生物医用高分子材料专家讲座.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,材料,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料,*,一、生物医用材料定义（,Biomedical materials,）,对生物体进行诊疗、治疗和置换损坏组织、器官或促进其功效材料。,2025/1/1 周三,材料,9.1,概述,生物医用高分子材料专家讲座,第1页,按材料起源分,（,1,）,医用金属和合金,。主要用于承力骨、关节和牙等硬组织修复和替换。,不锈钢,、,钴基合金,、,钛及钛合金,是当前医用合金三大支柱。医用合金还有钽、铌和贵金属等。,（,2,）,医用高分子生物材料,。高分子化合物是组成人体绝大部分组织和器官物质，医用高分子生物材料包含合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。最近，生物降解高分子材料得到重视。,（,3,）,医用生物陶瓷,。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三钙陶瓷等）,（,4,）,医用生物复合材料,。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。,（,5,）,生物衍生材料,。这类材料是将活性生物体组织，包含自体和异体组织，经处理改性而取得无活性生物材料。,2025/1/1 周三,材料,二、生物医用材料分类,生物医用高分子材料专家讲座,第2页,生物衍生材料,取自患者自体组织,比如：采取本身隐静脉作为冠状动脉搭桥术血管替换物,取自其它人同种组织,比如：利用他人角膜治疗患者角膜疾病,来自其它动物异种组织,比如：采取猪心脏瓣膜代替人心脏瓣膜，治疗心脏病等。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第3页,2025/1/1 周三,材料,聚四氟乙烯,生物医用高分子材料专家讲座,第4页,人工关节,2025/1/1 周三,材料,比如：,德国产品,UHMWPE,材料,ISO5834-2,ASTM F648,可用为人工关节、人工骨骼植入人体,极低能耗,生物医用高分子材料专家讲座,第5页,人工心脏瓣膜,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第6页,组织工程人工骨缺损修复示意图,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第7页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第8页,三、生物医用高分子材料,分类,用途,制备,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第9页,按用途分类,手术治疗用高分子材料,缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流管，一次性输血输液器材,药用及药品传递用高分子材料,靶向性高分子载体（肝靶向性，肿瘤靶向性），高分子药品（干扰素，降胆敏），高分子控制释放载体（胶囊，水凝胶，脂质体）,人造器官或组织,人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等,2025/1/1 周三,材料,1.,分类,生物医用高分子材料专家讲座,第10页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第11页,制备,生物医用高分子材料？,化学家合成原始材料并检测各项理化指标,生物学家检测材料生物毒性及生物相容性,医学家做临床动物试验,-,人体试验,化学工程师制造生物医用高分子材料,临床应用,2025/1/1 周三,材料,化学家来做第一步,生物医用高分子材料专家讲座,第12页,2.,生物医用材料市场发展概况,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第13页,全球生物医用材料市场,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第14页,中国生物医用材料市场,我国生物医学材料生物医学工程产业市场增加率高达,28,(,全球市场增加率,20%,),居全球之首。,我国人工关节 替换年增加率高达,30,，远高于美国,4,。,-,国家科技部资料,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第15页,775,万肢残患者和每年新增,300,万骨损伤患者,-,需要大量骨修复材料,万心血管病患者,-,每年需要,24,万套人工心瓣膜,肾衰患者,-,每年需要,12,万个肾透析器,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第16页,2025/1/1 周三,材料,3.History of polymeric biomaterials,1943,年,赛璐珞薄膜开始用于血液透析,1949,年,美国首先发表了医用高分子展望性论文。