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。
天然生物医用高分子材料的研究进展一、本文概述Overview of this article随着科学技术的快速发展,生物医用高分子材料作为一种重要的生物材料,其在医疗领域的应用越来越广泛。
这些材料以其独特的生物相容性、可降解性和良好的机械性能等特点,被广泛应用于药物载体、组织工程、生物传感器、医疗器械等多个方面。
本文旨在全面综述天然生物医用高分子材料的研究进展,包括其来源、性质、制备方法、应用领域以及面临的挑战和未来的发展趋势。
With the rapid development of science and technology, biomedical polymer materials, as an important type of biomaterial, are increasingly widely used in the medical field. These materials are widely used in drug carriers, tissue engineering, biosensors, medical devices, and other fields due to their unique biocompatibility, biodegradability, and good mechanical properties. This article aims to comprehensively review the research progress of natural biomedical polymer materials, including their sources, properties, preparationmethods, application fields, challenges and future development trends.我们将首先介绍天然生物医用高分子材料的来源和分类,包括天然多糖、天然蛋白质、天然橡胶等。
常用的生物医学材料生物医学材料是医学领域中应用非常广泛的一类材料,具有生物相容性、生物降解性等优异的性能,可用于医学器械、生物工程、组织工程、药物传递等领域。
本文将介绍常用的生物医学材料,以及它们的应用。
一、天然高分子材料天然高分子材料是一种来源广泛、成本相对较低的生物医学材料,主要包括胶原蛋白、海藻酸钠、明胶、蛋白质多糖等。
这些材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物活性等优良特性,可被广泛应用于生物医学领域。
1. 胶原蛋白胶原蛋白是一种天然的蛋白质,与人体的组织相容性极好,被广泛应用于生物材料领域。
它具有良好的生物可降解性、表面生物亲和性、机械性能等性质,可用于制备生物材料、生物织构、组织工程、药物控释等领域。
例如,胶原蛋白可以制备成为薄膜、胶原棒、胶原丝等形态用于各类生物医学领域。
2. 海藻酸钠海藻酸钠是一种从海藻提取的天然高分子多糖,具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它具有多种生物活性,例如抗炎、抗肿瘤、生物黏附等特性,可被广泛应用于药物控释、创伤修复、组织工程等领域。
在组织工程方面,海藻酸钠可用于制备各种三维支架型组织工程模板,用于手术修复或重建人体失去的组织器官。
3. 明胶明胶是一种从动物骨骼中提取的天然胶体,具有优异的生物相容性和生物可降解性。
它可被制备成为各种形状的生物工程材料,例如人工骨、人工软骨、人工皮肤等。
它还可以用于药物控释,例如可以制备成为药片或胶囊,实现药物的缓释。
二、合成高分子材料合成高分子材料是一种通过化学反应或物理变化合成而成的材料,包括聚乳酸、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。
这些材料具有着广泛的应用,如药物控释、组织工程、生物成像等领域。
1. 聚乳酸聚乳酸是一种生物降解性高分子材料,广泛应用于组织工程、药物传递等方面。
它具有良好的生物可降解性和生物相容性,可以在体内迅速分解,因此不会对人体产生不良反应。
聚乳酸的应用非常广泛,例如可以制备成为人工骨、人工软骨、人工血管等,还可以用于药物缓释。
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、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,其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。
生物医用材料是用来对于生物体进展诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料,它是研究人工器官和医疗器械的根底,己成为材料学科的重要分支,尤其是随着生物技术的莲勃开展和重大突破,生物材料己成为各国科学家竞相进展研究和开发的热点。
二关键词:生物,医学,材料,医疗器械,创伤,组织,植入biomedical material,new materials三文献综述1生物医用材料定义生物医用材料〔biomedical material〕是用于对生物体进展诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。
它是研究人工器官和医疗器械的根底,己成为材料学科的重要分支,尤其是随着生物技术的莲勃开展和重大突破,生物材料己成为各国科学家竞相进展研究和开发的热点。
当代生物材料已处于实现重大突破的边缘,不远的将来,科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官,生物医用材料和制品产业将开展成为本世纪世界经济的一个支柱产业.由生物分子构成生物材料,再由生物材料构成生物部件。
生物体内各种材料和部件有各自的生物功能。
它们是“活〞的,也是被整体生物控制的。
生物材料中有的是构造材料,包括骨、牙等硬组织材料和肌肉、腱、皮肤等软组织;还有许多功能材料所构成的功能部件,如眼球晶状体是由晶状体蛋白包在上皮细胞组成的薄膜内而形成的无散射、无吸收、可连续变焦的广角透镜。
在生物体内生长有不同功能的材料和部件,材料科学的开展方向之一是模拟这些生物材料制造人工材料。
它们可以做生物部件的人工代替物,也可以在非医学领域中使用。
前者如人工瓣膜、人工关节等;后者那么有模拟生物黏合剂、模拟酶、模拟生物膜等2生物医用材料的分类生物材料应用广泛,品种很多,有不同的分类方法。