第九章-医用高分子材料.

第九章第九章-医用高分子材料医用高分子材料.（1 1）医用金属和合金。医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修复和替换。织的修复和替换。不锈钢、钴基合金、钛及钛合金不锈钢、钴基合金、钛及钛合金是目前医是目前医用合金的三大支柱。医用合金还有用合金的三大支柱。医用合金还有钽、铌和贵金属钽、铌和贵金属等。等。（2 2）医用高分子生物材料。医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。生物降解高分子材料得到重视。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料1.2 1.2 生物医用材料的分类生物医用材料的分类（3 3）医用生物陶瓷医用生物陶瓷。有。有惰性生物陶瓷和活性生物惰性生物陶瓷和活性生物 陶瓷陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三钙陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三钙陶瓷 等）等）（4 4）医用生物复合材料医用生物复合材料。如。如羟基磷灰石涂复钛合金羟基磷灰石涂复钛合金 ，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高等高 分子材料。分子材料。（5 5）生物衍生材料。生物衍生材料。这类材料是将这类材料是将活性的生物体组活性的生物体组 织，包括自体和异体组织，经处理改性而获得织，包括自体和异体组织，经处理改性而获得 的无活性的生物材料的无活性的生物材料。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料1.3 医用高分子材料的概念及其发展简史医用高分子材料的概念及其发展简史 第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料医用高分子材料医用高分子材料可以用于诊断、治疗可以用于诊断、治疗或者替换生物体病患器官或者改善其功能或者替换生物体病患器官或者改善其功能的高分子材料。的高分子材料。1.3.1 基本概念基本概念高分子材料最有可能用作医用材料！高分子材料最有可能用作医用材料！第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料l有机高分子是生命的基础。动物体与植物体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组成中最重要的物质蛋白质、肌肉、纤维蛋白质、肌肉、纤维素、淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化合物。素、淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化合物。l在各种材料中，高分子材料的分子结构、化学在各种材料中，高分子材料的分子结构、化学组成和理化性质与生物体组织最为接近，因此组成和理化性质与生物体组织最为接近，因此最有可能用作医用材料。最有可能用作医用材料。高分子材料最有可能用作医用材料？高分子材料最有可能用作医用材料？第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料 应用遇到的问题：应用遇到的问题：血栓问题血栓问题当材料用于人工器官植入体内时，当材料用于人工器官植入体内时，必然要与血必然要与血液接触液接触。由于人体的自然保护性反应将产生排异现。由于人体的自然保护性反应将产生排异现象，其中之一即为在材料与肌体接触表面产生象，其中之一即为在材料与肌体接触表面产生凝血，凝血，即血栓即血栓，结果将造成手术失败，严重的还会引起生命，结果将造成手术失败，严重的还会引起生命危险。危险。对高分子材料的对高分子材料的抗血栓性研制抗血栓性研制是医用高分子研是医用高分子研究中的究中的关键问题关键问题，至今尚未完全突破。将是今后医用，至今尚未完全突破。将是今后医用高分子材料研究中的高分子材料研究中的首要问题首要问题。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料日本医用高分子专家日本医用高分子专家樱井靖久樱井靖久将医用高分将医用高分子分成如下的五大类：子分成如下的五大类：（1 1）与生物体组织不直接接触的材料）与生物体组织不直接接触的材料这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用，但这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用，但不直接与生物体组织接触的医疗器械和用品。如不直接与生物体组织接触的医疗器械和用品。如药药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用品用品、手术室用品等。等。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（2 2）与皮肤、粘膜接触的材料）与皮肤、粘膜接触的材料 与人体肌肤与粘膜接触，但不与人体内部组与人体肌肤与粘膜接触，但不与人体内部组织、血液、体液接触，因此要求无毒、无刺激，织、血液、体液接触，因此要求无毒、无刺激，有一定的机械强度。有一定的机械强度。用这类材料制造的物品如用这类材料制造的物品如手术用手套、麻醉手术用手套、麻醉用品用品（吸氧管、口罩、气管插管等）、（吸氧管、口罩、气管插管等）、诊疗用品诊疗用品（洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、（洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、食道窥镜导管和探头、腔门镜、导尿管等）、食道窥镜导管和探头、腔门镜、导尿管等）、绷绷带、橡皮膏带、橡皮膏等。人体整容修复材料，例如等。人体整容修复材料，例如假肢、假肢、假耳、假眼、假鼻假耳、假眼、假鼻等，也都可归入这一类中。等，也都可归入这一类中。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（3 3）与人体组织短期接触的材料）与人体组织短期接触的材料这类材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂这类材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工脏器时替代病变器官的人工脏器，如，如人造血管、人工心人造血管、人工心脏、人工肺、人工肾脏渗析膜、人造皮肤脏、人工肺、人工肾脏渗析膜、人造皮肤等。这类等。