高分子生物醫藥材料第一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二一、生物醫學高分子材料的概念生物體是有機高分子存在的最基本形式，有機高分子是生命的基礎。動物體與植物體組成最重要的物質——蛋白質、肌肉、纖維素、淀粉、生物酶和果膠等都是高分子化合物。因此，可以說，生物界是天然高分子的巨大產地。高分子化合物在生物界的普遍存在，決定了它們在醫學領域中的特殊地位。此外，在各種材料中，高分子材料的結構，化學組成和理化性質與生物體最為接近，因此最有可能用作醫用材料。第一節概述第二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二生物醫學高分子材料（Biomedica1Polymer）也稱醫用高分子材料，指的是用于制造能增強或取代生物組織、臟器和體外器官功能的代用品，以及藥物劑型和醫療器械的聚合物材料。第三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二金屬，無機和合成高分子材料的應用統計第四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二高分子材料的飛速發展為醫用材料提供了豐富的物質基礎。如今塑料、合成橡膠、合成纖維三大合成材料及其復合物在人體上的應用，已覆蓋了體內體外，包括血液系統、呼吸系統、消化系統、循環系統、生殖系統、皮膚、感覺器官、運動系統、泌尿系統、以及神經系統中的末梢神經等各領域。第五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二二、生物醫學高分子材料的種類

1.按來源分類

（1）

天然醫用高分子材料

如膠原、明膠、絲蛋白、角質蛋白、纖維素、粘多糖、甲殼素及其衍生物等。（2）

人工合成醫用高分子材料

如聚氨酯、硅橡膠、聚酯等。（3）

天然生物組織與器官

包括：①取自患者自體的組織②取自其他人的同種異體組織③來自其他動物的異種同類組織。

第六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

合成高分子生物醫學材料

有四種聚合物是專門為生物醫學應用而開發的：聚乙交酯（PGA）聚（丙交酯）（PLA）

聚乙交酯-丙交酯（PGLA）

聚-對-二氧雜環已酮（PDS）

第七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

有幾種已工業化生產的聚合物，雖不是專門為生物醫學應用而生產，但通過用專門的技術進行加工后也可以制成供生物醫學方面應用的纖維、細絲、微孔材料和管狀材料。聚四氟乙烯（用做微孔織物和薄膜）

聚丙烯（用做微孔薄膜和中空纖維膜

)聚丙烯腈（用做中空纖維膜）

聚酰胺纖維

第八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二2.按材料與活體組織的相互作用關系分類

生物惰性（bioinert）高分子材料

在體內不降解、不變性、不會引起長期組織反應的高分子材料，適合長期植入體內。

生物活性（bioaciive）高分子材料指植入生物體內能與周圍組織發生相互作用，促進肌體組織、細胞等生長的材料。

生物吸收（bioabsorbable）高分子材料

這類材料又稱生物降解高分子材料。這類材料在體內逐漸降解，其降解產物能被肌體吸收代謝，或通過排泄系統排出體外，對人體健康沒有影響。如用聚乳酸制成的體內手術縫合線、體內粘合劑等。第九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二3.按生物醫學用途分類

手術治療用高分子材料縫合線，黏膠劑，止血劑，各種導管，引流管，一次性輸血輸液器材藥用及藥物傳遞用高分子材料靶向性高分子載體（肝靶向性，腫瘤靶向性），高分子藥物（干擾素，降膽敏），高分子控制釋放載體（膠囊，水凝膠，脂質體）人造器官或組織人造皮膚，血管，骨，關節，腸道，心臟，腎等第十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二4.按降解性能分類非生物降解：聚氨酯、聚橡膠、聚乙烯、聚丙烯酸酯應用：韌帶、皮膚、血管、人工器臟等特點：大多數不具生物活性，與組織不易牢固結合，易導致毒性、過敏性等反應。生物降解：聚乳酸、聚酯、聚酸酐、改性的天然多糖和蛋白質等應用：暫時執行替代組織和器官的功能，或作為藥物緩釋系統和送達載體、縫合線、創傷輔料特點：易降解，降解產物經代謝排出體外，對組織生長無影響。第十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二它們之間的關系可表示為：三、對醫用高分子材料的基本要求