在文章,中，第一次介绍了,利用,PMMA,作为人头盖骨、关,节和股骨,，,利用聚酰胺纤维作为手术缝合线,临床,应用情况。,50,年代，有机硅聚合物被用于医学领,域,，使人工器官应用范围大大扩大，包含器官替,代和整容等许多方面。,Drug controlled release,Tissue engineering,Gene therapy,生物医用高分子材料专家讲座,第17页,今后，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,）,、,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发展时期。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第18页,1960s,可生物降解聚合物，如：,Polylactide(PLA),1970-80s,隐形眼镜（,Contact lens,），药品控制释放,(drug controlled release),1990s-,聚合物在生物医用材料中拥有率超出二分之一,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第19页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第20页,高分子材料即使不是万能，不可能指望它解,决一切医学问题，但,经过分子设计路径,，合成出,含有生物医学功效理想医用高分子材料前景是,十分辽阔。有些人预计，在,21,世纪，医用高分子将,进入一个全新时代。除了大脑之外，人体全部,部位和脏器都可用高分子材料来取代。仿生人也将,比想象中更加快地来到世上。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第21页,4.医用高分子材料要求,（,Requirements for biomedical polymers,）,Basic requirements,安全性,Biocompatibility/Biostability/Biodegradability,灭菌性,Sterilizability,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第22页,2025/1/1 周三,材料,Requirements for biomedical polymers,Other requirements according to specific applications,加工成型性,machine-shaping properties,机械性能与稳定性,Mechanical properties,环境敏感性,Environmental sensitivity,表面性能与结构多空性,Surface properties/Porosity,亲疏水性,Hydrophilicity/hydrophobicity,生物医用高分子材料专家讲座,第23页,2025/1/1 周三,材料,不会致癌,依据当代医学理论认为，人体致癌原因是由,于,正常细胞发生了变异。当这些变异细胞以极其迅,速速度增加并扩散时，就形成了癌,。而引发细胞,变异原因是多方面，有化学原因、物理原因，,也有病毒引发原因。,安全性,生物医用高分子材料专家讲座,第24页,含有良好血液相容性,当高分子材料用于人工脏器植入人体后，必定要长时间与体内血液接触。所以，,应用高分子对血液相容性是全部性能中最主要,。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第25页,通常，当人体表皮受到损伤时，流出血液会自动凝固，称为,血栓,。,血液相容性,指材料在体内与血液接触后不发生凝血、溶血现象，不形成血栓。,实际上，血液在受到以下原因影响时，都可能发生血栓：,血管壁特征与状态发生改变；血液性质发生改变；血液流动状态发生改变,。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第26页,含有良好组织相容性,有些高分子材料本身对人体有害，不能用作医用材料。而有些高分子材料本身对人体组织并无不良影响，但在合成、加工过程中不可防止地会残留一些单体，或使用一些添加剂。当材料植入人体以后，这些单体和添加剂会慢慢从内部迁移到表面，从而对周围组织发生作用，,引发炎症或组织畸变,，严重可引发全身性反应。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第27页,灭菌性,高分子材料在植入体内之前，都要经过严格,灭菌消毒。当前灭菌处理普通有三种方法：,蒸汽灭,菌、化学灭菌、,射线灭菌,。