生物医用高分子抗凝血材料

生物医用抗凝性材料的研究进展摘要：在我国，重症肝病、肾功能不全患者都要经历接受血浆置换或血液滤过等治疗手段，血液需由体内引出经过置换装置或透析膜才能达到疗效。

目前还没有成功研制出抗凝血透析膜，但是血液在体外接触透析膜会诱发凝血机制导致治疗无法进行，临床医师会根据患者情况输注抗凝血药物，重症肝病及肾功能不全患者自身抗凝血功能已经很差，如果继续输注抗凝药物，可能会导致患者因出血而死亡。

因此，临床对抗凝血性的生物医用透析膜的需求十分紧迫，结合多年来抗凝血材料的研究发展，这一问题将会最终得到解决，为提高患者生命质量和保障患者健康发挥重大作用。

本文主要分析生物医用抗凝性材料的研究进展。

关键词：生物医用材料;血液相容性;凝血机制;抗凝血引言生物医用材料是一种与生物系统接触，对生物体病损组织、器官进行诊断，治疗、修复及诱导再生或增强其功能的高新技术材料。

生物医用材料可用于治疗心血管疾病患者，为其提供人工心脏或人工血管;还可用于控制药物和生物活性物质的释放;也能用于骨和牙齿等硬组织的更替和修复。

按照材料功能性，生物医用材料分为可降解材料、组织工程材料与人工器官、齿科材料、控释材料、仿生智能材料、临床诊断及生物传感器等。

最初生物医用材料的研究需满足治疗疾病的目的，而现在着重于改善材料生物相容性，从而减少并发症的发生，提高患者生命质量及医院医疗水平。

尽管功能性机械心脏瓣膜、血管支架、血液充氧器和血泵已经在临床上被广泛使用，但合成材料与血液之间产生的影响，如破坏红细胞、血小板，吸附血液中的蛋白和电解质，造成血栓形成和血栓栓塞事件，成为临床需要解决的难点。

1、与血液接触的生物医用材料的安全性能要点在临床应用和生物技术中，多数生物医用材料会涉及到与血液接触，如冠状动脉支架、生物心脏瓣膜、血液透析器、人工肺、导管等。

这些材料与血液接触后可能会产生一系列安全问题，例如诱导血栓形成，引起感染或其他并发症。

因此，涉及与血液接触的生物医用材料，需要重点关注材料的安全性能，主要包括抗菌性能、生物相容性、血液相容性等。

生物医用高分子材料————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:生物医用高分子材料08080４1０6 黄涛摘要:: 阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况,综述了生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。

关键词: 生物医用高分子材料分类进展综述发展趋势1 概述在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料可谓异军突起，目前已成为发展最快的一个重要分支。

生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料。

研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学。

虽已有四十多年的研究历史，但蓬勃发展始于20世纪70年代。

简单地说，所谓生物医用高分子材料( Ｐolｙ－meｒｉｃbio - maｔeｒiａls）是指在生理环境中使用的高分子材料,它们中有的可以全部植入体内，有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外,或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。

近十年来,由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展,医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。

２生物医用高分子材料分类生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。

2 . 1天然生物材料天然生物材料是并得到迅速推广应用的一类天然生物材料。

由 家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分,丝素蛋白是 一种优质的生物医学材料 ,具有无刺良好的2 . 2 合成高分子材料 合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能 ,因而可以 植入人体 ，部分或全部取代有关器官。

