医用高分子材料的结构与性能
目录
摘要 (1)
1 前言 (2)
2 医用高分子材料的分类 (2)
2.1 来源 (2)
2.2 降解性 (3)
2.3 应用方向 (4)
2.3.1 人工脏器 (4)
2.3.2 人工组织 (4)
2.3.3 护理和医疗用具相关的医用材料 (4)
2.3.4 药用高分子 (5)
3 医用高分子的性质 (5)
3.1 生物功能性 (5)
3.2 生物相容性 (5)
4 医用高分子的表面改性方法 (6)
4.1 物理方法 (6)
4.1.1 表面涂层 (6)
4.1.2 物理共混 (7)
4.2 化学方法——表面接枝法 (7)
4.2.1 表面接枝改性 (7)
4.2.2 等离子体表面改性 (8)
4.2.3 光化学固定法 (8)
4.3 表面仿生化改性 (9)
4.3.1 表面肝素化 (9)
4.3.2 表面磷脂化 (9)
4.3.3 表面内皮化——内皮细胞固定法 (9)
5 总结与展望 (10)
参考文献 (11)
摘要
由于其良好的生物相容性，医用高分子材料是现阶段最为安全的一类医用材料。同时，合成加工的简便，来源的广泛，使得医用高分子材料的功能性越来越多，应用范围也越来越广泛。但由于结构的限制，医用高分子材料在人体中的相容性还未达非常理想地到人们要求。因此，也就产生了以表面改性为主的一系列增进其相容性的改性方法。本文通过对医用高分子材料的定义、分类、性质以及表面改性方法的介绍，体现了医用高分子材料的优越和不足之处，同时也对医用高分子材料的未来进行了展望。
关键词：医用高分子；生物相容性；表面改性
1 前言
医用高分子材料（medical polymer）是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料，是生物医用材料的重要组成之一[1]。医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触，有的甚至要求永久性植入体内。因此，这类材料必须具有优良的生物体替代性（力学性能、功能性）和生物相容性[2]。
生物医用高分子材料需要满足的基本条件：在化学上是不活泼的，不会因与体液或血液接触而发生变化；对周围组织不会引起炎症反应；不会产生遗传毒性和致癌；不会产生免疫毒性；长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能，具有良好的血液相容性；能经受必要的灭菌过程而不变形；易于加工成所需要的复杂的形态[3]。
随着近代医学及材料科学的发展，对生物医用高分子材料的需求越来越大。目前全世界应用的有90多个品种，西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%-20%的速度增长。以美国为例，每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍，需进行800万次手术进行修复，年耗资超过400亿美元，器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半[4]。随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求，我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。
2 医用高分子材料的分类
2.1 来源
按照来源，可将医用高分子材料分为合成医用高分子材料和天然高分子材料。
常见的合成医用高分子材料包括PE（polyethylene，聚乙烯）、PP （polypropylene，聚丙烯）、PC（polycarbonate，聚碳酸酯）、PLA（polylactic acid，聚乳酸）及其衍生物、有机硅橡胶等。其优点是工艺成熟，机械性能相对较好，加工性能较好，能够同时表现多种功能性[5]。
常见的天然医用高分子材料包括壳聚糖、明胶、海藻酸盐类、纤维素等。天
然医用高分子材料来源广泛，而且大多无毒无害，与人体的相容性相对较好，因此天然高分子材料逐渐成为医用高分子材料的首选，对其进行的研究也越来越深入[6]。
2.2 降解性
按照降解性，可将医用高分子材料分为降解性和非降解性高分子材料。
降解性医用高分子大多为生物高分子材料，表1列举了常见的生物医用高分子及其应用。同时也有不少合成的高分子材料，如聚乳酸及其衍生物，聚己内酯等具有可降解性。可降解医用高分子在生物体中能够被降解，降解产物大多为水和二氧化碳，对人体无毒无害，是应用最为广泛的医用高分子材料[7]。
非降解性医用高分子材料则包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯、有机硅橡胶等。非降解性医用高分子材料多为合成材料，有着良好的相容性，同时因为是合成高分子，所以可以根据不同的需要得到不同的性能，加工性能相对更好。一般来说，非降解性医用高分子的机械性能也较好，故常用于医疗器械或者组织填充物[8]。
表 1 常见的生物医用高分子及其应用
聚合物特点应用
蛋白质良好的血液相容性静脉注射类药物释放体系
胶原良好的生物相容性，可消化吸
收性对组织的恢复有促进作
用，无异物反应可降解缝线，人造皮肤，伤口敷料，人造腱、血管，硬脑膜代用品，止血剂，眼科治疗装置，取代眼睛玻璃体及药物缓释体系
明胶水溶性生物可降解材料药物的微胶囊化及包衣，人造
皮肤，防止伤口体液流出和感
染
多糖优良的生物相容性和降解性手术缝合线，人工皮肤，核聚
糖作用载体
生物合成聚酯热塑性，良好组织相容性和物
理性能
骨科材料，药物控释体系
2.3 应用方向
根据应用方向的不同，医用高分子可以分为以下四类：
2.3.1 人工脏器
作为软组织材料的一个重要组成部分的人工器官，其应用前景已为人们所看好。随着人工脏器性能的不断完善，其在临床上的应用必将越来越广泛。表2列举了一些可以用于人工脏器的医用高分子材料[9]。
表2 用于人工脏器的部分医用高分子材料
人工脏器医用高分子材料
心脏嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶
肾脏醋酸纤维，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，
聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯
肝脏赛璐玢（cellophane），聚甲基丙烯酸-β-羟