第十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二(一）

對醫用高分子材料本身性能的要求1.耐生物老化性。對于長期植入的醫用高分子材料，生物穩定性要好，但對于暫時植入的醫用高分子材料，則要求能夠在確定時間內降解為無毒的單體或片斷，通過吸收、代謝過程排出體外。2.物理和力學穩定性。針對不同的用途，在使用期內醫用高分子材料的強度、彈性、尺寸穩定性、耐磨性應適當。對于某些用途，還要求具有界面穩定性。3.易于加工成型。4.材料易得，價格適當。5.便于消毒滅菌。第十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（二）對醫用高分子材料的人體效應的要求--生物相容性生物相容性是描述生物醫用材料與生物體相互作用情況的概念。如果說某種材料的生物相容性好，是指這種材料能夠與肌體相互適應，即材料對肌體沒有顯著或嚴重的不良反應，肌體也不引起材料性能的改變。生物相容性包括血液相容性、組織相容性和生物降解吸收性。第十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二1．

血液相容性

指材料與血液接觸時，不發生溶血或凝血。具有抗血栓性能的材料的表面結構有以下特征。

(1)帶負電荷表面

（2）具親水性或疏水性均衡的表面

（3）具微相分離結構表面

（4）具接枝或涂覆抗凝血物質表面天然的抗凝血物質有尿激酶、肝素、前列腺素等。

(5)偽內膜形成表面

第十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二高分子材料的凝血作用（1）血栓的形成通常，當人體的表皮受到損傷時，流出的血液會自動凝固，稱為血栓。實際上，血液在受到下列因素影響時，都可能發生血栓：①血管壁特性與狀態發生變化；②血液的性質發生變化；③血液的流動狀態發生變化。第十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二血栓形成過程示意圖

第十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二血液相容性高分子材料的制取（1）使材料表面帶上負電荷的基團例如將芝加哥酸（1－氨基－8－萘酚－2,4－二磺酸萘）（見下式）引入聚合物表面后，可減少血小板在聚合物表面上的粘附量，抗疑血性提高。第十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（2）高分子材料的表面接枝改性采用化學法（如偶聯法、臭氧化法等）和物理法（等離子體法、高能輻射法、紫外光法等）將具有抗凝血性的天然和化學合成的化合物，如肝素、聚氧化乙烯接枝到高分子材料表面上。研究表明，血小板不能粘附于用聚氧化乙烯處理過的玻璃上。第十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

添加聚氧化乙烯（分子量為6000）于凝血酶溶液中，可防止凝血酶對玻璃的吸附。因此，在血液相容性高分子材料的研究中，聚氧化乙烯是十分重要的抗凝血材料。通過接枝改性調節高分子材料表面分子結構中的親水基團與疏水基團的比例，使其達到一個最佳值，也是改善材料血液相容性的有效方法。

第二十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（3）制備具有微相分離結構的材料研究發現，具有微相分離結構的高分子材料對血液相容性有十分重要的作用，而它們基本上是嵌段共聚物和接枝共聚物。其中研究得較多的是聚氨酯嵌段共聚物，即由軟段和硬段組成的多嵌段共聚物，其中軟段一般為聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形成連續相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯基，形成分散相。在這類嵌段共聚物血液相容性的研究中發現，軟段聚醚對材料的抗凝血性的貢獻較大，而其分子量對血液相容性和血漿蛋白質的吸附均有顯著影響。同樣，具有微相分離結構的接枝共聚物、親水/疏水型嵌段共聚物等都有一定的抗凝血性。第二十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（4）高分子材料的肝素化肝素是一種硫酸多糖類物質（見下式），是最早被認識的天然抗凝血產物之一。第二十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

肝素的作用機理是催化和增強抗凝血酶與凝血酶的結合而防止凝血。將肝素通過接枝方法固定在高分子材料表面上以提高其抗凝血性，是使材料的抗凝血性改變的重要途徑。在高分子材料結構中引入肝素后，在使用過程中，肝素慢慢地釋放，能明顯提高抗血栓性。第二十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（5）材料表面偽內膜化人們發現，大部分高分子材料的表面容易沉漬血纖蛋白而凝血。如果有意將某些高分子的表面制成纖維林立狀態，當血液流過這種粗糙的表面時，迅速形成穩定的凝固血栓膜，但不擴展成血栓，然后誘導出血管內皮細胞。這樣就相當于在材料表面上覆蓋了一層光滑的生物層—偽內膜。這種偽內膜與人體心臟和血管一樣，具有光滑的表面，從而達到永久性的抗血栓。第二十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二2.組織相容性

