大学材料科学与工程经典课件第九章——生物医用高分子材料.pptVIP

* 材料 壁虎的脚上 覆盖了一层非常细小的绒毛 壁虎及其脚趾的“英姿” 壁虎飞檐走壁的奥秘－完全的范德华力 * 材料 聚酰亚胺(PI)微突起的电镜照片 （单个微突起：直径0.5μm，高2μm，间隔1.6μm） 单个微突起: ～200nN PI胶带: 1cm2 ～3N(300g)，200cm2 ～600N(60Kg) 干型粘合，反复使用 干型高分子粘合剂的仿生探索设计： * 材料 可能获得类似于刚毛的粘合力 壁虎的刚毛结构 大量的规整微突起结构 a b a. 壁虎脚单根刚毛 b. 每根刚毛末端的细分叉 * 材料 蜘蛛丝 人造蜘蛛丝——生物钢丝 * 材料 蜘蛛丝的弹性与韧性为什么都好？ 蜘蛛丝虽细，但承受的张力可达3克重 即使拉伸10倍以上也不会断掉 它的强度是同样粗细的钢丝的5倍 是强度最大的天然高分子化合物 主要成份是氨基酸组成的蛋白质类高分子化合物 由于它呈酸性而且含有杀菌物质，故不易发霉 蜘蛛丝含有吸湿的吡咯烷酮，尽管在自然界免不了遭受风吹、雨打和日晒，却仍然保持一定的粘着力 蜘蛛网还具有优美的对称性，怎么看都是生物建筑学上的重要成果 * 材料 在纳米尺度上蜘蛛丝结构形同一根极细的螺旋线 看上去像长长的浸泡过某种液体的“弹簧” 当它被拉伸时，像“弹簧”一样会竭力返回原来的长度 而当它缩短时，本身又会吸收振动能量并转变为热能 奥妙被揭开： * 材料 蜘蛛和蚕不同，很难进行大规模的人工饲养 要在化工厂中造出有蛛丝特性的人造纤维，人类目前的技术与工艺均无可能 采用基因工程的办法，将蜘蛛的基因植进入山羊细胞的DNA中，培育出了能在乳汁中分泌蜘蛛丝蛋白的新品种山羊 使“生物钢材”的大规模生产成为可能 用其组合成牢固的复合材料用于宇航和汽车工业 制造外科手术缝合线和防弹背心的理想材料 基因工程让我们“种豆得瓜”了 种豆得瓜——能在乳汁中分泌丝蛋白的新品种山羊 思考、查资料 自然界中有哪些物体具有超疏水的表面？ * 材料 * * 聚2-羟基乙酸（聚乙交酯） 商品名：Dexon，体内降解速度快，用于手术缝合线，适合2-4周愈合的伤口 * 材料 聚（丙交酯-乙交酯） * 材料 * 材料 天然可降解高分子材料 胶原蛋白，纤维蛋白 甲壳素、壳聚糖、淀粉、纤维素海藻酸钠衍生物 可吸收缝线 药物控释载体 人工皮肤 * 材料 * 材料 甲壳质 甲壳素与壳聚糖 甲壳素是一种的线性多糖。昆虫壳皮、虾蟹壳中均含有丰富的甲壳素。壳聚糖为甲壳素的脱乙酰衍生物，由甲壳素在40％～50％浓度的氢氧化钠水溶液中110～120℃下水解2～4h得到。 * 材料 甲壳素能为肌体组织中的溶菌酶所分解，已用于制造吸收型手术缝合线。其抗拉强度优于其他类型的手术缝合线。在兔体内试验观察，甲壳素手术缝合线4个月可以完全吸收。 甲壳素还具有促进伤口愈合的功能，可用作伤口包扎材料。 甲壳素膜用于覆盖外伤或新鲜烧伤的皮肤创伤面时，具有减轻疼痛和促进表皮形成的作用，因此是一种良好的人造皮肤材料。 * 材料 * 材料 * 材料 * 材料 胶原 胶原是人体组织中最基本的蛋白质类物质，至 今已经鉴别出13种胶原，其中 I～III、V和 XI 型胶 原为成纤维胶原。I 型胶原在动物体内含量最多， 已被广泛应用于生物医用材料和生化试剂。牛和猪 的肌腱、生皮、骨骼是生产胶原的主要原料。 * 材料 * 材料 由各种物种和肌体组织制备的胶原差异很小。 最基本的胶原结构为由三条分子量大约为1×105的 肽链组成的三股螺旋绳状结构，直径为1～1.5nm， 长约300nm，每条肽链都具有左手螺旋二级结构。 胶原分子的两端存在两个小的短链肽，称为端 肽，不参与三股螺旋绳状结构。研究证明，端肽是 免疫原性识别点，可通过酶解将其除去。除去端肽 的胶原称为不全胶原，可用作生物医学材料。 * 材料 胶原可以用于制造止血海绵、创伤辅料、人工皮肤、手术缝合线、组织工程基质等。胶原在应用时必须交联，以控制其物理性质和生物可吸收性。 * 材料 纤维蛋白 纤维蛋白是纤维蛋白原的聚合产物。纤维蛋白原是一种血浆蛋白质，存在于动物体的血液中。纤维蛋白原在人体内的主要功能是参与凝血过程。 * 材料 * 材料 纤维蛋白具有良好的生物相容性，具有止血、 促进组织愈合等功能，在医学领域有着重要用途。 纤维蛋白的降解包括酶降解和细胞吞噬两种过 程，降解产物可以被肌体完全吸收。降解速度随产 品不同从几天到几个月不等。通过交联和改变其聚 集状态是控制其降解速度的重要手段。 * 材料 天然可降解高分子材料的优点 原料来源丰富，便宜易得 可用常规