乙酯
肺硅橡胶，聚丙烯中空纤维，聚烷砜
血管聚酯纤维，聚四氟乙烯
鼓膜硅橡胶
腹膜硅酮，聚乙烯，聚酯纤维
2.3.2 人工组织
指用于口腔科、五官科、骨科、创伤外科和整型外科等用材料，主要包括：牙科材料（蛀牙填补用树脂和人工齿冠材料等），眼科材料（人工角膜、人工晶状体和人工眼球等），整形外科材料（人工乳房，人工鼻及鞍鼻整形）等。
2.3.3 护理和医疗用具相关的医用材料
该分类包括一次性高分子用品（注射器、输血输液袋等）、高分子绷带材料（弹性绷带、高分子代用石膏绷带、防滑脱绷带）、医用缝合线、护理用高分子材料，如：吸水性树脂（尿不湿、卫生巾、弹性冰、防褥疮护理材料）等[10]。
2.3.4 药用高分子
药用高分子是医用高分子材料中研究最为广泛的一个分类。根据药用方向的不同，又分为以下三个小类[11]：
1）高分于缓释药物载体：时间控制缓释体系（如康泰克等，理想情形为零级释放）、部位控制缓释体系（脉冲释放方式）；
2）高分子药物（带有高分子链的药物和具有药效的高分子）：抗癌高分子药物（非靶向、靶向）、用于心血管疾病的高分子药物（治疗动脉硬化、抗血栓、凝血）、抗菌和抗病毒高分子药物（抗菌、抗病毒）、抗辐射高分子药物、高分子止血剂；
3）药物制剂和包装用高分子材料（这里的包装材料不涉及外包装材料，特指药物在制备过程中需要的高分子材料，它们往往对提高药效、方便药物起作用等方面有一定效果）：药物制剂用高分子材料（液状制剂中的高分子增稠剂、稀释剂、分散剂和消泡剂；固体制剂中的高分子粘合剂、包衣剂、膏剂和涂膜剂）、微胶囊等。
3 医用高分子的性质
3.1 生物功能性
医用高分子的生物功能性是使用的依据，根据不同的使用环境和用途，医用高分子应展现不同的生物功能性。例如：当羟基磷灰石作为骨组织工程材料时，机械强度是它的功能性[12]；壳聚糖作为缓释药物时，缓释性是其生物功能，作为靶向修饰物时，靶向性又是其生物功能[13]。
3.2 生物相容性
医用高分子材料的生物相容性包括2个方面：一是材料反应，主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效等；二是宿主反应，包括局部和全身反应，如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致畸和免疫反应等。对于非降解型医用高分子材料，稳定性和相容性是重要的，这些问题包括与细胞组织（包括血液）的相容、水解的稳定性，与药物和药物处理的反应，钙化作用，长期的功能，诱变的或致癌的作用以及无菌性。对于生物降解型医用高分子材料，关键问题是可吸收性和它的测量及定义界限以及对细胞组织部位的效果，酶和其他活性物质
对于高分子材料吸收性的作用，退化产品的吸收作用，消毒对于功能度和退化性能不稳定的释放媒介物渗到高分子材料行为的作用，以及材料对于伤口愈合的效果[14]。
4 医用高分子的表面改性方法
材料与生物体的相互作用情况决定了材料组织相容性的程度。材料对组织相容性的影响包含着两种特征尺度水平上的因素。一是微观分子水平，这类影响主要表现为材料表面的化学组成、形态结构、电荷性质及其分布等等。另一个是宏观尺度水平，这类影响包括材料的物理力学性质、材料的宏观形态尺寸等。
生物医用高分子材料与生物体接触时，可能会使生物体发生毒性、致敏、炎症、致癌、血栓等生物反应，材料表面与生物环境的相互作用是影响发生这些反应的最主要因素，而两者的相互作用与生物医用高分子材料表面的结构、成分、形貌、能量状态、亲疏水性、所带电荷、导电特征等有关。通过物理、化学、生物等方法改善、优化材料的表面性质，可改善和促进材料表面与生物环境的相互作用，大幅度提高生物医用高分子材料与生物体的相容性[15]。
4.1 物理方法
4.1.1 表面涂层
当异体与血液相接触，其表面很快会吸附一层蛋白质，一些能促进血小板粘附的蛋白质及吸附在异体表面的血纤维蛋白原通过作用将会粘附和活化血小板，致使产生凝血现象。通过在生物医用高分子材料表面增加抗凝血涂层，钝化敏感的生物材料表面，即血液不会直接接触材料表面，可有效提高生物医用高分子材料表面的抗凝血性。。Lewis[16]等合成了可交联的2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、甲基丙烯酸月桂醇酯、甲基丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯的共聚物抗凝血涂层。这种涂层与基材表面的粘合力增强，可用于涂层易脱落或发生形变的医疗器件。
表面涂层技术是将生物活性物质涂抹在高分子材料表面，形成生物相容性涂层，涂层与基底材料之间的粘附作用主要依赖氢键、范德华力等物理作用来维系，这也导致涂层与基材表面的粘合力较弱，涂层稳定性较差，特别是一些易脱落、易变形的医疗器件，会使涂层从基材表面脱落。尽管如此，表面涂层技术以其设
备简单、易于操作、均一性好等其他方法所不具备的特点和优势，在生物材料表面改性过程中常被优先考虑[17]。
4.1.2 物理共混
将少许的抗凝血添加剂与基材共混得到性能优良的抗凝血材料。多为两亲性共聚物的抗凝血添加剂，进入基材本体后，为减少界面自由能，会富集在基材的表面。Ishihara[18]等合成的2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱—甲基丙烯酸正十二烷基酯和2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱—甲基丙烯酸正丁酯的共聚物，将其共混于聚砜，可提高聚砜渗析膜的血液相容性。
4.2 化学方法——表面接枝法
通过接枝亲水基团或疏水基团来改善血液相容性是提高材料抗凝血性的一个重要途径，通过这种方法获得的表面层与基材结合牢固，不会轻易脱落。用于表面接枝改性的方法有化学试剂法、偶联剂法、紫外光照射法、等离子体法、高能辐射法、光化学法等。这些方法是基于接枝侧链对血蛋白和血细胞的排斥而减少吸附或是基于侧链的水溶性、柔顺性使材料的表面有利于维持血蛋白和血细胞的正常构象，从而使材料表面类似于人体生物膜来达到抗凝血性的目的[19]。
4.2.1 表面接枝改性
目前，关于高分子生物材料表面接枝技术的研究主要集中在接枝方法和接枝表面的抗凝血性上，前者是寻找材料表面产生接枝活性点的有效方法，而后者主要是通过接枝单体的设计和选择来研究表面结构、性质的改变对抗凝血性的影响[20]。
