合物分子量的降低 2 纯度高
性能 改进
与其它可降解材料共混
1 进行侧链修饰，增大分子量 2 采用淬火工艺，解决脆性大 和易老化问题
生物医用材料有哪些
生物医用材料有哪些
生物医用材料是指用于医学治疗、修复和替代组织或器官的材料。
它们在医学领域发挥着重要作用，可以用于骨科、牙科、软组织修复、药物输送系统等方面。
下面我们就来了解一下生物医用材料的种类和应用。
首先，生物医用材料可以分为金属材料、聚合物材料和陶瓷材料三大类。
金属材料包括钛合金、不锈钢等，它们具有良好的力学性能和生物相容性，常被用于骨科植入物的制造。
聚合物材料包括聚乳酸、聚酰胺等，具有较好的可塑性和生物相容性，常被用于软组织修复和药物输送系统。
陶瓷材料具有优异的耐磨性和生物相容性，常被用于牙科修复和人工关节制造。
其次，生物医用材料在临床上有着广泛的应用。
比如，钛合金植入物可以用于骨折固定、人工关节等领域，聚乳酸材料可以用于可降解的缝合线和修复软组织，陶瓷材料可以用于牙科修复和人工关节制造。
此外，生物医用材料还可以用于药物输送系统，通过控制释药速率，提高药物的疗效和减少副作用。
另外，随着生物医用材料领域的不断发展，生物可降解材料、生物仿生材料等新型材料也逐渐应用于临床。
生物可降解材料可以在组织修复完成后逐渐降解，避免二次手术取出植入物的痛苦。
生物仿生材料则是通过模仿自然界的结构和功能设计材料，以达到更好的生物相容性和功能性。
总的来说，生物医用材料在医学领域有着重要的地位，不断涌现出新的材料和应用。
随着科学技术的不断进步，相信生物医用材料会在未来发展出更多种类和更广泛的应用，为人类健康事业做出更大的贡献。
生物基聚酰胺材料
生物基聚酰胺材料
生物基聚酰胺材料是一类新型的高分子材料，其主要原料来源于天然植物或动物，因此具有良好的环保性和生物可降解性。
生物基聚酰胺材料广泛应用于纺织、医疗、食品包装等领域。
生物基聚酰胺材料具有优异的物理和化学性质，如高强度、高韧性、耐热、耐化学腐蚀等。
与传统的石油基聚酰胺材料相比，生物基聚酰胺材料更具有可持续性和环保性，可以有效减少对环境的污染和资源的浪费。
目前，生物基聚酰胺材料在纺织、医疗、食品包装等领域已经得到了广泛的应用。
在纺织领域，生物基聚酰胺材料可以制成高强度、高耐久性的织物，在户外运动、军事装备等领域得到广泛应用。
在医疗领域，生物基聚酰胺材料可以制成生物医用材料，如缝合线、人工骨骼等，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
在食品包装领域，生物基聚酰胺材料可以制成可降解的食品包装材料，可以有效降低对环境的污染。
随着人们对环保性和可持续性的重视，生物基聚酰胺材料的应用前景将会越来越广泛。
未来，生物基聚酰胺材料将会成为高性能、环保、可持续的重要材料。
- 1 -。
医用功能高分子材料
医用功能高分子材料医用功能高分子材料是一种应用于医疗领域的高科技材料，具有多种优异的性能和功能。
它们被广泛应用于生物医学领域，包括医疗器械、药物控释系统、组织工程和药物传递等方面。
这些材料不仅可以提高医疗器械的功能，还可以改善治疗的效果，减少患者的痛苦，提高患者的生活质量。
一种常见的医用功能高分子材料是生物可降解聚合物。
这些材料通常由可降解聚酯或聚胺酯等构成，它们可以在体内渐渐分解，最终被代谢掉。
这种材料可以用于制备可降解缝合线、骨修复材料和组织工程支架等。
因为可降解性，这些材料不需要二次手术去除，减少了病人的痛苦和康复时间。
同时，这些材料的表面可以进行改性，以提高其生物相容性和降低感染风险。
另一类医用功能高分子材料是生物活性高分子材料。
这些材料可以释放具有生物活性的物质，如药物、生长因子和细胞，以促进组织修复和再生。
例如，可以制备一种具有药物控释功能的材料，将药物包裹在材料中，并通过缓慢释放来治疗疾病。
这种材料可以用于制备药物输送系统、药物控释片和药物填充剂等。
此外，也可以将细胞或生长因子植入材料中，以促进组织生长和修复。
这些材料可以用于制备生物活性支架、人工器官和组织工程补丁等。
还有一类医用功能高分子材料是智能响应性高分子材料。
这些材料具有对外界刺激（如温度、光、pH值等）响应的能力，并根据刺激的变化产生相应的物理或化学变化。
这种材料可以用于制备智能响应性医疗器械和药物控释系统。
例如，可以制备一种具有温度敏感性的材料，当温度超过一定阈值时，材料会自动释放药物，以达到治疗的目的。
