文档介绍：第八章医用高分子材料
1. 概述
医用高分子的概念及其发展简史
生命科学是21世纪备受关注的新型学科。而与
人类健康休戚相关的医学在生命科学中占有相当重
要的地位。医用材料是生物医学的分支之一,是由
生物、医学、化学和材料等学科交叉形成的边缘学
科。而医用高分子材料则是生物医用材料中的重要
组成部分,主要用于人工器官、外科修复、理疗康
复、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。
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众所周知,生物体是有机高分子存在的最基本
形式,有机高分子是生命的基础。动物体与植物体
组成中最重要的物质——蛋白质、肌肉、纤维素、
淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化合物。因此,
可以说,生物界是天然高分子的巨大产地。高分子
化合物在生物界的普遍存在,决定了它们在医学领
域中的特殊地位。在各种材料中,高分子材料的分
子结构、化学组成和理化性质与生物体组织最为接
近,因此最有可能用作医用材料。
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医用高分子材料发展的动力来自医学领域的客
观需求。当人体器官或组织因疾病或外伤受到损坏
时,需要器官移植。然而,只有在很少的情况下,
人体自身的器官(如少量皮肤)可以满足需要。采
用同种异体移植或异种移植,往往具有排异反应,
严重时导致移植失败。在此情况下,人们自然设想
利用其他材料修复或替代受损器官或组织。
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早在公元前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。公元前500年的中国和埃及墓葬中发现假牙、
假鼻、假耳。进入20世纪,高分子科学迅速发展,
新的合成高分子材料不断出现,为医学领域提供了
更多的选择余地。1936年发明了有机玻璃后,很快
就用于制作假牙和补牙,至今仍在使用。1943年,
赛璐珞薄膜开始用于血液透析。
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1949年,美国首先发表了医用高分子的展望性
论文。在文章中,第一次介绍了利用PMMA作为人的
头盖骨、关节和股骨,利用聚酰胺纤维作为手术缝
合线的临床应用情况。50年代,有机硅聚合物被用
于医学领域,使人工器官的应用范围大大扩大,包
括器官替代和整容等许多方面。
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此后,一大批人工器官在50年代试用于临床。
如人工尿道(1950年)、人工血管(1951年)、
人工食道(1951年)、人工心脏瓣膜(1952年)、
人工心肺(1953年)、人工关节(1954年)、人工
肝(1958年)等。
进入60年代,医用高分子材料开始进入一个崭
新的发展时期。
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60年代以前,医用高分子材料的选用主要是根
据特定需求,从已有的材料中筛选出合适的加以应
用。由于这些材料不是专门为生物医学目的设计和
合成的,在应用中发现了许多问题,如凝血问题、
炎症反应、组织病变问题、补体激活与免疫反应问
题等。人们由此意识到必须针对医学应用的特殊需
要,设计合成专用的医用高分子材料。
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美国国立心肺研究所在这方面做了开创性的工
作,他们发展了血液相容性高分子材料,以用于与
血液接触的人工器官制造,如人工心脏等。从70年
代始,高分子科学家和医学家积极开展合作研究,
使医用高分子材料快速发展起来。至80年代以来,
发达国家的医用高分子材料产业化速度加快,基本
形成了一个崭新的生物材料产业。
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医用高分于作为一门边缘学科,融和了高分子
化学、高分子物理、生物化学、合成材料工艺学、
病理学、药理学、解剖学和临床医学等多方面的知
识,还涉及许多工程学问题,如各种医疗器械的设
计、制造等。上述学科的相互交融、相互渗透,促
使医用高分子材料的品种越来越丰富,性能越来越
完善,功能越来越齐全。
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高分子材料虽然不是万能的,不可能指望它解
决一切医学问题,但通过分子设计的途径,合成出
具有生物医学功能的理想医用高分子材料的前景是
十分广阔的。有人预计,在21世纪,医用高分子将
进入一个全新的时代。除了大脑之外,人体的所有
部位和脏器都可用高分子材料来取代。仿生人也将
比想象中更快地来到世上。
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