高分子材料在医学中的应用(6篇)

时间：2024-05-20 来源：

高分子材料在医学中的应用篇1

0引言

生物医用复合材料(biomedicalcompositematerials)是由两种或两种以上的不同材料复合而成的生物医用材料，它主要用于人体组织的修复、替换和人工器官的制造［1］。长期临床发现，传统医用金属材料和高分子材料不具生物活性，与组织不易牢固结合，在生理环境中或植入体内后受生理环境的，导致金属离子或单体释放，造成对机体的不良影响。而生物陶瓷材料虽然具有良好的化学稳定性和相容性、高的强度和耐磨、耐蚀性，但材料的抗弯强度低、脆性大，在生理环境中的疲劳与破坏强度不高，在没有补强措施的条件下，它只能应用于不承受负荷或仅承受纯压应力负荷的情况。因此，单一材料不能很好地满足临床应用的要求。利用不同性质的材料复合而成的生物医用复合材料，不仅兼具组分材料的性质，而且可以得到单组分材料不具备的新性能，为获得结构和性质类似于人体组织的生物医学材料开辟了一条广阔的途径，生物医用复合材料必将成为生物医用材料和中最为活跃的领域。

1生物医用复合材料组分材料的选择要求

生物医用复合材料根据应用需求进行设计，由基体材料与增强材料或功能材料组成，复合材料的性质将取决于组分材料的性质、含量和它们之间的界面。常用的基体材料有医用高分子、医用碳素材料、生物玻璃、玻璃陶瓷、磷酸钙基或其他生物陶瓷、医用不锈钢、钴基合金等医用金属材料；增强体材料有碳纤维、不锈钢和钛基合金纤维、生物玻璃陶瓷纤维、陶瓷纤维等纤维增强体，另外还有氧化锆、磷酸钙基生物陶瓷、生物玻璃陶瓷等颗粒增强体。

植入体内的材料在人体复杂的生理环境中，长期受物理、化学、生物电等因素的影响，同时各组织以及器官间普遍存在着许多动态的相互作用，因此，生物医用组分材料必须满足下面几项要求：(1)具有良好的生物相容性和物理相容性，保证材料复合后不出现有损生物学性能的现象；(2)具有良好的生物稳定性，材料的结构不因体液作用而有变化，同时材料组成不引起生物体的生物反应；(3)具有足够的强度和韧性，能够承受人体的机械作用力，所用材料与组织的弹性模量、硬度、耐磨性能相适应，增强体材料还必须具有高的刚度、弹性模量和抗冲击性能；(4)具有良好的灭菌性能，保证生物材料在临床上的顺利应用。此外，生物材料要有良好的成型、加工性能，不因成型加工困难而使其应用受到限制。

2生物医用复合材料的研究现状与应用

2.1陶瓷基生物医用复合材料

陶瓷基复合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基体，通过不同方式引入颗粒、晶片、晶须或纤维等形状的增强体材料而获得的一类复合材料。生物陶瓷基复合材料虽没有多少品种达到临床应用阶段，但它已成为生物陶瓷研究中最为活跃的领域，其研究主要集中于生物材料的活性和骨结合性能研究以及材料增强研究等。

Al2O3、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就开始了临床应用研究，但它与生物硬组织的结合为一种机械的锁合。以高强度氧化物陶瓷为基材，掺入少量生物活性材料，可使材料在保持氧化物陶瓷优良力学性能的基础上赋予其一定的生物活性和骨结合能力。将具有不同膨胀系数的生物玻璃用高温熔烧或等离子喷涂的，在致密Al2O3陶瓷髋关节植入物表面进行涂层，试样经高温处理，大量的Al2O3进入玻璃层中，有效地增强了生物玻璃与Al2O3陶瓷的界面结合，复合材料在缓冲溶液中反应数十分钟即可有羟基磷灰石的形成［2］。为满足外科手术对生物学性能和力学性能的要求，人们又开始了生物活性陶瓷以及生物活性陶瓷与生物玻璃的复合研究，以使材料在气孔率、比表面积、生物活性和机械强度等方面的综合性能得以改善。近年来，对羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)复合材料的研究也日益增多［3，4］。30%HA与70%TCP在1150℃烧结，其平均抗弯强度达155MPa，优于纯HA和TCP陶瓷，研究发现HA-TCP致密复合材料的断裂主要为穿晶断裂，其沿晶断裂的程度也大于纯单相陶瓷材料。HA-TCP多孔复合材料植入动物体内，其性能起初类似于β-TCP，而后具有HA的特性，通过调整HA与TCP的比例，达到满足不同临床需求的目的。45SF1/4玻璃粉末与HA制备而成的复合材料，植入兔骨中8周后取出，骨质与复合材料之间的剪切破坏强度达27MPa，比纯HA陶瓷有明显的提高。