近年来，基于仿细胞膜外层结构的2—甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine，MPC)及其共聚物在生物材料表面改性方面表现出良好的血液相容性和组织相容性，已成为生物材料表面接枝单体研究的新热点。王康[21]等通过臭氧活化的方法在Dacron人工血管表面接枝MPC，并证实了在Dacron人工血管补片表面接枝MPC的存在，有效抑制了早期补片表面血栓形成，抑制炎症细胞的浸润，抑制纤维蛋白原的沉积，使早期的新内膜增生减少，较接枝前有更好的生物相容性。
4.2.2 等离子体表面改性
等离子体表面改性用等离子体方法来改善生物医用高分子材料的血液相容性，一般通过等离子体表面处理、表面聚合、表面接枝聚合来实现[22]。
1）等离子体表面处理：等离子体表面处理是将材料置于非聚合性气体（如
CH
4、NH
3
、N
2
、O
2
、Ar）中，利用等离子体中的能量粒子、活性物种与材料的表面
发生反应，在材料表面产生特定的官能团，改变材料的表面结构，达到对材料进行改性。采用O
2
等离子体处理聚丙烯中空纤维膜表面，处理后材料表面羰基、烷氧基等极性基团明显增加，其表面自由能得以提高，进而使得材料的溶血率和血小板粘附密度下降。
2）等离子体表面聚合[23]：等离子体表面聚合是将高分子材料置于聚合性气体中，在其表面沉积形成一层较薄的聚合物。等离子体表面聚合具有以下特点：（1）单体的种类可为多种有机化合物；（2）等离子体聚合物膜为无针孔的薄膜，化学稳定性好、热稳定性及机械强度优良，具有高度交联的网状结构，对基材的粘着性很好；（3）可以调控等离子体聚合物膜的交联度以及物理、化学特性；（4）聚合过程中无需使用溶剂，运用方便、灵活。
3）等离子体表面接枝聚合：等离子体接枝聚合是将等离子体作为一种能源基体，对材料表面进行预处理，并在材料表面产生活性自由基，引发功能性单体在材料表面进行热接枝或紫外光接枝。但热接枝需要高温，且耗时较长。紫外光接枝具有反应时间短、反应条件温和的特点，是近年来等离子体表面技术研究的热点[24]。
4.2.3 光化学固定法
光化学固定法是在紫外或可见光（200～800 nm）照射下，带有双官能团（热活性基团和光活性基团）的光偶联剂将含有生物活性成分的化合物分子偶联到材料表面，其途径通常有2种：（1）将目标分子与光偶联剂先进行化学反应，生成带有光活性基团的衍生物，然后进行光化学反应使目标分子共价偶联到高分子材料表面，是光化学固定法表面改性中最常用的一种途径；（2）先用光偶联剂对高分子材料表面进行光化学处理，再通过光偶联剂与目标分子发生反应。光化学固定法在改善材料表面性能的同时，不会影响材料的本体性质；不需要复杂的仪器和苛刻的工艺条件，操作简便、反应迅速、成本较低。此外，此法通用性较强，材料表面不需要反应性官能基团，同时能使材料表面处于高度有序状态，抗凝血性更显著[25]。
4.3 表面仿生化改性
改善生物医用高分子材料血液相容性的理想方法是对材料表面进行仿生化改性，使其不被血液视为异物，在机体内不会被新陈代谢掉。实现仿生化的途径主要有3种：（1）表面肝素化；（2）仿生物膜结构—表面磷脂化；（3）表面内皮化—在材料表面种植、培养血管内皮细胞。
4.3.1 表面肝素化
肝素是最早被认识的天然抗凝血药物，通过抑制凝血酶原的活化，延缓和阻止纤维蛋白网络的形成而阻止凝血，具有很好的抗凝血效果，亦可能会减少导管介入所引起的细菌感染[26]。将肝素固定于医用生物高分子材料表面，是材料的抗凝血性改善的重要途径，采用的方法有物理吸附法和化学偶合法，物理吸附法结合不太牢固，但能够保持肝素的构象不变；化学偶合法的结构稳定，但不易保持肝素的构象，从而使得抗凝血性能降低。刘建伟[27]等采用逐步偶合接枝方法，先将聚乙二醇接枝在聚对苯二甲酸乙二醇酯表面，然后在聚乙二醇末端通过化学偶合方法接枝抗凝血药物肝素。
4.3.2 表面磷脂化
细胞膜外表面主要由卵磷脂构成。卵磷脂中的两亲性磷酸胆碱（phosphorylcholine，PC）基团具有很强的抗凝血活性，含有PC端基的表面对血细胞呈惰性，不会吸附和激活血小板；另外，PC端基带有等量正、负电荷，亲水性较好，可减弱与蛋白的相互作用，并可逆吸附蛋白，因此，被吸附的蛋白能购保持其自然构象[28]。改善材料的血液相容性的有效方法是在医用材料中引入磷酸胆碱基团。Konno[29]等利用2—甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱和甲基丙烯酸共聚物侧链上的羧基修饰芳香叠氮基团，在“掩蔽曝光”条件下进行特定位点的接枝反应，改性区域对蛋白吸附和血小板粘附得到明显改善。
4.3.3 表面内皮化——内皮细胞固定法
生物医用高分子材料由于接触到的生物体系成分（如体液、酶、细胞、自由基等）复杂，生物学环境极其复杂，仅仅依靠表面修饰很难使其血液相容性得到很大的改善。研究者发现改善血液相容性的重要途径是通过应用组织工程技术在材料表面原位培养人体内皮细胞。血管内皮细胞是体内新陈代谢十分活跃的内分
泌器官。通过血管内皮细胞的物理屏障作用及调节维持凝血因子和抗凝血因子之间的动态平衡，可使血液正常流动，而不发生凝血。目前，改善材料血液相容性的理想方法是在生物医用高分子材料表面种植、培养血管内皮细胞，但直接将内皮细胞种植在基质材料表面不仅增殖速度慢，而且容易脱落分离。因此，通过共价键结合作用可将内皮细胞固定在材料表面，然后再在其上种植和培养内皮细胞[30]。
5 总结与展望
生物技术将是21世纪最有前途的技术，医用高分子材料将在其中起到重要的作用，其性能将不断提高，应用领域也将进一步拓宽，尤其在医疗卫生领域。其未来发展可概括为四个方面：一是，生物可降解高分子材料的应用前景更加广阔，医用可生物降解高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视，无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料，都将得到巨大的发展；二是，复制具有人体各部天然组织的物理力学性质和生物学性质的生物医用材料，达到高分子的生物功能化和生物智能化，是医用高分子材料发展的重要方向。三是，人工代用器官在材料本体及表面结构的有序化、复合化方面将取得长足进步，以达到与牛物体相似的结构和功能，其生物相容性也将明显提高·四是，药用高分子和医药包装用高分子材料的应用将会继续扩大。
参考文献
[1]王磊,窦宏仪,徐士清,等.医用高分子材料的现状与应用[J].热固性树脂,2004,19(3):37-38.
