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医用高分子材料
09工艺试点 董鑫
摘要。医用高分子材料的简介: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、治疗和器官再生的材料,具有延长病人生命、提高病人生存质量的作用,生物医用材料的发展历史、医用高分子材料的来源和已经取得的一些实际应用。生物医用材料是人工器官和医疗器械的基础,迄今已有几千年的发展历史,而生物医用高分子作为生物医用材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,鉴于其具有原料来源广泛、可以通过分子设计改变结构、生物活性高、材料性能多样等优点,是目前发展最为迅速的领域,已经成为现代医疗材料中的主要部分。
二.关键词 发展过程及应用领域; 组成材料;在医学上的用途;未来的发展
2.1发展过程及应用领域:人类使用高分子材料的历史,可以追溯到7000年前。我国浙江省余姚县出土的河姆渡文化遗址中(距今7000年),发现了涂有大漆的木碗,我国西汉时期(公元前200年至公元8年)已有麻布增强大漆树脂而成的脱胎漆器技术,这应是世界上最早的“树脂基复合材料”。蚕丝的使用可以追溯到4-5千年前,在浙江吴兴出土了中国4-5千年前的蚕丝织物。考古发现,我国于西汉时期已出现造纸技术,使用原料是蚕丝渣,麻布,公元105年(东汉)蔡伦发明“造纸”只是造纸术的进一步改进。造纸术于公元8世纪左右才传入阿拉伯并进一步传入欧洲。
由天然高分子化学改性或由人工合成探索新高分子材料的近代高分子材料研究始于19世纪中页。1844年Goodyear(美国)发明的天然橡胶硫化技术,开创了近代的高分子材料研究。1868年出现了硝基纤维素酯用樟脑作增塑剂,制赛璐珞的技术,从而出现了塑料。1890年出现了硝基纤维素酯用乙醇做溶剂湿法纺丝的成纤技术,从而出现了人造纤维。1895年左右出现了用帆布增强硫化橡胶制轮胎的技术,这是首次出现的近代技术的复合材料。1905年出现纤维素以碱性二硫化碳为溶剂制造粘胶丝技术。1907年出现了酚醛树脂合成技术,并与1910年实现工业化生产,用于制造电工绝缘材料(俗称电木)。1940年出现用玻璃纤维增强热固性树脂的“玻璃钢”制造技术。
大量合成高分子材料的涌现始于上世纪30年代以后,由于高分子化学的发展,带动了相关产业的发展,再加上客观上第二次世界大战及以后的备战需求,促进了大批的新高分子材料的产生。例如,1927年出现了聚氯乙稀塑料,1931年出现了氯丁橡胶的生产,1932年出现了丁钠橡胶的生产,1938年出现了尼龙66的纤维,1940年出现了丁基橡胶和丁苯橡胶的生产,1943年出现了有机硅树脂,1946年出现氟塑料,1947年出现环氧树脂,1950年出现聚丙烯腈纤维,1953年出现PET聚酯纤维,1954年出现低压聚合法合成的聚乙烯、聚丙烯树脂,1957年出现聚碳酸酯树脂,60年代以后又出现了聚苯并噁唑,聚酰亚胺,聚芳砜,聚芳醚酮等耐高温合成树脂,1964年出现高强度碳纤维,1972年出现高强度芳香聚酰胺纤维等。随着世界经济的高速发展,人类社会对材料的需求也日益多样化,从而导致了上世纪60年代以后,在多种基本高分子材料问世的背景下,高分子材料向国民经济各个领域飞速扩展的局面。但这种扩展已不再是新高分子化合物的研制为主线,而是根据现有基本高分子化合物,面向市场,面向具体应用目标的丰富多彩的市场产品的开发。目前高分子材料已深入应用到国民经济、人类生活的各个方面,成为了人类社会继金属材料,无机材料之后的第三大材料。生物医学材料是指一类具有特殊性能、特种功能,用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患,而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料,其制成品都已经被广泛应用于临床和科研。一般而言,临床医学对生物医学材料有以下基本的要求:无毒性,不致癌,不致畸,不引起人体细胞的突发和组织细胞的反应;与人体组织相容性好,不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象;化学性质稳定,抗体液、血液及酶的作用;具有与天然组织相适应的物理机械特性;针对不同的使用目的具有特定的功能生物医学高分子材料(Biomedical Polymer)有天然的和合成的两种,发展最快的是合成高分子医用材料。通过分子设计,可以获得很多具有良好物理机械性和生物相容性的生物材料。其中软性材料常用作人体软组织如血管、食道和指关节等的代用品;合成的硬材料可以用作人工硬脑膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的球形阀等;液态的合成材料如室温硫化硅橡胶可以用作注入式组织修补材料。3、生物医学无机非金属材料或生物陶瓷生物陶瓷(Biomedical Ceramics)化学性质稳定,具有良好的生物相容性。生物陶瓷主要包括两类:
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