生物医学工程概论——复习课.ppt

生物医学工程概论生物医学工程概论复习课复习课天津工业大学天津工业大学 张雯张雯一、生物医学工程概述一、生物医学工程概述 Tianjin Polytechnic University1.1 生物医学工程的定义生物医学工程的定义 1.2 生物医学工程的研究内容与基本任务生物医学工程的研究内容与基本任务 1.3 生物医学工程学科的特点生物医学工程学科的特点 Tianjin Polytechnic University1.11.1 生物医学工程的定义生物医学工程的定义What is Biomedical Engineering (BME)?边缘交叉科学边缘交叉科学 (Interdisciplinary)综综 合：生物学、医学、工程学的理论合：生物学、医学、工程学的理论和方法；和方法；近几十年内建立与发展。近几十年内建立与发展。Tianjin Polytechnic University 应用应用物理学物理学和和工程学工程学的技术来的技术来解决解决生命系统生命系统中的问题，突出强调中的问题，突出强调人类疾病的诊断、治疗和预防。人类疾病的诊断、治疗和预防。一般定义一般定义 Tianjin Polytechnic University生物医学工程的目标生物医学工程的目标几乎所有工程学和物理学都可与生物医学相几乎所有工程学和物理学都可与生物医学相互结合互结合 探索人类正常生理学探索人类正常生理学 表征组织与器官的病变机理表征组织与器官的病变机理 给出研究和技术开发的给出研究和技术开发的最佳手段最佳手段 提供治疗与预防的提供治疗与预防的有效方法有效方法 Tianjin Polytechnic University1.21.2生物医学工程生物医学工程研究内容和基本任务研究内容和基本任务基本任务基本任务 生物医学工程学的基本任务是运用工程技术手段，研生物医学工程学的基本任务是运用工程技术手段，研生物医学工程学的基本任务是运用工程技术手段，研生物医学工程学的基本任务是运用工程技术手段，研究和究和究和究和解决生物学和医学解决生物学和医学解决生物学和医学解决生物学和医学中的有关中的有关中的有关中的有关问题。问题。问题。问题。研究方法研究方法生物医学工程学以生物医学工程学以生物医学工程学以生物医学工程学以应用基础性研究应用基础性研究应用基础性研究应用基础性研究为主，研究的为主，研究的为主，研究的为主，研究的对象对象对象对象是人体是人体是人体是人体(一个多层次的庞大系统一个多层次的庞大系统一个多层次的庞大系统一个多层次的庞大系统)，所涉及的领域十分，所涉及的领域十分，所涉及的领域十分，所涉及的领域十分广泛，并在不断的扩展之中。广泛，并在不断的扩展之中。广泛，并在不断的扩展之中。广泛，并在不断的扩展之中。Tianjin Polytechnic University目前涉及较多的学科目前涉及较多的学科医学、生物学、物理学、化学、医学、生物学、物理学、化学、力学、材料学、制造学、电子学、力学、材料学、制造学、电子学、计算机科学等计算机科学等1.3 1.3 生物医学工程生物医学工程学科的特点学科的特点生物医学工程的特点生物医学工程的特点新兴、综合、交叉与边缘科学新兴、综合、交叉与边缘科学 Tianjin Polytechnic University主要研究领域主要研究领域|生物力学生物力学生物力学生物力学|生物材料学生物材料学生物材料学生物材料学|系统生物建模与仿真系统生物建模与仿真系统生物建模与仿真系统生物建模与仿真|物理因子在治疗中应用及生物学效应物理因子在治疗中应用及生物学效应物理因子在治疗中应用及生物学效应物理因子在治疗中应用及生物学效应|生物医学信号与传感器生物医学信号与传感器生物医学信号与传感器生物医学信号与传感器|生物医学信息处理生物医学信息处理生物医学信息处理生物医学信息处理|医学图像技术医学图像技术医学图像技术医学图像技术|人工器官人工器官人工器官人工器官 各各研研究究领领域域既既相相互互独独立立，又又相相互互交交叉叉，相相互支撑互支撑 Tianjin Polytechnic University研究生物体和力学有关的问题的学科研究生物体和力学有关的问题的学科主要内容主要内容:利用力学的基本原理和方法，结合生理学、利用力学的基本原理和方法，结合生理学、医学和生物学来研究生物体特别是医学和生物学来研究生物体特别是人体功能人体功能、生长生长、消亡及运动消亡及运动的规律。的规律。