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第六章生物材料.ppt

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* * 第六章生物材料第一节生物医学材料 第二节生物医用高分子材料 第三节生物陶瓷和生物磁性材料 第四节其他生物材料 第五节生物材料的军事应用 思考题上一页下一页返回第一节生物医学材料 1 组织工程材料 2 血液净化材料 3 复合生物材料 4 生物导弹 5 药物控释材料下一页上一页返回 1 组织工程材料组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法，构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建，延长寿命和提高健康水平。其方法是将特定组织细胞“种植”于一种生物兼容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料(组织工程材料)上，形成细胞-生物材料复合物；生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境；随着材料的降解和细胞的繁殖，形成新的具有与自身功能和形态相对应的组织或器官。这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器官进行结构、形态和功能的重建，并达到永久替代。 生物材料在组织工程中占据非常重要的地位，同时组织工程也为生物材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官(如人工肾、肝)不具备生物功能(代谢、合成)，只能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素，即“种子”细胞、支架材料、细胞生长因子。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作“种子”细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前景。 下一页上一页返回 2 血液净化材料采用滤过沉淀或吸附原理，将体内内源性或外源性毒物(致病物质)专一性或高选择性地去除，从而达到治病的目的，这是治疗各种疑难病症的有效疗法。尿毒症、各种药物中毒、免疫性疾病(系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎)、高脂血症等，都可采用血液净化疗法治疗，其核心是滤膜、吸附剂等生物材料。 下一页上一页返回 3 复合生物材料作为硬组织修复材料的主体，复合生物材料受到广泛重视。它具有强度高、韧性好的特点，目前已广泛应用于临床。通过具有不同性能材料的复合，可以“取长补短”，有效解决材料的强度、韧性及生物兼容性等问题。提高复合材料界面之间结合程度(兼容性)是复合生物材料研究的主要课题。根据使用方式的不同研究较多的是：合金、碳纤维-高分子材料、无机材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)-高分子材料的复合研究。下一页上一页返回 4 生物导弹生物导弹，即像军事上所用的导弹那样，具有识别和杀伤靶目标(肿瘤等)的一类物质。 “单克隆抗体技术”为“生物导弹”的一种。 “药物导弹”(靶向药物)也是“生物导弹”的一种，正成为当今的热门课题。所谓“药物导弹”就是利用药物载体的pH敏、热敏、磁性等特点在外部环境的作用下对病变组织实行定向给药，提高药物效用，减少其毒副作用，这种“生物导弹”药物能够自动寻找目标，对治疗疾病起到积极的作用。脂质体技术是最有代表性的“药物导弹”。下一页上一页返回一、聚羟基脂肪酸 PHA是高分子聚酯-聚羟基脂肪酸的简称。PHA家族中由于单聚物、共聚物及共混物等众多的种类，同时性能多样，因此PHA能满足多种人体组织器官的需求，如心血管系统、角膜、胰腺、胃肠系统、肾脏、泌尿生殖系统、肌肉骨骼系统、神经系统、牙齿与口腔、皮肤等。 PHA所具有的生物兼容性和生物降解性使其可以作为体内植入材料包括组织工程材料和药物控制释放载体等。这种特性也可在农业上用于包裹肥料或农药的载体，使被包裹的物质在PHA缓慢降解的过程中释放出来，从而保持长期的肥效或药效，同时减少用药量，延长作用时间，保护耕地的长期可种植性。构成PHA的单体都具有手性，它们是许多药物化学合成的中间体，有高附加值。通过体内合成PHA和体内降解PHA的方法，可以得到许多不同的手性单体。  下一页上一页返回二、聚乳酸常用的聚乳酸产品有聚内消旋乳酸(PDLLA0)和聚左旋乳酸(PLLA)两种，PDLLA是无定形高分子，PLLA是结晶性高分子；在降解方面PLLA比PDLLA慢，在生物兼容性方面PLLA比PDLLA差。 PLA的合成通常有两种方法。一种是乳酸直接缩合法，这种方法生产工艺简单，是降低PLA成本的重要途径，但缩聚反应进行到一定程度时体系会出现平衡态，因此很难得到高分子量的PLA。另一种是先由乳酸合成丙交酯，再用催化剂作用下的开环聚合法，目前制备高分子量的PLA一般采用这种方法。但这种方法在聚合时对催化剂的纯度、单体的纯度要求极高，即使是极微量的杂质也会使PLA的分子量低于10万

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