国内大多采取前两种,方法。所以在选择材料时，要考虑能否耐受得了。,2025/1/1 周三,材料,能经受必要清洁消毒办法而不产生变性,生物医用高分子材料专家讲座,第28页,机械强度,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第29页,2025/1/1 周三,材料,表,9-1,高分子材料在狗体内机械稳定性,材料名称,植入天数,机械强度损失,/,尼龙,-6,761,74.6,1073,80.7,涤纶树脂,780,11.4,聚四氟乙烯,677,5.3,生物医用高分子材料专家讲座,第30页,5.,材料界面性质对血液相容性关系,材料界面性质与血液界面性能不一样可能造成吸附改变蛋白质形状以及排列，产生溶血、凝血或者血栓,改进办法,强亲水或强疏水表面,亲水或疏水微相分离聚合物,表面引入生物相容性物质（肝素、白蛋白等）,引入负离子（血液中多组分呈负电性）,生成伪内膜,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第31页,高分子材料表面亲,/,疏水性改进,强疏水：对血液成份吸附能力小，所以血液相容性好，如：,聚四氟乙烯,强亲水：吸水后与血液表面性能靠近，减小对蛋白质吸附，如：,聚氧化乙烯（非常主要抗凝血材料）,添加聚氧化乙烯（分子量,6000,）于凝血酶溶液中，可预防凝血酶对玻璃吸附。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第32页,经过接枝改性调整高分子材料表面分子结构中亲水基团与疏水基团百分比，,使其到达一个最正确值，也是改进材料血液相容性有效方法。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第33页,制备含有微相分离结构材料,研究发觉，含有微相分离结构高分子材料对,血液相容性有十分主要作用。,2025/1/1 周三,材料,它们基本上是,嵌段共聚物和接枝共聚物,。其中研究得较多是,聚氨酯嵌段共聚物,，即由软段和硬段组成多嵌段共聚物，其中软段普通为聚醚、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷等，形成连续相；硬段包含脲基和氨基甲酸酯基，形成份散相。,生物医用高分子材料专家讲座,第34页,2025/1/1 周三,材料,美国,Ethicon,企业推荐四种医用聚醚氨酯：,Biomer,，,Pellethane,，,Tecoflex,和,Cardiothane,基本上都属于这一类聚合物。,生物医用高分子材料专家讲座,第35页,原因被认为是亲水和疏水蛋白质被吸附于不一样微相区间，不会激活血小板表面糖蛋白，血小板特异识别功效表现不出来。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第36页,高分子材料肝素化,肝素是一个硫酸多糖类物质,（见下式），,含有,SO,3,-,，,COO,-,及,NHSO,3,-,等功效基团。,是最早被认识天然抗凝血产物之一。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第37页,将肝素经过接枝方法固定在高分子材料表面上以提升其抗凝血性，是使材料抗凝血性改变主要路径。在高分子材料结构中引入肝素后，在使用过程中，肝素慢慢地释放，能显著提升抗血栓性。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第38页,2025/1/1 周三,材料,人工合成仿肝素共聚物，一样含有很好抗凝血功效,生物医用高分子材料专家讲座,第39页,使材料表面带上负电荷基团,比如：将芝加哥酸（,1-,氨基,-8-,萘酚,-2,4-,二磺酸萘）（见下式）引入聚合物表面后，可降低血小板在聚合物表面上粘附量，抗疑血性提升。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第40页,材料表面伪内膜化,人们发觉，大部分高分子材料表面轻易沉渍,血纤蛋白而凝血。假如有意将一些高分子表面制,成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙表面时，,快速形成稳定凝固血栓膜，但不扩展成血栓，然,后诱导出血管内皮细胞。这么就相当于在材料表面,上覆盖了一层光滑生物层,伪内膜,。这种伪内膜,与人体心脏和血管一样，含有光滑表面，从而达,到永久性抗血栓。