这种材料可以用于制备热敏性药物控释系统、温度感应型植入器件等。
此外，也可以制备具有光敏性或pH值敏感性的材料，以实现更精确的药物控释和治疗效果。
总之，医用功能高分子材料在医疗领域具有广泛的应用前景。
它们通过改进医疗器械和药物输送系统的性能，提高医疗效果和治疗效率。
随着材料科学和生物医学技术的不断发展，相信医用功能高分子材料将会在未来的医疗领域发挥更重要的作用。
医用聚谷氨酸及其材料制品关键技术研发及应用示范
一、概述医用聚谷氨酸（PGA）作为一种生物降解材料，在医学领域具有广泛的应用前景。
其具有良好的生物相容性和可降解性，是一种理想的医用高分子材料。
本文将重点探讨医用聚谷氨酸及其材料制品的关键技术研发以及应用示范。
二、医用聚谷氨酸的特性1.生物相容性医用聚谷氨酸具有良好的生物相容性，可以与人体组织兼容、无毒无害，不易引起排异反应，适合用于医学领域。
2.可降解性医用聚谷氨酸是一种可降解的高分子材料，它可以在体内逐渐分解并被代谢排出，不会对人体造成长期的影响，符合生物降解材料的可持续利用特点。
3.生物活性医用聚谷氨酸具有一定的生物活性，可用于修复组织、支持细胞生长等医学应用领域。
三、医用聚谷氨酸材料制品的关键技术研发1.合成工艺医用聚谷氨酸的合成工艺是关键技术之一，目前主要采用微生物发酵法和化学合成法两种途径。
微生物发酵法具有环保、效率高、投入少等优点，但目前仍需不断改进提高产率和纯度；化学合成法则需要解决废弃物处理和环境污染等问题。
2.改性与功能化为了提高医用聚谷氨酸材料的性能，研究人员进行了大量的改性与功能化研究，包括表面改性、共混改性、接枝共聚等技术，以期改善其机械性能、稳定性和生物活性。
3.材料加工医用聚谷氨酸材料加工技术的研发对于制备各种医用产品至关重要，如支架、缝线、修复膜等。
目前，研究者们正努力探索新的加工工艺，以满足不同医学需求。
四、医用聚谷氨酸材料制品的应用示范1.生物医用器械医用聚谷氨酸材料可以制备各种生物医用器械，如骨修复材料、软组织修复材料、药物缓释载体等。
这些器械具有良好的生物相容性和可降解性，适用于各种临床应用。
2.组织工程医用聚谷氨酸材料在组织工程领域也有着广泛的应用，可以制备支架、膜、微球等材料，用于细胞培养、组织修复和再生医学研究。
3.药物缓释医用聚谷氨酸材料具有较大的比表面积和多孔结构，可以作为药物缓释载体，用于慢释、定向释放药物，提高药物的生物利用度和疗效。
五、结语医用聚谷氨酸及其材料制品的关键技术研发以及应用示范具有重要的理论和实际意义。
医用高分子材料
医用高分子材料的种类
1 生物可降解材料
2 人工器官材料
3 生物材料表面改性
这类材料在人体内可以自然 降解，减少对人体的刺激， 并且不需要二次手术取出。
这类材料可以用于制造人工 心脏瓣膜、人工血管等，帮 助患有心脏病和其他器官疾 病的患者。
通过改变材料表面的特性， 可以提高材料的生物相容性， 减少对人体的排异反应。
医用高分子材料的特点
生物相容性
医用高分子材料具有良好的生物 相容性，与人体组织相容性高， 不会引起排异反应。
可调控性
医用高分子材料具有可调控性， 可以根据具体需求进行调整，用 于不同的医学应用。
可塑性
医用高分子材料具有良好的可塑 性，易于加工成各种形状，适用 于复杂的医学器械制造。
创新研究
科学家们正在不断进行医用高分子材料的创新研究，开发出更先进的材料。
临床应用
医用高分子材料已经在临床上得到广泛应用，并取得了显著的效果。
合作交流
不同国家的科学家们正在进行医用高分子材料的合作交流，推动其发展。
未来医用高分子材料的发展趋势
生物仿生技术
未来医用高分子材料将更加注重 生物仿生技术，模拟自然生物系 统，实现更好的医疗效果。
医用高分子材料的应用
1
人工关节
医用高分子材料可以用于制造人工关节，帮助患有关节炎等疾病的患者恢复正常 生活。
2
可吸收缝合线
医用高分子材料制成的可吸收缝合线可以用于手术缝合，减少了术后的痛苦和并 发症。
3
人工眼角膜
医用高分子材料可以用于制造人工眼角膜，帮助视力受损的患者恢复视力。
医用高分子材料的发展现状
纳米技术应用
纳米技术将被广泛应用于医用高 分子材料，提高其性能并为医学 研究提供更多可能。
医用生物降解塑料