生物医用陶瓷材料由于其结构本身的特点，其力学可靠性(尤其在湿生理环境中)较差，生物陶瓷的活性研究及其与骨组织的结合性能研究，并未能解决材料固有的脆性特征。因此生物陶瓷的增强研究成为另一个研究重点，其增强方式主要有颗粒增强、晶须或纤维增强以及相变增韧和层状复合增强等［3，5～7］。当HA粉末中添加10%～50%的ZrO2粉末时，材料经1350～1400℃热压烧结，其强度和韧性随烧结温度的提高而增加，添加50%TZ-2Y的复合材料，抗折强度达400MPa、断裂韧性为2.8～3.0MPam1/2。ZrO2增韧β-TCP复合材料，其弯曲强度和断裂韧性也随ZrO2含量的增加而得到增强。纳米SiC增强HA复合材料比纯HA陶瓷的抗弯强度提高1.6倍、断裂韧性提高2倍、抗压强度提高1.4倍，与生物硬组织的性能相当。晶须和纤维为陶瓷基复合材料的一种有效增韧补强材料，目前用于补强医用复合材料的主要有：SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2、HA纤维或晶须以及C纤维等，SiC晶须增强生物活性玻璃陶瓷材料，复合材料的抗弯强度可达460MPa、断裂韧性达4.3MPam1/2，其韦布尔系数高达24.7，成为可靠性最高的生物陶瓷基复合材料。磷酸钙系生物陶瓷晶须或纤维同其它增强材料相比，不仅不影响材料的增强效果，而且由于其具有良好的生物相容性，与基体材料组分相同或相近，不会影响到生物材料的性能。HA晶须增韧HA复合材料的增韧补强效果同复合材料的气孔率有关，当复合材料相对密度达92%～95%时复合材料的断裂韧性可提高40%。

2.2高分子基生物医用复合材料

研究表明几乎所有的生物体组织都是由两种或两种以上的材料所构成的，如人体骨骼和牙齿就是由天然有机高分子构成的连续相和弥散于其基质中的羟基磷灰石晶粒复合而成的。生物有机高分子基复合材料，尤其生物无机与高分子复合材料的出现和发展，为人工器官和人工修复材料、骨填充材料开发与应用奠定了坚实的基础。

生物陶瓷增强聚合物复合材料于1981年由Bonfield提出，目前的研究对象主要有：HA、AW玻璃陶瓷、生物玻璃等增强高密度聚乙烯(HDPE)和聚乳酸等高分子化合物［8，9］。HDPE-HA复合材料随HA掺量的增加，其密度也增加，弹性模量可从1GPa提高到9MPa，但材料从柔性向脆性转变，其断裂形变可从大于90%下降至3%，因此可通过控制HA的含量调整和改变复合材料的性能。HA增强HDPE复合材料的最佳抗拉强度可达22～26MPa、断裂韧性达2.9±0.3MPam1／2。由于该复合材料的弹性模量处于骨杨氏模量范围之内，具有极好的力学相容性，并且具有引导新骨形成的功能。AW玻璃陶瓷和生物玻璃增强HDPE复合材料具有与HA增强HDPE复合材料相似的力学性能和生物学性能，复合材料在37℃的SBF溶液中体外实验研究表明，在其表面可形成磷灰石层，通过控制和调整AW玻璃陶瓷和生物玻璃的含量，使其满足不同临床应用的需求。

聚乳酸具有良好的生物相容性和可降解性，但材料还缺乏骨结合能力，对X光具有穿透性，不便于临床上显影观察。将聚乳酸与HA颗粒复合有助于提高材料的初始硬度和刚性，延缓材料的早期降解速度，便于骨折早期愈合。随着聚乳酸的降解吸收，HA在体内逐渐转化为自然骨组织，从而提高材料的骨结合能力和材料的生物相容性；此外可提高材料对X-射线的阻拒作用，便于临床显影观察。最近，国外采用一种新的共混及精加工工艺将HA均匀分散于PLLA基体中制备了超高强度生物可吸收PLLA-HA复合材料［10］，随HA在PLLA基体中含量增加，材料的弯曲强度和弯曲模量也增加，其最高弯曲强度可达280MPa，它既有高分子的弹性又具有类皮质骨的刚度。将该材料浸入到SBF溶液中3天后即有大量HA晶体在表面沉积，具有骨结合能力，12周后材料具有210MPa的弯曲强度，高于皮质骨内固定材料弯曲强度200MPa的最底要求。因此该复合材料可望作为骨折内固定材料，广泛应用于临床。PDLLA-HA复合内固定棒兔子髁部骨折的实验研究表明［11］，术后动物自由活动，不用任何外固定，所有动物伤口Ⅰ期愈合，无关节积液和窦道形成。X线摄片见3周时骨折端无移位，有明显骨痂生成，骨折线模糊。6周骨折愈后，骨折线消失，骨痂最多，以后各时间点骨折无移位和再骨折，骨痂逐渐减少。12周前材料可清晰显影，24周后模糊至消失。

