第四章医用高分子.pptx

第四章 医用高分子材料;高分子特性及合成 医用高分子材料概述 常见的高分子材料 医用粘合剂 药用高分子材料 高分子免疫佐剂 医用诊断高分子 人工器官 生物医用高分子材料的发展概况与趋势 ;4.1 高分子结构（复习）与合成;1.高分子链的组成： （碳链、杂链、元素有机、元素无机高分子） （头-头连接，尾-尾连接，头-尾连接） 2.高分子链的形态： 线性、支化、体型、交联 3.高分子链的构型 （旋光异构：全同、间同、无规） （几何异构：全顺 全反）;1.分子量 聚合度 分散性 2.高分子链的构象及柔顺性;高分子合成;4.2 生物医用高分子材料概述;（1）化学隋性，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,高分子材料本身并没有比其他材料更多的致癌可能性； （4）具有良好的血液相容性(最重要)； （5）长期植入体内后其力学性能不会受到影响； （6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生物理和化学性质的变化； （7）易于成型和加工成需要的复杂形状。;生物相容性：植入材料在植入生物体之后与机体之间发生一系列的生物反应并最终被生物体所接受的性质。对生物体来说，植入材料不管其结构、性质如何，都是外来异物。出于本能的自我保护，一般都会出现排斥现象。 由于不同的高分子材料在医学中的应用目的不同，生物相容性可分为组织相容性和血液相容性两种。 组织相容性：材料与人体组织，如骨骼、牙齿、内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应性。 血液相容性：材料与血液接触是不是会引起凝血、溶血等不良反应。;;（1）使表面带负电荷，提高对正电粒子的吸附作用； （2）提高表面亲水性，降低表面自由能，将聚乙二醇(PEG)或肝素通过接枝方法固定在高分子材料表面上以提高其抗凝血性； （3）设计微相分离结构； （4）改变表面粗糙度。;4.3 常见的几种重要的医用高分子材料;聚乙烯是由乙烯C2H4构成，化学式为-(C2H4)n-，其中n表示的是聚乙烯的聚合度。;定义：平均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯，是一种新型热塑性工程塑料。UHMWPE是德国Hoechst公司于1958年作为商品最早在世界上出售的。;结晶区域的程度和取向由很多因素决定，包括分子量、成形过程和环境因素。 结晶区是极其微小的，肉眼不可见，这些结晶散射可见光，让UHMWPE在室温下有一个白色的、不透明的外表。在熔点以上（大约137℃），UHMWPE变得透明。结晶区域的厚度为10-50nm，长度为10-50mm，结晶区之间大约为50nm。;UHWMPE的结晶组织可以使用透射电镜放大到16,000倍来观察。染色使无序区域在显微图中呈现灰色，而结晶区呈现带黑色轮廓的白色。可以把ＵＨＷＭＰＥ看作是无序区和结晶区的互联的网络结构。;2)热转变 聚合物有三个温度转变点：玻璃化转变温度、熔点、粘流温度。 对于UHMWPE玻璃化转变发生在-160℃。当温度升高到熔点以上时，不定型区流动性增加。当UHMWPE的温度升高到60-90℃时，聚合物中的结晶态开始熔化。 UHMWPE的DSC表征UHMWPE的两个关键特征: 差热曲线反映的第一个特征是UHMWPE的熔点。 反映了样本的结晶区域发生熔化所需要的焓的变化。;耐磨损性能非常卓越，砂浆磨损试验表明，比一般碳钢和铜等金属要耐磨数倍、比尼龙耐磨4倍； 冲击强度极高，比尼龙6和聚丙烯大10倍； 能吸收震动冲击和防噪声； 摩擦系数很低，远较尼龙及其他塑料小，具有自润滑作用； 不易粘附异物，滑动时有极优良的抗粘着特性； 耐化学腐蚀，并可屏蔽原子辐射； 工作温度范围可自－265℃到100℃，低温到－195℃时，仍能保持很好的韧性和强度，不致脆裂； 无毒性、无污染、可再循环回收利用，和其他塑料相比有良好的热稳定性和不吸水性，能保持尺寸精度不变形； 成本低廉。 ;2.UHMWPE的应用;1）超高分子量聚乙烯应用于关节替换材料 UHMWPE可制成人工心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节髋臼等 2）超高分子量聚乙烯应用于支架材料 UHMWPE 微粒已经被研究作为IL21 基因生长的支架材料。 3）UHMWPE 用于其它医疗领域 血液泵的材料、牙医用材料的填充材料;3. UHMWPE改性与摩擦磨损性能 对UHMWPE的改性主要有化学方法(如共聚、接枝、交联等)及物理方法(如填充、共混、增强等)。 聚合物接枝是由两种不同的高分子以化学键连接而成。表面接枝，包括化学法表面接枝、表面光接枝、辐射表面接枝和等离子体表面接枝等。聚合物通过表面接枝，表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层，从而达到显著的表面改性效果，聚合物的本体性能不受影响。 交联是为了改善形态稳定性、耐蠕变性及环境应力开裂性。通过交联，UHMWPE的结晶度下降，交联度提高，耐磨性得