这类材料在使用中需与肌体组织或血液接触，故一般要材料在使用中需与肌体组织或血液接触，故一般要求有较好的求有较好的生物体适应性和抗血栓性生物体适应性和抗血栓性。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（4 4）长期植入体内的材料）长期植入体内的材料用这类材料制造的人工脏器或医疗器具，一经用这类材料制造的人工脏器或医疗器具，一经植入人体内，将伴随人的终生，不再取出植入人体内，将伴随人的终生，不再取出。因此要。因此要求有非常求有非常优异的生物体适应性和抗血栓性优异的生物体适应性和抗血栓性，并有较，并有较高的机械强度和稳定的化学、物理性质。高的机械强度和稳定的化学、物理性质。用这类材料制备的人工脏器包括：用这类材料制备的人工脏器包括：脑积水症髓液脑积水症髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿引流管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人工骨骼、人工关节、手术缝合线、组织粘合道、人工骨骼、人工关节、手术缝合线、组织粘合剂剂等。等。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（5 5）药用高分子）药用高分子这类高分子包括这类高分子包括大分子化药物和药物高分子大分子化药物和药物高分子。前者是指将传统的小分子药物大分子化，如聚青前者是指将传统的小分子药物大分子化，如聚青霉素；霉素；后者则指本身就有药理功能的高分子，如阴离子后者则指本身就有药理功能的高分子，如阴离子聚合物型的干扰素诱发剂。聚合物型的干扰素诱发剂。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料除此之外，还有以下一些常用的分类方法。除此之外，还有以下一些常用的分类方法。（1 1）按材料的来源分类）按材料的来源分类1 1）天然医用高分子材料）天然医用高分子材料如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、多糖、甲壳素及其衍生物等。多糖、甲壳素及其衍生物等。2 2）人工合成医用高分子材料）人工合成医用高分子材料如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3 3）天然生物组织与器官）天然生物组织与器官 取自患者自体的组织取自患者自体的组织，例如采用自身隐静脉作，例如采用自身隐静脉作 为冠状动脉搭桥术的血管替代物；为冠状动脉搭桥术的血管替代物；取自其他人的同种异体组织取自其他人的同种异体组织，例如利用他，例如利用他 人角膜治疗患者的角膜疾病；人角膜治疗患者的角膜疾病；来自其他动物的异种同类组织来自其他动物的异种同类组织，例如采用猪的，例如采用猪的 心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜，治疗心脏病等。心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜，治疗心脏病等。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（2 2）按材料与活体组织的相互作用关系分类）按材料与活体组织的相互作用关系分类1 1）生物惰性高分子材料）生物惰性高分子材料在体内不降解、不变性、不会引起长期组织反在体内不降解、不变性、不会引起长期组织反应的高分子材料，适合长期植入体内。应的高分子材料，适合长期植入体内。2 2）生物活性高分子材料）生物活性高分子材料指植入生物体内能与周围组织发生相互作用，指植入生物体内能与周围组织发生相互作用，促进肌体组织、细胞等生长的材料。促进肌体组织、细胞等生长的材料。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3 3）生物吸收高分子材料）生物吸收高分子材料这类材料又称这类材料又称生物降解高分子材料生物降解高分子材料。这类材。这类材料在体内逐渐降解，其降解产物能被肌体吸收代料在体内逐渐降解，其降解产物能被肌体吸收代谢，或通过排泄系统排出体外，对人体健康没有谢，或通过排泄系统排出体外，对人体健康没有影响。如用聚乳酸制成的体内手术缝合线、体内影响。如用聚乳酸制成的体内手术缝合线、体内粘合剂等。粘合剂等。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（3 3）按生物医学用途分类）按生物医学用途分类1 1）硬组织相容性高分子材料硬组织相容性高分子材料 如骨科、齿科用高分子材料；如骨科、齿科用高分子材料；2）软组织相容性高分子材料）软组织相容性高分子材料 3）血液相容性高分子材料）血液相容性高分子材料 4）高分子药物和药物控释高分子材料）高分子药物和药物控释高分子材料 5）手术治疗用高分子材料）手术治疗用高分子材料 如：缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流如：缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流 管，一次性输血输液器材管，一次性输血输液器材 6）人造器官或组织）人造器官或组织 如：人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等如：人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料2 2、医用高分子材料的基本要求、医用高分子材料的基本要求医用高分子材料是一类特殊用途的材料。它们医用高分子材料是一类特殊用途的材料。它们在使用过程中，常需与生物肌体、血液、体液等接在使用过程中，常需与生物肌体、血液、体液等接触，有些还须长期植入体内。由于医用高分子与人触，有些还须长期植入体内。由于医用高分子与人们的健康密切相关，因此对进入临床使用阶段的医们的健康密切相关，因此对进入临床使用阶段的医用高分子材料具有严格的要求，要求有十分优良的用高分子材料具有严格的要求，要求有十分优良的特性。归纳起来，一个具备了以下七个方面性能的特性。归纳起来，一个具备了以下七个方面性能的材料，可以考虑用作医用材料。材料，可以考虑用作医用材料。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（1 1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应 人体环境对高分子材料主要有以下一些影响：人体环境对高分子材料主要有以下一些影响：1)1)体液引起聚合物的体液引起聚合物的降解、交联和相变化；降解、交联和相变化；2)2)体内的自由基引起材料的体内的自由基引起材料的氧化降解反应氧化降解反应；3)3)生物酶引起的生物酶引起的聚合物分解反应聚合物分解反应；4)4)在体液作用下材料中在体液作用下材料中添加剂的溶出添加剂的溶出；5)5)血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物 质渗入高分子材料，使材料增塑，质渗入高分子材料，使材料增塑，强度下降强度下降。