碳纤维增强生物医用高分子复合材料是发展最早的一类医用复合材料，它主要用作骨水泥、人工关节和接骨板等［12，13］。碳纤维增强HDPE复合材料，其强度、刚性、抗疲劳和抗磨损性能均显著高于HDPE材料，因此它常用作承受复杂应力和摩擦作用的髋关节和膝关节。碳纤维增强聚砜复合材料的抗扭强度最高可达100MPa，与金属板相比，其断裂模量可减少2～4倍。碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料在90年代初就成功地用于颅骨缺损修复，其弯曲强度、断裂模量及其抗冲击性能均优于人体颅骨材料，对患者实施颅骨缺损修复后起到重要的防护作用。用四氟乙烯纤维与碳纤维复合制备成多孔复合材料，其表面积为宏观的1200倍，有利于生物组织的长入，它已用于牙槽骨、下颌骨、关节软骨的修复。

高分子材料在医学中的应用篇2

1生物医用复合材料组分材料的选择要求

2生物医用复合材料的研究现状与应用

2.1陶瓷基生物医用复合材料

陶瓷基复合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基体，通过不同方式引入颗粒、晶片、晶须或纤维等形状的增强体材料而获得的一类复合材料。目前生物陶瓷基复合材料虽没有多少品种达到临床应用阶段，但它已成为生物陶瓷研究中最为活跃的领域，其研究主要集中于生物材料的活性和骨结合性能研究以及材料增强研究等。

Al2O3、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就开始了临床应用研究，但它与生物硬组织的结合为一种机械的锁合。以高强度氧化物陶瓷为基材，掺入少量生物活性材料，可使材料在保持氧化物陶瓷优良力学性能的基础上赋予其一定的生物活性和骨结合能力。将具有不同膨胀系数的生物玻璃用高温熔烧或等离子喷涂的方法，在致密Al2O3陶瓷髋关节植入物表面进行涂层，试样经高温处理，大量的Al2O3进入玻璃层中，有效地增强了生物玻璃与Al2O3陶瓷的界面结合，复合材料在缓冲溶液中反应数十分钟即可有羟基磷灰石的形成［2］。为满足外科手术对生物学性能和力学性能的要求，人们又开始了生物活性陶瓷以及生物活性陶瓷与生物玻璃的复合研究，以使材料在气孔率、比表面积、生物活性和机械强度等方面的综合性能得以改善。近年来，对羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)复合材料的研究也日益增多［3，4］。30%HA与70%TCP在1150℃烧结，其平均抗弯强度达155MPa，优于纯HA和TCP陶瓷，研究发现HA-TCP致密复合材料的断裂主要为穿晶断裂，其沿晶断裂的程度也大于纯单相陶瓷材料。HA-TCP多孔复合材料植入动物体内，其性能起初类似于β-TCP，而后具有HA的特性，通过调整HA与TCP的比例，达到满足不同临床需求的目的。45SF1/4玻璃粉末与HA制备而成的复合材料，植入兔骨中8周后取出，骨质与复合材料之间的剪切破坏强度达27MPa，比纯HA陶瓷有明显的提高。

2.2高分子基生物医用复合材料

高分子材料在医学中的应用篇3

在现代医疗领域中，纺织材料的应用已得到了长足发展，越来越多的新型纺织纤维由于其优良性能已替代传统的纺织纤维。本文介绍了几种广泛应用于医疗领域的生物医用纤维及其用途。

关键词：生物医用纤维；医疗用品

Abstract:Inthemodernmedicalfield，theapplicationoftextilematerialshavebeendevelopedsignificantly.Moreandmorenewtextilefibershavereplacedthetraditionaltextilefibersbecauseoftheirexcellentperformance.Inthisarticle,severalbiomedicalfibersandtheiruseswereintroduced.

Keywords:BiomedicalFiber；MedicalSupplies

近些年来，随着科学技术的飞速发展，纺织工业与高新技术结下了不解之缘，借助于高新技术，纺织工业获得了长足的进步。同时，现代纺织产业积极研究、生产出一批批性能优良的新型材料，支持了高新技术的发展。在这个发展的过程中，新型纤维在医疗领域中得到了广泛的应用，如外科敷料、人工器官、替代装置、修复材料、药物、卫生保健、整形、美容以及诊断治疗仪器等方面，新型纤维都发挥出不可替代的促进作用。