指材料與血液以外的生物組織接觸時，材料本身的性能滿足使用要求而對生物體無刺激性、不使組織和細胞發生炎癥、壞死和功能下降，并能按照需要進行增殖和代謝。具體來說，要求材料置于一般組織表面、器官空間組織內等處后，活體組織不發生排斥反應，材料自身也不因與活體組織、體液中多成分長期接觸發生性質劣化，功能下降。第二十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

組織相容性是指材料與人體組織，如骨骼、牙齒、內部器官、肌肉、肌腱、皮膚等的相互適應性。

高分子材料植入對組織反應的影響：高分子材料植入人體后，對組織反應的影響因素包括材料本身的結構和性質（如微相結構、親水性、疏水性、電荷等）、材料中可滲出的化學成分（如殘留單體、雜質、低聚物、添加劑等）、降解或代謝產物等。此外，植入材料的幾何形狀也可能引起組織反應。

第二十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（1）材料中滲出的化學成分對生物反應的影響材料中逐漸滲出的各種化學成分（如添加劑、雜質、單體、低聚物以及降解產物等）會導致不同類型的組織反應，例如炎癥反應。組織反應的嚴重程度與滲出物的毒性、濃度、總量、滲出速率和持續期限等密切相關。一般而言，滲出物毒性越大、滲出量越多，則引起的炎癥反應越強。第二十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

例如，聚氨酯和聚氯乙烯中可能存在的殘余單體有較強的毒性，滲出后會引起人體嚴重的炎癥反應。而硅橡膠、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分子的毒性滲出物通常較少，植入人體后表現的炎癥反應較輕。如果滲出物的持續滲出時間較長，則可能發展成慢性炎癥反應。如某些被人體分解吸收較慢的生物吸收性高分子材料容易引起慢性無菌性炎癥。第二十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（2）高分子材料的生物降解對生物反應的影響高分子材料生物降解對人體組織反應的影響取決于降解速度、產物的毒性、降解的持續期限等因素。降解速度慢而降解產物毒性小，一般不會引起明顯的組織反應。但若降解速度快而降解產物毒性大，可能導致嚴重的急性或慢性炎癥反應。如有報道采用聚酯材料作為人工喉管修補材料出現慢性炎癥的情況。第二十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（3）材料物理形態等因素對組織反應的影響高分子材料的物理形態如大小、形狀、孔度、表面平滑度等因素也會影響組織反應。另外，試驗動物的種屬差異、材料植入生物體的位置等生物學因素以及植入技術等人為因素也是不容忽視的。曾對不同形狀的材料植入小白鼠體內出現腫瘤的情況進行過統計，發現當植入材料為大體積薄片時，出現腫瘤的可能性比在薄片上穿大孔時高出一倍左右。而海綿狀、纖維狀和粉末狀材料幾乎不會引起腫瘤.

一般來說，植入體內材料的體積大、粗糙、不均勻的表面會加劇其周圍組織的反應。植入材料與生物組織之間的相對運動，也會引發較嚴重的組織反應。第三十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二高分子材料在體內的表面鈣化觀察發現，高分子材料在植入人體內后，再經過一段時間的試用后，會出現鈣化合物在材料表面沉積的現象，即鈣化現象。鈣化現象往往是導致高分子材料在人體內應用失效的原因之一。試驗結果證明，鈣化現象不僅是膠原生物材料的特征，一些高分子水溶膠，如聚甲基丙烯酸羥乙酯在大鼠、倉鼠、荷蘭豬的皮下也發現有鈣化現象。一般而言，材料植入時，被植個體越年青，材料表面越可能發生鈣化。多孔材料的鈣化情況比無孔材料要嚴重。第三十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二3．生物降解吸收性

指材料在活體環境中可發生速度能控制的降解，并能被活體在一定時間內自行吸收代謝或排泄。

按照在生物體內降解方式可分為水解型和酶解型兩種。

第三十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二作為—種需在體內長期存留的高分子材料，耐生物老化性是十分重要的。高分子材料在生物體內與血液、體液接觸后的物理、化學性能的下降稱為“體內老化”，受下列因素影響：

