生物医用高分子材料资料ppt课件.ppt
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1、生物医用高分子材料生物医用高分子材料 第一组第一组 成员:成员:李真英(参与讨论)李真英(参与讨论)杨帆(讲稿)杨帆(讲稿)张名西(收集资料)张名西(收集资料)金怡泽(收集资料)金怡泽(收集资料)阿依努尔阿依努尔阿布力米提阿布力米提(参与讨论)(参与讨论)唐至佳(唐至佳(PPTPPT制作)制作)病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程一、生物医用高分子材料一、生物医用高分子材料(Biomedical materials)定义:定义:指对生物体进行诊断、治疗和置换损指对生物体进行诊断、治疗和置换损坏组织、器官或增进其功能的材料
2、。坏组织、器官或增进其功能的材料。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程分类:分类:按材料来源分:按材料来源分:(1 1)医用金属和合金医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修复和替换。复和替换。(2 2)医用高分子生物材料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。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)。(和天
3、然高分子(如:胶原、甲壳素)。(3 3)医用生物陶瓷医用生物陶瓷。有惰性。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)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 4)医用生物复合材料医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金,炭纤维或生物。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。活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。(5 5)生物衍生材料生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织,包括自体和。这类材料是将活性的生物体组织,包括自体和异体组织,经处理改性而获得的无活性的生物材料。异体组织,经处理改性而获得的无活性的生物材
4、料。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程按用途分:按用途分:(1)手术治疗用高分子材料)手术治疗用高分子材料 缝合线,黏胶剂,止血剂,各种导管,引流管,缝合线,黏胶剂,止血剂,各种导管,引流管,一次性输血输液器材一次性输血输液器材(2)药用及药物传递用高分子材料)药用及药物传递用高分子材料靶向性高分子载体(肝靶向性,肿瘤靶向性),高靶向性高分子载体(肝靶向性,肿瘤靶向性),高分子药物(干扰素,降胆敏),高分子控制释放载分子药物(干扰素,降胆敏),高分子控制释放载体(胶囊,水凝胶,脂质体)体(胶囊,水凝胶,脂质体)(3)人
5、造器官或组织)人造器官或组织人造皮肤,血管,骨,关节,肠道,心脏,肾等。人造皮肤,血管,骨,关节,肠道,心脏,肾等。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程按降解性能分:按降解性能分:可生物降解材料可生物降解材料-指聚合物在生物体内酶、酸碱性指聚合物在生物体内酶、酸碱性环境下或微生物存在的情况下可以发生分子量下环境下或微生物存在的情况下可以发生分子量下降、生成水和二氧化碳等对生物体或环境无毒害降、生成水和二氧化碳等对生物体或环境无毒害的小分子化合物的性能。的小分子化合物的性能。不可生物降解材料(生物惰性材料)不可生物降解材料
6、(生物惰性材料)-一种生物材一种生物材料在特殊应用中和宿主反应起作用的能力,要求料在特殊应用中和宿主反应起作用的能力,要求植入材料和机体间的相互作用能够永久地被协调。植入材料和机体间的相互作用能够永久地被协调。在生物环境下自身不发生有害的物理(渗透、溶在生物环境下自身不发生有害的物理(渗透、溶解或吸附)或者化学反应(对酸碱酶稳定)。解或吸附)或者化学反应(对酸碱酶稳定)。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程二、天然可降解高分子材料二、天然可降解高分子材料胶原蛋白胶原蛋白、纤维蛋白、纤维蛋白甲壳素甲壳素、壳聚糖壳聚糖、淀粉
7、、纤维素海藻、淀粉、纤维素海藻酸钠衍生物酸钠衍生物可吸收缝线可吸收缝线药物控释载体药物控释载体人工皮肤人工皮肤病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程(1)胶原)胶原 胶原是人体组织中最基本的胶原是人体组织中最基本的蛋白质类蛋白质类物质,至今已经鉴别出物质,至今已经鉴别出13种胶原,其种胶原,其中中 IIII、V和和 XI 型胶原为成纤维胶型胶原为成纤维胶原。原。I 型胶原在动物体内含量最多,已型胶原在动物体内含量最多,已被广泛应用于生物医用材料和生化试被广泛应用于生物医用材料和生化试剂。剂。病原体侵入机体,消弱机体防御机能
8、,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程结构:结构:由各种物种和肌体组织制备的胶原差异很小。由各种物种和肌体组织制备的胶原差异很小。最基本的胶原结构为由三条分子量大约为最基本的胶原结构为由三条分子量大约为1105的的肽链组成的肽链组成的三股螺旋绳状三股螺旋绳状结构,直径为结构,直径为11.5nm,长约长约300nm,每条肽链都具有左手螺旋二级结构。,每条肽链都具有左手螺旋二级结构。胶原分子的两端存在两个小的短链肽,称为胶原分子的两端存在两个小的短链肽,称为端端肽肽,不参与三股螺旋绳状结构。研究证明,端肽是,不参与三股螺旋绳状结构。研究证明,端肽是免疫原性识