应用生物力学的研究成果，指导应用生物力学的研究成果，指导人工关节、人工关节、人工心脏瓣膜等人工器官的设计人工心脏瓣膜等人工器官的设计。生物力学生物力学 Tianjin Polytechnic University 研究用以治疗或替换机体内的组织、器官研究用以治疗或替换机体内的组织、器官或增强其功能的材料，以及这些或增强其功能的材料，以及这些材料与生物材料与生物体体之间的之间的相互作用相互作用的学科。的学科。主要分为主要分为医用合成或天然高分子材料、医用合成或天然高分子材料、医用金属材料、医学陶瓷，医用复合材料等医用金属材料、医学陶瓷，医用复合材料等类。类。生物材料生物材料 Tianjin Polytechnic University生物系统建模生物系统建模对生物的细胞、器官和整体各个层次的行为、对生物的细胞、器官和整体各个层次的行为、参数及其关系建立数学模型的工作，最终希参数及其关系建立数学模型的工作，最终希望用数学的形式表达出来。望用数学的形式表达出来。建模的目的建模的目的是更好地了解生物系统的行是更好地了解生物系统的行为及规律，为生物控制奠定基础。为及规律，为生物控制奠定基础。生物系统建模与仿真生物系统建模与仿真 Tianjin Polytechnic University生物系统的仿真生物系统的仿真用电子计算机求解生物系统的数学用电子计算机求解生物系统的数学模型以模型以分析和预测分析和预测各种条件下各种条件下生物生物系统系统运行机制和状态的工作。运行机制和状态的工作。Tianjin Polytechnic University生物医学信号检测：生物医学信号检测：对生物体中包含的生命现象、状态、性质及对生物体中包含的生命现象、状态、性质及变量和成分等变量和成分等信息的信号信息的信号进行检测和量化的进行检测和量化的技术。技术。生物医学传感器：生物医学传感器：获取各种获取各种生物信息生物信息并将其并将其转换成易于转换成易于测量和测量和处理的信号处理的信号的器件，是生物医学信号检测的的器件，是生物医学信号检测的关键技术。关键技术。生物医学信号检测与传感器生物医学信号检测与传感器 Tianjin Polytechnic University生物医学信号生物医学信号一般都是伴随着噪声一般都是伴随着噪声和干扰的信号和干扰的信号信号中无用成份亦应信号中无用成份亦应视为检测中的干扰。视为检测中的干扰。生物信息处理技术：生物信息处理技术：研究从被检测的湮没在干扰和噪声中的研究从被检测的湮没在干扰和噪声中的生物医学信号中生物医学信号中提取有用提取有用的生物医学信的生物医学信息的方法。息的方法。生物医学信号处理生物医学信号处理 Tianjin Polytechnic University 对已获得的医学图像进行分析、识别、对已获得的医学图像进行分析、识别、分割、解释、分类以及作三维重建与显示，分割、解释、分类以及作三维重建与显示，其目的其目的是把获得的医学图像的某些部分是把获得的医学图像的某些部分增强，或提取某些特征，为医生提供感兴趣增强，或提取某些特征，为医生提供感兴趣的信息。的信息。成像与图像处理技术有时是结合成一体成像与图像处理技术有时是结合成一体的。的。图像处理图像处理:Tianjin Polytechnic University 当人体器官病伤而不能用常规方法医治当人体器官病伤而不能用常规方法医治时，有可能给病人使用一种人工制造的装置时，有可能给病人使用一种人工制造的装置来来部分或全部替代病损部分或全部替代病损的自然器官，以补偿、的自然器官，以补偿、替代或修复自然器官的功能，这样的器件或替代或修复自然器官的功能，这样的器件或装置称为人工器官。装置称为人工器官。人工器官人工器官二二.生物医用材料生物医用材料 Tianjin Polytechnic University2.1 2.1 定义及内涵定义及内涵2.2 2.2 基本性能要求基本性能要求2.3 2.3 分类方法分类方法 Tianjin Polytechnic University2.1 2.1 生物医学材料的定义生物医学材料的定义 其定义随科学技术的发展而演变其定义随科学技术的发展而演变（1 1）生物材料）生物材料 (Biomaterials)(Biomaterials)：“植植入入活活体体内内或或与与活活体体结结合合而而设设计计的的与与活体系统活体系统不起药物反应不起药物反应的的惰性惰性物质物质”19601960s s，Clemson Clemson Univ.,Univ.,USAUSA 随着生物材料的发展，该定义已明显不适随着生物材料的发展，该定义已明显不适应生物材料的应生物材料的功能功能与与范畴范畴的飞速发展。