(1)體液引起的聚合物降解、交聯或相變；

(2)游離基引起的氧化降解；

(3)酶所引起的分解作用。上述因素對聚合物的作用，還與聚合物本身的活性有關。第三十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二由于高分子材料接觸生物體的部位不同，其耐生物老化性的要求有很大差異，并不是作任何用途的高分子材料都要有很好的耐老化性。相反，在某些場合當高分子材料發揮了相應的效用以后，反倒希望它有生物降解性，能盡快的被機體組織分解吸收或排出。在這種情況下，對材料的唯一要求是在降解過程中不產生有害于機體的副產物。如醫用縫合線、醫用粘合劑、控釋藥物載體、人工血紅蛋白的膠囊、人工皮膚及人工神經等都需應用這一類可生物降解的高分子材料。第三十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二從化學反應的角度看，聚合物降解有如下三種可能：

(1)疏水聚合物主鏈上的不穩定鍵被水解變成低分子量的水溶性分子；

(2)非水溶性的聚合物通過側鏈基團的水解、離子化或質子化，變成水溶性聚合物；

(3)交聯聚合物被水解掉不穩定的交聯鏈，而變成可溶于水的線型分子。第三十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（三）具備效果顯示功能

具有顯示其醫用效果的功能，即生物功能性。

1.可檢查、診斷疾病

2．可輔助治療疾病如注射器、縫合線和手套等手術用品材料

3.可分別滿足各臟器對維持或延長生命功能的性能要求

4.具備支持活體、保護軟組織、腦和內臟的功能等。

5.具備可改變藥物吸收途徑，控制藥物釋放速度、部位，并滿足疾病治療要求的功能。第三十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（四）對醫用高分子材料生產與加工的要求要防止在醫用高分子材料生產、加工工程中引入對人體有害的物質。1.嚴格控制用于合成醫用高分子材料的原料的純度，不能代入有害雜質，重金屬含量不能超標。2.醫用高分子材料的加工助劑必須是符合醫用標準。3.對于體內應用的醫用高分子材料，生產環境應當具有適宜的潔凈級別。第三十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第二節天然生物降解性高分子生物醫用材料在體內一段時間可以發揮功能，一段時間后開始降解并失去原有的功能，其降解產物經新陳代謝后被吸收或排出體外。原料來源豐富，便宜易得；易加工成型；具有適宜的物理力學性能；不引起異體免疫反應。第三十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二天然多糖類材料：纖維素、甲殼素、淀粉、木質素、海藻酸天然蛋白類材料：膠原、纖維蛋白第三十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（一）甲殼素類纖維

1．甲殼素的存在甲殼質又名幾丁質、甲殼素、殼多糖，廣泛存在于節足動物（蜘蛛類、甲殼類）的翅膀或外殼及真菌和藻類的細胞壁中。在自然界中，甲殼質的年生物合成量約100億噸，是地球上除纖維素以外的第二大有機資源，是人類可充分利用的巨大自然資源寶庫。

第四十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第四十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二2.甲殼質及殼聚糖的生物活性

1)

抗菌、殺菌作用殼聚糖及其衍生物可抑制細菌、霉菌生長。殼聚糖具有抑制細菌、霉菌生長的活性，是抗菌譜較廣的天然抗菌物質，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌及白色念珠菌均有明顯抑制效果。第四十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二2)

抗腫瘤作用殼聚糖具有直接抑制腫瘤細胞的作用，并可通過活化免疫系統顯示抗癌活性。殼聚糖及其衍生物還可以作為優良的抗腫瘤藥物的靶向載體，KamiyamaK實驗證明水溶性殼聚糖衍生物能夠增加藥物對病灶區血管壁的通透性，有利于藥物向腫瘤組織的滲透，從而將藥物選擇性的分布于癌變部位，降低對正常組織的毒副作用，同時還能夠延緩藥物在體內的降解速度，提高藥物的療效，成為抗腫瘤藥物研究領域的熱點。第四十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二3)

促進組織修復及止血作用

作為止血劑有促進傷口愈合、抑制傷口愈合纖維增生、并促進組織生長的功能，對燒、燙傷有獨特療效。4)

增強免疫力殼聚糖能增強巨噬細胞的吞噬作用和水解酶的活性，刺激巨噬細胞產生淋巴因子，啟動免疫系統，且不增加抗體的產生。第四十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二5）抗氧化、降脂、降膽固醇和防治動脈粥樣硬化

