第六章 生物医用敏感材料幻灯片.pptVIP

第六章 生物医用敏感材料; 生物医用敏感材料与功能材料和敏感材料的关系;生物医用敏感材料的要求： 良好的生物相容性 极高的灵敏度 稳定性、可靠性 使用寿命长;生物医用敏感材料分类： （1）按生物医用敏感材料的理化属性， 无机非金属敏感材料 金属敏感材料 有机高分子敏感材料（pH、温度、离子强度等敏感） 生物医用复合敏感材料 ;（2）按生物医用敏感材料的用途分， 治疗用敏感材料 诊断用敏感材料 ;6.2 治疗用生物医用敏感材料;一、智能高分子水凝胶;智能高分子水凝胶的体积相转变;　智能高分子水凝胶的制备;　智能高分子凝胶的刺激响应性与分类;（一）温度响应性凝胶 响应机制： 凝胶结构中具有一定比例的疏水和亲水基团，温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及大分子间的氢键作用，使得凝???大分子链的构象因响应温度的刺激而伸展或卷曲，从而使凝胶体积膨胀或收缩。;聚烷基丙烯酰胺类凝胶 聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）凝胶：;低临界溶解温度(Lower critical solution temperature ,LCST) 表示在水溶液环境中导致不溶解的－NCH(CH3)2基团间疏水相互作用和保持聚合物溶液中的水与－NH或－C=O间氢键相互平衡。 温度低于LCST时溶胀，高于LCST时收缩。;水溶性药物，当温度达体温(37°C)（ LCST ）时网络收缩挤掉内部的水，药物随之释放。 疏水性药物，在温度高于 LCST时固定于聚合物网络中，温度低于LCST时则以Fickian扩散的形式释放出来。;N－取代基的疏水性对凝胶的温度刺激响应的影响：;聚异丙基丙烯酰胺-共－聚甲基丙烯酸丁酯（PNIPAm-co-PBMA）凝胶;2.温度响应性凝胶接枝到多孔药物胶囊表面，利用聚合物响应过程中链的收缩与伸展来阻塞或开放胶囊微孔，达到控制胶囊包封药物的释放。;温敏凝胶在免疫隔离膜上的应用 代谢型组织工程中常将产生细胞因子和激素的细胞以水凝胶固定化，此水凝胶膜材起免疫隔离作用，它的半渗透性仅允许细胞的营养物、代谢物及所产生的细胞因子和激素通透，而截留抗体、补体和免疫细胞而起免疫隔离作用。 ;（二） pH响应性凝胶 机理： 这类凝胶中含有大量水解或质子化的酸、碱基团，如羧基或氨基，这些基团的解离受外界pH的影响： （1）pH变化时，解离程度改变，造成凝胶内外离子强度变化； （2）解离还会破坏凝胶内氢键，交联点减少，造成网络结构发生变化，引起溶胀。 相体积转变可逆 ;2. 甲基丙烯酸烷酯（n-AMA）和二甲基氨乙基丙烯酸酯（DMA）交联凝胶 低pH环境，叔胺质子化，凝胶溶胀； 高pH环境，叔胺失去质子，凝胶收缩。 ? 凝胶中AMA的疏水性对凝胶的pH刺激响应性有影响;不同共聚组成比的MMA-DMA凝胶随pH变化等温线：;3.聚环氧乙烷与聚丙烯酸互穿网络响应性凝胶 聚环氧乙烷与聚丙烯酸之间形成氢键。 高pH环境，羧基电离成羧基负离子，静电相斥，凝胶溶胀； 低pH环境，羧基不电离，氢键稳定，凝胶收缩。 4. 聚丙烯酸－聚乙烯亚胺共聚物 聚丙烯酸的羧基对pH敏感， pH ，凝胶网络溶胀。 ;? pH响应性聚合物接枝到多孔药物胶囊表面，利用聚合物pH响应过程中链的收缩与伸展来阻塞或开放胶囊微孔，达到控制胶囊包封药物的释放。 例：在多孔尼龙胶囊表面接枝聚乙烯吡啶(PVP)或聚甲基丙烯酸（PMA）等pH敏感聚合物链，构成了pH响应性的渗透控制阀式给药系统。; 接枝的尼龙胶囊表面渗透控制机理;25C, NaCl随胶囊外pH变化渗透率的改变（胶囊交替地浸到pH=2或pH=12的水溶液中）。;5. pH响应性胶原 胶原是一类动物蛋白，在等电点以下氨基电离，在等电点以上羧基电离，改变pH值可改变其电离度，大分子链荷电性的改变必然影响分子链的舒展程度，导致宏观溶胀度的改变。也就是说，胶原蛋白在酸性条件下为聚阳离子，而在碱性条件下为聚阴离子，故而胶原的溶胀性对PH的变化具有一定的响应性．因而，它是一种很有希望的智能型药物释放材料。 ;（三）化学刺激响应系统;对葡萄糖响应的胰岛素给药系统 ;例2 含苯硼酸基团聚合物凝胶微球;PBA凝胶中糖基胰岛素的脉冲释放;例3 P(MAA-g-EG) responsive hydrogel ;（四）光响应性凝胶 由热敏性材料中引入对光敏感的基团制成的。 响应性机理(3种)： 热敏性材料中的特殊感光分子，将光能转化为热能，使材料局部温度升高，当凝胶内部温度达到热敏性材料的相转变温度时