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（2 2）对人体组织不会引起炎症或异物反应）对人体组织不会引起炎症或异物反应有些高分子材料本身对人体有害，不能用作医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用材料。而有些高分子材料本身对人体组织并无不良影响，但在合成、加工过程中不可避免地会残留良影响，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迁移到表面，后，这些单体和添加剂会慢慢从内部迁移到表面，从而对周围组织发生作用，引起炎症或组织畸变，从而对周围组织发生作用，引起炎症或组织畸变，严重的可引起全身性反应。严重的可引起全身性反应。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（3 3）不会致癌）不会致癌根据现代医学理论认为，人体致癌的原因是由根据现代医学理论认为，人体致癌的原因是由于于正常细胞发生了变异正常细胞发生了变异，当这些变异细胞以极其迅当这些变异细胞以极其迅速的速度增长并扩散时，就形成了癌速的速度增长并扩散时，就形成了癌。而引起细胞。而引起细胞变异的因素是多方面的，有化学因素、物理因素，变异的因素是多方面的，有化学因素、物理因素，也有病毒引起的原因。也有病毒引起的原因。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（4 4）具有良好的血液相容性）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，要长时间与体内的血液接触。因此，医用高分子对医用高分子对血液的相容性血液的相容性是所有性能中最重要的。是所有性能中最重要的。高分子材料的血液相容性问题是一个十分活跃高分子材料的血液相容性问题是一个十分活跃的研究课题，的研究课题，但至今尚未制得一种能完全抗血栓的但至今尚未制得一种能完全抗血栓的高分子材料。高分子材料。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（5 5）长期植入体内不会减小机械强度）长期植入体内不会减小机械强度许多人工脏器一旦植入体内，将长期存留，有许多人工脏器一旦植入体内，将长期存留，有些甚至伴随人们的一生。因此，要求植入体内的高些甚至伴随人们的一生。因此，要求植入体内的高分子材料分子材料在极其复杂的人体环境中，不会很快失去在极其复杂的人体环境中，不会很快失去原有的机械强度原有的机械强度。事实上，在长期的使用过程中，高分子材料受事实上，在长期的使用过程中，高分子材料受到各种因素的影响，其性能不可能永远保持不变。到各种因素的影响，其性能不可能永远保持不变。我们仅希望变化尽可能少一些，或者说寿命尽可能我们仅希望变化尽可能少一些，或者说寿命尽可能长一些。长一些。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（6 6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生）能经受必要的清洁消毒措施而不产生 变性变性高分子材料在植入体内之前，都要经过严格的高分子材料在植入体内之前，都要经过严格的灭菌消毒。目前灭菌处理一般有三种方法：灭菌消毒。目前灭菌处理一般有三种方法：蒸汽灭蒸汽灭菌、化学灭菌、菌、化学灭菌、射线灭菌射线灭菌。国内大多采用前两种。国内大多采用前两种方法。因此在选择材料时，要考虑能否耐受得了。方法。因此在选择材料时，要考虑能否耐受得了。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（7 7）易于加工成需要的复杂形状）易于加工成需要的复杂形状人工脏器往往具有很复杂的形状，因此，用于人工脏器往往具有很复杂的形状，因此，用于人工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能。人工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能。此外还要防止在医用高分子材料生产、加工工此外还要防止在医用高分子材料生产、加工工程中引入对程中引入对人体有害的物质人体有害的物质。原料的纯度、加工助原料的纯度、加工助剂、生产环境剂、生产环境应当符合国家有关标准。应当符合国家有关标准。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3.3.高分子材料的生物相容性高分子材料的生物相容性生物相容性生物相容性指植入生物体内的材料与肌体指植入生物体内的材料与肌体之间的之间的适应性适应性。对生物体来说，植入的材料不管其结构、性质如对生物体来说，植入的材料不管其结构、性质如何，都是何，都是外来异物外来异物。出于本能的自我保护，一般都出于本能的自我保护，一般都会出现会出现排斥现象排斥现象。这种排斥反应的严重程度，决定。这种排斥反应的严重程度，决定了材料的了材料的生物相容性生物相容性。因此因此提高提高应用高分子材料与肌体的应用高分子材料与肌体的生物相容性生物相容性，是材料和医学科学家们必须面对的课题。是材料和医学科学家们必须面对的课题。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料由于不同的高分子材料在医学中的应用目的不由于不同的高分子材料在医学中的应用目的不同，生物相容性又可分为同，生物相容性又可分为组织相容性组织相容性和和血液相容性血液相容性两种。两种。组织相容性组织相容性是指材料与人体组织，如是指材料与人体组织，如骨骼、牙骨骼、牙齿、内部器官、肌肉、肌腱、皮肤齿、内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应等的相互适应性，性，血液相容性血液相容性则是指材料与血液接触是不是会引起则是指材料与血液接触是不是会引起凝血、溶血凝血、溶血等不良反应。等不良反应。红细胞破裂，血红蛋白流出红细胞破裂，血红蛋白流出第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3.1 高分子材料的组织相容性高分子材料的组织相容性3.1.1 高分子材料植入对组织反应的影响高分子材料植入对组织反应的影响 高分子材料植入人体后，对组织反应的影响因高分子材料植入人体后，对组织反应的影响因素包括材料本身的素包括材料本身的结构和性质（如微相结构、亲水结构和性质（如微相结构、亲水性、疏水性、电荷等）性、疏水性、电荷等）、材料中可渗出的、材料中可渗出的化学成分化学成分（如残留单体、杂质、低聚物、添加剂等）（如残留单体、杂质、低聚物、添加剂等）、降解降解或代谢产物或代谢产物等。