甲殼素和殼聚糖具有還原端基，屬于抗氧化劑，因此殼聚糖及其衍生物的防治動脈粥樣硬化作用受到了重視。第四十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

3.甲殼質及殼聚糖的制備以蝦蟹殼為原料，通過以下步驟制備：①原料預處理將蝦蟹殼的肉質、污物盡可能剔除，后用水洗凈，注意蝦蟹殼一定要新鮮的，腐敗的應去掉。②浸酸取洗凈的新鮮蝦蟹殼，加HCI溶液浸泡，除去其中CaCO3、Ca3（PO4）2等礦物質成分。③堿煮將浸酸后的軟殼浸泡于NaOH溶液中煮沸1h左右，目的是使蛋白質被堿液溶解，油脂皂化溶于堿水中，同時色素也遭到破壞。第四十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二④氧化脫色將堿煮后的蝦蟹殼浸于清水中，滴入KMnO4酸性溶液，以氧化原料中的色素和一些未被堿除去的雜質。⑤還原將氧化后的原料浸泡清水中，并滴入草酸溶液，直至蟹蝦殼的褐色完全褪盡，色澤呈純白為止。濾干后干燥，得到甲殼質。⑥脫乙酰基將甲殼質浸泡于NaOH溶液中可達到脫乙酰目的。脫乙酰基后濾干后干燥，即得殼聚糖。

第四十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二4.甲殼素的化學改性酰基化（改善了溶解性、膜表面濕潤性和凝血性）羧基化（可吸附堿土金屬離子，增強了保水性，膜透氣性，能夠抑菌、殺菌）酯化（具有抗凝血、抗癌作用）醚化（改善水溶性，保水性）N-烷基化（改善水溶性）水解（具有抗癌作用，對中樞神經有鎮靜作用）第四十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二5．甲殼質、殼聚糖及其衍生物的應用----生產藥物的原料殼聚糖及其水解的殼聚寡糖、氨基葡萄糖等已用作生產藥物的中間體、載體或輔料。-----藥用輔料甲殼質及其衍生物作為新型的藥用輔料已收載于《藥劑輔料大全》及《藥用輔料應用技術》，它們可用作制劑的填充劑、分散劑、粘結劑、崩解劑、包衣劑、制粒劑、穩定劑、植入劑的載體、控釋制劑的賦形劑和控釋膜材料、微囊和微球的囊材、抗癌藥物的復合物、片劑的稀釋劑等。第四十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二------人工皮膚（醫用敷料）用甲殼質和殼聚糖制作的外用撒粉、藥膏及填充物已廣泛用于外科敷料的生產。用甲殼質、殼聚糖等原料制成的人工皮膚（醫用敷料）用于整形內科、皮膚科，作為被覆保護材料。------手術縫合線用甲殼質材料制成的外科手術縫合線，具有柔軟、易打結、易吸收無炎癥反應等特點，加速愈合。------

抗凝劑外科手術中已采用殼聚糖作止血材料，它比常規止血劑的止血效果好，且操作簡便，不易感染。第五十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二------人工器官用甲殼質及衍生物的中空纖維膜制成的人工腎可以經受高溫消毒，而且有較大的機械強度。在對血液透析時，克服了長期使用醋酸纖維和銅氨纖維膜制成的人工腎對中、低分子有毒物質透過率低的缺點。------骨修復材料甲殼質可制成骨缺損支架材料，骨細胞可在其支架上爬行替代，生長良好。由殼聚糖配以適當的無機鹽制造的“骨釘”，在骨外科手術中用于取代鋼板以固定骨骼。第五十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第五十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二甲殼質縫線第五十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第五十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二傷口包扎材料——護創膜第五十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第五十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第五十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（二）纖維素

D-吡喃式葡萄糖第五十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二改性產物：硝酸纖維素醋酸纖維素甲基纖維素乙基纖維素羧甲基纖維素羥乙基纖維素第五十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二固體分散技術應用于黏膜給藥系統的羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素等，制成固相分散體系，可以制成懸浮給藥系統，先黏附在胃黏膜上，當黏膜脫落時，在胃內部形成水凝膠，從而延長藥劑在胃部的停留時間。第六十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第六十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二利用纖維素衍生物的溶脹性實現藥物的釋放羥丙基纖維素、羧甲基纖維素等可以制備水凝膠給藥系統纖維素在醫學上最重要的用途是制造各種醫用膜：血仿膜第六十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（三）膠原

