生物医用材料系列3--天然高分子生物医学材料
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药用天然高分子摘要:随着材料科学的高速发展,人们对疾病的认识越来越深刻、明了,对天然药物的利用价值越来越看重,对药用天然高分子的研究也迎来了自己的高速发展的时期。
本文主要对药用天然高分子的种类、结构、性质以及利用情况、发展前景进行陈述关键字:药用天然高分子结构种类利用前景一、常见药用天然高分子简介1、药用天然高分子认识:药用高分子材料(polymers for pharmaceuticals):具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料,而药用天然高分子是指来源于自然界中的,在药品的生产和制造加工工程中使用的高分子材料的总称。
它包括作为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物,以及与药物接触的包装储运高分子材料。
应用药物缓释技术,通过医用高分子材料包覆在药物表面,当然药物不是成块状的,而是很小的。
有高分子材料的保护,药物在短时间内不会被身体吸收,而是随血液流动到特定区域,当到达之后药物表面的高分子材料已经溶解到血液中,最终随体液排出。
而药物能够有针对性的治疗病患处而作为包装材料,应满足以下要求:(1)保证药品质量特性和成分的稳定;要根据药品及制剂的特性来选用不同的包装材料。
首先,药品包装材料必须具有安全、无毒、无污染等特性;其次,药品包装材料必须具有良好的物理化学和微生物方面的稳定性,在保质期内不会分解老化,不吸附药品,不与药品之间发生物质迁移或化学反应,不改变药物性能。
(2)适应流通中的各种要求;药品生产出后需要经过储存、运输等各个流通环节才能达到患者手中,每个环节的气候条件、流通周期、运输方式、装卸条件等各不相同甚至有很大的差异。
因此,药品的包装材料还要与流通环境相适应。
既要有一定的耐热性、耐寒性、阻隔性等物理性能,以满足流通区域中的温度、湿度变化的要求;又要有一定的耐撕裂、耐压、耐戳穿、防跌落等机械性能,以防止装卸、运输、堆码过程中的各种形式的破坏和损伤。
(3)具有一定的防伪功能和美观性;为防止假冒伪劣药品、保证药品的纯正,药品包装材料应具有一定的防伪能力,患者通过包装材料可以方便的辨别药品的真假。
生物医用天然高分子纤维材料伍冬平(苏州大学材料工程学院,江苏苏州 215021摘 要:对纤维素及其衍生物纤维、甲壳素及其衍生物纤维、海藻酸纤维、胶原纤维及丝蛋白纤维等生物医用天然高分子纤维材料的发展近况、研究成果及在临床上的应用进行了综述,并展望了其发展前景。
关键词:生物医用材料;高分子;纤维生物医用高分子纤维材料包括合成高分子及天然高分子两大类。
天然高分子制成的纤维材料由于具有较好的生物相容性、生理活性,并可逐步降解,在外伤敷料、外科手术缝合线、组织工程与人工器官等的研究中逐渐得到了日益广泛的重视。
生物医用天然高分子纤维材料有纤维素及其衍生物纤维、甲壳素及其衍生物纤维、海藻酸纤维、胶原纤维、丝蛋白纤维等。
本文将介绍以上几种生物医用天然高分子纤维材料的应用研究与发展现状。
1 纤维素及其衍生物纤维材料纤维素资源丰富,原料易得,价格低廉;是地球上最大一类的天然高分子。
由于纤维素纤维是一种亲水性纤维,以纤维素为原料的医用敷料在医疗卫生行业的应用已经有很长的历史。
棉和粘胶等纤维素类纤维有较好的吸水性,因此适合于制备创面用敷料。
传统的棉纱布仍然是伤口护理中使用的主要材料,粘胶非织造布产品在医疗卫生行业也有很多应用。
而醋酸纤维素,也是亲水性的,耐弱酸稀溶液,耐微生物作用,生物相容性良好,易成膜,广泛用作血液透析和血液过滤膜。
可降解性、生物兼容性是纤维素及其衍生物的重要特性,各种纤维素类医用材料陆续被开发和利用,如医用缝合线、医用可吸收止血材料等[1]。
医用可吸收止血材料的一大特点是体内可自行吸收,手术后不用取出,故常用于体内微细血管的止血[2]。
该种材料有多种形式:絮状,海绵状,针织物等。
目前英、美等西方国家能生产该类产品,但价格昂贵。
氧化纤维素是纤维素衍生物的一种,它可用作医学可吸收止血纱布,既能止血,又能被身体吸收。
孙宾等[3]制备的一种絮状氧化纤维素材料,通过动物试验初步表明其具有较强的止血吸收性能。