此外，植入材料的等。此外，植入材料的几何形状几何形状也可能也可能引起组织反应。引起组织反应。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（1）材料中）材料中渗出的化学成分渗出的化学成分对生物反应的影响对生物反应的影响 材料中逐渐渗出的各种化学成分（材料中逐渐渗出的各种化学成分（如添加剂、如添加剂、杂质、单体、低聚物以及降解产物等杂质、单体、低聚物以及降解产物等）会导致不同）会导致不同类型的组织反应，例如类型的组织反应，例如炎症反应炎症反应。组织反应的严重。组织反应的严重程度与渗出物的毒性、浓度、总量、渗出速率和持程度与渗出物的毒性、浓度、总量、渗出速率和持续期限等密切相关。一般而言，续期限等密切相关。一般而言，渗出物毒性越大、渗出物毒性越大、渗出量越多，则引起的炎症反应越强。渗出量越多，则引起的炎症反应越强。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料例如，例如，聚氨酯和聚氯乙烯聚氨酯和聚氯乙烯中可能存在的残余单中可能存在的残余单体有较强的毒性，渗出后会引起人体严重的炎症反体有较强的毒性，渗出后会引起人体严重的炎症反应。而应。而硅橡胶、聚丙烯、聚四氟乙烯硅橡胶、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分子的毒等高分子的毒性渗出物通常较少，植入人体后表现的炎症反应较性渗出物通常较少，植入人体后表现的炎症反应较轻。轻。如果渗出物的持续如果渗出物的持续渗出时间较长渗出时间较长，则可能发展，则可能发展成成慢性炎症反应慢性炎症反应。如某些被人体分解吸收较慢的生。如某些被人体分解吸收较慢的生物吸收性高分子材料容易引起慢性无菌性炎症。物吸收性高分子材料容易引起慢性无菌性炎症。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（2 2）高分子材料生物高分子材料生物降解降解对生物反应的对生物反应的影响影响 高分子材料生物降解对人体组织反应的影响取高分子材料生物降解对人体组织反应的影响取决于决于降解速度、产物的毒性、降解的持续期限降解速度、产物的毒性、降解的持续期限等因等因素。素。降解速度降解速度慢慢而降解产物而降解产物毒性小毒性小，不引起明显的，不引起明显的组织反应。组织反应。但若降解速度但若降解速度快快而降解产物而降解产物毒性大毒性大，导致严重，导致严重的急性或慢性的急性或慢性炎症炎症反应。反应。如有报道采用如有报道采用聚酯材料聚酯材料作作为人工喉管修补材料出现慢性炎症的情况。为人工喉管修补材料出现慢性炎症的情况。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（3）材料物理）材料物理形态形态等因素对组织反应的等因素对组织反应的影响影响 高分子材料的物理形态如高分子材料的物理形态如大小、形状、孔度、大小、形状、孔度、表面平滑度表面平滑度等因素也会影响组织反应。等因素也会影响组织反应。另外，试验动物的另外，试验动物的种属差异种属差异、材料植入生物体、材料植入生物体的的位置位置等生物学因素以及植入技术等人为因素也是等生物学因素以及植入技术等人为因素也是不容忽视的。不容忽视的。一般来说，植入体内材料的体积越大、表面越一般来说，植入体内材料的体积越大、表面越平滑，造成的组织反应越严重平滑，造成的组织反应越严重。植入材料与生物组。植入材料与生物组织之间的织之间的相对运动相对运动，也会引发较严重的组织反应。，也会引发较严重的组织反应。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料曾对不同形状的材料植入小白鼠体内出现肿曾对不同形状的材料植入小白鼠体内出现肿瘤的情况进行过统计，发现当植入材料为瘤的情况进行过统计，发现当植入材料为大体大体积薄片时，出现肿瘤的可能性比在薄片上穿大积薄片时，出现肿瘤的可能性比在薄片上穿大孔时高出一倍左右孔时高出一倍左右。而海绵状、纤维状和粉末而海绵状、纤维状和粉末状材料几乎不会引起肿瘤。状材料几乎不会引起肿瘤。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3.1.2 高分子材料在体内的表面钙化高分子材料在体内的表面钙化 高分子材料在植入人体内后，再经过一段时间高分子材料在植入人体内后，再经过一段时间的试用后，会出现钙化合物在材料表面沉积的现的试用后，会出现钙化合物在材料表面沉积的现象，即象，即钙化现象钙化现象。钙化现象往往是导致高分子材料在人体内应用钙化现象往往是导致高分子材料在人体内应用失效的原因之一。失效的原因之一。试验结果证明，试验结果证明，钙化现象钙化现象不仅是不仅是胶原生物材料胶原生物材料的特征，一些的特征，一些高分子水溶胶高分子水溶胶，如，如聚甲基丙烯酸羟乙聚甲基丙烯酸羟乙酯酯在大鼠、仓鼠、荷兰猪的皮下也发现有钙化现象。在大鼠、仓鼠、荷兰猪的皮下也发现有钙化现象。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料 钙化现象是高分子材料植入动物体内后，钙化现象是高分子材料植入动物体内后，对肌体组织造成刺激，促使肌体的对肌体组织造成刺激，促使肌体的新陈代谢加速的新陈代谢加速的结果。结果。多孔材料的钙化情况比无孔材料要严重。多孔材料的钙化情况比无孔材料要严重。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3.1.3 高分子材料的致癌性高分子材料的致癌性 第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料根据癌症的发生率和潜伏期，高分子材料对大根据癌症的发生率和潜伏期，高分子材料对大鼠的致癌性可分为三类。鼠的致癌性可分为三类。能能释放出小分子致癌物释放出小分子致癌物的高分子材料，具有的高分子材料，具有高高发生率，潜伏期发生率，潜伏期短短的特征。的特征。本身具有本身具有癌症原性癌症原性的高分子材料，发生率较的高分子材料，发生率较高高，潜伏期，潜伏期不定不定；只是作为简单异物的高分子材料只是作为简单异物的高分子材料，发生率较，发生率较低，潜伏期低，潜伏期长。显然只有第三类高分子材料才有可长。显然只有第三类高分子材料才有可能进行临床应用。能进行临床应用。