的飞速发展。载药生物材料、生物活性材料载药生物材料、生物活性材料 Tianjin Polytechnic University生物医用材料一般定义：生物医用材料一般定义：对生物体进行诊断、治疗和置对生物体进行诊断、治疗和置换损坏组织、器官或增进其功能的换损坏组织、器官或增进其功能的材料。材料。Tianjin Polytechnic University2.2 2.2 生物医学材料的基本性能要求生物医学材料的基本性能要求A A、生物功能性、生物功能性 (BiofunctionabilityBiofunctionability)B B、生物相容性生物相容性 (BiocompatibilityBiocompatibility)C C、生物安全性生物安全性 (Biological SafetyBiological Safety)Tianjin Polytechnic UniversityA、生物医学材料的生物功能性、生物医学材料的生物功能性 生生物物医医学学材材料料的的生生物物功功能能性性生生物物医医学学材材料料在在植植入入后后行行使使功功能能的的能能力力，或或为为执执行行功功能能，其其自自身身和和植植入入位位置置应应当当满满足足的的适适当当的的物理化学要求。物理化学要求。生生物物医医学学材材料料能能否否有有效效行行使使功功能能，除除与与其其自自身身物物理理化化学学性性质质相相关关外外，还还和和其其所所处处的的生生物环境相关。物环境相关。Tianjin Polytechnic UniversityB、生物医学材料的生物相容性、生物医学材料的生物相容性 生物相容性生物相容性生命体组织生命体组织与非生命材料产生合乎要求与非生命材料产生合乎要求的反应的反应(生物学行为生物学行为)的一种的一种性能，决定于性能，决定于材料与活体间材料与活体间的相互作用的相互作用。Tianjin Polytechnic UniversityB、生物医学材料的生物相容性、生物医学材料的生物相容性材料与活体间相互作用材料与活体间相互作用宿主反应宿主反应材料反应材料反应生物材料的生物相容性评价应该分为两个方面生物材料的生物相容性评价应该分为两个方面 Tianjin Polytechnic UniversityB、生物医学材料的生物相容性、生物医学材料的生物相容性（1 1）宿主反应）宿主反应生物体对生物材料的响应生物体对生物材料的响应即材料对机体系统的作用即材料对机体系统的作用 包括局部和全身反应，其结果导致对机体的毒副作包括局部和全身反应，其结果导致对机体的毒副作用和机体对材料的排斥。用和机体对材料的排斥。炎症、细胞毒性、溶血、刺激性、致敏、致癌、致炎症、细胞毒性、溶血、刺激性、致敏、致癌、致诱变、致畸、免疫反应等。诱变、致畸、免疫反应等。Tianjin Polytechnic UniversityB、生物医学材料的生物相容性、生物医学材料的生物相容性材料的生物相容性与其使用的环境和条件密切相关：材料的生物相容性与其使用的环境和条件密切相关：与血液直接接触的材料主要考察其与血液的相互作用，与血液直接接触的材料主要考察其与血液的相互作用，称为称为血液相容性血液相容性 与肌肉、骨骼、皮肤等长期接触材料的生物相容性，称与肌肉、骨骼、皮肤等长期接触材料的生物相容性，称为为组织相容性组织相容性 Tianjin Polytechnic UniversityB、生物医学材料的生物相容性、生物医学材料的生物相容性主要来自生物环境对材主要来自生物环境对材料的腐蚀和降解，可能料的腐蚀和降解，可能使材料性质腐蚀变化，使材料性质腐蚀变化，甚至破坏。甚至破坏。金属腐蚀聚合物降解磨损（2 2）材料反应）材料反应材料在生物体内的响应材料在生物体内的响应 Tianjin Polytechnic UniversityC、生物医学材料的生物安全性、生物医学材料的生物安全性 采用生物学方法检测材料对受体的毒副作用，从采用生物学方法检测材料对受体的毒副作用，从采用生物学方法检测材料对受体的毒副作用，从采用生物学方法检测材料对受体的毒副作用，从而预测该材料在医学实际应用中的安全性。而预测该材料在医学实际应用中的安全性。而预测该材料在医学实际应用中的安全性。而预测该材料在医学实际应用中的安全性。包括：材料对受体局部组织；包括：材料对受体局部组织；包括：材料对受体局部组织；包括：材料对受体局部组织；血液和整体的反应；血液和整体的反应；血液和整体的反应；血液和整体的反应；对受体的遗传效应等。