生物医用敏感材料

• （2） 医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器 官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高 分子（如：胶原、甲壳素）。近来，生物降解高分子材料得到重视。
• （3） 医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、 可吸收磷酸三钙陶瓷等）
• （4） 医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性 玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。
• 2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
• 肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
• ……
2020/6/17
材料
3. History of polymeric biomaterials
1943年 1949年
赛璐珞薄膜开始用于血液透析 美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章 中，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关 节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床 应用情况。50年代，有机硅聚合物被用于医学领 域，使人工器官的应用范围大大扩大，包括器官替 代和整容等许多方面。
• 人造器官或组织
• 人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等
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材料
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材料
制备生物医用高分子材料？
化学家来做第一步
• 化学家合成原始材料并检测各项理化指标
• 生物学家检测材料生物毒性及生物相容性
• 医学家做临床动物试验-人体试验
• 化学工程师制造生物医用高分子材料
9.1 概述
一、生物医用材料的定义 （Biomedical materials）
对生物体进行诊断、治疗和置 换损坏组织、器官或增进其功 能的材料。

3.
响应机理
光响应性凝胶
①通过特殊的感光分子，将光能转化为热能，使局部温
度升高，当凝胶内部温度达到热敏性材料的相转变温 度是，则凝胶产生相应。
聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）与叶绿酸共聚凝胶。
凝胶中的叶绿酸为吸光产热分子，PNIPAm是一种热敏材料。 叶绿酸吸光后可迅速将光能转变为热能，使局部温度 升高， 当温度控制在PNIPAm相转变温度附近（31.5℃）时，随着光 强的连续变化 ，可使凝胶在某光强处产生不连续的体积变化。
2010
2011
2012
2013
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1>
Байду номын сангаас
含有不同N-取代基的 聚丙烯酰胺凝胶
特点：溶胶在水中具有低温 溶胀，高温收缩的温度响应 性。当聚丙烯酰胺中的N-取 代基的疏水性越强，凝胶在 体积相变温度处产生的体积 变化越大，温度响应性表现 的越明显，且相变温度也越 低。
NIPA、NNPA及NCPA凝胶的膨胀平衡曲线
2>
高温溶胀，低温收缩， 当温度在20~40℃之间 交替变化，凝胶会相应 的发生收缩与溶胀的变 化。 特点
4.
该种凝胶由聚电解质高分子构成，在直流电场的作 用下可 发生形变。响应机理：可能是溶液中的自由离 子在直流电场作用下定向移动。 自由离子定向移动会造成： ①凝胶内不同位置的pH值不同，从而影响凝胶中聚电 解质电离状态，使凝胶结构发生变化，凝胶形变。 ②凝胶内外离子浓度不同，产生渗透压变化引气凝胶 变形。 聚乙烯醇（PVA）与聚丙烯酸（PAA）共混凝胶 在Na2CO3溶液中加以直流电场凝胶条向负极弯曲。 （PAM-PEG-PPG）-PAA凝胶在直流电场作用下 像阴极方向弯曲，在阳极方向溶胀，且具有可逆性。

9 nm
中国修复重建外科杂志2008年2月第22卷第2期 α
β
·189·
A
GPlyrAorg
S-S
GHlyAisrg
S-S S-S
B
S-S
γ 6.5 nm
α β γ
SS
S S
S S
S S
S S
S S
S S
23 nm C
C C
2
(16 nm) 1
+Ca
ⅩⅢ
Ⅹ Ⅲa
3
图 1 半个血纤维蛋白原结构模式简图 Gly：甘氨酸 Pro：脯氨酸 Arg：精氨酸 His：组氨酸 图 2 人纤维蛋白原完整结构示意图 图 3 纤维 蛋白原酶解后转变成稳定的纤维蛋白网络 Fig.1 Structure of semi-fibrinogen Gly: Glycine Pro: Prol ine Arg: Arginine His: Histidine Fig.2 Complete structure of human fibrinogen Fig.3 Conversion of fibrinogen to stable fibrin network
1 纤维蛋白原结构与功能 1.1 纤维蛋白原的结构
人血纤维蛋白原的分子结构已于上世纪 60 年代 末解析清楚。纤维蛋白原由 3 对不同肽链（α、β、γ）构 成，其中 α 链的氨基酸为 1 220 个，相对分子质量为
作者单位：上海其胜生物材料技术研究所（上海，201106） 通讯作者：顾其胜，研究员，博士导师，研究方向：天然降解生物材 料，E-mail: qish@
【Key words】 Fibrinogen Fibrin Fibrin glue Biomaterial

生物医用智能高分子材料刺激响应性研究一、概括随着科学技术的不断发展，生物医用智能高分子材料在生物医学领域发挥着越来越重要的作用。

这类材料具有良好的生物相容性和生物活性，能够实现对生物环境的感应和调控，从而为医疗器械、药物递送等领域带来革命性的变革。

本文将对生物医用智能高分子材料的刺激响应性进行简要概括，包括其概念、特点、分类及应用前景。

药物递送：通过刺激响应性高分子材料的设计，可以实现药物的有针对性释放，提高药物的疗效和降低副作用。

生物成像：刺激响应性高分子材料可以作为荧光探针或光热剂，用于生物成像和诊断。

组织工程：根据不同组织细胞的特异性刺激响应性，可以设计出具有靶向治疗作用的智能高分子材料支架，促进组织再生和修复。

人工器官：生物医用智能高分子材料可用于制造人工心脏、血管、皮肤等人工器官，提高其功能和生物相容性。

尽管生物医用智能高分子材料具有巨大的应用前景，但目前仍面临一些挑战，如生物相容性、生物降解性以及智能化程度等方面的问题。

未来研究需要进一步探讨材料的生物相容性和生物降解机制，提高材料的智能化水平，并探索其在生物医学领域的实际应用途径。

1. 生物医用智能高分子材料的意义和重要性在生物医学领域，智能高分子材料作为一种具有广泛应用前景的新型材料，正受到越来越多的关注。

生物医用智能高分子材料不仅能够模拟生物体内的各种生物化学反应和过程，还能通过其独特的刺激响应性实现对生物环境的感知、响应和控制。

本文将对生物医用智能高分子材料的意义和重要性进行探讨。

生物医用智能高分子材料在医学领域具有重要的应用价值。

随着生物医学科技的不断发展，人们对疾病治疗和康复手段的要求也越来越高。

生物医用智能高分子材料能够实现药物精确控制释放、生物分子分离与纯化、生物组织工程等，为临床治疗提供有力支持。

智能高分子材料可以作为药物载体，实现药物的缓释、靶向输送和智能监控，从而提高药物的治疗效果和降低副作用；智能高分子材料还可以用于生物分子的纯化和分离，提高生物分子研究的准确性和效率。