7.2 医用高分子材料
7.2.1 概述
一、医用高分子的概念及其发展简史 公元前3500年，埃及人就用棉花纤维、马鬃缝合伤口。墨西
哥印地安人用木片修补受伤的颅骨。 1936年发明了有机玻璃后，很快就用于制作假牙和补牙。 1943年，赛璐珞薄膜开始用于血液透析。 1949年，美国第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关
（3）与人体组织短期接触的材料 大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工
脏器，如人造血管、人工心脏、人工肺、人工肾脏渗析膜、人造 皮肤等。
一般要求有较好的生物体适应性和抗血栓性。
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7.2.1 概述
（4）长期植入体内的材料 要求：有非常优异的生物体适应性和抗血栓性，并有较高
的机械强度和稳定的化学、物理性质。 用这类材料制备的人工脏器包括：人造血管、人工瓣膜、
用后，会出现钙化合物在材料表面沉积的现象，即钙化现象， 往往是导致高分子材料在人体内应用失效的原因之一。
影响因素：生物因素（如物种、年龄、激素水平等）和 材料因素（亲水性、疏水性、表面缺陷）等。
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
3、高分子材料的致癌性 固体致癌性：许多试验动物研究表明，当高分子材料植
血液相容性则：是指材料与血液接触是不是会引起 凝血、溶血等不良反应。
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
一、 高分子材料的组织相容性 1、高分子材料植入对组织反应的影响
高分子材料植入人体后，对组织反应的影响因素包括： （1） 材料本身的结构和性质； （2）材料中可渗出的化学成分、降解或代谢产物等； （3）植入材料的几何形状。
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（1）材料中渗出的化学成分对生物组织反应的影响 例如--炎症反应：
影响因素：组织反应的严重程度与渗出物的毒性、浓度、 总量、渗出速率和持续期限等密切相关。
聚氨酯和聚氯乙烯，渗出后会引起人体严重的炎症反应。 硅橡胶、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分子的毒性渗出物通常 较少，植入人体后表现的炎症反应较轻。
薄片
大孔薄片 海绵状
纤维状
粉末状
玻璃
33.3
18
0
0
0
赛 璐 珞（硝化纤维）
23
19
0
0
0
涤纶树脂（聚酯）
18
8
0
0
0
尼龙
42
7
1
0
0
聚四氟乙烯
20
5
0
0
0
聚苯乙烯
28
10
0
1
0
聚氨酯
33
11
1
1
0
聚氯乙稀
24
0
2
0
0
硅橡胶
41
16
0
0
0
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* 试验周期为两年
7.2.2 高分子材料的生物相容性
2、高分子材料在体内的表面钙化 钙化现象：高分子材料在植入人体内，经过一段时间的使
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
（2）材料物理形态等因素对组织反应的影响 一般来说，植入体内材料的体积越大、表面越平滑，造成
的组织反应越严重。植入材料与生物组织之间的相对运动，也 会引发较严重的组织反应。
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
不同形状的材料对产生肿瘤的影响* （%）
材料
形状
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
凝血系统：促使血小板生成和血液凝固的系统； 抗凝血系统：由肝素、抗凝血酶以及促使纤维蛋白凝胶 降解的溶纤酶等组成的系统。
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
（2）影响血小板在材料表面粘附的因素 1) 血小板的粘附与材料表面能有关 实验发现，血小板难粘附于表面能较低的有机硅聚合物， 而易粘附于尼龙、玻璃等高能表面上。 因此，有理由认为，低表面能材料具有较好的抗血栓性。
2）血小板的粘附与材料表面疏水－亲水平衡有关 一个亲水-疏水性调节得较合适的聚合物，往往有足够的吸附
力吸附蛋白质，形成一层隋性层，从而减少血小板在其上层的粘 附。
例如，甲基丙烯酸－β－羟乙酯与甲基丙烯酸乙酯共聚物比单 纯的聚甲基丙烯酸－β－羟乙酯对血液的破坏性要小；甲基丙烯酸 乙酯与甲基丙烯酸共聚物也比单纯的聚甲基丙烯酸对血液的破坏 性要小。
入鼠体内时，只要植入的材料是固体材料而且面积大于1cm2， 无论材料的种类、形状以及材料本身是否具有化学致癌性， 均有可能导致癌症的发生。这种现象称为固体致癌性或异物 致癌性。
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
二、 高分子材料的血液相容性 1、 高分子材料的凝血作用 （1）血栓的形成
血液在受到下列因素影响时，都可能发生血栓： ① 血管壁特性与状态发生变化； ② 血液的性质发生变化； ③ 血液的流动状态发生变化。
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
3）血小板的粘附与材料表面的电荷性质有关 人体中正常血管的内壁是带负电荷的，而血小板、血球等的
表面也是带负电荷的。因此，对带适当负电荷的材料表面，血小 板难于粘附，有利于材料的抗血栓性。
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。
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7.2.1 概述
（2）与皮肤、粘膜接触的材料 要求：无毒、无刺激，有一定的机械强度。 应用：手术用手套、诊疗用品（肠、胃、食道窥镜导管和探
头）、绷带、橡皮膏等。 人体整容修复材料，例如假肢、假耳、假眼、假鼻等，也都
可归入这一类中。
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7.2.1 概述
人工气管、人工骨骼、人工关节、手术缝合线、组织粘合剂等。
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7.2.1 概述
三、 对医用高分子材料的基本要求 （1）化学惰性，不会因与体液接触而发生反应； （2）对人体组织不会引起炎症或异物反应； （3）不会致癌； （4）具有良好的血液相容性（抗血栓）； （5）长期植入体内不会减小机械强度； （6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性； （7）易于加工成需要的复杂形状。
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7.2.1 概述
高分子材料在狗体内的机械稳定性
材料名称
植入天数
机械强度损失 /％
761
74.6
尼龙－6
1073
80.7
涤纶树脂
780
11.4
聚丙烯酸酯
670
1.0
聚四氟乙烯
677
5.3
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
生物相容性：指植入生物体内的材料与肌体之间 的适应性。
组织相容性：指材料与人体组织，如骨骼、牙齿、 内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应性，
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7.2.2 高分子材料的生物相容性
材料表面张力与血小板粘附量的关系
材料
临界表面张力 /Pa
尼龙－66
11.6
聚四氟乙烯
2.9
聚二甲基硅氧烷
2.2
聚氨酯
2.0
*① 人血浸渍3分钟； ② 狗血循环1分钟。
血小板粘附量 /％Leabharlann ①*②*56
37
30
5.4
5.2
4.5
1.8
0.2
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7.2.2 高分子材料的生物相容性