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3.2 3.2 高分子材料的血液相容性高分子材料的血液相容性3.2.1 3.2.1 高分子材料的凝血作用高分子材料的凝血作用（1 1）血栓的形成）血栓的形成 通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液会自动凝固，称为会自动凝固，称为血栓血栓。实际上，血液在受到下列。实际上，血液在受到下列因素影响时，都可能发生血栓因素影响时，都可能发生血栓：血管壁特性与血管壁特性与状态发生变化；状态发生变化；血液的性质发生变化；血液的性质发生变化；血液血液的流动状态发生变化。的流动状态发生变化。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料根据现代医学的观点，对血液的循环，人体内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存在两个对立系统，即促使血小板生成和血液凝固的的凝血系统凝血系统和由和由肝素、抗凝血酶肝素、抗凝血酶以及促使纤维蛋白以及促使纤维蛋白凝胶降解的溶纤酶等组成的凝胶降解的溶纤酶等组成的抗凝血系统抗凝血系统。当材料植。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，从而发态都将发生变化，凝血系统开始发挥作用，从而发生血栓。生血栓。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料血栓的形成机理是十分复杂的血栓的形成机理是十分复杂的。一般认为，异。一般认为，异物与血液接触时，首先将物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质吸附血浆内蛋白质，然后，然后粘附血小板粘附血小板，继而血小板崩坏，放出血小板，继而血小板崩坏，放出血小板因子因子，在异物表面凝血，产生在异物表面凝血，产生血栓血栓。此外，红血球粘附引。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起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原因。（见图因。（见图91)第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（2 2）影响血小板在材料表面粘附的因素）影响血小板在材料表面粘附的因素 1)1)血小板的粘附与材料表面能有关（正比）血小板的粘附与材料表面能有关（正比）实验发现，血小板难粘附于表面能较低的实验发现，血小板难粘附于表面能较低的有机有机硅聚合物硅聚合物，而易粘附于，而易粘附于尼龙、玻璃尼龙、玻璃等高能表面上。等高能表面上。此外，在此外，在亲水性材料亲水性材料表面上，血小板的粘附量表面上，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。较小的表面能。因此，有理由认为，因此，有理由认为，低表面能材料具有较好的低表面能材料具有较好的抗血栓性抗血栓性。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料也有观点认为：也有观点认为：血小板的粘附与血小板的粘附与两相界面自由能两相界面自由能有更为直接的有更为直接的关系。关系。界面自由能越小界面自由能越小，材料表面越不活泼，则与，材料表面越不活泼，则与血液接触时，与血液中各成分的血液接触时，与血液中各成分的相互作用力也越相互作用力也越小小，故造成血栓的可能性就较小。，故造成血栓的可能性就较小。大量实验事实表明：大量实验事实表明：除聚四氟乙烯外，临界表面张力小的材料，血除聚四氟乙烯外，临界表面张力小的材料，血小板都不易粘附（见表小板都不易粘附（见表91）。）。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料2)2)血小板的粘附与材料的含水率有关（反比）血小板的粘附与材料的含水率有关（反比）有些高分子材料与水接触后能形成高含水状态有些高分子材料与水接触后能形成高含水状态（20209090以上）的水凝胶。在水凝胶中，由于以上）的水凝胶。在水凝胶中，由于含水量增加而使高分子的实质部分减少，因此，植含水量增加而使高分子的实质部分减少，因此，植入人体后，与血液的接触机会也减少，相应的血小入人体后，与血液的接触机会也减少，相应的血小板粘附数减少。板粘附数减少。实验表明实验表明丙烯酰胺、甲基丙烯酸丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙羟乙酯和带有聚乙二醇侧基的甲基丙烯酸酯与其他单体酯和带有聚乙二醇侧基的甲基丙烯酸酯与其他单体共聚或接枝共聚的水凝胶共聚或接枝共聚的水凝胶，都具有较好的抗血栓性。都具有较好的抗血栓性。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料一般认为，水凝胶与血液的相容性，与其一般认为，水凝胶与血液的相容性，与其交联密度、亲交联密度、亲水性基团数量等水性基团数量等因素有关。因素有关。含亲水基团太多的聚合物，往往抗血栓性反而不好含亲水基团太多的聚合物，往往抗血栓性反而不好。因因为为水凝胶表面不仅对血小板粘附能力小，而且对蛋白质和其水凝胶表面不仅对血小板粘附能力小，而且对蛋白质和其他细胞的吸附能力均较弱。在流动的血液中，聚合物的亲水他细胞的吸附能力均较弱。在流动的血液中，聚合物的亲水基团会不断地由于被吸附的成分被基团会不断地由于被吸附的成分被“冲走冲走”而重新暴露出而重新暴露出来，形成永不惰化的活性表面，使血液中血小板不断受到损来，形成永不惰化的活性表面，使血液中血小板不断受到损坏。研究认为，坏。研究认为，抗血栓性较好的水凝胶，其含水率应维持在抗血栓性较好的水凝胶，其含水率应维持在65657575。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3)血小板的粘附与材料表面疏水亲水平衡有关血小板的粘附与材料表面疏水亲水平衡有关无论是疏水性聚合物还是亲水性聚合物，都可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。在一定程度上具有抗血栓性。材料的抗血栓性，并不简单决定于其是疏水性材料的抗血栓性，并不简单决定于其是疏水性的还是亲水性的，而是决定于它们的的还是亲水性的，而是决定于它们的平衡值平衡值。一个亲水疏水性调节得较合适的聚合物，往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，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。从而减少血小板在其上层的粘附。