[2]郑玉峰,李莉.生物医用材料学[M].哈尔滨工业大学出版社,2005,8.
[3]梅建国,庄金秋,汤少伟,等.生物医用高分子材料的生物相容性及其表面改性技术[J].材料导报A:综述篇,2014，28(10):139-146.
[4]Rajeswari R, Subramanian S, Jayarama R V, et al. Applications of conducting polymers and their issues in biomedical engineering[J]. J R Soc Interf, 2010, 7(10):S559.
[5]Nakayama Y, Kakei C, Ishikawa A, et al. Synthesis and in vitro evaluation ofnovel star-shaped block copolymers(blocked star vectors) for efficient deliver[J]. Bioconjugate Chemistry,2007,18(6):2037-2044.
[6]罗祥林. 功能高分子材料[M], 化学工业出版社,2010:3-10.
[7]陈永忻,陈秀娟.生物可降解高分子材料在医学领域的应用[J]. 中国疗养医学,2003,12(6):434-437.
[8]Xin W, Li-Hong L, Olof R, rt al. Engineering nanomaterial surfaces for biomedical applications[J]. Experiment Biology Medicine,2009,234(10):1128-1139.
[9]《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部.医用高分子材料及其相关产品的临床应用[J].中国组织工程与临床康复,2011,15(47):8877-8878.
[10]赵立新.医用高分子材料在医疗器械中的应用分析[J].理论与算法,2015,18:40-41.
[11]杨国营.生物医用材料[J]. 河北化工,2002，4：17-19.
[12]R Ravarian, F Moztarzadeh, MSolati Hashjin, et al. Synthesis characterization and bioactivity investigation of bioglass/hydroxyapatite composite[J]. Ceramics International, 2010, 36(1):291-297.
[13]Yichao Wang, Puwang Li, Lingxue Kong. Chitosan-Modified PLGA Nanoparticles with Versatile Surface for Improved Drug Delivery[J]. AAPS Pharm Sci Tech, 2013, 14(2):585-592.
[14]陈宝林,王东安,封麟先.生物医用高分子材料的组织相容性研究——组织相容性材料的设计[J]. 呼伦贝尔学院学报,2006,14(6):34-36.
[15]余耀庭, 张兴栋. 生物医用材料[M]. 天津：天津大学出版社, 2000:102-111.
[16]Lewis A L, Hughess P D, Kirkwood L C, et al. Synthesis and characterization of phosphorylcholine-based polymers useful for coating blood filtration devices[J]．Biomaterials, 2000, 21(18):1847-1859.
[17]Giglio E D, Cafagna D, Giangregorio M M, et al. PHEMA-Based Thin Hydrogel Films for Biomedical Applications [J]. Journal of Bioactive & Compatible Polymers, 2011, 26(4):420-434.
[18]Ishihara K, Fukumoto K, Iwasaki Y, et al. Modification of polysulfone with phospholipid polymer for improvement of the blood compatibility. Part 2. Protein adsorption and platelet adhesion[J] Biomaterials,1999,20(17):1545-1559.
[19]沈健. 生物医用高分子材料的研制及其基础研究[D]. 南京:南京理工大学, 2004.
[20]Taweechai A, Sutawadee P. Surface Grafting of Polyethylene Fiber for Improved Adhesion to Acrylic Resin [J]. Journal of Reinforced Plastics & Composites, 2008, 29(1):149-158.
[21]王康, 史宏灿, 陆世春, 等. 人工血管管壁涂层生物材料的生物相容性评价[J]. 生物医学工程研究, 2009, 28(1):43-47.
[22]陈杰路, 刘春叶, 胡森, 等. 低温等离子体技术在高分子材料工程领域中的应用[J]. 国外塑料, 2005, 23(11): 58-72.
[23]刘鹏, 丁建东. 等离子体表面改性技术在医用高分子材料领域的应用[J]. 中国医疗器械信息, 2005, 11(5):39-42.
[24]Yu Z J, Kang E T, Neoh K G. Electroless platnig of copper on polyimide films modified by surface grafting of tertiary and quaternary amines polymers[J]. Polymer, 2002, 43(15):4137-4146.
[25]左文耀, 冯亚凯, 张世锋. 光固定法改善医用高分子材料血液相容性[J]. 材料导报, 2005, 19(9):105-107.
[26]王瑞霞,张玉军. 抗凝血功能高分子材料研究进展[J]. 现代化工, 2009, 29(2): 69-71.
[27]刘建伟, 陈元维, 唐昌伟, 等. PET膜的接枝改性及其血液相容性研究[J]. 四川大学学报(工程科学版), 2004, 36(1): 41-44.
[28]Ishihara K, Tsujino R, Hamada M, et al. Stabilized liposomes with phospholipid polymers and their interactions with blood cells[J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2002, 25(4):325-333.
[29]Konno T, Hasuda H, Ishihara K, et al. Photo-immobilization of a phospholipid polymer for surface modification[J]. Biomaterials, 2005, 26(12):1381-1388.
[30]黄德清, 覃扬. 血管组织工程的研究及应用进展[J]. 生物医学工程学杂志, 2002, 19(4): 688-691.
