生物医用药用功能材料.doc

__生物医用药用功能材料Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse第七章生物医用药用功能材料随着化学工业的发展和医学科学的进步,生物医用药用功能材料的应用愈来愈广泛,从高分子医疗器械到具有人体功能的人工器官,从整形材料到现代医疗仪器设备,几乎涉及到医学的各个领域,都有使用医用高分子材料的例子。所用的材料种类已由最初的几种,发展到现在的几十种,其制品种类已有上千种。生物医用药用功能材料即医药用仿生材料,又称为生物医药材料,这类材料是用于与生命系统接触并发生相互作用,能够对细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的天然或人工合成的特殊功能材料。生物医用药用功能材料作为一类新兴材料发展很快,每年以20~30%的速度递增。1980年世界销售额达200亿美元,1990年将增加到500亿美元。其中,医用高分子材料大量用于医疗器具和器械,而且用作人体器官或肌体组织的代用品,短期或长期植入人体内,起到人体某种功能的作用。近年来,这类生物医用药用功能材料的人工器官发展更为迅速,目前国外有数以百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,;人工血管18万人;;人工膝盖605万人;人工肾5万人;。人类利用天然材料治病的历史已有数千年,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。金银铂等贵重金属最先用于临床实践,它们都有良好的化学稳定性和易加工性能。1926年,不锈钢材料用于骨科治疗,20世纪50年代用纯钛制作的骨丁、骨板已用于临床,70年代后期以Ti-Ni系为代表的形状记忆合金成为骨科、口腔科医用金属材料的重要组成部分。高分子生物材料的发展略晚于金属材料,20世纪60年代初,聚***丙烯酸甲酯开始用于髋关节的修复,促进了医用高分子材料的发展。生物陶瓷的开发研究开始于60年代初,首先是用于骨校正和牙种植的多晶氧化铝陶瓷,1967年,低温各向同性碳用于临床,1971年羟基磷灰石陶瓷获得临床应用,从此,生物陶瓷复合材料成为一个重要的研究领域。在生物陶瓷的骨架结构中引入生长因子,使陶瓷具有生物学功能是目前较为活跃的研究领域之一。目前,生物医用药用功能材料应用很广泛,几乎涉及到医学的各个领域。按其应用大体可分为不直接与人体接触的、与人体组织接触的和进入人体内的三大类。与人体接触的和进入体内的材料虽然是一小部分,但它决定了最近数十年来医学上的许多成就。它们中的绝大多数属功能高分子范畴,有的具有人体组织或器官的某些功能;有的利用其物理化学性能阻止或疏通某些功能障碍,使之恢复其正常功能;有的只作为医疗器械使用,由于它与人体表面或体内或长或短时间的接触,对其生物学性能仍有一定的要求。生物医用药用功能材料从原料、助剂、材料合成到制品结构设计加工,从生物学性能的检验到临床验证,涉及的专业和学科很多。生物医用药用功能材料作为一门边缘学科,结合了化学、物理、生物化学、合成材料工艺学、病理学、药理学、解剖学以及临床医学等等多方面的知识,涉及许多工程学的问题。这些学科相互渗透、相互交融,促使生物医用药用功能材料的品种日益丰富,性能逐渐完善,功能日益齐全。二十一世纪生物医用药用功能材料将进入一个新的时代,目前国内已有十几个省市的单位从事生物医用药用功能材料的研究和生产,涉及到六十多种材料,其制品品种已达200多种,如人工皮、人工骨、人工脏器、人造血液、各种整形材料和医疗器械等。自上海橡胶制品研究所与有关医院协作研制的硅橡胶心脏瓣膜,1965年已成功地植入人体以来,医用高分子的发展为保障人民身体健康,战胜各种疾病,探索生命奥秘,起到了及其重大的作用,发展多种新型的生物医用药用功能材料,已成为医学、药学以及材料学、化学工作者所共同关心的问题。、体液、血液等等相接触,有些还长期在体内放置,因此要求其性能较为出色,生物医用药用功能材料的要求比普通工业用材料的要求要高的多,尤其对植入性材料的要求更甚。对于在人体内应用的高分子材料一般要求如下:化学性能稳定,对人体的血液、体液等无影响,不形成血栓等不良现象;人体是一个相当复杂的环境,血液在正常环境下呈微碱性,胃液呈酸性,且体液与血液中含有大量的钾、钠、镁离子,含有多种生物酶、蛋白质。人体的环境易引起聚合物的降解、交联及氧化反应,生物酶会引起聚合物的解聚;体液会引起高分子材料中的添加剂析出,血液中的酯类、类固醇以及脂肪等等会引起聚合物的溶胀,使得材料的强度降低。例如聚氨酯中所含的酰氨基团极易水解,在体内会降解而失去强度,经嵌段改性