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料例如，例如，甲基丙烯酸甲基丙烯酸羟乙酯羟乙酯/甲基丙烯酸乙甲基丙烯酸乙酯共聚物酯共聚物比单纯的比单纯的聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸羟乙酯对血羟乙酯对血液的液的破坏性要小；破坏性要小；甲基丙烯酸乙酯甲基丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸共聚甲基丙烯酸共聚物物也比单纯的也比单纯的聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸对血液的对血液的破坏性要小破坏性要小。用作人工心脏材料的用作人工心脏材料的聚醚型聚氨酯聚醚型聚氨酯，具有微相，具有微相分离的结构，也是为达到这一目的而设计的。分离的结构，也是为达到这一目的而设计的。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4)血小板的粘附与材料表面的电荷性质有关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人体中正常血管的内壁是带负电荷带负电荷的，而血小的，而血小板、血球等的表面也是带负电荷的，由于同性相斥板、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。的原因，血液在血管中不会凝固。因此，对带因此，对带适当适当负电荷负电荷的材料表面，血小板难的材料表面，血小板难于粘附，于粘附，有利于材料的抗血栓性有利于材料的抗血栓性。但也有实验事实。但也有实验事实表明，血小板中的凝血因子在表明，血小板中的凝血因子在负电荷表面容易活化负电荷表面容易活化。因此，若因此，若电荷密度太大，容易损伤血小板，反而造电荷密度太大，容易损伤血小板，反而造成血栓。成血栓。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料5)血小板的粘附与材料表面的光滑程度有关血小板的粘附与材料表面的光滑程度有关（反比）（反比）凝血效应与血液的流动状态有关，任何障碍都凝血效应与血液的流动状态有关，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。影响材料的抗血栓性。据研究知，据研究知，材料表面若有材料表面若有3m以上凹凸不变以上凹凸不变的区域，就会在该区域形成血栓。的区域，就会在该区域形成血栓。由此可见，将材由此可见，将材料表面尽可能料表面尽可能处理得光滑处理得光滑，以减少血小板、细胞成，以减少血小板、细胞成分在表面上的粘附和聚集，是分在表面上的粘附和聚集，是减少血栓形成可能性减少血栓形成可能性的有效措施之一的有效措施之一。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料3.2.2 3.2.2 血液相容性高分子材料的制取血液相容性高分子材料的制取（1 1）使材料表面带上）使材料表面带上负电荷负电荷的基团的基团 例如将例如将芝加哥酸（芝加哥酸（1 1氨基氨基8 8萘酚萘酚2,42,4二磺酸萘二磺酸萘）（见下式）引入聚合物表面后，可减少）（见下式）引入聚合物表面后，可减少血小板在聚合物表面上的粘附量，抗疑血性提高。血小板在聚合物表面上的粘附量，抗疑血性提高。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（2 2）高分子材料的表面接枝改性）高分子材料的表面接枝改性 采用化学法（如偶联法、臭氧化法等）和物理采用化学法（如偶联法、臭氧化法等）和物理法（等离子体法、高能辐射法、紫外光法等）将具法（等离子体法、高能辐射法、紫外光法等）将具有抗凝血性的天然和化学合成的化合物，如有抗凝血性的天然和化学合成的化合物，如肝素、肝素、聚氧化乙烯聚氧化乙烯接枝到高分子材料表面上。研究表明，接枝到高分子材料表面上。研究表明，血小板不能粘附于用聚氧化乙烯处理过的玻璃上。血小板不能粘附于用聚氧化乙烯处理过的玻璃上。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料添加添加聚氧化乙烯（分子量为聚氧化乙烯（分子量为6000）于凝血酶溶于凝血酶溶液中，可防止凝血酶对玻璃的吸附。因此，在血液液中，可防止凝血酶对玻璃的吸附。因此，在血液相容性高分子材料的研究中，相容性高分子材料的研究中，聚氧化乙烯聚氧化乙烯是十分重是十分重要的抗凝血材料。要的抗凝血材料。通过接枝改性调节高分子材料表面分子结构中通过接枝改性调节高分子材料表面分子结构中的亲水基团与疏水基团的比例，的亲水基团与疏水基团的比例，使其达到一个最佳使其达到一个最佳值值，也是改善材料血液相容性的有效方法。，也是改善材料血液相容性的有效方法。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（3）制备具有微相分离结构的材料）制备具有微相分离结构的材料 研究发现，具有微相分离结构的高分子材料对研究发现，具有微相分离结构的高分子材料对血液相容性有十分重要的作用，而它们基本上是嵌血液相容性有十分重要的作用，而它们基本上是嵌段共聚物和接枝共聚物。其中研究得较多的是段共聚物和接枝共聚物。其中研究得较多的是聚氨聚氨酯嵌段共聚物酯嵌段共聚物，即由即由软段和硬段软段和硬段组成的多嵌段共聚组成的多嵌段共聚物，其中软段一般为聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅物，其中软段一般为聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形成连续相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯氧烷等，形成连续相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯基，形成分散相。基，形成分散相。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料在这类嵌段共聚物血液相容性的研究中发在这类嵌段共聚物血液相容性的研究中发现，现，软段聚醚对材料的抗凝血性的贡献较大软段聚醚对材料的抗凝血性的贡献较大，而，而其分子量对血液相容性和血浆蛋白质的吸附均有其分子量对血液相容性和血浆蛋白质的吸附均有显著影响。同样，显著影响。同样，具有微相分离结构的接枝共聚具有微相分离结构的接枝共聚物、亲水物、亲水/疏水型嵌段共聚物等都有一定的抗凝血疏水型嵌段共聚物等都有一定的抗凝血性。性。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（4）高分子材料的肝素化）高分子材料的肝素化 肝素是一种硫酸多糖类物质肝素是一种硫酸多糖类物质（见下式），是最（见下式），是最早被认识的天然抗凝血产物之一。