1纺织纤维用作医用材料的要求及其特有的优良性能

所谓医用纤维材料，是指以医学应用为特色的一类纺织纤维材料的总称[1]。医用材料是直接影响人体生命和健康的一种特有的材料，因此它应符合两点要求：①符合耐消毒性的要求；②符合生物安全性的要求，而用纺织纤维做医用材料又具有许多优点：①单位体积内表面积大，物质的通透、吸附功能可得到充分的发挥；②重量较轻，机械物理性能好；③可以任意编结织造，使其在力学性能上具有微妙的运动适用性。生物医用纤维除具有上面的优点外，还具备生物相容性，所以近年来广泛应用于医疗领域。

2医疗领域的生物纤维的种类

2.1甲壳素与壳聚糖纤维

甲壳素是一种特殊的纤维素，其资源丰富。将甲壳素用浓碱处理去除其中的乙酰基就可以将其制成可溶性的物质，称为壳聚糖。它们不仅生物相容性良好，能够生物降解，降解产物安全无毒，而且作为一种天然碱性多糖，还具有相当的生物活性，是一种极具发展潜力的可吸收型植入材料[2]。

因此，甲壳素在医疗领域得到了广泛的应用：（1）用作可吸收手术缝合线。甲壳素主要用于消化系统外科和整形外科等需要内缝合的手术中。（2）用作医用敷料。将甲壳素同抗药物氟哌酸及多孔性支撑创伤伤口材料制成的烧伤用生物敷料生物相容性好，不过敏，抑菌效果优良，透湿、透气性能较高。（3）用作人造血管。美国在1996年公开了一项世界专利，用甲壳素制造人造血管，内径小于6mm，内壁光滑而且不会凝聚血球以保持管腔通畅。（4）用作医用微胶囊。甲壳素的阳离子特性与羧甲基纤维带负电性的高分子反应可制备不同类型的微胶囊，使高浓度细胞的培养成为可能。（5）用作止血剂和伤口愈合剂。与抗凝血作用相反,甲壳素的某些衍生物具有优良的凝血和促进伤口愈合的作用。（6）用于骨组织的修复。甲壳素可以直接作用在骨芽细胞上，促进其分子衍生和骨矿物质的合成，从而提高碱性磷酸酶的活性，加快骨基质的形成及修复[3-4]。

2.2藻酸纤维

藻酸纤维主要由不溶性海藻酸钙构成，可通过最基本的纺丝工艺而制得，即由海藻酸钠碱性浓溶液经过喷丝板挤出后送入含钙离子的酸性凝固浴中。海藻酸钠与钙离子发生离子交换，形成不溶于水的海藻酸钙纤维，再进行水洗、拉伸、烘干等一系列加工，随后通过非织造生产工艺可制成纱布、绷带等[5-6]。

藻酸纤维具有特殊的生物医学性能：（1）用作纱布、绷带。由于藻酸纤维具有独特的离子交换性能，可与伤口的渗出液相互作用形成润湿的凝胶，有利于伤口的愈合。（2）作为抗菌纤维。藻酸纤维因具有治疗伤口药物的载体，广泛用来制备抗菌纤维，比如藻酸含银纤维因生产简单而比较受欢迎。

2.3蚕丝丝素纤维

丝素纤维用作外科手术缝合线已有悠久的历史。蚕丝丝素纤维可用作：（1）生物传感器。将酶固定在再生丝素膜上，有利于延缓酶的失活，可用于研制特殊的生物传感器。（2）药物控制释放载体。施有药物的再生丝素膜，能够根据环境pH值的变化控制药物的释放，可用于对人体特定部位进行定向治疗的智能化药物控制释放载体。（3）创面保护膜。丝素膜因具有生物相溶性，所以用来做创面保护膜[7]。

2.4Lyocell纤维素纤维

Lyocell的生产一般采用纤维素直接溶解工艺，在特定条件下将纤维素溶于环状叔胺氧化物N-甲基吗啉2-N-氧化物与水的混合物中。在这一工艺中，预处理好的浆粕同连续式混合器中的NMMO与水混合，将纤维素溶解成黏性溶液，过滤该溶液后进行纺丝，纤维素就呈丝状凝固出来[8]。Lyocell纤维素纤维可用作：（1）制作治疗慢性伤口(如溃疡、烧伤等)的高级绷带。由于它可与伤口渗出液接触形成凝胶，提供非粘接性的润湿环境，而且吸收性高，吸收可达其自身重量的35倍，形成连续性较好的凝胶，从而易整片去除，便于更换绷带，避免损伤新组织的生长；（2）可以用机织、针织、非织造布形式做成手术服，以及其他一次性医疗用品。它无菌、无尘和耐消毒，另外，还具有隔菌性和舒适性。

3结语

在产业用纺织品中，医疗领域用纺织品所占比例不大，但都是高新产品[9]。在当今纺织行业普遍不景气的状况下，世界主要纤维生产厂家应靠开发新品种来提高生产效益。相信在以后的时间内，新型纤维在医疗领域的应用将会越来越广泛，进一步促进医学的进步。

参考文献：

[1]郁铭芳．纺织新境界[M]．北京：清华大学出版社，2002.

