3) 促进组织修复及止血作用 甲壳质及其降解产物都带有正电荷，可以从血清中 分离出血小板因子-4，增加血清中H6水平，或促进血 小板聚集或凝血素系统。作为止血剂有促进伤口愈合、 抑制伤口愈合纤维增生、并促进组织生长的功能，对 烧、烫伤有独特疗效。
4) 增强免疫力


壳聚糖能增强巨噬细胞的吞噬作用和水解酶的活性， 刺激巨噬细胞产生淋巴因子，启动免疫系统，且不增 加抗体的产生。

5、高分子材料 （1）主要研究领域 工程材料（聚烯烃材料及共聚物设 计）； 复合材料（纳米复合，环保型复合， 插层复合）； 建筑材料（铝塑管，地基注浆材料， 水泥减水剂，粉末涂料）；
可环境降解材料（全淀粉，聚乳酸， PHB、纤维素，CO2 共聚物，降解菌， 聚烯烃膜降解）； 天然高分子改性材料（粘胶丝，全 淀粉，秸杆资源,纤维素可塑成型） 高性能树脂（聚酰亚胺分子设计， 功能化，聚醚酮，杂环，聚苯，体型有 机硅）； 杂化材料（有机—无机杂化）； 其他（保水化肥）
三、对医用高分子材料的基本要求





(一） 对医用高分子材料本身性能的要求 1.耐生物老化性。对于长期植入的医用高分子材料， 生物稳定性要好，但对于暂时植入的医用高分子材料， 则要求能够在确定时间内降解为无毒的单体或片断， 通过吸收、代谢过程排出体外。 2.物理和力学稳定性。针对不同的用途，在使用期内 医用高分子材料的强度、弹性、尺寸稳定性、耐曲挠 疲劳性、耐磨性应适当。对于某些用途，还要求具有 界面稳定性。 3.易于加工成型。 4.材料易得，价格适当。 5.便于消毒灭菌。
合成高分子生物医学材料
有四种聚合物是专门为生物医学应用而开发的：

聚乙交酯（PGA） [ CH 2 CO O CH CO O ] P 2 聚（丙交酯）（PLA）
[ CH CO O

聚乙交酯-丙交酯（PGLA）
CH 3
CH CO CH 3
O ] P

聚-对-二氧杂环已酮（PDS）
[CH2 CH O 2
四．主要生物可降解纤维材料
（一）甲壳素类纤维
1．甲壳素的存在 甲壳质（chitin）又名几丁质、甲壳素、壳 多糖，广泛存在于节足动物（蜘蛛类、甲壳类） 的翅膀或外壳及真菌和藻类的细胞壁中。在自 然界中，甲壳质的年生物合成量约100亿吨， 是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是 人类可充分利用的巨大自然资源宝库。
此外，壳聚糖为天然抗酸剂，具中和胃酸、抗溃 疡作用，还可降低肾病患者血清胆固醇、尿素及肌酸 水平。在医药、农药制剂开发中作缓释剂载体辅料， 合成人工器官（人工皮肤、粘膜、腿、牙、骨）及骨 固定棒材。

甲壳质的化学结构
6
CH2OH O O
4 OH 3
5
CH2OH O
6
2
1
O 4 OH 3
5
2
1 O
NHCOCH3
高分子材料的最新进展
东华大学材料科学与工程学院
第一讲 高分子材料概论
沈

新 元
东华大学材料科学与工程学院

Shenxy@
一. 材料科学
1、金属材料
2、无机非金属材料
3、高分子材料
4、复合材料
无机非金属类
复合材料的应用领域
复合材料
材料科学：集中于认识材料的本质，提出有关 的理论和描述、说明材料结构是如何与其成分 、性能及行为相联系的。 材料工程：瞄准基础科学和经验知识的综合和 运用，以便发展、制备、改善和使用材料，满 足具体需要。

甲壳素（细片）
甲壳素（细粉）
甲壳素（原形）
2.甲壳素的研究开发现状

甲壳质及其衍生物工业正在崛起，研究开发 正方兴未艾。 从20世纪80年代以来，美国和日本等国都已 经投入了大量人力、物力进行这方面的开发与 研究。 我国的甲壳质资源极其丰富，而且曾是研究 开发甲壳质制品较早的国家之一。早在1958年， 就对甲壳质的性能及生产进行过研究，并用于 纺织染整上作上浆剂。进入20世纪80年代后期， 甲壳质资源的开发利用引起了一些科研院所的 重视，并开始了在医疗和保健等领域的研究与 开发。

（三）具备效果显示功能

具有显示其医用效果的功能，即生 物功能性。
1.可检查、诊断疾病 2．可辅助治疗疾病 3.可分别满足各脏器对维持或延长生命功 能的性能要求 4.具备支持活体、保护软组织、脑和内脏 的功能等。 5.具备可改变药物吸收途径，控制药物释 放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能。