生物医用高分子材料生物医用高分子材料是一类应用于生物医学领域的高分子材料,具有优良的生物相容性、生物降解性和生物活性等特点。
这类材料旨在解决生物医学领域中的各种问题,如组织工程、药物缓释、生物传感等。
以下将介绍几种常见的生物医用高分子材料及其应用。
首先是生物可降解高分子材料,如聚乳酸(PLA)和聚乳酸-羟基磷灰石(PLGA)。
这类材料能够在体内逐渐降解,并最终被代谢排出体外,具有较好的生物相容性。
它们主要应用于组织修复与再生领域,如制作支架用于骨骼修复、软组织修复和脑部损伤修复等。
其次是生物活性高分子材料,如天然高分子材料胶原蛋白和壳聚糖。
这些材料本身具有一定的生物活性,能够促进细胞黏附、分化和增殖。
它们常用于组织工程中的细胞载体和生物传感器的制备,如用胶原蛋白包裹干细胞用于皮肤再生、用壳聚糖包裹药物用于药物缓释等。
另外一类是生物仿生高分子材料,如聚乙二醇(PEG)。
这类材料模拟生物体内的液体环境,具有良好的生物相容性和抗生物粘附能力。
它们主要应用于制备人工器官、药物控释系统和生物分离材料等,如用PEG涂层改善人工心脏瓣膜的生物相容性、用PEG修饰纳米材料用于靶向药物传递等。
此外,还有一种重要的生物医用高分子材料是羟基磷灰石(HA)。
羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,能够与骨组织有很好的结合性。
它常用于骨修复和牙科领域,如制备骨替代材料、牙齿填充材料和人工牙齿的固定材料等。
总之,生物医用高分子材料在生物医学领域中具有广泛的应用前景。
它们的出现为治疗和修复各种组织和器官提供了新的手段,将对人类健康产生深远影响。
然而,随着研究的深入,还需要克服一些挑战,如材料的稳定性、生物相容性和生物降解速度等问题,以进一步提高材料的应用性能和安全性。
生物材料1.定义:生物材料,即生物医学材料,指以医疗为目的,用于与组织接触以形成功能的无生命材料。
另有定义:具有天然器官组织的功能或天然器官部分功能的材料。
2.分类:(1)按应用性质分类:抗凝血材料、齿科材料、骨科材料、眼科材料、吸附解毒材料、生物粘合材料、缓释材料、假体材料。
(2)按属性分类:天然生物材料:再生纤维、胶原、透明质酸合成高分子生物材料:硅橡胶、聚氨酯、尼龙、涤纶金属材料:不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金无机生物医学材料:碳素材料、生物活性陶瓷、杂化生物医学材料:天然材料与合成材料的杂化复合生物医学材料:用碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷3.医用金属材料(1)定义:医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或合金,又称外科用金属材料。
是一类生物惰性材料,除具有良好的生物力学性能及相关的物理性质之外,还必须具有良好的抗生理腐蚀性、生物相容性、无毒性和简易可行及确切的手术操作技术。
(2)常用医用金属材料:不锈钢、钴基合金、钛基合金、形状记忆合金、贵金属、纯金属钽、铌、铬。
4. 医用高分子材料(1)天然高分子生物材料天然蛋白质材料:胶原蛋白、纤维蛋白天然多糖类材料:纤维素、甲壳素、壳聚糖纤维素:葡萄糖经糖苷键连接而成的甲壳素:属于氨基多糖,是仅有的具明显碱性的天然多糖壳聚糖:甲壳素除去部分乙酰基后的产物(甲壳素的衍生物)(2)合成高分子生物材料硅橡胶、聚氨酯(PU)、环氧树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)5. 其他生物医学材料无极生物医学材料:生物陶瓷、生物玻璃、碳素材料杂化生物材料6. 生物材料的发展趋势:复合型、杂化型、功能型、智能型7. 纳米医学材料生物材料的性能生物功能性、生物相容性1. 生物相容性(1)定义:指生物材料有效和长期在生物体内或体表行使其功能的能力。
用于表征生物材料在生物体内与有机体相互作用的生物学行为(2)分类:血液相容性、组织相容性、力学相容性(3)生物体对生物材料的响应:宿主反应生物学反应:血液反应、免疫反应、组织反应(4)生物体对生物反应的变化:急性全身反应、慢性全身反应、急性局部反应急性局部反应(5)材料在生物体内的响应:材料反应材料反应导致材料结构破坏和性质改变而丧失其功能,分为3方面:金属腐蚀、聚合物降解、磨损。