医用高分子常用材料(精)
医用高分子常用材料 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
3.结构与性能 3.3 常用材料 1.硅橡胶 硅橡胶是一种以Si-O-Si为主链的直链状高分子量的聚有机硅氧烷为基础，添加某些特定组分，按照一定的工艺要求加工后，制成具有一定强度和伸长率的橡胶态弹性体。 硅橡胶具有良好的生物相容性、血液相容性及组织相容性，植入体内无毒副反应，易于成型加工、适于做成各种形状的管、片、制品，是目前医用高分子材料中应用最广、能基本满足不同使用要求的一类主要材料。 具体应用有：静脉插管、透析管、导尿管、胸腔引流管、输血、输液管以及主要的医疗整容整形材料。 2.聚乳酸 聚乳酸是以乳酸或丙交酯为单体化学合成的一类聚合物，属于生物降解的热塑性聚酯，具有无毒、无刺激、良好的生物相容性、可生物分解吸收、强度高、可塑性加工成型的合成类生物降解高分子材料。 其降解产物是乳酸、CO2和H2O。经FDA批准可用作手术缝合线、注射用微胶囊、微球及埋置剂等制药的材料。u=3351883538,102612699&fm=21&gp=0 3.聚氨酯 聚氨酯是指高分子主链上含有氨基甲酸酯基团的聚合物，简称PU，是由异氰酸酯和羟基或氨基化合物通过逐步聚合反应制成的，其分子链由软段和硬段组成。聚氨酯具有一个主要的物理结构特征是微相分离结构，其微相分离表面结构与生物膜相似。 由于存在着不同表面自由能分布状态，改进了材料对血清蛋白的吸附力，抑
制血小板黏附，具有良好的生物相容性和血液相容性。目前医用聚氨酯被用于人工心脏、心血导管、血管涂层、人工瓣膜等领域。 参考文献 [1] 李小静，张东慧，张瑾，等.医用高分子材料应用五大新趋势[J].CPRJ中国塑料橡胶，2016 [2]杂志社学术部，医用高分子材料的临床应用:现状和发展趋势.中国组织工程研究与临床康复，2010，14（8）
材料成分结构性能三者间的关系
从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系 钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料，是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。 我们都知道初铁外，C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用，钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响。对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。而那些比例极小的合金加入，可以对钢的性能产生很大影响。可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性；锰可提高钢的强度，提高对低温冲击的韧性；稀土元素可提高强度，改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。 钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，故奥氏体的硬度较低，塑性高。通常在对钢铁材料进行热变形加工，都应将其加热呈奥氏体状态。 由此，从钢铁材料中，我们看到，材料的成分，结构和性能是密不可分的三者。成分和结构往往可以极大的影响材料的性能，而成分和结构之间也是相互影响的。 1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好。 2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。 3、钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 4、铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。
医用高分子材料
医用高分子材料 １
摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性 前言： 现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着 极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。 医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗 一、医用高分子材料的概念及简介 医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征，如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。然而，医用高分子材料是一类根据医学的需求来研制与生物体结构相适应的、在医疗上使用的材 ２
医用高分子材料论文
医用高分子材料 高分子材料科学与工程，高材1006班，王中伟，20100221276 摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性 前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外, 医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料．医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 正文： 一、医用高分子材料的概念及简介：医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征， 如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。然而，医用高分子材料是一类根据医学的需求
生物医用高分子材料研究进展及趋势
生物医用高分子材料研究进展及趋势
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势
学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗
器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。
《材料结构与性能》习题
《材料结构与性能》习题 第一章 1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同时计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。如材料中存在最大长度为的裂，且此裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：
与 是一回事。 4、一瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。 6、一瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；② 0.049mm；③2μm，分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 1.62 MPa·m2。讨论诸结果。
工程材料的分类及性能
工程材料的分类及性能 字体: 小中大 | 打印发表于: 2006-11-09 15:38 作者: xlktiancai 来源: 中国机械资讯网 材料的分类 材料的种类繁多，用途广泛。工程方面使用的材料有机械工程材料、土建工程材料、电工材料、电子材料等。在工程材料领域中，用于机械结构和机械零件并且主要要求机械性能的工程材料，又可分为以下四大类： 金属材料具有许多优良的使用性能（如机械性能、物理性能、化学性能等）和加工工艺性能（如铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、机械加工性能等）。特别可贵的是，金属材料可通过不同成分配制，不同工艺方法来改变其内部组织结构，从而改善性能。加之其矿藏丰富，因而在机械制造业中，金属材料仍然是应用最广泛、用量最多的材料。在机械设备中约占所用材料的百分之九十以上，其中又以钢铁材料占绝大多数。 随着科学技术的发展，非金属材料也得到迅速的发展。非金属材料除在某些机械性能上尚不如金属外，它具有金属所不具备的许多性能和特点，如耐腐蚀、绝缘、消声、质轻、加工成型容易、生产率高、成本低等。所以在工业中的应用日益广泛。作为高分子材料的主体——工程塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS塑料、环氧塑料等）已逐渐替代一些金属零件，应用于机械工业领域中。古老的陶瓷材料也突破了传统的应用范围，成为高温结构材料和功能材料的重要组成部分。 金属材料和非金属材料在性能上各有其优缺点。近年来，金属基复合材料、树脂基复合材料和陶瓷基复合材料的出现，为集中各类材料的优异性能于一体开辟了新的途径，在机械工程中的应用将日益广泛。
9-1.gif 我也来说两句查看全部回复 最新回复 xlktiancai (2006-11-09 15:39:31) 材料的性能一、力学性能材料受力后就会产生变形，材料力学性能 是指材料在受力时的行为。描述材料变形行为的指标是应力ζ和应变ε，ζ是单位面积上的作用力，ε是单位长度的变形。描述材料力学性能的 主要指标是强度、延性和韧性。其中，强度是使材料破坏的应力大小的度 量；延性是材料在破坏前永久应变的数值；而韧性却是材料在破坏时所吸 收的能量的数值。设计师们对这些力学性能制订了各种各样的规范。例 如，对一种钢管，人们要求它有较高的强度，但也希望它有较高的延性，以增加韧性，由于在强度和延性二者之间往往是矛盾的，工程师们要做出 最佳设计常常需要在二者中权衡比较。同时，还有各种各样的方法确定材 料的强度和延性。当钢棒弯曲时就算破坏，还是必须发生断裂才算破坏？ 答案当然取决于工程设计的需要。但是这种差别表明至少应有两种强度判 据：一种是开始屈服，另一种是材料所能承受的最大载荷，这说明仅仅描 述材料强度的指标至少就有两个以上。一般来说，描述材料力学性能的指 标有以下几项： 1．弹性和刚度图1-6是材料的应力—应变图（ζ—ε 图）。（a）无塑性变形的脆性材料（例如铸铁）；（b）有明显屈服 点的延性材料（例如低碳钢）；（c）没有明显屈服点的延性材料（例如纯铝）。在图中的ζ—ε曲线上，OA段为弹性阶段，在此阶段，如卸去 载荷，试样伸长量消失，试样恢复原状。材料的这种不产生永久残余变形 的能力称为弹性。A点对应的应力值称为弹性极限，记为ζe。材料在弹 性范围内，应力与应变成正比，其比值E=ζ/ε（MN/m2）称为弹性模量。