聚四氟乙烯（用做微孔织物和薄膜） 聚丙烯（用做微孔薄膜和中空纤维膜 ) 聚丙烯腈（用做中空纤维膜）

聚酰胺纤维
2.按材料与活体组织的相互作用关系分类
生物惰性（bioinert）高分子材料
指在体内不降解、不变性、不引起长期组 织反应的生物医学高分子材料 ，适合长期 植入体内。 生物活性（bioaciive）高分子材料 指植入高分子材料能够与周围组织发生相 互作用，一般指有益的作用。 生物吸收（bioabsorbable）高分子材料 在体内逐渐降解，其降解产物被肌体吸收 代谢。

（二）对医用高分子材料的人体效应的要求-------生物相容性 生物相容性是描述生物医用材料与生物体 相互作用情况的概念。如果说某种材料的生物 相容性好，是指这种材料能够与肌体相互适应， 即材料对肌体没有显著或严重的不良反应，肌 体也不引起材料性能的改变。 生物相容性包括血液相容性、组织相容性 和生物降解吸收性。
。
生物医学高分子材料
生物医学高分子材料也称医用高分 子（Biomedica1 Polymer）材料，它是 一类用于临床医学的高分子及其复合材 料。
生物医学高分子材料
Hip and knee total joint replacements are shown as illustrations on this skeleton.
涂料
溶液纺丝
增塑
共混
高分子的三种相态
Tb~Tg
Tg~Tf
Tf~Td
复杂流体 结构、序态及变化，非 线性粘弹性； 聚合物形态控制 微晶自增强，晶须 共混复合；

新手段 计算机方法，数学方法， 形态扫描电镜；
3、

高分子工程
（1）学科主要领域 螺杆剪切（成型流变学，工艺条件，可 视化及在线检测）； 反应加工（聚合后挤出，螺杆中反应改 性）； 力—化学加工改性（超声波、磨盘）； 物理场加工（辐射交联、微波反应增 容）；

第二讲：生物医学高分子材料
一.概念与分类
生物材料（biomedical materials）包括生物医 学材料、生物模拟材料和仿生设计新材料。
生物医学材料是用于与生命系统接触和发生相互 作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、 替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功 能材料。
生物医学材料包括金属生物医学材料、无机非金 属生物医学材料和高分子生物医学材料。

2、高分子物理
（1）学科主要领域 高分子溶液 链行为，链相互作用， 凝胶，中分子溶剂； 高分子凝聚态 非晶态，液晶态，结 晶态，各种相态结构，单链； 亚稳态研究 结构、相态变化及规 律，动态高分子物理；

高分子溶液
研究
高分子溶液是研究单个高分子链结构的最佳方法
应用
粘合剂
NHCOCH3
壳聚糖的化学结构
CH OH 2 O OH NH
[( CH CO O CH CO O ) ...( CH CO O 2 2 P CH 3
CH CO O )] P CH3
CH2 CO O ] P
有几种已工业化生产的聚合物，虽不是专 门为生物医学应用而生产，但通过用专门的技 术进行加工后也可以制成供生物医学方面应用 的纤维、细丝、微孔材料和管状材料。
二、生物医学高分子材料的种类
1.按来源分类
（1） 天然医用高分子材料 如胶原、明胶、丝蛋 白、角质蛋白、纤维素、粘多糖、甲壳素及其衍 生物等。 （2） 人工合成医用高分子材料 如聚氨酯、硅橡 胶、聚酯等。 （3） 天然生物组织与器官 包括：①取自患者自体的组织 ②取自其他人的同种异体组织 ③来自其他动物的异种同类组织。


4、功能高分子 （1）主要研究领域 电子聚合物及信息材料（光、电、磁聚合 物，发光，激光及防护，光电转换，光信息 存贮，光纤及光路传输，场效应管，吸波隐 身，微带天线，非线性光学材料，磁电阻材 料，防腐蚀，材料、器件及技术）； 医用材料（医疗、药物缓释、组织工程）； 其他（反应分离膜，智能凝胶及新技术， 相变贮能，电磁流变液，高分子催化剂，吸 附分离，固定微生物等）


新方法：插层聚合，微波聚合，螺杆本体聚 合，泡沫悬浮聚合，光诱导表面改性、超支化， 磨盘、超声法聚合物改性；

新聚合物：分子设计和共聚（超级聚 烯烃、共聚丙烯），杂化聚合物，合成 聚合物接枝生物分子，超支化，CO2共聚 物，CO共聚物；
新结构：嵌段型纳米结构，微管结构， 均匀纳米孔结构，表面二维图案结构
振动剪切原理及机械（降温30。C，正 弦波式流线，含H键聚合物成型,茂聚烯 烃成型）； 控制形态成型（径向补加注塑，微晶 复合相挤出，晶须复合挤出）； 新成型工艺（气辅注塑，吹塑，纳米 纤维，Lyocell纤维）； 交变剪切（振动剪切）下流变及多相 体系的形态； 聚合工艺及设备（溶液聚合，乳液聚 合
甲壳质缝合线
甲壳质止血棉
甲壳质敷料
3.甲壳质及壳聚糖的生物活性

1) 抗菌、杀菌作用 脱 乙 酰 度 为 30 ％ 和 70 ％ 的 甲 壳 质 能 提 高 宿 主 抗 Sendai病毒及大肠杆菌感染能力。壳聚糖可抑制细菌、 霉菌生长。