早被认识的天然抗凝血产物之一。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料肝素的作用机理是催化和增强抗凝血酶与凝血肝素的作用机理是催化和增强抗凝血酶与凝血酶的结合而防止凝血。酶的结合而防止凝血。将肝素通过将肝素通过接枝方法接枝方法固定在高分子材料表面上固定在高分子材料表面上以以提高其抗凝血性，是使材料的抗凝血性改变的重提高其抗凝血性，是使材料的抗凝血性改变的重要途径要途径。在高分子材料结构中引入肝素后，在使用。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。过程中，肝素慢慢地释放，能明显提高抗血栓性。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料（5 5）材料表面伪内膜化）材料表面伪内膜化 大部分高分子材料的表面容易沉渍血纤蛋白而大部分高分子材料的表面容易沉渍血纤蛋白而凝血。凝血。如果有意将某些高分子的表面制成如果有意将某些高分子的表面制成纤维林立纤维林立状态状态，当血液流过这种粗糙的表面时，当血液流过这种粗糙的表面时，迅速形成稳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管内皮细胞。这样就相当于在材料表面上覆盖了一。这样就相当于在材料表面上覆盖了一层光滑的生物层层光滑的生物层伪内膜伪内膜。这种伪内膜与人体心脏。这种伪内膜与人体心脏和血管一样，具有光滑的表面，从而达到永久性的和血管一样，具有光滑的表面，从而达到永久性的抗血栓。抗血栓。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4.生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料 许多高分子材料植入人体内后只是起到暂时替许多高分子材料植入人体内后只是起到暂时替代作用，例如代作用，例如高分子手术缝合线高分子手术缝合线用于缝合体内组织用于缝合体内组织时，当肌体组织痊愈后，缝合线的作用即告结束，时，当肌体组织痊愈后，缝合线的作用即告结束，这时希望用作缝合线的高分子材料能尽快地分解并这时希望用作缝合线的高分子材料能尽快地分解并被人体吸收，以最大限度地减少高分子材料对肌体被人体吸收，以最大限度地减少高分子材料对肌体的长期影响。由于生物吸收性材料容易在生物体内的长期影响。由于生物吸收性材料容易在生物体内分解，参与代谢，并最终排出体外，对人体无害，分解，参与代谢，并最终排出体外，对人体无害，因而越来越受到人们的重视。因而越来越受到人们的重视。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4.1 生物吸收性高分子材料的设计原理生物吸收性高分子材料的设计原理4.1.1 生物降解性和生物吸收性生物降解性和生物吸收性 生物吸收性高分子材料在体液的作用下完成两生物吸收性高分子材料在体液的作用下完成两个步骤，即个步骤，即降解和吸收降解和吸收。前者往往涉及高分子主链。前者往往涉及高分子主链的断裂，使分子量降低。作为医用高分子要求的断裂，使分子量降低。作为医用高分子要求降解降解产物（单体、低聚体或碎片）无毒，并且对人体无产物（单体、低聚体或碎片）无毒，并且对人体无副作用。副作用。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料高分子材料在体内最常见的降解反应为高分子材料在体内最常见的降解反应为水解反水解反应应，包括，包括酶催化水解和非酶催化水解酶催化水解和非酶催化水解。能够通过酶。能够通过酶专一性反应降解的高分子称为酶催化降解高分子；专一性反应降解的高分子称为酶催化降解高分子；而通过与水或体液接触发生水解的高分子称为非酶而通过与水或体液接触发生水解的高分子称为非酶催化降解高分子。催化降解高分子。从严格意义上讲，只有从严格意义上讲，只有酶催化降解才称得上生酶催化降解才称得上生物降解物降解，但在实际应用中将这两种降解统称为生物，但在实际应用中将这两种降解统称为生物降解。降解。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料吸收过程是生物体为了摄取营养或通过肾脏、吸收过程是生物体为了摄取营养或通过肾脏、汗腺或消化道排泄废物所进行的正常生理过程汗腺或消化道排泄废物所进行的正常生理过程。高分子材料一旦在体内降解以后，即进入生物高分子材料一旦在体内降解以后，即进入生物体的代谢循环。这就要求生物吸收性高分子应当是体的代谢循环。这就要求生物吸收性高分子应当是正常代谢物或其衍生物通过可水解键连接起来的。正常代谢物或其衍生物通过可水解键连接起来的。在一般情况下，由在一般情况下，由CC键形成的键形成的聚烯烃材料在聚烯烃材料在体内难以降解体内难以降解。只有某些具有特殊结构的高分子材。只有某些具有特殊结构的高分子材料才能够被某些酶所降解。料才能够被某些酶所降解。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4.1.2 生物吸收性高分子材料的分解吸收速度生物吸收性高分子材料的分解吸收速度 用于人体组织治疗的生物吸收性高分子材料，用于人体组织治疗的生物吸收性高分子材料，其分解和吸收速度必须与组织愈合速度同步其分解和吸收速度必须与组织愈合速度同步。人体。人体中不同组织不同器官的愈合速度是不同的，例如表中不同组织不同器官的愈合速度是不同的，例如表皮愈合一般需要皮愈合一般需要310天，膜组织的痊愈要需天，膜组织的痊愈要需1530天，内脏器官的恢复需要天，内脏器官的恢复需要12个月，而硬组织如个月，而硬组织如骨骼的痊愈则需要骨骼的痊愈则需要23个月等等。个月等等。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料因此，对植入人体内的生物吸收性高分子材料因此，对植入人体内的生物吸收性高分子材料在组织或器官完全愈合之前，在组织或器官完全愈合之前，必须保持适当的机械必须保持适当的机械性能和功能性能和功能。而在肌体组织痊愈之后，。而在肌体组织痊愈之后，植入的高分植入的高分子材料应尽快降解并被吸收子材料应尽快降解并被吸收，以减少材料长期存在以减少材料长期存在所产生的副作用。所产生的副作用。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料影响生物吸收性高分子材料吸收速度的因素有影响生物吸收性高分子材料吸收速度的因素有高分子主链和侧链的高分子主链和侧链的化学结构、分子量、凝聚态结化学结构、分子量、凝聚态结构、疏水构、疏水/亲水平衡、结晶度、表面积、物理形状亲水平衡、结晶度、表面积、物理形状等。其中主链结构和聚集态结构对降解吸收速度的等。其中主链结构和聚集态结构对降解吸收速度的影响较大。