与天然塑料相比 ,合成塑料具有原料来源丰富 、结 构和性能可人为地修饰和调控等优点 ,近 20 年来发展 迅速 。这类塑料从化学结构上分 ,主要有三类 : ①侧链 带有易水解基团的聚合物 ,水解后生成羟基 、羧基等亲 水性侧基 ,这些新的基团使聚合物变的易溶于水 ; ② 立体交联固化的水溶性高分子 ,植入人体内交联基团 被水解 ,还原为水溶性聚合物 ; ③ 主链中含有易水解 链段的聚合物 ,这些链段被水解后 ,大分子链断开 ,降 解为溶于水的齐聚物或单体 。第三类是研究最多而且 用途最广的可降解生物材料 。其优点是 :原始分子量可 以很高 ,有良好的力学性能 ;随着聚合物水解变为水溶 性片断后 ,逐步从体内排出 ,具有可预测的降解吸收速 度 。这类材料在医药和外科中已有多方面的应用 。
412 聚已内酯
聚已内酯 ( PCL) 商品首先是由 Union Carbide 推出 , 作为工业聚氨酯原料和可被生物降解的一次性容器 。 美国的 Pitt[14] 于 70 年代初提出用 PCL 作为药物控释 载体 ,并对其药物通透性和生物降解性进行了系统研 究。
近 30 年的研究表明 ,聚已内酯及已内酯单体都无 毒并具有良好生物相容性 , PCL 在生理环境中可水解 降解 ,低分子量碎片可被吞噬细胞内吞并在细胞内降 解 ,与 PGA 和 PLA 有类似的组织反应和吸收代谢过 程 。PCL 与 PLA 共 聚 或 共 混 后 降 解 速 度 明 显 加 快 。 Pitt[14] 等人详细研究了共聚物的降解行为 ,发现它的降 解速度随共聚物中乳酸组分的增加而加快 。
表 1 医用生物降解塑料应用类别及实例
应用类别
应用实例
心血管植入物
心脏合瓣膜 、血管植入物 、起搏器 、支架
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生物医用可降解高分子材料
1.引文
近年来生物材料被广泛的应用于医学领域中，并在临床上取得了成功，为研制人工器官
和一些医疗器具提供了物质基础。在医疗过程中，有时需要一些暂时性的材料，如骨折内固
定，这要求植入材料在创伤愈合或药物释放过程中生物可降解；在人体组织工程研究中，需
要在一些合成材料上培养组织细胞，让其生长成组织器官，这要求材料在相当长的时间内生
物缓慢降解。因此开发高安全性的可降解生物材料，不断提高此材料的性能、完善材料的设
计是我们急需解决的问题。
2. 定义
可降解生物高分子材料是指在生物体内经水解、酶解等过程，逐渐降解成低分子量化合
物或单体，降解产物能被排出体外或能参加体内正常新陈代谢而消失的材料 [1]。
案例：ELLA-CS 鞣花酸-壳聚糖可降解肠道支架（郑州大学和北京大学研究所联名开发）
[2]
3. 特性
生物医用可降解材料以医疗为目的，有些材料会长时间植入动物或人体内部，故而对该
材料的要求会相对严苛。目前对于生物医用高分子材料的要求有如下三个方面 [3]：
首先材料是其最基本属性，这就需要材料能够保证医疗过程的正常进行，不会因其机械
强度、稳定性等物理化学方面的性能而影响医疗进程；（敷料——粘附性、力学性能）
其二是生物医学方面，材料要能与生物体内的环境和谐相处，不影响生物体的正常生理
反应、生理活动（生物相容性）；
另外是其可降解性，通过控制一定的条件（分子量、化学键数），来控制其降解时间，
并确保最终材料可以通过人体的新陈代谢系统或者排泄系统安全排出体外。（药物缓释+骨骼
修复）
与非可降解生物材料相比，可降解生物材料具有许多优势 [4]：
①更好的生物相容性。生物相容性应包括 ：组织、血液和力学相容性，
可降解生物材料一般会根据人体的环境特征而进行的材料设计与表面界面改性，可以有效地
提高植入材料与组织间的相容性，同时保证材料应有的物理与力学性能。
②植入材料的物理和力学性能稳定可靠、易于加工成型、便于消毒灭菌、无毒无热源、不致
癌不致畸等。
③暂时植入体内的材料其降解周期可控并且降解产物是可被吸收或代谢的无毒单体或链段，
可降解高分子材料的降解单体大都为可被人体吸收的小分子，可降解生物陶瓷在体内则会降
解成颗粒、分子或者离子，被细胞作为原料使用而逐步消失，可降解金属材料则会形成离子
态进而被人体所吸收利用。
例子：
4. 壳聚糖——一种常见的生物医用可降解高分子材料
5. 生物医用可降解材料产业和就业简介
6. 未来发展和展望
引用文献
[1] 袭迎祥, 王迎军, 郑岳华等. 可降解生物医用材料的降解机理. 硅酸盐通报, 2000(3): 40
—44
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