[2]胡巧玲，张中明，王晓丽，等．可吸收型甲壳素、壳聚糖生物医用植入材料的研究进展[J]．功能高分子学报，2003，16(2)：293~298.

[3]潘志娟．纤维材料近代测试技术[M]．北京：中国纺织出版社，2005.

[4]白木．甲壳素在医疗领域的应用[J]．化工经济技术信息，2003(5)：4~5.

[5]罗以喜．医疗用生物降解纤维及织物[J]．印染，2001(10):48-50.

[6]罗以喜．可生物降解织物的降解性能测试[J]．产业用纺织品，2001(12)：39~41.

[7]李明忠，严灏景．再生丝素的结构及其生物医学应用[J]．丝绸，2000(5)：37~39.

高分子材料在医学中的应用篇4

【关键词】功能材料；高分子；现状；发展

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑，如今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱。进入本世纪80年代以来，一场与之相适应的“新材料革命”蓬勃兴起。功能材料是新材料发展的方向，而功能高分子材料占有举足轻重的地位，由于其原料丰富、种类繁多，发展十分迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料[1]。

1.功能高分子材料

功能高分子材料在其原有性能的基础上，赋予其某种特定功能。诸如：化学性、导电性、光敏性、催化性，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等特殊功能，这些都与在高分子主链和侧链上带有特殊结构的反应基团密切相关。

2.功能高分子材料的研究现状

在原来高分子材料的基础上，可将功能高分子材料分为两类：一类是以改进其性能为目的的高功能高分子材料；另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料[2]。

2.1高功能高分子材料

2.1.1化学功能高分子材料

化学功能高分子材料通常具有某种化学反应功能，它将具有化学活性的基团连接到以原有主链链为骨架的高分子上。离子交换树脂是一种带有可交换离子的活性基团、具有三维网状结构、不溶的交联聚合物，在水中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化、溶液浓缩和净化、海水提铀，特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛。

2.1.2光功能高分子材料

在光的作用下，实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料。近年来，在数据传输、能量转换和降低电阻率等方面的应用增长迅速。感光性树脂由感光基团或光敏剂吸收光的能量后，迅速改变分子内或分子间的化学结构，引起物理和化学变化。光致变色高分子具有光色基团，不同波长的光对其照射时会呈现不同的颜色，而当其受到特定波长照射后又会恢复为原来的颜色。利用这种可逆反应可以实现信息的存储、信号的显示和材料的隐蔽，应用前景十分诱人。

2.1.3电功能高分子材料

依据材料的结构和组成，可将导电高分子分为两大类：一类是依靠高分子结构本身所能提供的载流子导电的结构型导电高分子，在电致显色、微波吸收抗静电、等领域显示出广阔的应用前景。另一类是高分子材料本身不具有导电性能，依靠添加在其中的炭黑或金属粉导电的复合型导电高分子，具有制备方便，实用性强的特点，在许多领域发挥着重要的作用，常用作导电橡胶电磁波屏蔽材料和抗静电材料。

2.1.4生物医用高分子材料

生物医用高分子包括医用高分子和药用高分子两大类。

医用高分子材料材料科学应用于生物医疗的交叉学科，将加工后的无生命的材料用来取代或恢复某些组织器官的功能。医用高分子材料作用于人体必须具备生物相容性、化学稳定性、耐腐蚀老化、易于加工等优点，主要用于人工器官、治疗疾患、诊断检查等医疗领域中。目前，医用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系统的矫正等方面获得了较大成果。

新型高分子药物，具有缓释、长效、低毒的特点，分为两类：一类药物即为高分子本身，可以直接用作药物，也可以通过合成获得某些疗效。另一类高分子药物高分子本身没有药用价值，而是作为药物的载体，以离子键或共价键的形式连接具有药理活性的低分子化合物，制成高分子药物控制释放制剂。一方面达到将最小的剂量在作用于特定部位产生治效的目的；另一方面使药物的释放速率可控，在提高疗效的同时降低了毒副作用[3]。

2.2新型功能高分子材料

2.2.1高吸水性高分子材料

近年来开发的高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水，自身含有强亲水性基团同时具有一定交联度。此外，高吸水性树脂的保水性能极好，即使受压也不会渗水，而且具有吸收氨等臭气的功能。高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等；在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。

2.2.2CO2功能高分子材料

在不同催化剂作用下，以CO2为基本原料与其他化合物缩聚成多种共聚物。其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把长期以来因石化能源燃烧和代谢而排放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源。利用它与其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，对解决当今世界日趋严重的CO2含量增高等问题有重要的现实意义。