我国医用高分子材料的发展现状
我国医用高分子材料的发展现状 摘要: 对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词: 医用高分子材料;相容性;组织工程 前言： 现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。 医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料[1]是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 1、医用高分子材料的目前需求 人的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20种,其中医用高分子12种,金属4种,陶瓷2种,其他2种[2]。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增长[3],而国内也以20%左右的速度迅速增长。随着现代科学技术的发展,尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛,需求量也随之越来越大。生物医用材料产业发展如此迅猛,主要动力来自于人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。生物材料的研究与开发被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点之一。
材料结构与性能(珍藏版)
材料结构与性能（珍藏版） 一、何为金属键？金属的性能与金属键有何关系？ 二、试说明金属结晶时，为什么会产生过冷？ 三、结合相关工艺或技术说明快速凝固的组织结构特点。 四、画出铁碳合金相图，并指出有几个基本的相和组织？说明它们的结构和 性能特点。 五、说明珠光体和马氏体的形成条件、组织形态特征和性能特点。 六、试分析材料导热机理。金属、陶瓷和玻璃导热机制有何区别？将铬、 银、Ni-Cr合金、石英、铁等物质按热导率大小排序，并说明理由。 七、从结构上解释，为什么含碱土金属的玻璃适用于介电绝缘？ 八、列举一些典型的非线性光学材料，并说明其优缺点。 九、什么是超疏水、超亲水？超疏水薄膜对结构与表面能有什么要求？ 十、导致铁磁性和亚铁磁性物质的离子结构有什么特征？ 答案自测 特别重要的名词解释 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径 （r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。
电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。
医用高分子材料
刘熙高分子092班 5701109065 生活中的高分子材料 ——医用高分子材料 摘要：我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗、以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。 关键词：生物医用高分子材料 科技关爱健康，医用高分子材料的应运而生是医疗技术发展史上的一次飞跃。高分子材料充分体现了人类智慧，是人类科学技术的重要科技进步成果之一。高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 而医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生, 具有特殊功能作用的合成高分子材料, 可以利用聚合的方法进行制备, 是生物医用材料的重要组成之一。由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质, 以满足不同的需求, 耐生物老化, 作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能, 易加工成型, 原料易得, 便于消毒灭菌, 因此受到人们普遍关注, 已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种, 近年来发展需求量增长十分迅速。目前全世界应用的90多个品种, 西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%～20%的速度增长。以美国为例, 每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍, 需进800万次手术进行修复, 年耗资超过400亿美元, 器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半。随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求, 我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。
生物医用高分子材料的发展现状、前景和趋势
生物医用高分子材料的发展现状、前 景和趋势 据相关研究调查显示，我国生物医用高分子材料研制和生产发展迅速。随着我国开始慢慢进入老龄化社会和经济发展水平的逐步提高，植入性医疗器械的需求日益增长，对生物医用高分子材料的需求也将日益旺盛。 根据evaluate MedTech公司基于全球300家顶尖医疗器械生产商的公开数据而得出的报告《2015-2020全球医疗器械市场》预测，2020年全球医疗器械市场将达到4775亿美元，2016-2020年间的复合年均增长率为4.1%。世界医疗器械格局的前6大领域包括：诊断、心血管、影像大型设备、骨科、眼科、内窥镜，其中生物医用高分子材料在其中都得到了广泛的应用，主要体现在人工器官、医用塑料和医用高分子材料 3个领域。 1. 人工器官人工器官指的是能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工肾、人工关节、人工骨、人工肌腱等，通
常被认为是植入性医疗器械。人工器官主要分为机械性人工器官、半机械性半生物性人工器官、生物性人工器官 3种。第1种是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2种是指将电子技术和生物技术结合；第3种是指用干细胞等纯生物的方法，人为“制造”出器官。生物医用高分子材料主要应用在第1种人工器官中。 目前，植入性医疗器械中骨科占据约为38%的市场份额；随后是心血管领域的 36% ；伤口护理和整形外科分别为 8%左右。人工重建骨骼在骨科产品市场中占据了超过31%的市场份额，主要产品是人工膝盖，人工髋关节以及骨骼生物活性材料等，主要应用的生物医用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增强聚乳酸、自增强聚乙醇酸等。心血管产品市场中支架占据了一半以上的市场份额，此外还有周边血管导管移植、血管通路装置和心跳节律器等。 目前各国都认识到了人工器官的重要价值，加大了研发力度，取得了一些进展。2015年，美国康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料，并准备将其用于创建一个人工心脏。在我国，3D打印人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）
《材料结构与性能》课程论文
《材料结构与性能》课程论文 刚玉-尖晶石浇注料微结构参数控制及其强度、热震稳定性和抗渣性能研究 学生姓名：周文英 学生学号：201502703043 撰写日期：2015年11月
摘要 本文通过使用环境对耐火材料的要求，耐火材料与结构参数的分析，耐火材 料结构控制措施进展分析等方面总结了耐火材料的使用现状，并提出了下一步耐 火材料的改进措施。分别是：在基质中加入一定量的硅微粉，改变液相的粘度， 提高抗渣性；控制铝镁浇注料基质的粒径分布，使大颗粒含量一定保证其高温强度；使用球形轻骨料代替原来的致密骨料，提高气孔率，降低体积密度，提高能 源利用率，降低能耗。 关键词：铝镁浇注料；高温强度；抗渣性；热震稳定性 Abstract Requirements of the apply for fire resistance, analysis of refractory materials and structure parameters, current application and the promotion about the refractory are introduced in this paper. It included that: add some sillicon power into matrix in order to improve the viscosity of the liquid for abtaining better slag resistance; control the distribution of the particle in the matrix to ensure the high temperature strength; use spherical light aggregate instead of the original density aggregate to improve porosity and the rate of energy. Keywords:Alumina-Magnesia castable; high temperature strength; slag resistance; themal shock resistance.