膠原是是動物體內富含豐富的蛋白質，它主要存在于動物的結締組織和硬骨料組織。

不同組織中的膠原，其化學組成和結構都有差異，一般按膠原的所在組織稱之為皮膠原、骨膠原、齒膠原等。

第六十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二膠原膠原是人體組織中最基本的蛋白質類物質，至今已經鑒別出13種膠原，其中I～III、V和XI型膠原為成纖維膠原。I型膠原在動物體內含量最多，已被廣泛應用于生物醫用材料和生化試劑。牛和豬的肌腱、生皮、骨骼是生產膠原的主要原料。由各種物種和肌體組織制備的膠原差異很小。第六十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二最基本的膠原結構為由三條肽鏈組成的三股螺旋繩狀結構，直徑為1～1.5nm，長約3000nm，每條肽鏈都具有左手螺旋二級結構。膠原分子的兩端存在兩個小的短鏈肽，稱為端肽，不參與三股螺旋繩狀結構。端肽是免疫原性識別點，可通過酶解將其除去。除去端肽的膠原稱為不全膠原，可用作生物醫學材料。第六十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

膠原可以用于制造組織工程支架材料（人造皮膚、骨組織損傷修復神經組織損傷修復等）、藥物釋放載體材料等。膠原在應用時必須交聯，以控制其物理性質和生物可吸收性。

戊二醛和環氧化合物是常用的交聯劑。殘留的戊二醛會引起生理毒性反應，因此必須注意使交聯反應完全。膠原交聯以后，酶降解速度顯著下降。第六十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第六十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

明膠

明膠是經高溫加熱變性的膠原，是膠原部分水解產物，通常由動物的骨骼或皮膚經過蒸煮、過濾、蒸發干燥后獲得。明膠在冷水中溶脹而不溶解，但可溶于熱水中形成粘稠溶液，冷卻后凍成凝膠狀態。純化的醫用級明膠比膠原成本低，在機械強度要求較低時可以替代膠原用于生物醫學領域。第六十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

明膠可以制成多種醫用制品，如膜、管等。由于明膠溶于熱水，在60～80℃水浴中可以制備濃度為5％～20％的溶液，如果要得到25％～35％的濃溶液，則需要加熱至90～100℃。為了使制品具有適當的機械性能，可加入甘油或山梨糖醇作為增塑劑。用戊二醛和環氧化合物作交聯劑可以延長降解吸收時間。第六十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第三節合成可降解高分子材料

雖然天然可降解高分子材料具有良好的生物相容性和生物活性，但畢竟來源有限，遠遠不能適應快速發展的現代醫療事業的需求。因此，人工合成的生物降解高分子材料有了快速發展的空間。

合成可降解高分子材料多數屬于能夠在溫和生理條件下發生水解的生物吸收性高分子，降解過程一般不需要酶的參與。

第七十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（一）聚羥基乙酸（PGA）和聚乳酸（PLA）PGA體內降解為羥基乙酸PLA體內降解為乳酸共聚物PLGA可通過調節兩者比例來調控其降解時間和機械強度第七十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二1.PGA和PLA的制備及性質PGA是由它的二聚物開環聚合得到。PGA具有規整的分子結構和高度結晶性，其熔點高，機械性能好，在有機溶劑中難溶。PLA制備：①通過乳酸的二聚物在催化劑存在下開環聚合而制得；②通過乳酸在溶劑存在下直接脫水縮合。P-L-LA；P-D-LA；P-D,L-LAP-L-LA具有良好的力學性能，且降解吸收時間很長，一般為3年，適用于制作內植骨固定裝置；P-D,L-LA降解和吸收的速度較快，一般為3-6月，常用于藥物緩釋系統和軟組織修復材料。第七十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

由乙交酯或丙交酯開環聚合得到的聚酯PGA或PLA的反應式如下式所示。第七十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

由乙交酯或丙交酯開環聚合得到的PGA或PLA也稱為聚乙交酯或聚丙交酯。由兩種交酯共聚得到的聚酯，叫聚乙丙交酯PLGA。

PLGA的組成（GA、PLA摩爾比）在25:75～75:25之間時，共聚產物為無定形玻璃態高分子，性能接近于PLA，玻璃轉化