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第41页,9.2,生物惰性医用高分子材料,聚氯乙烯,有机硅类,涤纶,聚四氟乙烯,聚丙烯,高密度聚乙烯,聚丙烯酸酯类,聚氨酯,室温固化环氧树酯,精制天然橡胶,无机高分子聚磷腈,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第42页,2025/1/1 周三,材料,表,9-2,用于人工脏器部分高分子材料,人工脏器,高分子材料,心 脏,嵌段聚醚氨酯弹性体、硅橡胶,肾 脏,铜氨法再生纤维素，醋酸纤维素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚砜，乙烯,-,乙烯醇共聚物（,EVA,），聚丙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸,-,-,羟乙酯,肝 脏,赛璐玢（,cellophane,），聚甲基丙烯酸,-,羟乙酯,胰 脏,共聚丙烯酸酯中空纤维,肺,硅橡胶，聚丙烯中空纤维，聚烷砜,关节、骨,超高分子量聚乙烯,，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙，聚酯,生物医用高分子材料专家讲座,第43页,皮 肤,硝基纤维素，聚硅酮,-,尼龙复合物，聚酯，甲壳素,角 膜,聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸,-,-,羟乙酯，硅橡胶,玻璃体,硅油，聚甲基丙烯酸,-,-,羟乙酯,鼻、耳,硅橡胶，聚乙烯,血 管,聚酯纤维，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯,人工红血球,全氟烃,人工血浆,羟乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮,胆 管,硅橡胶,2025/1/1 周三,材料,表,9-2,用于人工脏器部分高分子材料,生物医用高分子材料专家讲座,第44页,2025/1/1 周三,材料,Biodegradable polymers,Poly(anhydride)s,Poly(lactide-co-glycolide),PLGA,Polylactide,PLA,Polyglycolide,PGA,Poly(,-caprolactone,),PCL,Poly(1,3-trimethylene carbonate)PTMC,Aliphatic polyesters,Aliphatic polycarbonates,Polyphosphates,聚乳酸,聚,2-,羟基乙酸,生物医用高分子材料专家讲座,第45页,9.3,可降解生物高分子材料（,biodegradable polymers,）,结构与性能,合成,应用,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第46页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第47页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第48页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第49页,2025/1/1 周三,材料,合成可降解高分子材料,（,synthetic biodegradable polymers,）,聚酯,聚碳酸酯,聚磷酸酯,聚酸酐,生物医用高分子材料专家讲座,第50页,2025/1/1 周三,材料,聚乳酸,聚,2-,羟基乙酸,生物医用高分子材料专家讲座,第51页,2025/1/1 周三,材料,-,羟基丙酸,生物医用高分子材料专家讲座,第52页,2025/1/1 周三,材料,（乳酸二聚体）,生物医用高分子材料专家讲座,第53页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第54页,用途,手术缝合线,骨固定材料,组织修补材料,药品控制释放材料,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第55页,聚2-羟基乙酸（聚乙交酯）,商品名：,Dexon,，体内降解速度快，用于手术缝合线，适合,2-4,周愈合伤口,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第56页,聚（丙交酯-乙交酯）,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第57页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第58页,天然可降解高分子材料,胶原蛋白，纤维蛋白,甲壳素、壳聚糖、淀粉、纤维素海藻酸钠衍生物,可吸收缝线,药品控释载体,人工皮肤,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第59页,2025/1/1 周三,材料,甲壳质,生物医用高分子材料专家讲座,第60页,甲壳素与壳聚糖,甲壳素是一个线性多糖。昆虫壳皮、虾蟹壳中均含有丰富甲壳素。壳聚糖为甲壳素脱乙酰衍生物，由甲壳素在,40,50,浓度氢氧化钠水溶液中,110,120,下水解,2,4h,得到。