对受体的遗传效应等。对受体的遗传效应等。对受体的遗传效应等。Tianjin Polytechnic UniversityC、生物医学材料的生物安全性、生物医学材料的生物安全性目前已有的标准有：目前已有的标准有：1、ISO10993.11992至至ISO10993.121992；2、美国、美国ASTM（F74882）标准；）标准；3、我国在美国和日本的基础上，、我国在美国和日本的基础上，1997年由年由卫生部颁布了我们自己的标准。卫生部颁布了我们自己的标准。Tianjin Polytechnic University2.3 2.3 生物医学材料的分类生物医学材料的分类A A、按材料化学组份划分、按材料化学组份划分 B B、按材料来源划分、按材料来源划分 C C、按使用要求划分、按使用要求划分 D D、按应用部位及功能划分、按应用部位及功能划分 Tianjin Polytechnic UniversityA、按材料化学组份划分、按材料化学组份划分(1)(1)、无机生物医学材料、无机生物医学材料 (2)(2)、金属及合金生物医学材料、金属及合金生物医学材料 (3)(3)、高分子生物医学材料、高分子生物医学材料 (4)(4)、复合生物医学材料、复合生物医学材料 (5)(5)、生物功能材料、生物功能材料 Tianjin Polytechnic UniversityA、按材料化学组份划分、按材料化学组份划分生物功能材料生物功能材料生物功能材料生物功能材料(BiologicallyFunctional(BiologicallyFunctionalMaterials)Materials)采用物理或化学的方法将生物活性分子如采用物理或化学的方法将生物活性分子如采用物理或化学的方法将生物活性分子如采用物理或化学的方法将生物活性分子如酶、抗体、抗原、多糖类、酯类、药物及细胞酶、抗体、抗原、多糖类、酯类、药物及细胞酶、抗体、抗原、多糖类、酯类、药物及细胞酶、抗体、抗原、多糖类、酯类、药物及细胞等固定在材料表面或内部，构成具有生理功能等固定在材料表面或内部，构成具有生理功能等固定在材料表面或内部，构成具有生理功能等固定在材料表面或内部，构成具有生理功能的生物医学材料。的生物医学材料。的生物医学材料。的生物医学材料。Tianjin Polytechnic University1、自体材料、自体材料2、同种异体器官及组织；、同种异体器官及组织；3、异体器官及组织；、异体器官及组织；4、人工合成材料；、人工合成材料；5、天然材料、天然材料B、按材料来源分类：、按材料来源分类：Tianjin Polytechnic UniversityC、按照使用要求分为：、按照使用要求分为：植入与非植入材料植入与非植入材料 血液接触材料血液接触材料 一次性使用材料与重复使用材料一次性使用材料与重复使用材料 生物活性与生物惰性材料生物活性与生物惰性材料 生物降解材料与非生物降解材料等生物降解材料与非生物降解材料等 Tianjin Polytechnic University D、按材料应用部位及功能划分、按材料应用部位及功能划分 硬组织材料硬组织材料硬组织材料硬组织材料 软组织材料软组织材料软组织材料软组织材料 心血管材料心血管材料心血管材料心血管材料 血液代用材料血液代用材料血液代用材料血液代用材料 齿科材料齿科材料齿科材料齿科材料 分离、过滤材料分离、过滤材料分离、过滤材料分离、过滤材料 膜透析材料膜透析材料膜透析材料膜透析材料 Tianjin Polytechnic University 生物医用材料的研究和发展方向主要为：生物医用材料的研究和发展方向主要为：(1)改进和发展生物医用材料的生改进和发展生物医用材料的生 物相容性评价物相容性评价（2）研究新的降解材料研究新的降解材料（3）研究具有全面生理功能的人工研究具有全面生理功能的人工 器官和组织材料器官和组织材料（4）研究新的药物载体材料研究新的药物载体材料（5）材料表面改性的研究材料表面改性的研究三三.生物降解高分子材料生物降解高分子材料 Tianjin Polytechnic University3.1 简述生物降解高分子材料简述生物降解高分子材料3.2 生物降解高分子材料的制备生物降解高分子材料的制备 及应用及应用 Tianjin Polytechnic University3.1 简述生物降解高分子材料简述生物降解高分子材料15世纪美洲玛雅人世纪美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。