因此 ,在现代 医学领域得到了最为广泛的应用 ,成为现代医学的重要支柱材料。

与天然生物材料相比 ,合成高分 子材料具有优异的生物相容性 ，不会因与体液接触 而产生排斥和致癌作用 ,在人体环境中的老化不明 显。

PMAE抗凝血材料的研究进展与应用【摘要】聚甲基聚乙二醇丙烯酸酯（PMEA）类抗凝血涂层是一类重要的生物相容性材料。

因其结构中的PEG长链结构可以减少了蛋白质变性及血小板黏附，最终减缓了血栓的形成。

近年来，大量的动物实验和临床试验证明其有很好的临床效果。

而且在国外此类产品已经逐渐普及，但在国内尚很少使用。

【关键词】聚甲基聚乙二醇丙烯酸酯；抗凝血涂层；生物相容性０前言对抗凝血材料的研究可以追溯到上世纪40年代。

由于心血管手术的发展，需要大量与血液接触装置如：体外装置、血管移植物以及导管等。

但随后发现，这些高分子材料植入体内与血液接触后，会引起蛋白质分子在材料表面的吸附，进而诱发血液的凝固以致形成血栓[4、5] 。

因此，血液接触的生物医用材料表面的抗凝血处理就成为了一个研究热点。

要解决血液相容性问题首先要了解材料的凝血过程及机理。

１血液在材料表面的凝血机理当普通的生物医用材料与血液接触时，在1到2分钟内就会在材料表面产生凝血现象。

一般认为：血液的凝血分为两个过程。

[1-3]首先，血浆在几秒钟内蛋白吸附在材料表面，形成厚度大约20nm的蛋白质吸附层。

这一过程对血栓的形成起重要作用,而且与材料的表面性质密切相关。

其次，吸附在材料表面的蛋白质变性,在Ca2+存在的条件下,将引起血小板的粘附、聚集、释放反应，结果导致血小板血栓的形成。

与此同时，血液中的凝血酶原通过级联反应的方式被快速激活，生成凝血酶。

凝血酶催化可溶性的纤维蛋白原转化为不溶的纤维蛋白。

纤维蛋白自发地聚合形成纤维网，加上被吸附积淀下来的血小板，使血液的流动性下降，最后凝结成块状物即形成血栓。

在形成血栓的整个过程中，蛋白质的吸附和血小板的粘附、聚集及释放反应还有促凝酶的产生，协同作用，相互促进，不断加速血栓的形成。

因此其中最核心的过程是蛋白质吸附层的存在导致血小板粘附而出现的凝血[3－9]。

２PMEA结构与抗凝血性能的关系聚甲基聚乙二醇丙烯酸酯（PMEA）类抗凝血涂层是聚2-甲氧基丙烯酯和其他丙烯酸酯类的共聚而成的涂层，具有良好生物相容性、机械强度和加工成型性能。

题目：生物医用高分子功能材料学院：班级：指导老师：学号：姓名：起讫日期：2013.11.26 ——2013.12.5目录前言 (1)一、生物医用高分子功能材料的概念及其发展简史 (1)二、生物医用高分子功能材料在我国的市场需求 (3)三、生物医用高分子的分类 (3)（一）按材料的来源分类 (3)（二）按材料与活体组织的相互作用关系分类 (4)（三）按生物医学用途分类 (4)（四）按与肌体组织接触的关系分类 (4)四、对医用高分子材料的基本要求 (4)五、生物医用高分子功能材料的应用 (5)（一）与血液接触的高分子材料 (5)（二）组织工程用高分子材料 (5)（三）药用高分子材料 (5)（四）医药包装用高分子材料 (6)（五）眼科用高分子材料 (6)（六）医用粘合剂与缝合线 (6)六、高分子材料的生物组织相容性 (7)七、高分子材料的血液相容性 (8)（一）高分子材料的凝血作用 (8)（二）血液相容性高分于材料的制取 (9)八、几种重要的生物高分子材料 (10)（一）生物可降解高分子材料 (11)（二）生物可降解天然高分子材料 (12)（三）合成可降解高分子材料 (14)（四）非生物降解医用高分子 (18)九、生物医用高分子功能材料的展望 (18)十、生物医用高分子功能材料的研究和发展方向 (18)参考文献 (19)生物医用高分子功能材料前言随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。

功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。

医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。

对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。

摘要：本文主要介绍了医用高分子材料的凝血现象的原理，并介绍了材料结构的选择与表面修饰处理对医用高分子材料抗凝血性能的提高的研究。

关键词：医用高分子；抗凝血性能；材料结构；表面修饰医用高分子材料（biomedical polymeric materials，polymeric biomaterials），是和医学、生物学发展有关的高分子材料的总称，是以医用为目的，用于和活体组织接触，具有诊断、治疗或替换机体中组织、器官或增进其功能的无生命高分子材料。