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第61页,甲壳素能为肌体组织中溶菌酶所分解，已用于制造,吸收型手术缝合线,。其抗拉强度优于其它类型手术缝合线。在兔体内试验观察，甲壳素手术缝合线,4,个月能够完全吸收。,甲壳素还含有促进伤口愈合功效，可用作,伤口包扎材料,。,甲壳素膜用于覆盖外伤或新鲜烧伤皮肤创伤面时，含有减轻疼痛和促进表皮形成作用，所以是一个良好,人造皮肤材料,。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第62页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第63页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第64页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第65页,胶原,胶原是人体组织中最基本蛋白质类物质，至,今已经判别出,13,种胶原，其中,I,III,、,V,和,XI,型胶,原为成纤维胶原。,I,型胶原在动物体内含量最多，,已被广泛应用于生物医用材料和生化试剂。,牛和猪,肌腱、生皮、骨骼是生产胶原主要原料。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第66页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第67页,由各种物种和肌体组织制备胶原差异很小。,最基本胶原结构为由三条分子量大约为,110,5,肽链组成三股螺旋绳状结构，直径为,1,1.5nm,，,长约,300nm,，每条肽链都含有左手螺旋二级结构。,胶原分子两端存在两个小短链肽，称为端,肽，不参加三股螺旋绳状结构。研究证实，端肽是,免疫原性识别点，可经过酶解将其除去。除去端肽,胶原称为不全胶原，可用作生物医学材料。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第68页,胶原能够用于制造,止血海绵、创伤辅料、人工皮肤、手术缝合线、组织工程基质,等。胶原在应用时必须交联，以控制其物理性质和生物可吸收性。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第69页,纤维蛋白,纤维蛋白是纤维蛋白原聚合产物,。纤维蛋白原是一个血浆蛋白质，存在于动物体血液中。,纤维蛋白原在人体内主要功效是参加凝血过程,。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第70页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第71页,纤维蛋白含有良好生物相容性，含有,止血、,促进组织愈合,等功效，在医学领域有着主要用途。,纤维蛋白降解包含酶降解和细胞吞噬两种过,程，,降解产物能够被肌体完全吸收,。降解速度随产,品不一样从几天到几个月不等。经过交联和改变其聚,集状态是控制其降解速度主要伎俩。,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第72页,天然可降解高分子材料优点,原料起源丰富，廉价易得,可用常规方法加工成型,含有良好生物相容性,不引发异体反应,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第73页,药用高分子,高分子药品,高分子药品载体,靶向药品高分子导向材料,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第74页,高分子药品,1.高分子骨架本身含有药理活性,2025/1/1 周三,材料,p331,聚乙烯,N-,氧吡啶是一个含有药理活性,高分子，能溶于水中。注射其水溶,液或吸入其烟雾剂，对于治疗因大量,吸入含游离二氧化硅粉尘所引发急性,和慢性矽肺病有很好效果并有很好,预防效果,生物医用高分子材料专家讲座,第75页,2025/1/1 周三,材料,聚乙烯磺酸钠,是一个含有,抗凝血作用,聚合物 聚乙烯磺酸钠聚合单体是乙烯基磺酸钠。因为磺酸钠基团强烈电斥作用，单体不易靠拢，所以，经过自由基聚合极难得到聚合物。,有效方法是采取等离子引发聚合,。,生物医用高分子材料专家讲座,第76页,2025/1/1 周三,材料,血浆增量剂，用于治疗外伤性急性出血及其它原因引发,血容量降低,生物医用高分子材料专家讲座,第77页,2025/1/1 周三,材料,将青霉素与乙烯醇,-,乙烯胺共聚物以酰胺键相结合，得到水溶性药品高分子。这种高分子青霉素在人体内停留时间比低分子青霉素长,30-40,倍。