生活用品。1870年，美国人年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制用硝化纤维素和樟脑制得的得的“赛璐珞赛璐珞”塑料，是有划时代意义的一种塑料，是有划时代意义的一种人人造高分子材料造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始应用合成高分子材料的开始 Tianjin Polytechnic University3.1 简述生物降解高分子材料简述生物降解高分子材料1932年，年，HermannStaudinger总结了自己的大总结了自己的大分子理论，出版了分子理论，出版了划时代的巨著划时代的巨著高分子有机化合高分子有机化合物物成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志，成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志，高分子学科出现高分子学科出现。1956年，年，Szwarc提出提出“活性聚合活性聚合”概念，概念，高分子高分子进入分子设计时代进入分子设计时代。1970年以后，高分子合成新技术不断涌现，高分年以后，高分子合成新技术不断涌现，高分子新材料层出不穷。子新材料层出不穷。产生有害气体产生有害气体造成二次污染造成二次污染占用大量土地；占用大量土地；造成土壤恶化。造成土壤恶化。难度大；难度大；成本高。成本高。焚烧？焚烧？填埋？填埋？高分子材料使用废弃后，如何处理？高分子材料使用废弃后，如何处理？回收再回收再利用？利用？CO、CO2、SO2、NH3、CH4、HCN、HCl、等等。Tianjin Polytechnic University高分子材料的降解性高分子材料的降解性.概念概念聚合物的降解反应是指聚合物分子链在机械聚合物的降解反应是指聚合物分子链在机械力、热、高能辐射、超声波或化学反应等的作用下，分力、热、高能辐射、超声波或化学反应等的作用下，分裂成裂成较小聚合度产物较小聚合度产物的反应过程。的反应过程。Tianjin Polytechnic University氧化降解氧化降解热降解热降解机械降解机械降解光降解光降解化学降解化学降解生物降解生物降解降解降解类型类型高分子材料的降解类型高分子材料的降解类型生物降解塑料生物可降解塑料可以在生物可降解塑料可以在细菌、酶细菌、酶和和微生物微生物的侵入、的侵入、吸收及破坏下产生分子链的断裂，从而达到降解、崩吸收及破坏下产生分子链的断裂，从而达到降解、崩溃的结果。溃的结果。生物降解塑料有两种不同的生物降解塑料有两种不同的降降解方式解方式:一种称为一种称为生物降解生物降解，主要是由，主要是由微生物的作用使塑料微生物的作用使塑料分子链分子链断断裂；裂；另一种称为另一种称为生物崩溃生物崩溃，虽然也，虽然也是微生物或细菌的作用，但塑是微生物或细菌的作用，但塑料的降解过程表现为料的降解过程表现为整体整体的崩的崩溃，是一种溃，是一种突变过程突变过程。生物降解塑料 Tianjin Polytechnic UniversityA.在环境领域中的应用在环境领域中的应用（1 1）淀粉基生物降解材料）淀粉基生物降解材料 目前淀粉填充塑料多用淀粉与目前淀粉填充塑料多用淀粉与PEPE、PVCPVC、PP PP 和和PSPS等高聚物共混，通过挤塑、模压、注塑、发等高聚物共混，通过挤塑、模压、注塑、发泡等方法制得。泡等方法制得。但是，填充型材料不能完全降解！但是，填充型材料不能完全降解！原原 因：因：淀粉分子含有大量淀粉分子含有大量羟基羟基，分子间及分子内氢键作，分子间及分子内氢键作用很强，从而导致其分解温度低于熔融温度，用很强，从而导致其分解温度低于熔融温度，热塑性热塑性差差，较难通过传统塑料机械来进行热塑性成型加工，较难通过传统塑料机械来进行热塑性成型加工。3.2 生物降解高分子材料的制备及应用生物降解高分子材料的制备及应用 Tianjin Polytechnic University（2 2）淀粉基完全降解生物材料）淀粉基完全降解生物材料现行常用的对淀粉进行增塑的方法主要有以下几种：现行常用的对淀粉进行增塑的方法主要有以下几种：A.A.