醫(yī)用生物高分子

1、醫(yī)用生物高分子,熊巍,一：醫(yī)用生物高分子的定義,生物高分子，顧名思義，是以生命現(xiàn)象為對(duì)象和基礎(chǔ)的高分子科學(xué)。而醫(yī)用生物高分子就是用于醫(yī)療的高分子科學(xué)。,二：醫(yī)用生物高分子的范疇,用于醫(yī)療目的：塑料針筒，合成纖維，紗布和繃帶。,塑料針筒,紗布,繃帶,生物材料：藥物釋放體系，醫(yī)用粘合劑，固體化酶，隱形眼鏡等。,隱形眼鏡,固體化酶,三：生物高分子的要求,醫(yī)療功能性安全性耐久性材料 活體,生物相容,醫(yī)療功能,抗生物

2、老化,四：生物高分子的種類,生物相容性高分子 血液相容性高分子 組織相容性高分子,心血管疾病,1血液相容性的定義；2凝血過(guò)程（直接原因）：競(jìng)爭(zhēng)吸附 血小板血栓反應(yīng),串級(jí)活化反應(yīng),血栓,,,血液相容性是指高分子材料與血液接觸時(shí)，不引起凝血及血小板粘著凝聚，沒(méi)有破壞血液中有形成分的溶血現(xiàn)象。,顯微鏡下觀察到的凝血現(xiàn)象,,凝血過(guò)程是血液和外界材料接觸后，在數(shù)秒內(nèi)血漿蛋白（白蛋白，γ-蛋白

3、和纖維蛋白）競(jìng)爭(zhēng)吸附，接著是血小板被活化粘著而形成血栓，即所謂血小板血栓反應(yīng)。與此同時(shí)，血液中的內(nèi)因素，外因素等一系列凝固性蛋白的串級(jí)活化反應(yīng)而進(jìn)一步使可溶性血纖維蛋白聚合成為不溶性血纖維蛋白凝膠裹卷紅血球，白血球，也裹進(jìn)血小板而形成紅色血栓。,血栓,人類白蛋白分子,紅血球,白血球,纖維蛋白,,提高血液相容性的技術(shù)—表面修飾,首先是利用各種物理和化學(xué)的方法對(duì)材料的表面進(jìn)行處理（1）提高表面親水性，降低表面自由能（2）使表面帶負(fù)電荷

4、（3）設(shè)計(jì)微相分離結(jié)構(gòu)（4）表面粗糙度的影響,其次是對(duì)材料表面進(jìn)行偽飾，如血管內(nèi)皮化，白蛋白鈍化及磷脂樣表面等。血管內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)于抗凝血起了很重要的作用，可以認(rèn)為是一種完美的血液相容性的表面。因此研究者在人工血管表面覆蓋內(nèi)皮細(xì)胞來(lái)改善其血液的相容性。由于材料對(duì)白蛋白吸附后不易粘附血小板，則可在表現(xiàn)覆蓋一層白蛋白來(lái)對(duì)材料進(jìn)行偽飾，稱為白蛋白鈍化。其外還可以在人工表面引入磷脂酰膽堿為極性頭端來(lái)模擬紅細(xì)胞膜的血液相容性。,磷脂酰膽堿,co

5、ntinue,表面的親水性及自由能對(duì)血液成分的吸附，變性等有密切聯(lián)系。提高材料表面的親水性，使表面自由能降低到接近血管內(nèi)膜的表面自由能值可取得抗血栓性能。具體操作中，可以通過(guò)在材料表面接枝親水性強(qiáng)的化合物來(lái)實(shí)現(xiàn)。EG：聚環(huán)氧乙烷（PEO）。,CH2—CH2,—,—,O,環(huán)氧乙烷,TURN BACK,正常人體血管壁內(nèi)皮細(xì)胞的ε電位值為-8~13 mv, 血液中的紅細(xì)胞，白細(xì)胞及血小板等均帶負(fù)電荷，因此不易發(fā)生粘附。高分子材料表面電荷的正

6、負(fù)由其功能團(tuán)類型決定，利用這一點(diǎn)，可以進(jìn)行特定的設(shè)計(jì)使材料表面帶上負(fù)電荷，從而減少血栓的形成。,血管壁內(nèi)皮細(xì)胞,TURN BACK,如果材料的微觀界面上存在化學(xué)及物理性能的不同，如親水性/疏水性，正負(fù)電荷，結(jié)晶態(tài)/非結(jié)晶態(tài)等，則可獲得良好的血液相容性。例如材料大分子鏈上含有聚集態(tài)的親水鏈和疏水鏈時(shí)，可以降低血漿纖維蛋白的吸附，提高材料表面的抗血栓性能。,纖維蛋白,TURN BACK,材料表面越粗糙，暴露在血液上的面積越大，凝血

7、的可能性也就越大，但如果在0,1~2 UM的范圍內(nèi)存在不均勻結(jié)構(gòu)也是微相分離結(jié)構(gòu)的一種，可提高材料的抗凝血性能。,TURN BACK,組織相容性的要求：活體組織不發(fā)生炎癥，排拒，材料不發(fā)生鈣沉著等。,1 >聚二甲基硅氧烷：導(dǎo)管存在問(wèn)題：異物反應(yīng)，機(jī)械性能低2>聚醚氨酯：存在問(wèn)題：強(qiáng)度不足，鈣沉著3>聚乙烯-乙烯醇所衍生的聚離子復(fù)合物特點(diǎn)：親水性好，優(yōu)異的抗凝血性,生物高分子的最新進(jìn)展

8、 —人造心臟的研制成功,德國(guó)科學(xué)家發(fā)明的新型人造心臟“Incor”已獲準(zhǔn)在歐洲范圍內(nèi)正式投入臨床使用。這種新型人造心臟以一種特殊結(jié)構(gòu)的泵為血液循環(huán)提供動(dòng)力，其葉片在磁場(chǎng)作用下旋轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)，可避免系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)摩擦、磨損及發(fā)熱等問(wèn)題，同時(shí)也降低了血液凝結(jié)給人造心臟帶來(lái)的危險(xiǎn)。,INCOR,生物高分子的最新進(jìn)展—骨膠原纖維,骨膠是一種蛋白質(zhì),它在皮膚、骨骼、腱、血管、腸、眼角膜和牙齒中擔(dān)負(fù)著個(gè)體保護(hù)以及保持形態(tài)的作用。骨膠分子由三根多肽鏈