2.2.3形状记忆功能高分子材料

形状记忆功能材料的特点是形状记忆性，它是一种能循环多次的可逆变化。即具有特定形状的聚合物受到外力作用，发生变形并被保持下来；一旦给予适当的条件（力、热、光、电、磁），就会恢复到原始状态。根据不同的触发材料记忆功能的条件，可将其分为电致型、光致型、热致型和酸碱感应型。形状记忆高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在电子、印刷、纺织、包装和汽车工业中具有良好的发展前景。

2.2.4生态可降解高分子材料

随着人类对环境的重视，材料的可降解性成为新的性能指标，因此生态可降解高分子材料受到广泛重视。目前我国生态可降解性高分子材料的发展还处于复制和仿制国外产品的初级阶段，国外产品占据主要市场。高分子的降解主要是各种生物酶的水解，其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料，尽管已形成了多个品种，但目前应用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和缓释性等方面仍存在较多问题，有待进一步研究[4]。

3.开发功能高分子材料的重要意义

功能高分子材料其独特的功能和不可替代的特性已带来各个领域技术进步，甚至质的飞跃，且在各行业已产生相当高的经济和社会效益，并导致许多新产品的出现。随着人们对有机高分子材料研究的逐步深入和加强，功能高分子材料的方向包括两方面：一方面，改进通用有机高分子材料，在不断提高它们的使用性能的同时，扩大其应用范围。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强。因此，功能高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向，必将影响人类的生产和生活产[5]。

【参考文献】

［1］张恒翔，蔡建，邱莎莎.功能高分子材料在军用包装中的应用[J].包装工程，2011，（23）：60～62.

［2］杨晓红，王海英.新型有机高分子材料发展[J].科技资讯，2009，（4）：7.

［3］杨北平，陈利强，朱明霞.功能高分子材料发展现状及展望[J].广州化工，2011，（6）：17～18.

高分子材料在医学中的应用篇5

社会在不断进步，生活必将更加精彩，随着老百姓消费升级步伐的加快，将有越来越多的美好事物呈现在我们的生活中。在此过程中，化工行业尤其是高端化工新材料行业一定能够大显身手，大有作为。

桃李不言，下自成蹊。化工对于生活所作的贡献，尽管是隐性的成分居多，但不可否认是巨大的、至为关键的。从这个意义来说，化工无疑是人类美好生活的“幕后英雄”。

守护人类健康

当前，化学合成药物依然是国际药品市场的主流，医药中间体、制剂都是化学工业的成果。有数据统计，目前我国可生产2000多种化工原料和医药中间体，产量居世界第一，化学药品制剂近100个剂型5000个品种，制剂产能居世界前列。我国已成为世界制药大国。同时，我国药品的需求和使用也快速增长，有权威机构预测，2011年我国可望成为世界第三大医药市场。

目前，几乎所有的β－内酰胺类抗生素我国都能生产，而且成本低廉。其中，青霉素产量居世界前位，大量出口供应国际市场；头孢类抗生素基本自给自足，还能部分出口。为β－内酰胺类抗生素主要配套的医药中间体苯乙酸，我国现有生产厂家近30家，总年产能力约2万吨。

我国现已开发并投入批量生产的喹诺酮类抗菌药主要有诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、依诺沙星、洛美沙星、氟罗沙星等，其有效成分均为合成化学物。

此外，我国还是世界上最大的解热镇痛药生产国，阿司匹林、扑热息痛、安乃近等品种的年产量均超1万吨，非那西丁、氨基比林、安替比林等品种的年产量超过1000吨。随着解热镇痛药的增长，其医药中间体也获得了长足的发展。

现代医学越来越离不开手术治疗，而手术则越来越仰仗化工、材料等相关学科的科技进步。小到输液用软管和注射用器具，大到人造组织、人造器官，无不需要高分子材料技术。

长期以来，国内不少医用耗材都采用聚氯乙烯材质，近年来，随着医用耗材的卫生要求日益严格，热塑性橡胶SBS的加氢产物(SEBS)等一批绿色环保医用材料如雨后春笋般兴起，为人们的身心健康再添一道保险。

现代医学的一大奇迹是仿生材料的问世，人体器官移植与重生不再是梦想。目前临床应用的人造血管材质主要为涤纶和膨体聚四氟乙烯两种。截至目前，许多科学家已从生物高分子材料或合成高分子材料中制造出了一二十科人造皮肤，如透明质酸膜、聚乳酸膜等，可诱导自体的组织细胞生长，形成新的、结构规则的真皮样组织，从而重建真皮层。假肢材料过去多用铝等硬金属材料制造，随着化学工业的发展，硅橡胶、聚乙烯、聚丙烯酸树脂3种化学物质成为常用的假肢材料，能使假肢制品更轻，更方便患者使用。对于人工器官，膜材料是其重要的介质，如人工胰采用的高分子膜材料很多，比较成功的有聚赖氨酸一海藻酸体系、聚丙烯酸酯体系、壳聚糖一海藻酸体系等。