增塑剂改性法增塑剂改性法是通过添加增塑剂使淀粉分子是通过添加增塑剂使淀粉分子间原有的氢键破坏间原有的氢键破坏,从而降低淀粉的结晶性从而降低淀粉的结晶性,使淀粉具使淀粉具有热塑性；有热塑性；B.B.淀粉的接枝改性法淀粉的接枝改性法淀粉分子上的自由基被其淀粉分子上的自由基被其他基团取代他基团取代,从而改变了淀粉的性能从而改变了淀粉的性能,使淀粉具有热塑使淀粉具有热塑性（酯化淀粉、醚化淀粉等）；性（酯化淀粉、醚化淀粉等）；A.在环境领域中的应用在环境领域中的应用 Tianjin Polytechnic University（2 2）淀粉基完全降解生物材料）淀粉基完全降解生物材料C.C.淀粉包覆改性法淀粉包覆改性法将淀粉用一种或几种高分子将淀粉用一种或几种高分子包覆包覆,从而使淀粉具有热塑性的方法。从而使淀粉具有热塑性的方法。包覆剂常用的有聚乙烯包覆剂常用的有聚乙烯(PE)(PE)、聚氯乙烯、聚氯乙烯(PVC)(PVC)、聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(PMMA)、乙烯、乙烯#醋醋酸乙烯共聚物酸乙烯共聚物(EVA)(EVA)、聚醚类、聚酯类和偶联剂等。、聚醚类、聚酯类和偶联剂等。A.在环境领域中的应用在环境领域中的应用 Tianjin Polytechnic UniversityB、农业领域、农业领域目前使用的农用生物降解材料包括目前使用的农用生物降解材料包括农用覆盖膜农用覆盖膜和和药物控释药物控释。A.A.农用覆盖膜农用覆盖膜 采用生物降解材料制成的塑料薄膜，可以保采用生物降解材料制成的塑料薄膜，可以保持水分、提高土温，去除杂草，有利于作物生长，持水分、提高土温，去除杂草，有利于作物生长，废弃物生物降解，废弃物生物降解，不会造成土壤板结不会造成土壤板结，养分流失养分流失，避免作物根部破坏避免作物根部破坏，防止作物矮化和死亡。同时，防止作物矮化和死亡。同时农肥和水的需量也相应减少。农肥和水的需量也相应减少。Tianjin Polytechnic UniversityB、农用药物的控释（、农用药物的控释（CR）农用药物的控释是在其化学成份的有效期内农用药物的控释是在其化学成份的有效期内控制药物的释放速度，提高使用效率，并能降低控制药物的释放速度，提高使用效率，并能降低对非目标的损害，同时防止渗透挥发和降解。对非目标的损害，同时防止渗透挥发和降解。利用来源丰富的天然高分子如利用来源丰富的天然高分子如淀粉淀粉、纤维素纤维素、甲壳素等甲壳素等制成的高分子材料多可以用于药物控释制成的高分子材料多可以用于药物控释具有良好的作用。具有良好的作用。目前，目前，CR CR 工艺多应用于工艺多应用于化肥领域化肥领域如尿素，利如尿素，利用尿素与甲醛反应制成颗粒聚合物，聚合物遇水用尿素与甲醛反应制成颗粒聚合物，聚合物遇水溶解释放尿素。溶解释放尿素。Tianjin Polytechnic UniversityC.包装领域包装领域食品包装食品包装如餐饮业、超市、蔬菜基地等，如餐饮业、超市、蔬菜基地等，工业品包装业工业品包装业如家电、仪器仪表、医疗卫生等如家电、仪器仪表、医疗卫生等 日常生活中的包日常生活中的包装塑料废弃物也是我装塑料废弃物也是我国城市废弃物的主要国城市废弃物的主要来源，若把来源，若把非生物降非生物降解解材料换为材料换为可生物降可生物降解解材料，材料，这将是一个这将是一个巨大的市场巨大的市场!D、医药领域、医药领域医用生物降解高分子材料，被植入人体后，不医用生物降解高分子材料，被植入人体后，不依靠手术将其取出。依靠手术将其取出。外科手术缝合线。外科手术缝合线。骨固定材料（骨钉、固定板）。骨固定材料（骨钉、固定板）。人造皮肤。人造皮肤。理想医用降解材料的基本要求理想医用降解材料的基本要求具有生物相容性和生物安全性，聚合物及降解产物具有生物相容性和生物安全性，聚合物及降解产物均无毒；均无毒；具有需要的生物功能，如降解速度符合治疗要求；具有需要的生物功能，如降解速度符合治疗要求；力学性能、物理化学性能和生物性能可调控，能通力学性能、物理化学性能和生物性能可调控，能通过调控分子结构达到指定的性能，不需要添加剂和辅过调控分子结构达到指定的性能，不需要添加剂和辅料；料；具有可加工性，可通过常规的加工方法制成需要的具有可加工性，可通过常规的加工方法制成需要的装置而不会引起材料性能改变；装置而不会引起材料性能改变；原料来源和价格具有商品化的可行性。原料来源和价格具有商品化的可行性。Tianjin Polytechnic University四四.