磁性材料的电子结构
磁性材料的电子结构 [文档副标题] [日期] https://www.docsj.com/doc/a210046072.html, [公司地址]
一、磁性 磁性是物质的基本属性，就像物质具有质量和电性一样。 一切物质都具有磁性。 自然磁现象 ☆磁性：具有能吸引铁磁物质(Fe、Co、Ni）的一种特性。 ☆磁体：具有磁性的物体 ☆磁极：磁性集中的区域 ☆地磁：地球是一个大磁体。 二、磁矩和磁畴 物质的磁性来源于原子的磁性，原子的磁性来源于电子轨道磁矩和电子自旋磁矩。 磁矩：电子绕轨道运动时，相当于一个环形电流。若电子的电荷为e，绕轨道运行的周期为T，对应的电流则为i=e/T，环形电流所包围的面积为S，则所形成的磁矩为iS。 磁矩的最小单位是μB，称为玻尔磁子，是一常数，其数值为μB=9.27×10-24A·m2。 磁性的强弱是指物质本身固有的磁矩大小，与原子磁矩有关。 三、电子轨道磁矩 电子轨道磁矩与轨道角动量的大小有关，与角动量l 在数值上成正比,方向相反。原子中由各个电子形成的轨道总磁矩是各个电子轨道磁矩的向量和。
四、电子的自旋磁矩 一个电子自旋磁矩在外磁场方向(z)的大小正好是一个玻尔磁子（μB），其方向与外磁场的方向平行或反平行。 磁性物质的电子自旋磁矩一般要比电子轨道磁矩大，因此，很多固态物质的磁性，主要不是由电子轨道磁矩引起的，而是来源于电子的自旋磁矩。电子的自旋磁矩在一定条件下是物质内部建立起磁性的根源。 五、固有磁矩 物质是否呈现磁性与其是否存在固有磁矩有关。 当原子中某一电子层被电子填满时，该层的电子轨道磁矩互相抵消，该层的电子自旋磁矩也相互抵消，即该层的电子磁矩对原子的磁矩没有贡献。如果原子中所有电子层全被电子填满（如惰性元素），则净磁矩为零。此时称该元素不存在固有磁矩。 因此，能显示固有磁矩的，必然是那些电子壳层未被填满的元素。 六、磁畴理论 铁磁材料之所以具有高导磁性，是因为在它们的内部具有一种特殊的物质结构—磁畴。 磁畴因受外磁场作用而顺着外磁场的方向发生归顺性重新排列，在内部形成一个很强的附加磁场。 随着温度的升高，铁磁体的磁化能力逐渐减小，当温度
生物医用高分子材料
摘要 本文简述了生物医用高分子材料发展的历史；着重指出生物医用高分子材料所需要的性能要求，并且根据其特征进行分类；详细描述了人工器官、治疗器具的主要材料和用途，探讨对于生物医用高分子重要性的认识；最后对于其发展前景和产业化趋势做出简要点评。 关键词：生物医用高分子材料，性能分类，人工器官、治疗器具，应用前景, 产业化趋势 华东理工大学 温乐斐
10103638 Abstract Thehistoriesof the development about the biomedical polymeric materials are simply summarized in this paper. The emphasisof thispaper is placed on the performing requirements about the biomedical polymeric materials and being classified according to their characteristics.Detailed description of the artificial organs and the treatment instruments on their main materials and final uses. Then exploring the importance of the biomedical polymeric materials. At last, the strategic position and some future investigating trends are also presented. Keywords：TheBiomedical Polymeric Materials, Characteristics, Artificial Organs & Treatment Instruments, The Prospects & Future Investigating Trends
医用高分子材料及其应用
医用高分子材料及其应用 摘要：医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的合成高分子材料，可以利用聚合的方法进行制备，是生物医用材料的重要组成之一。本文主要介绍了医用高分子材料的类别以及它们在不同要求下如何被选择。 关键词：医用，高分子材料，应用 Medical polymer materials and its application Xia Yun(College high polymer materials 0902) Abstract:Medical polymer materials is a kind of organisms can repair alternative and renewable organization, has special functions synthesis of polymer materials, can use the method of polymerization preparation, is an important component of biomedical materials one of this article mainly introduced the medical polymer materials and their requirements in different categories how to be a choice. Key Words: medical, polymer materials, application 前言 生物医用材料是研究开发人工器官和医疗器械的基础,已成为材料学科中的一个 重要分支和各国材料科学家竞相研究和开发的热点, 目前的研究重点是在保证 生物安全性的前提下寻找多功能的生物医用材料[1] 。由于医用高分子材料可以 通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质，以满足不同的需求，
最新医用高分子材料的应用
医用高分子材料的应 用
医用高分子材料的应用 1概述 医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的合成高分子材料，可以利用聚合的方法进行制备，是生物医用材料的重要组成之一。由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质，以满足不同的需求，耐生物老化，作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能,易加工成型，原料易得，便于消毒灭菌，因此受到人们普遍关注，已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种,近年来发展需求量增长十分迅速。目前全世界应用的有90多个品种，西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%～20%的速度增长。随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求，我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。 2种类和应用 2.1与血液接触的高分子材料 与血液接触的高分子材料是指用来制造人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工肺等的生物医用材料，要求这种材料要有良好的抗凝血性、抗细菌粘附性，即在材料表面不产生血栓、不引起血小板变形，不发生以生物材料为中心的感染。此外，还要求它具有与人体血管相似的弹性和延展性以及良好的耐疲劳性等。人工血管用材料有尼龙、聚酯、聚四氟乙烯、聚丙烯及聚氨酯等。人工心脏材料多用聚醚氨酯和硅橡胶等。人工肺则多用聚四氟乙烯、硅橡胶、超薄聚(涂在多孔PP膜上)、超薄乙基纤维(涂在PE无纺布或多孔PP膜上)等材料。人工肾用材料除要求具备良好的血液相容性外，还要求材料具有足够的湿态强度、有适宜的超滤渗透性等，可充当这一使命的材料有乙酸纤维素、铜氨再生纤维素、尼龙、聚砜及聚醚砜等。 2.2组织工程用高分子材料 组织工程学是近十年来新兴的一门交叉学科，它是应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织的结构-功能关系，以及研制生物代用品以恢复、维持或改善其功能的一门科学。细胞大规模培养技术的日臻成熟和生物相容性材料的开发与研究,使得创造由活细胞和生物相容性材料组成的人造生物组织或器官成为可能。生物相容性材料的开发是组织工程核心技术之
