生物医用材料系列3--天然高分子生物医学材料.ppt

天然高分子生物医学材料
第一节天然多糖类材料
第二节天然蛋白质材料
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人们对生命科学的浓厚兴趣在于人类本身就是生命,
人们对生物医学高分子材料的重视与关切是因为
构***体肌体的基本物质,诸如蛋白质、核糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物;
人类肌体的皮肤,肌肉,组织和器官都是由高分子化合物组成的。
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天然高分子材料是人类最早使用的医学材料之一。
到了五十年代中期,由于合成高分子的大量涌现,曾使这类材料退居次要地位。
天然材料具有不可替代的优点:
多功能性质
与生物体的相容性、
生物可降解性,
加之对它的改性与复合,
特别是最近对杂化材料研究的需要,使它成为不可缺少的重要生物医学材料之一。
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由于它们的结构和组成的差异,表现出不同的性质,应用的领域也不完全一样。
相似之处在于它们在体内很容易降解,降解产物对人体无毒且可为人体所吸收,参与人体的代谢循环,因此具有广泛的潜在用途。
目前天然生物高分子材料主要有
天然多糖类材料和
天然蛋白质材料二大类。
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第一节     天然多糖类材料
多糖是由于许多单糖分子经失水缩聚,通过糖苷键结合而成的天然高分子化合物;
多糖水解后如果只产生一种单糖则称为均聚糖如纤维素、淀粉等,
如果最终水解产物是二种或二种以上单糖则称为杂聚糖如菊粉等。杂多糖的种类虽多,但存在的量远不及均多糖。
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自然界广泛存在的多糖有:
1、植物多糖,如纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等。
2、动物多糖,如甲壳素、壳聚糖、肝素、硫酸软骨
素等。
3、琼脂多糖,如琼脂、海藻酸、角叉藻聚糖等。
4、菌类多糖,如D-葡聚糖、D-半乳聚糖、甘露聚糖
等。
5、微生物多糖,如左旋糖酐、黄原胶、凝乳糖、出
芽短梗孢糖等。
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在已知的数百种多糖中,其化学结构差异很大,因而表现出不同的性能特点,如
水溶性和水不溶性、
酸性、碱性、中性存在体;
凝胶态生理信息载体,
抗凝血活性物质等形式。
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一、纤维素
纤维素是由D-吡喃葡萄糖经由β-1,4糖苷键连接的高分子化合物。
具有不同的构型和结晶形式,是构成植物细胞壁的主要成分。
常与木质素、半纤维素、树脂等伴生在一起, 是存在于自然界中数量最多的碳水化合物。
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纤维素分子呈长链状,是一种结晶性高分子化合物
不同种纤维素之间的结晶结构存在差异,
天然纤维素属纤维Ⅰ型,
再生纤维素属纤维Ⅱ型。
用强碱处理天然纤维,结晶结构发生变化,由Ⅰ型变为Ⅱ型。
用铜***碱溶液溶解天然纤维素,再进行还原沉淀,也可使其转变为Ⅱ型结构。
从热力学角度考虑,Ⅱ型结构更为稳定。
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纤维的结晶程度在不同天然纤维也存在差异,
随着结晶程度的提高,其抗张程度、硬度、密度增加,
但弹性、韧性、膨润性、吸水性、化学反应性下降。
精制的天然纤维素其结晶度约为70%,
丝光纤维约为48%,
再生纤维约为38%~40%。
无定形区的纤维分子排列杂乱,因而较易进行化学反应。
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