生物医用纺织品概述生物医用纺织品概述 Tianjin Polytechnic University|生物医用纺织品及分类生物医用纺织品及分类|纺织品在医学方面的应用纺织品在医学方面的应用 Tianjin Polytechnic University4.1 4.1 生物医用纺织品及分类生物医用纺织品及分类医用纺织品医用纺织品是以纤维和织物为基础，以医学应用是以纤维和织物为基础，以医学应用为特色的纺织品。为特色的纺织品。从字面上讲，从字面上讲，“医用纺织品医用纺织品”是指用于医学目的是指用于医学目的的纺织品。尽管该术语在的纺织品。尽管该术语在2020世纪末期世纪末期才被创造出来，才被创造出来，不过，在很久之前，纺织品就被用于医学领域，且已不过，在很久之前，纺织品就被用于医学领域，且已经与人类生活无法分开。经与人类生活无法分开。医用纺织品原料包括：医用纺织品原料包括：Tianjin Polytechnic University医用纺织品分类医用纺织品分类 Tianjin Polytechnic UniversityA.A.根据用途与性能可将医用纺织品分为根据用途与性能可将医用纺织品分为 普通医用普通医用纺织品和纺织品和高性能医用高性能医用纺织品。纺织品。普通医用纺织品普通医用纺织品 包括：包括：外科手术缝合线；外科手术缝合线；消毒湿巾；消毒湿巾；伤口敷料；伤口敷料；止血贴；止血贴；纱布球、纱布片；纱布球、纱布片；吸液垫；吸液垫；手术巾等手术巾等纱布、手套等纱布、手套等口罩、手术服等口罩、手术服等医用纺织品分类医用纺织品分类 Tianjin Polytechnic University高性能医用纺织品高性能医用纺织品指采用高技术纤维材料制指采用高技术纤维材料制成的，具有不同功能，大体可分为如下成的，具有不同功能，大体可分为如下4 4类：类：A.A.保健类保健类 可溶性止血纱布、医疗服装、床单可溶性止血纱布、医疗服装、床单及相关寝具等产品；及相关寝具等产品；B.B.治疗类治疗类 舒适功能纺织品、消痒、止血纺织舒适功能纺织品、消痒、止血纺织品、除螨用纺织品等；品、除螨用纺织品等；C.C.仿器类仿器类 人工肺、人工气管、人工血管等；人工肺、人工气管、人工血管等；D.D.防护类防护类 防毒服装及各种防辐射服装（防防毒服装及各种防辐射服装（防X X线、线、防静电、防磁辐射等）。防静电、防磁辐射等）。医用纺织品分类医用纺织品分类 Tianjin Polytechnic University Tianjin Polytechnic University类类別別內容內容一般一般医医院用品院用品被褥、尿被褥、尿垫垫、枕、枕头头套、床套、床单单、毛巾、毛巾、袜袜子、鞋子、鞋类类外用外用医疗纺织医疗纺织品品 纱纱布、布、绷带绷带、脱脂线脱脂线、包、包扎扎布、棉球、布、棉球、牙牙线线、腹布、腹布垫垫、创创膏布、膏布、粘胶粘胶布布防防射射性性纺织纺织品品防防尘尘衣、面罩、覆布、手衣、面罩、覆布、手术术衣、手衣、手术术袍袍、头头罩、鞋套、手套、罩、鞋套、手套、检验检验人人员员用衣用衣医机医机能性能性纺织纺织品品 人工人工肾脏肾脏(肝肝/脾脾/纫带纫带/血管血管/皮膚皮膚/骨骨/关节关节/齿齿/腱腱/毛毛发发)、缝缝合合线线保健用保健用纺织纺织品品束腹帶、束腹帶、压压力服、力服、约约束帶、束帶、弹弹性性袜袜、矫矫正帶、正帶、护护具具卫卫生用生用纺织纺织品品卫卫生棉、尿片、生棉、尿片、纸纸尿尿裤裤、纸纸巾、棉巾、棉条条医用防护纺织品医用防护纺织品 Tianjin Polytechnic University4.2 4.2 纺织品在医学方面的应用纺织品在医学方面的应用医疗防护的必要性医疗防护的必要性 污染的加剧、资源的开采污染的加剧、资源的开采 人类生存的环人类生存的环境恶化境恶化 传染病毒潜在侵入机会增加传染病毒潜在侵入机会增加 威胁着人类。威胁着人类。可见，医护人员在进行诊疗、手术或护理过程中，很可见，医护人员在进行诊疗、手术或护理过程中，很容易接触到病人的血液而被感染。因此，配备不同防护需容易接触到病人的血液而被感染。因此，配备不同防护需要的防护品对保护医护人员的身体健康乃至生命安全是非要的防护品对保护医护人员的身体健康乃至生命安全是非常重要的。常重要的。