随着医用高分子材料的开发研究，从20世纪70年代以来，高分子科学家和医学家积极开展合作研究，医用天然高分子材料(纤维素、明胶、甲壳素等)及医用合成高分子材料(聚乙烯醇、胶原等)越来越多用于外科手术中。

医用高分子材料研发过程中遇到的一个巨大难题是材料的问题——凝血。

1.凝血现象的产生原理凝血现象是血液在高分子材料表面上的凝固是材料与血液相互作用的结果。

当血液在以内皮细胞为内壁的血管中正常流动时，一般不出现凝血现象。

当高分子材料植入体内与血液相接触时，血液的流动状态和血管壁状态都发生了变化，材料被生物体作为异物而识别，二者界面在发生了一系列复杂的相互作用后，在1-2min之内就会在材料表面产生凝血现象，其产生于血浆蛋白质、凝血因子、血小板等多种血液成分有关，主要通过以下两种途径：（l）激活凝血因子（主要是内源性凝血因子），从而实现为蛋白原变成不溶性纤维蛋白，最后形成红血栓。

(2)材料与血液接触，在其表面立即粘附血浆蛋白，进而激活血小板，形成白血栓。

这两个过程的发生都来自吸附在异物表面的血浆蛋白质层的诱发。

现在医学的发展，越来越多的高分子材料用于人工脏器植入人体后，其必然要长时间与体内的血液接触。

因此，医用高分子对血液的相容性是所有性能中最重要的。

高分子材料的血液相容性问题是一个十分活跃的研究课题，但至今尚未制得一种能完全抗血栓的高分子材料。

这一问题的彻底解决，还有待于各国科学家的共同努力2提高医用高分子材料的两条路径一般来说，提高医用高分子材料的抗凝血性，一般从材料的选择和对其表面的处理两部分来研究。

聚氨酯抗凝血材料的研究进展摘要：聚氨酯由于其优良的抗凝血性能和良好的物理机械性能而成为目前研究和应用最广的一种生物医用高分子材料。

本文就经典聚氨酯材料、接枝型聚氨酯、离子型聚氨酯及其它具有良好发展前景的聚氨酯抗凝血材料的研究进展作扼要综述[6]。

关键词：抗凝血材料、聚氨酯、聚醚分子量1 引言人类使用天然高分子化合物，如丝、棉、麻、毛、胶、漆……等已有几千年的历史。

古代虽然没有现在化学知识，但许多天然高分子利用过程中都涉及到了化学过程，如大漆、桐油、骨胶、发酵等等[3]。

上百年前，人们已开始利用硫磺与天然橡胶形成弹性体，到了近代，人们开始利用化学知识进行高分子反应，比如，纤维素改性是典型的高分子化学反应，通过它获得了赛璐璐制作的乒乓球、炸药，以其他改性纤维素制作的织物和胶黏剂等，在特殊条件下的选择性高分子化学降解反应使人类得到甲醇、乙醇……在化学的各个领域中，高分子科学是相对年轻的学科。

它的发展，使人类通过合成化学，获得了社会发展必需的且不可替代的高分子，不仅丰富了化学科学，而且为材料科学、生命科学、凝聚态物理和信息科学与技术的发展做出了贡献。

高分子合成化学近年的一些重要进展包括: 可控自由基聚合、树枝状高分子、活性配位聚合、某些芳香化合物可控偶联或缩聚反应、易位( 开环) 聚合、二氧化碳与环氧烷类的交替聚合、点击聚合、动态聚合物等。

我国学者在这些领域都取得重要进展。

生物医用高分子领域是与人类健康与生活质量密切相关的分支学科。

利用合成高分子的特殊性能，研究医用高分子材料的工作已广泛受到重视。

牙科材料是最早研究并获得应用的医用高分子，其难点依然很多，生物相容性与力学性能仍是主要问题，快速光固化高分子单体或预聚物的研究还要求最好能消除聚合收缩，以避免形成缝隙。

从眼科材料来说，用于白内障患者的人工晶体是一种光学性能、生物相容性都很好的高分子材料，最好的是具有形状记忆功能的，只需几毫米的创口; 隐形眼镜也是特殊的合成高分子，至于广泛替换玻璃的树脂镜片，更是视力矫正的首选。