还有手术用消毒剂、明胶水、交联剂、增塑剂等，手术用黏合剂和缝合用合成纤维线，医用靶向载体等，都是现代化工与材料科学的结晶。毫无疑问，化学工业的进步，将给健康医疗现代化带来了更多的奇迹。

助通讯工具升级换代生产高效

近两年，美国苹果公司引领的一场智能手机、平板电脑娱乐风暴风行全球，这类产品的娱乐功能，深受年轻人的喜爱。令化工业界自豪的是，这类电子产品的材质很多都是化学材料，如钢化有机玻璃、UV树脂材料、特种塑料、触摸屏材料、化学电池材料等电子化学品。毫不夸张地说，苹果手机、平板电脑是多种高端材料的完美组合，而化工材料无疑是其中的主角。

通讯工具对于人们及时联系沟通意义重大。改革开放以来，我国通信行业发生了巨大变化，在这其中，电子化学品行业立下了汗马功劳。目前，中国已经成为全球最大的电脑生产国，而每台电脑所需的配套化工产品有：用于显示器的液晶材料、取向剂、导电胶、黏合剂及清洗剂，集成电路制造所需的光刻胶、高纯试剂、助焊剂、塑封料，制造芯片的超纯硅原料，外壳和部件所用塑料材料，打印机所用的硒鼓……我国研发生产的上万种电子化学品，为电子信息技术的发展与办公自动化奠定了基础。

此外，中国也是手机生产大国，而手机产品无论从显示屏、壳体材料、集成电路板还是电池等，都必须大量采用化工材料。随着全球智能手机和平板电脑市场的快速增长，制造电子产品所需的电子化学品也需求大增。目前，我国生产的电子化学品的品种已达上万种。仅从电子产品外壳材料来说，聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯就应用最为广泛。

信息产业的发展以芯片技术为前提，而高性能的芯片有赖于高质量的原材料。对于集成电路产品而言，封装技术是非常关键的一环。近年来我国在集成电路封装材料方面已经取得一系列重大突破，目前环氧类封装材料用量最大，其次是有机硅类封装材料。

高分子材料在医学中的应用篇6

【关键词】纳米；医药；应用

1.引言

纳米材料（又称为超微颗粒材料）由纳米粒子组成。粒子尺寸范围在1～100nm之间。由于纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面和宏观量子隧道效应等[1]，因而在性能上与相同组成的传统概念上的微米材料有非常显著的差异，表现出许多优异的性能和全新的功能，已在许多领域展示出广阔的应用前景，引起了世界各国科技界和产业界的广泛关注。

随着人们研究的深入，纳米材料已广泛应用于医药领域，为现代疾病的诊断与治疗、现代药物的开发与创新提供了崭新的技术手段和工具。例如：Drezek等专门研究用于体内组织病理的光学成像技术，正在开发一种仅在遇到特定分子时发光的成像试剂。通过可降解的多肽交联剂与金纳米粒连接在一起，得到了一种分子成像试剂，在与特定分解酶结合时才改变颜色[2]。此外，纳米雄黄、纳米磁石以及纳米胰岛素口腔喷剂等已相继研制成功，并且显示出良好的药理药效作用，其发展前景十分乐观。如林本兰等人制备磁性纳米粒阿霉素白蛋白微球靶向抗癌药物[3，4]。

2.纳米材料在医学领域中的应用

在医学领域中，纳米材料应用于疾病的诊断和治疗，如肿、瘤、心血管病、传染病等重大疾病的诊治方面显示其重大的意义。

2.1疾病诊断方面的应用[5]

2.1.1影像学诊

通过将纳米大小的成像试剂靶向到肿瘤或身体其他特定部位，可为疾病诊断提供一种更快捷、对人体损伤更小、更精确的手段。

2.1.2实验室诊断

一种具有超高灵敏性激光单原子分子探测术问世了，它可通过人的唾液、血液、粪便以及呼出的气体，及时发现人体中哪怕只有亿万分之一的各种致病或带病游离分子。

2.1.3植入传感器诊断

利用纳米级微小探针技术，可向人体内植入传感器，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。

2.1.4细胞分离诊断

目前生物芯片材料已成功运用于单细胞分离、基因突变分析、基因扩增与免疫分析（如在癌症等临床诊断中作为细胞内部信号的传器）。美国等科学家利用纳米磁性粒子成功地分离出人体骨髓中癌细胞，从而达到检查细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。病理诊断方面，目前肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但利用原子力显微镜可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米结构改变，以解决现有的良恶性肿瘤及细胞来源判断不准确的难题。

