第5章 医用高分子材料PPT.ppt

5.8 几种重要的医用高分子材料 5.8.1 尼龙 尼龙是一类重要的高分子聚合物，一般用重复单元的碳原子数目表示不同类型的尼龙。 尼龙可以通过缩聚反应或开环聚合制得。尼龙分子链之间的氢键作用和高度的结晶性，使得尼龙便于制得性能优良的纤维，它在长度方向有很高的强度。 5.8.2 聚乙烯 聚乙烯是由乙烯（C2H4）构成，聚乙烯的化学式为-(C2H4)n-，其中n标示的是聚乙烯的聚合度。 图5-12 乙烯与聚乙烯化学结构图 乙烯根据分子量和链结构可以把聚乙烯分成： 低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯 性质 低密度 高密度 超高密度 比重/(g/cm3) 0.912-0.925 0.926-0.940 0.941-0.965 抗张强度/MPa 7.59-11.04 11.73-12.46 23.46-25.530 邵氏硬度 D41-D46 D50-D60 D60-D70 弹性模量/MPa 96.60-262.20 172.50-379.50 414.00-1242.00 表5-2 低、高、超高密度聚乙烯的性质 5.8.3 超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 定义：平均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯，是一种新型的热塑性工程塑料。UHMWPE是德国Hoechst公司于1958年作为商品最早在世界上出售的。 1. UHMWPE的结构与性能 1）结晶度 当UMHMWPE被降到液态温度以下时，聚乙烯分子链会在C-C结合处发生旋转从而形成链状折叠。链状的折叠使分子形成局部有序结构，这种片状的区域被称为结晶区。这些结晶区嵌在那些不定型的无序组织中，并通过一些连接分子相连。 图5-13 聚乙烯微观结构示意图 人工肾是应用的膜分离技术原理。根据Gibbs－Donnan膜平衡原理，用半透膜将引出 人体外的血液与专门配制的透析液隔开。由于血液和透析液所含溶质浓度的不同，及其所形成的渗透浓度差，使包含代谢产物的溶质（如尿素、肌肝、尿酸，以及废物硫酸盐、酚和过剩离子Na+、K+、Cl－），在浓度梯度的驱动下，从浓度高的血液一侧，通过半透膜向浓度低的透析液一侧移动（称为弥散作用）；而水分则从渗透浓度低的一侧向浓度高的一侧转移（称为渗透作用），最终实现动态平衡，达到清除人体代谢废物和纠正水、电解质和酸碱平衡的治疗目的。 组成： 透析型人工肾由三部分组成：血液净化系统（透析器）、透析液供给系统和自动控制系统。 常用的透析器是空心纤维型结构，由内径200μm，壁厚30μm左右的透析膜材料制成的1万～1.5万根空心纤维，组装在直径5～10cm、长约20～25cm的圆柱状玻璃容器内。血液在空心纤维管内流动，透析液则环绕空心纤维管外四周流动，分别用泵驱动使血液和透析液循环。 当代人工肾由微机控制，可自动检测和控制渗透压（静脉回路压力和透析液压力之差）、透析液的温度及浓度，并能进行静脉口路气泡检测及报警，漏血检测及报警，以及透析液低电导检测及报警。 人工肾透析回路组成示意图 三、人工皮肤 皮肤在人体中起着保护、感觉、调节体温、分泌和排泄、吸收和免疫等作用。当皮肤受到损伤时，受伤皮肤表面的水分损失将会比正常时增加10～20倍，体液中的蛋白、离子等有效成分也会随之一起渗出，这样不仅会影响人体正常的吸收和代谢的平衡，同时极容易引起创面感染和并发其他疾病。因此，及时并有效地保护创面，对创面进行抗渗、防感染及封闭措施是皮肤修复的关键。由于通过植皮可以同时达到防止水分和体液的蒸发和流失、预防感染、并使肉芽和上皮细胞逐渐成长以促进治愈的目的，因此植皮是皮肤修复中最为重要的措施。 根据对皮肤在人体中作用的认识没，如今认为理想的皮肤修复材料应该是无毒、没有刺激性、不会引起免疫反应；具有相容性以及类似天然皮肤的透湿性、柔软性和润湿性；应既能与创面组织紧贴，起到防止创面的水分、体液损失和吸收创面渗出液的作用，又易于在皮肤愈合后自动脱落，并且易于消毒的材料。 目前在临床中得到应用的皮肤修复材料可分为两大类：一类是天然的皮肤（包括自体皮、异体皮和异种皮）或动物组织（羊膜、胎盘、腹膜等）；另一类是人工皮肤，原料取自于天然高分子（胶原、甲壳素等）或合成高分子（尼龙、涤纶、硅橡胶等）。 国内外对于人工皮肤已有许多研究，公认较好的是呈复合结构的人工皮肤（图5-1）。其表层是其控制水分蒸发、防止蛋白质和电解质损失，可以防止细菌侵入的合成高分子膜；中间层是由合成高分子纤维制成，用于人工皮肤缝合固定在被植体上的柔软织物；底层是由生物相容性好，能促进表皮细胞贴壁和增值的生物降解高分子制成的，可防止皮下积液的海绵状物质，组成人工皮肤的材料如表5-2所示。 表5-2 组成人工皮肤的材料 组 成 材 料