生物医用材料导论一、生物医用材料定义生物材料：广义的说，一是指用于生物体内的材料，达到治疗康复的目的，例如隐形眼镜、人工髋关节；二是指来源于生物体，可能用于或不再用于生物体，例如动物皮革用于服装。

生物医用材料：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。

生物医用材料本身不是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗。

另一种说法是：生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。

生物医用材料又叫做生物材料，分别来自于Biomedical Materials 和Biomaterials的译名。

目前国际上两本最主要的学术期刊是英国的《Biomaterials》和美国的《Journal of Biomedical Materials Research》，两个期刊所涉及的内容是相同的，由此可见Biomedical Materials 和Biomaterials两词是指相同的材料。

举例说明：（FDA分类：美国食品与药物管路局对医用材料的分类）名称是否生物材料相接触的组织FDA分类眼镜架no隐形眼镜yes 与角膜接触III假肢no人工髋关节yes 与骨组织接触并要求牢固结合III假牙yes 与口腔粘膜接触II牙根植入体yes 与牙床骨接触并希望牢固结合III人工心肺系统yes 与血液接触III生物医用材料学科的研究内容1.各种器官的作用；2.生物医用材料的性能；3.它们之间的相互作用，在体内生物医用材料如何影响活组织（称之为宿主反应）；活组织又如何影响生物材料的性能变化（称之为材料反应）。

相互作用重点研究化学和力学两方面。

（例如植入髋关节，磨损碎屑，炎症反应，以及金属离子的溶出）二、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。

按材料的传统分类法分为：(1)合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物、其他医用合成塑料和橡胶）、(2)天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）、(3)金属与合金材料（如钦金属及其合金）、(4)无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石）、(5)复合材料（碳纤维／聚合物、玻璃纤维／聚合物）。

药用高分子材料——聚氨酯聚氨酯弹性体( Polyurethane, 缩写PU ) 是由软链段和硬链段交替镶嵌组成的、含有许多-NHCOO-基团的极性高聚物，通过选择适当的软、硬链段结构及其比例，就可合成出既具有良好的物理机械性能，又具有血液相容性和生物相容性的医用高分子材料。

一、聚氨酯性能及其应用聚氨酯材料具有优异的机械强度、柔韧性、耐磨性以及生物相容性，可用作各种医用导管材料，如输液管、导液管、导尿管等。

与此同时聚氨酯又具有生物相容性及抗凝血性，成为被研究最广的抗凝血医用高分子材料之一。

在临床应用中聚氨酯因其生物相容性好，无致畸变作用，无过敏反应，可解决天然胶乳医用制品固有的“蛋白质过敏”和“致癌物亚硝胺析出”两大难题，从而替代天然橡胶、硅橡胶、α-烯烃橡胶，成为国内外研制人工心脏及其辅助装置的首选材料。

聚氨酯又因其有优良的韧性和弹性，加工性能好，加工方式多样，是制作各类医用弹性体制品的首选材料。

如热塑性聚氨酯弹性体能够通过溶液浇注成型或挤塑、吹塑成型制成薄而韧的薄膜。

这种薄膜具有较高的强度和弹性，良好的透气性、耐药品性、耐微生物、耐辐射性能，可用于多种医疗卫生用途，如灼伤覆盖层、伤口包扎材料、取代缝线的外科手术用拉伸薄膜、用于病人退烧的冷敷冰袋、一次性给药软袋等。

除以上几方面外，聚氨酯又由于其优异的生物相容性，还应用于假牙、肘部和腿部的人工骨或软骨、人工肾、人工肺、人工肝脏的制造；聚氨酯弹性体分离膜已逐渐替代纤维素膜，可将血液与渗析物分离开来。

二、聚氨酯作为生物吸收材料近年来，生物吸收性高分子以其独特的性能引起了科研部门和医学界人士越来越多的兴趣。

经过数十年的研究与临床应用，一些脂肪族聚酯类生物降解材料比如聚乙交酯、聚丙交酯、聚己内酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯等的均聚物或共聚物，已经证明是性能理想的生物吸收材料。

它们的降解产物是人体在新陈代谢过程中本身固有的，其生物无毒性得到了证实。

聚氨酯材料作为生物吸收材料的主要问题是异氰酸酯的降解产物胺类具有生物毒性。