影响较大。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料酶催化降解和非酶催化降解的结构降解速度酶催化降解和非酶催化降解的结构降解速度关系不同。关系不同。对对非酶催化降解非酶催化降解高分子而言，降解速度主要由高分子而言，降解速度主要由主链结构（键型）主链结构（键型）决定。主链上含有易水解基团如决定。主链上含有易水解基团如酸酐、酯基、碳酸酯的高分子，通常有较快的降解酸酐、酯基、碳酸酯的高分子，通常有较快的降解速度。对于速度。对于酶催化降解酶催化降解高分子，如聚酰胺、聚酯、高分子，如聚酰胺、聚酯、糖苷等，降解速度主要糖苷等，降解速度主要与酶和待裂解键的亲和性与酶和待裂解键的亲和性有有关。酶与待裂解键的亲和性越好，则降解越容易发关。酶与待裂解键的亲和性越好，则降解越容易发生，而与化学键类型关系不大。生，而与化学键类型关系不大。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4.2 生物吸收性天然高分子材料生物吸收性天然高分子材料 已经在临床医学获得应用的生物吸收性天然高已经在临床医学获得应用的生物吸收性天然高分子材料包括分子材料包括蛋白质和多糖蛋白质和多糖两类生物高分子。这些两类生物高分子。这些生物高分子主要在酶的作用下降解，生成的降解产生物高分子主要在酶的作用下降解，生成的降解产物如物如氨基酸、糖氨基酸、糖等化合物，可参与体内代谢，并作等化合物，可参与体内代谢，并作为营养物质被肌体吸收。因此这类材料应当是最理为营养物质被肌体吸收。因此这类材料应当是最理想的生物吸收性高分子材料。想的生物吸收性高分子材料。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料白蛋白、葡聚糖和羟乙基淀粉白蛋白、葡聚糖和羟乙基淀粉在水中是可溶在水中是可溶的，临床用作血容量扩充剂或人工血浆的增稠剂。的，临床用作血容量扩充剂或人工血浆的增稠剂。胶原、壳聚糖胶原、壳聚糖等在生理条件下是不溶性的，因此可等在生理条件下是不溶性的，因此可作为植入材料在临床应用。作为植入材料在临床应用。下面对一些重要的生物吸收性天然高分子材料作下面对一些重要的生物吸收性天然高分子材料作简单介绍。简单介绍。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4.2.1 胶原胶原 胶原是人体组织中最基本的蛋白质类物质胶原是人体组织中最基本的蛋白质类物质，至，至今已经鉴别出今已经鉴别出13种胶原，其中种胶原，其中 IIII、V和和 XI 型胶型胶原为成原为成纤维胶原纤维胶原。I 型胶原在动物体内含量最多，型胶原在动物体内含量最多，已被广泛应用于生物医用材料和生化试剂。牛和猪已被广泛应用于生物医用材料和生化试剂。牛和猪的肌腱、生皮、骨骼是生产胶原的主要原料。的肌腱、生皮、骨骼是生产胶原的主要原料。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料由各种物种和肌体组织制备的胶原差异很小。由各种物种和肌体组织制备的胶原差异很小。最基本的胶原结构为由三条分子量大约为最基本的胶原结构为由三条分子量大约为1105的的肽链组成的肽链组成的三股螺旋绳状结构三股螺旋绳状结构，直径为，直径为11.5nm，长约长约300nm，每条肽链都具有左手螺旋二级结构。，每条肽链都具有左手螺旋二级结构。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料胶原可以用于制造胶原可以用于制造止血海绵、创伤辅料、人工止血海绵、创伤辅料、人工皮肤、手术缝合线、组织工程基质皮肤、手术缝合线、组织工程基质等。胶原在应用等。胶原在应用时必须交联，以控制其物理性质和生物可吸收性。时必须交联，以控制其物理性质和生物可吸收性。戊二醛和环氧化合物是常用的交联剂。残留的戊二戊二醛和环氧化合物是常用的交联剂。残留的戊二醛会引起生理毒性反应，因此必须注意使交联反应醛会引起生理毒性反应，因此必须注意使交联反应完全。胶原交联以后，酶降解速度显著下降。完全。胶原交联以后，酶降解速度显著下降。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4.2.2 明胶明胶明胶是经高温加热变性的胶原明胶是经高温加热变性的胶原，通常由动物的，通常由动物的骨骼或皮肤经过蒸煮、过滤、蒸发干燥后获得。明骨骼或皮肤经过蒸煮、过滤、蒸发干燥后获得。明胶在冷水中溶胀而不溶解，但可溶于热水中形成粘胶在冷水中溶胀而不溶解，但可溶于热水中形成粘稠溶液，冷却后冻成凝胶状态。纯化的医用级明胶稠溶液，冷却后冻成凝胶状态。纯化的医用级明胶比胶原成本低，在机械强度要求较低时可以替代胶比胶原成本低，在机械强度要求较低时可以替代胶原用于生物医学领域。原用于生物医学领域。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料明胶可以制成多种医用制品，如膜、管等。由明胶可以制成多种医用制品，如膜、管等。由于明胶溶于热水，在于明胶溶于热水，在6080水浴中可以制备浓度水浴中可以制备浓度为为520的溶液，如果要得到的溶液，如果要得到 2535的浓的浓溶液，则需要加热至溶液，则需要加热至 90100。为了使制品具有。为了使制品具有适当的机械性能，可加入适当的机械性能，可加入甘油或山梨糖醇甘油或山梨糖醇作为增塑作为增塑剂。用剂。用戊二醛和环氧化合物作戊二醛和环氧化合物作交联剂可以延长降解交联剂可以延长降解吸收时间。吸收时间。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料4.2.3 纤维蛋白纤维蛋白 纤维蛋白是纤维蛋白原的聚合产物纤维蛋白是纤维蛋白原的聚合产物。纤维蛋白。纤维蛋白原是一种血浆蛋白质，存在于动物体的血液中。人原是一种血浆蛋白质，存在于动物体的血液中。人和牛的纤维蛋白原分子量在和牛的纤维蛋白原分子量在330000340000之间，之间，二者之间的氨基酸组成差别很小。纤维蛋白原由三二者之间的氨基酸组成差别很小。纤维蛋白原由三对肽链构成，每条肽链的分子量在对肽链构成，每条肽链的分子量在4700063500之之间。除了氨基酸之外，纤维蛋白原还含有糖基。间。除了氨基酸之外，纤维蛋白原还含有糖基。纤纤维蛋白原在人体内的主要功能是维蛋白原在人体内的主要功能是参与凝血过程参与凝血过程。第九章第九章 医用高分子材料医用高分子材料纤维蛋白具有良好的生物相容性，具有纤维蛋白具有良好的生物相容性，具有止血、止血、促进组织愈合促进组织愈合等功能，在医学领域有着重要用途。等功能，在医学领域有着重要用途。纤维蛋白的降解包括纤维蛋白的降解包括酶降解和细胞吞噬酶降解和细胞吞噬两种过两种过程，程，降解产物可以被肌体完全吸收降解产物可以被肌体完全吸收。降解速度随产。降解速度随产品不同从几天到几个月不等。通