9、别点,可通过酶解将其除去。除去端肽免疫原性识别点,可通过酶解将其除去。除去端肽的胶原称为不全胶原,可用作生物医学材料。的胶原称为不全胶原,可用作生物医学材料。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程制备来源:制备来源:牛和猪的肌腱、生皮、骨骼是生产胶牛和猪的肌腱、生皮、骨骼是生产胶原的主要原料。原的主要原料。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程
10、生产:生产:医用胶原制备的医用胶原制备的主要目的主要目的是除去组织是除去组织中的非胶原成分和抗原物质,获得高中的非胶原成分和抗原物质,获得高纯度的胶原肽、胶原纤维或胶原组织。纯度的胶原肽、胶原纤维或胶原组织。胶原在应用时必须胶原在应用时必须交联交联,以控制其物,以控制其物理性质和生物可吸收性。同时也必须理性质和生物可吸收性。同时也必须考虑所用交联方法的强度、稳定性、考虑所用交联方法的强度、稳定性、毒性、趋钙化以及抗酶降解性能等。毒性、趋钙化以及抗酶降解性能等。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程特点:特点:优点:胶原材料
11、具有优点:胶原材料具有生物力学性能好生物力学性能好,免疫原性低免疫原性低等优点等优点,被制造成为各种生被制造成为各种生物医学材料物医学材料,在医疗器械产品制造领域在医疗器械产品制造领域有着不可替代的优势和相当广泛的应有着不可替代的优势和相当广泛的应用。用。缺点:缺点:要通过对实际生产过程的要通过对实际生产过程的严格严格控制控制才能达到动物源性胶原的人用标才能达到动物源性胶原的人用标准准。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程 胶原可以用于制造胶原可以用于制造心脏瓣膜、支架、心脏瓣膜、支架、血管修复材料、止血海绵、创伤辅料、
12、血管修复材料、止血海绵、创伤辅料、明胶、化妆品、人工皮肤、手术缝合明胶、化妆品、人工皮肤、手术缝合线、组织工程基质线、组织工程基质等。等。应用:应用:病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程前景展望:前景展望:胶原材料应用范围极其广泛胶原材料应用范围极其广泛,优势明显。优势明显。我国在
13、对胶原类医疗器械产品的检验评价我国在对胶原类医疗器械产品的检验评价方面也日趋完善,如不久前又增添了对免方面也日趋完善,如不久前又增添了对免疫原性检测的要求。但当前国内对胶原类疫原性检测的要求。但当前国内对胶原类生物医用材料免疫原性的研究很少,并且生物医用材料免疫原性的研究很少,并且对于此类产品的免疫原性对于此类产品的免疫原性尚无标准评价方尚无标准评价方法法。这一点仍需要我们继续不断地摸索与。这一点仍需要我们继续不断地摸索与探究。探究。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程参考文献:动物源性胶原的生产、应用及其免疫原性 杜晓
14、丹,方玉,奚廷斐,郭婷婷,Du Xiao-dan,Fang Yu,Xi Ting-fei,Guo Ting-ting-中国组织工程研究与临床康复2008年23期 病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程(2)甲壳质)甲壳质甲壳质是甲壳质是1811年由法国学者布拉克年由法国学者布拉克诺诺(Braconno)发现,发现,1823年由欧吉年由欧吉尔尔(Dier)从甲壳动物外壳中提取从甲壳动物外壳中提取,并命并命名为名为CHITIN,译名为,译名为几丁质几丁质。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部
15、位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程结构:结构:1分子量分子量甲壳质的化学结构和植物纤维素非常相似。甲壳质的化学结构和植物纤维素非常相似。都是都是六碳糖六碳糖的多聚体,分子量都在的多聚体,分子量都在100万万以上以上。分子量越高吸附能力越强,适合工业、环分子量越高吸附能力越强,适合工业、环保领域应用。低分子量容易被人体吸收。分保领域应用。低分子量容易被人体吸收。分子量为子量为7000左右的几丁聚糖,大约含左右的几丁聚糖,大约含30个左右的葡萄糖胺残基。个左右的葡萄糖胺残基。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入
16、机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程纳米甲壳质纳米甲壳质病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程2脱乙酰基纯度脱乙酰基纯度 几丁质经过脱乙酰基成为几丁聚糖,几丁质经过脱乙酰基成为几丁聚糖,而几丁聚糖的基本单位是葡萄糖胺。而几丁聚糖的基本单位是葡萄糖胺。几丁质因为不溶于酸碱也不溶于水而几丁质因为不溶于酸碱也不溶于水而不能被身体利用。脱乙酰基后可增加不能被身体利用。脱乙酰基后可增加其溶解性因此可被身体吸收。几丁质其溶解性因此可被身体吸收。几丁质脱乙酰基纯度越高其品质
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