材料结构和性能解答(全)
1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。 答：当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。由离子键构成的晶体称为离子晶体。离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。 离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有： A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构； B、离子键没有方向性 C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点； D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良； E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。 F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。 2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。 答：当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。 共价键及共价晶体具有以下特点： A、共价键具有高的方向性和饱和性； B、共价键为非密排结构； C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。 D、具有较低的热膨胀系数； E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。 3、层状结构材料的各向异性。 答：层状结构中范德华力起着重要的作用，陶瓷的层状结构间有较强的若键存在使得层与层之间连接在一起。蒙脱石和石墨的结构层内键合类型不同于层间键合类型，因此材料显示出较高的各向异性。所有的这些层状结构的层与层之间很容易滑移，粘土矿物中的这种层状结构使它在有水的情况下容易发生塑性变形。 4、影响陶瓷材料密度的因素。 答：密度是指单位体积的质量，陶瓷材料的密度有四种表示方式，分别是：结晶学密度、理论密度、体积密度、相对密度。前三种在制作过程中没有形成气孔，在结构内的原子间只有间隙。陶瓷材料的密度主要取决于元素的尺寸，元素的质量和结构堆积的紧密程度。相对原子质量大的元素构成的陶瓷材料显示出较高的密度，如碳化钨、氧化铪等。金属键合和离子键合陶瓷中的原子形成紧密堆积，会使其密度比共价键键合陶瓷（较开放的结构）的密度更奥一些，如锆石英。 5、硬度所反映的材料的能力；静载荷压入法测定硬度的原理。
医用高分子材料的结构与性能
目录 摘要 (1) 1 前言 (2) 2 医用高分子材料的分类 (2) 2.1 来源 (2) 2.2 降解性 (3) 2.3 应用方向 (4) 2.3.1 人工脏器 (4) 2.3.2 人工组织 (4) 2.3.3 护理和医疗用具相关的医用材料 (4) 2.3.4 药用高分子 (5) 3 医用高分子的性质 (5) 3.1 生物功能性 (5) 3.2 生物相容性 (5) 4 医用高分子的表面改性方法 (6) 4.1 物理方法 (6) 4.1.1 表面涂层 (6) 4.1.2 物理共混 (7) 4.2 化学方法——表面接枝法 (7) 4.2.1 表面接枝改性 (7) 4.2.2 等离子体表面改性 (8) 4.2.3 光化学固定法 (8)
4.3 表面仿生化改性 (9) 4.3.1 表面肝素化 (9) 4.3.2 表面磷脂化 (9) 4.3.3 表面内皮化——内皮细胞固定法 (9) 5 总结与展望 (10) 参考文献 (11)
摘要 由于其良好的生物相容性，医用高分子材料是现阶段最为安全的一类医用材料。同时，合成加工的简便，来源的广泛，使得医用高分子材料的功能性越来越多，应用范围也越来越广泛。但由于结构的限制，医用高分子材料在人体中的相容性还未达非常理想地到人们要求。因此，也就产生了以表面改性为主的一系列增进其相容性的改性方法。本文通过对医用高分子材料的定义、分类、性质以及表面改性方法的介绍，体现了医用高分子材料的优越和不足之处，同时也对医用高分子材料的未来进行了展望。 关键词：医用高分子；生物相容性；表面改性
1 前言 医用高分子材料（medical polymer）是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料，是生物医用材料的重要组成之一[1]。医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触，有的甚至要求永久性植入体内。因此，这类材料必须具有优良的生物体替代性（力学性能、功能性）和生物相容性[2]。 生物医用高分子材料需要满足的基本条件：在化学上是不活泼的，不会因与体液或血液接触而发生变化；对周围组织不会引起炎症反应；不会产生遗传毒性和致癌；不会产生免疫毒性；长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能，具有良好的血液相容性；能经受必要的灭菌过程而不变形；易于加工成所需要的复杂的形态[3]。 随着近代医学及材料科学的发展，对生物医用高分子材料的需求越来越大。目前全世界应用的有90多个品种，西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%-20%的速度增长。以美国为例，每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍，需进行800万次手术进行修复，年耗资超过400亿美元，器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半[4]。随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求，我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。 2 医用高分子材料的分类 2.1 来源 按照来源，可将医用高分子材料分为合成医用高分子材料和天然高分子材料。 常见的合成医用高分子材料包括PE（polyethylene，聚乙烯）、PP （polypropylene，聚丙烯）、PC（polycarbonate，聚碳酸酯）、PLA（polylactic acid，聚乳酸）及其衍生物、有机硅橡胶等。其优点是工艺成熟，机械性能相对较好，加工性能较好，能够同时表现多种功能性[5]。 常见的天然医用高分子材料包括壳聚糖、明胶、海藻酸盐类、纤维素等。