Tianjin Polytechnic University医用防护纺织品医用防护纺织品 医用防护纺织品的要求：医用防护纺织品的要求：医用防护品的医用防护品的基本要求是阻隔病毒、病菌基本要求是阻隔病毒、病菌基本要求是阻隔病毒、病菌基本要求是阻隔病毒、病菌；因此对医用纺织品的因此对医用纺织品的总体要求是总体要求是总体要求是总体要求是：1 1、能、能有效隔离有效隔离微生物、颗粒物质和流体；微生物、颗粒物质和流体；2 2、一定的、一定的舒适性舒适性；经受消毒处理，能保持足够的完；经受消毒处理，能保持足够的完 整性及耐用性；整性及耐用性；3 3、一定的抗撕裂和抗磨损性；不起绒、掉绒；、一定的抗撕裂和抗磨损性；不起绒、掉绒；4 4、一定的抗化学试剂的性能；、一定的抗化学试剂的性能；5 5、有良好的、有良好的性能价格比性能价格比。Tianjin Polytechnic University医用防护纺织品医用防护纺织品医用纺织品应具备的性能：医用纺织品应具备的性能：1 1、对病毒颗粒的、对病毒颗粒的过滤效率过滤效率足够高足够高2 2、抗血液、体液渗透功能、抗血液、体液渗透功能3 3、良好的、良好的透湿性透湿性4 4、一定的抗菌、阻燃、防静电功能、一定的抗菌、阻燃、防静电功能5 5、具有、具有耐酒精耐酒精功能功能6 6、具有良好的、具有良好的耐洗涤性耐洗涤性、耐消毒性能、耐消毒性能 Tianjin Polytechnic University医用防护纺织品医用防护纺织品医用防护纺织品的材料：医用防护纺织品的材料：目前，新型医用防护目前，新型医用防护纺织品材料主要有：纺织品材料主要有：A.A.新型纤维的非织造布；新型纤维的非织造布；B.B.层压复合材料；层压复合材料；C.C.涂层复合材料。涂层复合材料。Tianjin Polytechnic University国内市场上销售的医用防护服主要有三类国内市场上销售的医用防护服主要有三类:非织非织造类、涂层类、闪蒸法一次成型类造类、涂层类、闪蒸法一次成型类普通非织造防护服普通非织造防护服防护效率只有防护效率只有4040纺粘法：切片烘干纺粘法：切片烘干切片喂入切片喂入熔融挤压熔融挤压纺丝纺丝冷却拉伸冷却拉伸分丝铺网分丝铺网纤网加固纤网加固后整理后整理产产品品熔喷法：切片熔喷法：切片螺杆挤压螺杆挤压热空气牵伸热空气牵伸冷却冷却成网成网后整理后整理产品产品水刺法：原料水刺法：原料混合开松混合开松梳理成网梳理成网纤网正反纤网正反面水刺加固面水刺加固烘燥烘燥卷取卷取成品成品湿法成网：纤维打浆湿法成网：纤维打浆布浆器布浆布浆器布浆湿法成网湿法成网脱水脱水烘燥烘燥固结固结成卷成卷非织造工艺：非织造工艺：Tianjin Polytechnic University防水性、阻隔细菌粒子性能好，可重复使用防水性、阻隔细菌粒子性能好，可重复使用但透湿性能差但透湿性能差干法直接涂层：干法直接涂层：基布前整理基布前整理涂层涂层烘干烘干焙烘焙烘整理整理打卷打卷转移涂层：转移涂层：在离型纸上涂敷树脂胶在离型纸上涂敷树脂胶烘干烘干涂敷黏合剂涂敷黏合剂基布前整理基布前整理复合复合烘干烘干剥离剥离打卷打卷涂层防护服涂层防护服涂涂层层机机涂层工艺：涂层工艺：Tianjin Polytechnic University防水性、阻隔细菌粒子性能好，可重复使用但透湿性能差干法直接涂层：基布前整理涂层烘干焙烘整理打卷转移涂层：在离型纸上涂敷树脂胶烘干涂敷黏合剂 基布前整理复合烘干剥离打卷涂层防护服涂层机涂层工艺：Tianjin Polytechnic University闪蒸法加工技术闪蒸法加工技术目前仍属美国杜邦公司专利目前仍属美国杜邦公司专利高聚物溶解高聚物溶解制成纺丝液制成纺丝液喷丝喷丝丝条固化丝条固化牵伸牵伸凝聚成网凝聚成网热轧加固热轧加固闪蒸法非织闪蒸法非织造布造布质轻、拒水透湿，能有效阻抗干性颗粒物质，质轻、拒水透湿，能有效阻抗干性颗粒物质，但布面屏蔽性能不匀，对血液、体液的阻隔但布面屏蔽性能不匀，对血液、体液的阻隔性差性差闪蒸法一次成闪蒸法一次成型滤材防护服型滤材防护服 Tianjin Polytechnic University创口贴创口贴 吸收垫浸过苯扎氯铵等药物 杀菌弹性胶带加压止血 Tianjin Polytechnic University优点：压迫止血、防水、保护创面、优点：压迫止血、防水、保护创面、预防感染、促进愈合，使用简单、预防感染、促进愈合，使用简单、携带方便携带方便缺点：只能暂时止血，透气性差，缺点：只能暂时止血，透气性差，长期使用易导致继发感染长期使用易导致继发感染 Tianjin Polytechnic University绷带织品绷带织品氨纶皱纹弹力绷带由纯棉纱和氨纶包芯纱制织；由纯棉