功能高分子医用高分子简介.doc

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1、 功能高分子医用高分子简介医用高分子定义 在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。医用高分子。主要包括:用于制造人工组织和人工器官的高分子生物材料；作为载体、助剂或药理活性物质，用于提高药物制剂的安全性、长效性及专一性的药用高分子，其中具有药理活性的高分子化合物称高分子药物；以及用来制造医疗过程中各种体外用的器具和用品。生物医用材料是指具有特殊性能、特殊功能，用于人工器官外科修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾患等医疗、保健领域,而对人体组织、血液不致产生不良影响

2、的材料。国际标准化组织(ISO)法国会议专门定义的“生物材料”就是生物医学材料，它是指“以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命的材料”。 生物医用高分子材料是生物医用材料的一个重要组成部分，是一类用于诊断、治疗和器官修复与再生的材料，具有延长病人生命、提高病人生存质量的作用，是材料科学、化学、生命科学和医学交叉的发展领域。其研究与开发既有重大的社会需求，也有重大的经济需求。高性能医用高分子材料和器械是现代医学各种诊断和治疗技术赖以存在的基础，并不断推动各种新诊断和治疗手段的出现。 医用高分子的研究至今已有40多年的历史。1949年，美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章中，第一次

3、介绍了利用聚甲基丙烯酸甲酯作为人的头盖骨和关节，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况。据不完全统计，截至1990年，美国、日本、西欧等发表的有关医用高分子的学术论文和专利已超过30000篇。有人预计，现在的21世纪，医用高分子将进入一个全新的时代。除了大脑之外，人体的所有部位和脏器都可用高分子材料来取代。仿生人也将比想像中更快地来到世上。 在更加关爱人类自身健康的21世纪，医用高分子材料必将发挥日益重要的作用。生物医用材料的研究与开发也得到了国家相关部门的高度重视，“十五”和“十一五”国家重点基础研究发展规划（“973”）都设立了生物医用材料的研究项目。生物医用材料的未来发展必将是从简单

4、的使用到有目的地设计合成，获得具有生命体需要的具有良好生物相容性和生物功能性的材料。在高等院校的生物医学工程和高分子材料与工程等专业也都开设了生物医用高分子材料的必选和选修课程。 医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内使用两大类。机体外用的材料主要是制备医疗用品，如输液袋、输液管、注射器等。由于这些高分子材料成本低、使用方便，现已大量使用。机体内用材料又可分为外科用和内科用两类。外科方面有人工器官、医用黏合剂、整形材料等。内科用的主要是高分子药物。所谓高分子药物，就是具有药效的低分子与高分子载体相结合的药物，它具有长效、稳定的特点。 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

5、医用材料: （1） 在化学上是惰性的，不会因与体液接触而发生反应； （2） 对人体组织不会引起炎症或异物反应； （3） 不会致癌； （4） 具有抗血栓性，不会在材料表面凝血； （5） 长期植入体内，不会减小机械强度； （6） 能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性； （7） 易于加工成需要的复杂形状。 二 医用高分子目前需要与国内现状市场供需关系是影响市场变化的主要因素，在激烈地市场竞争中，企业及投资人能否全面准确地了解自己以及所处的环境，做出适时有效的市场决策是制胜的关键。市场供需情况就是为了解行情、分析环境提供依据，是企业了解市场和把握发展方向的重要手段，是辅助企业决策的重要工具。本报告根据

6、对类医用高分子材料产品监测统计数据指标体系，通过技术手段，形成的连续性监测数据，反映了一定时期内中国类医用高分子材料产品生产消费的现状、变化及趋势。本报告有助于企业及投资商洞察中国类医用高分子材料产品市场供需行为，评估中国类医用高分子材料产品投资价值，为相关产品制造商提供第三方的决策支持。本报告内容有助于类医用高分子材料产品制造企业、投资者了解市场供需情况，并可以为企业市场推广计划的制定提供第三方决策支持。该报告第一时间为客户提供中国类医用高分子材料产品年度供求数据分析，报告具有内容翔实、分析方法科学、应用范围广泛等特点。本报告中的类医用高分子材料产品年度数据报告以权威的国家统计数据为基础，采