,高分子载体药品,生物医用高分子材料专家讲座,第78页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第79页,药品控制释放目标：,使药品以最小剂量在特定部位产生疗效；,优化药品释放速率以提升疗效，降低毒副作用；,2025/1/1 周三,材料,高分子药品缓释材料,生物医用高分子材料专家讲座,第80页,控释药品剂型与技术,口服,注射制剂,植入制剂,喷雾剂,经皮给药,粘膜贴剂,2025/1/1 周三,材料,缓释技术,时间控制体系,靶向技术,部位控制体系,智能控制释放,反馈控制体系,生物医用高分子材料专家讲座,第81页,缓释机理,扩散控制,化学反应控制,溶剂活化控制体系,磁控制体系,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第82页,口服缓释制剂：新康泰克,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第83页,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第84页,2025/1/1 周三,材料,纳米树形高分子,（纳米在药品输运中应用）,作为药品载体树状高分子,把树形高分子设计得只在适当触发分子存在情况下自动地膨胀并释放出药品,使定制树形高分子恰好在需要治疗组织或器官内释放出其运载药品,。,生物医用高分子材料专家讲座,第85页,代表性药品控释系统及企业,2025/1/1 周三,材料,产 品 领 域,公 司,POLYOX WSR控制药品释放载体,Dow Chem.Co,USA,抗癌药品增效系统,Johnson&Johnson,，,USA,(,原,Alza),吸收增效剂,Eastman Chem.Co,USA,蛋白质药品释放,Altus Biologies Inc.USA,靶向释放端粒治疗,Targesome Inc.USA,注射制剂,Pharmaceutical Profiles,UK,治疗细胞,生长因子释放,Regen Tec Ltd.UK,吸入药品释放,Acrux Ltd.Australia,基因转染新脂质体释放系统,Novosom AG,German,生物医用高分子材料专家讲座,第86页,2025/1/1 周三,材料,壁虎胶带,仿生干型高分子粘合材料,聚酰亚胺薄膜,利用全范德华力作用原理微制造而成,含有紧密排列规整微突起结构,1cm,2,:,3N(300g),蜘蛛人玩具,:,高,15cm,重,40g,覆盖,0.5cm,2,壁虎胶带,Autumn K.,et al,Nature,405:681-685,Autumn K.,et al,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,99:12252-12256,生物医用高分子材料专家讲座,第87页,2025/1/1 周三,材料,壁虎脚上,覆盖了一层非常细小绒毛,壁虎及其脚趾“英姿”,壁虎飞檐走壁奥秘完全范德华力,生物医用高分子材料专家讲座,第88页,2025/1/1 周三,材料,聚酰亚胺,(PI),微突起电镜照片,（单个微突起：直径,0.5m,，高,2m,，间隔,1.6m,）,单个微突起,:,200nN,PI,胶带,:1cm,2,3N(300g),，,200cm,2,600N(60Kg),干型粘合，重复使用,生物医用高分子材料专家讲座,第89页,干型高分子粘合剂仿生探索设计：,2025/1/1 周三,材料,可能取得类似于刚毛粘协力,壁虎刚毛结构,大量规整微突起结构,a,b,a.,壁虎脚单根刚毛,b.,每根刚毛末端细分叉,生物医用高分子材料专家讲座,第90页,2025/1/1 周三,材料,蜘蛛丝,人造蜘蛛丝,生物钢丝,生物医用高分子材料专家讲座,第91页,2025/1/1 周三,材料,蜘蛛丝弹性与韧性为何都好？,蜘蛛丝虽细，但承受张力可达,3,克重,即使拉伸,10,倍以上也不会断掉,它强度是一样粗细钢丝,5,倍,是强度最大天然高分子化合物,主要成份是氨基酸组成蛋白质类高分子化合物,因为它呈酸性而且含有杀菌物质，故不易发霉,蜘蛛丝含有吸湿吡咯烷酮，尽管在自然界免不了遭受风吹、雨打和日晒，却依然保持一定粘着力,蜘蛛网还含有优美对称性，怎么看都是生物建筑学上主要结果,生物医用高分子材料专家讲座,第92页,2025/1/1 周三,材料,在纳米尺度上蜘蛛丝结构形同一根极细螺旋线,看上去像长长浸泡过某种液体“弹簧”,当它被拉伸时，像“弹簧”一样会尽力返回原来长度,而当它缩短时，本身又会吸收振动能量并转变为热能,奥妙被揭开：,生物医用高分子材料专家讲座,第93页,2025/1/1 周三,材料,蜘蛛和蚕不一样，极难进行大规模人工喂养,要在化工厂中造出有蛛丝特征人造纤维，人类当前技术与工艺均无可能,采取基因工程方法，将蜘蛛基因植进入山羊细胞,DNA,中，培育出了能在乳汁中分泌蜘蛛丝蛋白新品种山羊,使“生物钢材”大规模生产成为可能,用其组合成牢靠复合材料用于宇航和汽车工业,制造外科手术缝合线和防弹背心理想材料,基因工程让我们“种豆得瓜”了,种豆得瓜,能在乳汁中分泌丝蛋白新品种山羊,生物医用高分子材料专家讲座,第94页,思索、查资料,自然界中有哪些物体含有超疏水表面？,2025/1/1 周三,材料,生物医用高分子材料专家讲座,第95页,