2.1.5遗传病诊断方面

为判断胎儿是否具有遗传缺陷，以前常采用价格昂贵并对人体有损害的羊水诊断技术。如今应用纳米技术，可简便安全地达到目的。妇女怀孕8周左右，在血液中开始出现非常少量的胎儿细胞，用纳米微粒很容易将这些胎儿细胞分离出来进行诊断。纳米颗粒对关节疾病的诊断[6]，利用准弹性激光散射技术所测量的关节液纳米颗粒的平均粒度数据，可较易分析和判断所检查关节经历的病理生理变化。

2.2疾病治疗方面的应用

2.2.1基因方面[7]

如今纳米材料问世，在纳米尺度上建造的设备已使科学突飞猛进。纳米技术为当前基因疗法中的难题提供一些解决办法，并为癌症和糖尿病等顽症的疗法带来显著的疗效。器官移植方面，纳米科技所要做的是寻找生物兼容物质。纳米无机材料Fe3O4是一种天然无机磁性材料，对细胞毒性小，且容易被代谢。对磁性Fe3O4晶粒表面加以修饰[8]，使其包覆一层或多层生物高分子，如多聚糖，蛋白质等而形成核壳式结构，可增加材料的生物相容性；将使Fe3O4颗粒作为理想的基因载体成为可能。纳米磁粒靶向基因治疗动脉闭塞性疾病实验研究。张铁民等人[9]采用共沉淀法合成了纳米级磁粒，以逆转录聚合酶链式反应法（RT2PCR）克隆人血管内皮生长因子基因并构建高拷贝的真核表达质粒，应用乳化复合技术合成磁粒基因复合微球。使用纳米磁粒靶向VEGF基因治疗实验性血管闭塞性病变疗效显著，安全可靠，创立了一种新的基因治疗闭塞性血管病的方法。

2.2.2肿瘤研究方面

现在研究成的极其细小的氧化铁纳米颗粒[10]，可注入病人的癌瘤中，然后将患者置于可变的磁场中，使病人癌瘤中的氧化铁纳米颗粒升温46℃左右，烧毁癌瘤细胞，而其周围的健康组织不会受到伤害。另一种纳米壳，将其金质涂层贴在特定的束缚肿瘤细胞的抗体上，过充分加热纳米壳也能杀死癌细胞。也可把药物与这种氧化铁纳米颗粒结合注入患者体内，在外磁场作用下，使其向病变部位集中，从而达到定向治疗和提高疗效的目的。

我国研发的纳米药物载体治疗恶性肿瘤技术已取得显著成果，最近将转入临床试验阶段。张阳德教授介绍，这种新疗法是把原有的治癌药物稀释分解后的产物吸附在纳米颗粒上，然后再把带药的纳米颗粒利用靶向技术，直接作用于患病细胞，并在患病细胞上缓慢释放和分解药物，可望征服部分恶性肿瘤。

3.纳米科技在医药领域的发展前景

未来20年纳米与医药学的联系更为紧密，其趋势为：纳米材料将使诊断、检测技术向微观、微量、微型、微创或无创、快速、实时、动态、功能性和智能化的方向发展；应用于分子间的相互作用、分子复合物和分子组装的研究，将在病毒结构、细胞器结构细节和自身装配机理上取得进展；将使药物的作用实现器官和细胞内结构靶向化，这样不但减少了药物在其他健康细胞上的毒副作用，也提高了药物的稳定性、生物利用度和疗效，还可降低制药成本。随着世界上大量人力物力财力的投入，随着人们研究的深入，在科技高速发展的环境下，二十一世纪纳米技术将推动信息、医学、自动化及能源科学的迅速发展，给人类带来新的变化，引导21世纪又一次科技产业革命。

参考文献：

[1]王天赤，路嫔，车丕智，等.纳米材料的特性及其在催化领域的应用[J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2003，8：501～502.

[2]纳米医药传递系统[英]/shaferc∥Dr.DiscovToday.2005，l0（23/24）：1581.

[3]张晓琨，于滨.纳米技术在中药研究中的进展[J].中华中医药杂志（原中国医药学报），2007，22（7）：465～467.

[4]林本兰，沈晓冬，崔升，等.磁性纳米粒阿霉素微球制备的初探[J].中国医院药学杂志，2005，25（5）：424～426.

[5]陈伙德，贾振斌，邱敏，等.纳米材料在医药领域中的应用与展望[J].广东化工，2008，10（35）：93～95.

[6]吴昊，屠美，姚平，等.关节液中纳米颗粒的测量对关节疾病诊断的意义[J].中国病理生理杂志，2007，23（1）：173～177.

[7]陈伙德，贾振斌，邱敏，等.纳米材料在医药领域中的应用与展望[J].广东化工，2008，10（35）：93～95.