7、用宏观和微观相结合的分析方式，利用科学的统计分析方法，描述行业概貌的同时，对类医用高分子材料产品进行细化分析，包括产品总体状况、产品生产情况、重点企业状况、主要产品总产量、进出口情况等。报告中主要运用图表及表格方式，直观地阐明了各行业的经济类型构成、规模构成、经营效益比较、生产状况及对外贸易情况等，是企业了解产品供需市场状况必不可少的助手。一、产品原材料生产现状分析 二、产品生产区域格局分布 三、产品原材料生产规模预测产品原材料市场行情现状分析一、2003-2009年产品原材料价格调查二、2010-2015年产品原材料走势预测三 医用高分子发展前景生物技术将是21世纪最有前途的技术, 生物医用

8、高分子材料将在其中扮演重要角色, 其性能将不断提高, 应用领域也将进一步拓宽。生物医用高分子材料应用主要有以下几个方面：（1）与血液接触的高分子材料。与血液接触的高分子材料是指用来制造人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工肺等的生物医用材料, 要求这种材料要有良好的抗凝血性、抗细菌粘附性, 即在材料表面不产生血栓、不引起血小板变形, 不发生以生物材料为中心的感染。此外, 还要求它具有与人体血管相似的弹性和延展性以及良好的耐疲劳性等。（2）组织工程用高分子材料。组织工程学是近十年来新兴的一门交叉学科,它是应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织的结构- 功能关系, 以及研制

9、生物代用品以恢复、维持或改善其功能的一门科学32。细胞大规模培养技术的日臻成熟和生物相容性材料的开发与研究, 使得创造由活细胞和生物相容性材料组成的人造生物组织或器官成为可能。（3）药用高分子材料。与低分子药物相比,药用高分子具有低毒、高效、缓释、长效、可定点释放等优点。根据药用高分子结构与制剂的形式, 药用高分子可分为三类: a. 具有药理活性的高分子药物，它们本身具有药理作用,断链后即失去药性, 是真正意义上的高分子药物。b.低分子药物的高分子化。低分子药物在体内新陈代谢速度快, 半衰期短, 体内浓度降低快, 从而影响疗效, 故需大剂量频繁进药, 而过高的药剂浓度又会加重副作用, 此外,

10、低分子药物也缺乏进入人体部位的选择性。将低分子药物与高分子结合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。C.药用高分子微胶囊,即将细微的药粒用高分子膜包覆起来形成微小的胶囊，其作用有：延缓、控制释放药物, 提高疗效; 掩蔽药物的毒性、刺激性和苦味等不良性质, 减小对人体的刺激; 使药物与空气隔离, 防止药物在存放过程中的氧化、吸潮等不良反应, 增加贮存的稳定性。（4）医药包装用高分子材料。用于药物包装的高分子材料正逐年增加，包装药物的高分子材料大体上可分为软、硬两种类型。硬型材料如聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等, 由于其强度高、透明性好、尺寸稳定、气密性好,常用来代替玻璃容器和金属容器, 制造饮片和胶囊等

11、固体制剂的包装。新型聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯除具有优异的力学性能及阻隔性能外, 还有较强的耐紫外线性, 可用于口服液、糖浆等的热封装。软型材料如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯及乙烯- 醋酸乙烯共聚物等, 常加工成复合薄膜, 主要用来包装固体冲剂、片剂等药物。而半硬质聚氯乙烯片材则被用作片剂、胶囊的铝塑泡罩包装的泡罩材料。至于药膏、洗剂、酊剂等外用药液的包装, 则用耐腐蚀性极强且综合性能优良的聚四氟乙烯来担任。（5）隐形眼镜是最常见的眼科用高分子材料制品。对这类材料的基本要求是: 具有优良的光学性质, 折光率与角膜相接近;良好的润湿性和透氧性; 生物惰性, 即耐降解且不与接触面发生化学反应; 有一定的

12、力学强度, 易于精加工及抗污渍沉淀等。常用的隐形眼镜材料有聚甲基丙烯酸-羟乙酯, 聚甲基丙烯酸- 羟乙酯- N - 乙烯吡咯烷酮, 聚甲基丙烯酸- 羟乙酯- 甲基丙烯酸戊酯, 聚甲基丙烯酸甘油酯- N - 乙烯吡咯烷酮等。浙江工业大学的邬润德等研究的聚钛硅氧烷化合物, 由于在聚合体系中加入了钛烷氧化物交联剂,使材料的致密性增加, 减少了固化收缩, 制备了一种优良的隐形眼镜材料21 。33此外, 发生病变的角膜和晶状体也可用人工角膜和人工晶状体替代。人工角膜可用硅橡胶、聚甲基丙烯酸酯类或聚酯等薄膜制备。人工晶状体的主体材料可用聚甲基丙烯酸酯类, 其起固定作用的附加爪状细枝可用甲基丙烯酸甲酯和甲基

13、丙烯酸丁酯的共聚物或甲基丙烯酸环己酯和甲基丙烯酸丁酯的共聚物等。（6）医用粘合剂与缝合线。生物医用粘合剂是指将组织粘合起来的组织粘合剂, 它们除了应具备一般软组织植入物所应有的条件外, 还应满足下列要求: 在活体能承受的条件下固化, 使组织粘合; 能迅速聚合而没有过量的热和毒副产物产生; 在创伤愈合时粘合剂可被吸收而不干扰正常的愈合过程。常用的粘合剂有- 氰基丙烯酸烷基酯类, 甲基丙烯酸甲酯- 苯乙烯共聚物及亚甲基丙二酸甲基烯丙基酯等。手术用缝合线可分为非吸收型和可吸收型两大类。非吸收类包括天然纤维(如蚕丝、木棉、麻及马毛等) 和合成纤维(如PET、PA、PP、PE 单丝、PTFE 及PU 等

14、) 。可吸收类包括天然高分子材料(如羊肠线、骨胶原、纤维蛋白等) 和合成高分子材料(如聚乙烯醇、聚羟乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羟基乙酸等) 。其中, 由聚乳酸和聚羟基乙酸或两者的共聚物制成的缝合线因性能优越而倍受关注34-36 。这种缝合线强度可靠, 对创口缝合能力强, 又可生物降解而被肌体吸收, 是一种理想的医用缝合线。（7）医疗器件用高分子材料。高分子材料制的医疗器件有一次性医疗用品 (注射器、输液器、检查器具、护理用具、麻醉及手术室用具等) 、血袋、尿袋及矫形材料等。一次性医疗用品多采用常见高分子材料如聚丙烯和聚4-甲基- 1 - 戊烯制造。血袋一般由软PVC 或LDPE 制成。由

15、PU 制的绷带固化速度快, 质轻层薄, 不易使皮肤发炎, 可取代传统的固定材料石膏用于骨折固定。硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚酸酐及聚乙烯醇等都是性能良好的矫形材料37 ,已广泛用于假肢制造及整形外科等领域。生物医用高分子材料具有如此广泛的用途，它的发展将大大推动生物医学的发展，如今生物医用高分子材料的发展方向主要包括：（1）可生物降解医用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视, 无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料, 都将得到巨大的发展。（2）1906 年En rililich 首次提出药物选择性地分布于病变部位以降低其对正常组织的毒副作用, 使病变组织的药物

16、浓度增大, 从而提高药物利用率这一靶向给药的概念。此后一个世纪以来, 靶向药物的载体材料一直吸引了医药工作者的兴趣。其中高分子纳米粒子以其特有的优点是近年来国内外一个极为重要的研究热点。38（3）任何一种材料都是通过其表面与环境介质相接触的, 因此材料的开发与应用必然涉及其表面问题的研究。一般高分子材料的表面对外界响应性较弱, 但有些高分子表面的结构形态会因外界条件(如pH、温度、应力、光及电场等) 的改变在极短时间内发生相应的变化, 从而造成表面性质的改变, 此乃智能高分子表面。因此设计这类智能表面将是生物医用高分子材料发展的一个重要方面。（4）随着科学的发展,由高分子材料制成的人工脏器正在

17、从体外使用型向内植型发展,为满足医用功能性、生物相容性的要求,把酶和生物细胞固定在合成高分子材料上,从而制成各种脏器，将使生物医用高分子材料发展前景越来越广阔。（5）通常,在组织工程的应用中,高分子材料支架要负载上生长因子,以促进组织在生物体内的再生,另一方面,把特殊的粘附因子,如粘连蛋白结合到支架上,可使聚合物表面能够促进对某种细胞的粘附,而排斥其它种类的细胞3941 ,即支架对细胞进行有选择的粘附。为了使生长因子和粘附因子能够结合到可降解高分子材料上,就需要对材料进行表面改性,而有时表面改性很困难, 因此，可利用与天然聚合物杂化的方法来达到上述目的, 同时由于这些材料有良好的机械性能,又可以弥补天然聚合物强度不高、稳定性差的缺点。可见，生物杂化材料在这方面的表现是相当突出的, 必将成为医用生物高分子材料发展的一个主要趋势。