生物醫用高分子概述第1頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物醫用高分子內容1、醫用高分子概述2、生物降解高分子3、聚乳酸(聚丙交酯)4、聚內酯的改性5、血液相容性高分子6、藥物釋放體系7、組織工程第2頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六1、醫用高分子概述ConceptofBio-medicalPolymer第3頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物醫用材料國際標準化組織（ISO）的定義：生物醫用材料是指以醫療為目的，用于和活組織接觸以形成功能的無生命材料，包括具有生物相容性的或生物降解的材料。生物醫用材料是一類用于診斷、治療、修復或替換人體損傷組織、器官或增進其功能的新型高技術材料，包括生物醫用高分子材料、生物醫用陶瓷材料、生物醫用金屬材料和生物醫用復合材料第4頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物醫用材料的分類生物醫用金屬材料---BiomedicalMetallicMaterials生物醫用高分子材料---BiomedicalPolymer

生物高分子材料或生物醫用高分子材料是指在生理環境中使用的高分子材料，包括人工合成的高分子材料及天然高分子材料如蛋白質、多糖等。生物醫用無機非金屬材料或生物陶瓷---BiomedicalCeramics生物醫用復合材料---BiomedicalComposites生物衍生材料---BiologicallyDerivedMaterials第5頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六體內植入材料（invivo）

人工器官和修復矯正材料人工心瓣、血管、皮膚、角膜、關節、骨、齒科材料、縫合線、藥物、……半體內應用的材料（exvivo）

一般在體外應用，但應用時和體內的呼吸系統、血液循環系統或體液相連接的材料人工胃、肺、導管、透析器、透析膜、接觸眼鏡、……

體外應用的材料（invitro）醫療器械、酶、抗體、細胞、激素等的擔體、分離材料、人工代謝器、生物傳感器、……第6頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六天然衍生材料初始原料來自于動、植物或者人體，而后經過物理或化學方法加工、處理得到的材料。包括天然的無機衍生生物材料和天然的有機衍生生物材料。第7頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六有機材料生物惰性材料聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、硅橡膠、…生物降解材料

第8頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六會引起生物材料在體內變化的因素生理活動中骨骼、關節、肌肉的力學性動態運動細胞生物電、磁場和電解、氧化作用新陳代謝過程中生物化學和酶催化反應細胞粘附吞噬作用體液中各種酶、細胞因子、蛋白質、氨基酸、多肽、自由基對材料的生物降解作用要求又高、又嚴格第9頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物相容性分類和要求抗血小板血栓形成抗凝血性抗溶血性血液相容性抗白細胞減少性抗補體系統亢進性抗血漿蛋白吸附性抗細胞因子吸附性

生物相容性細胞粘附性無抑制細胞生長性細胞激活性組織相容性抗細胞原生質轉化性抗炎癥性無抗原性無誘變性無致癌性無致畸性

第10頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六●組織相容性

短期接觸性長期接觸性無急性毒性

無致敏作用無致炎作用無致畸作用

無致癌作用能與組織結合耐腐蝕

●相應的力學性能

●耐老化性

●可加工性

●可滅菌性第11頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六不同滅菌技術的條件l干熱法…………….160～190℃l高壓蒸汽法…………125～135℃/15～25分鐘l輻照法………….Co60輻照強度125×104Redl環氧乙烷熏蒸法…………….………….30分鐘l福爾馬林蒸汽熏蒸法…………….……...2小時l

酒精消毒滅菌法………….………….…30分鐘第12頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六各種滅菌技術的比較滅菌方法優點缺點干熱法無毒性殘留物使材料軟化、熔化、變形、降解高壓蒸汽法簡便、無毒性殘留物使材料變形、降解輻照法穿透性強對材料反應性弱見效快需專門設備使材料變質、交聯、斷鏈環氧乙烷熏蒸法穿透性強溫度低對材料無反應需專門設備有毒性殘留物可能過程耗時長福爾馬林熏蒸法簡便、可能發生反應有毒性殘留物可能酒精浸泡法簡便、無毒性殘留物可能使材料溶解、變形使所含的藥物溶出第13頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六滅菌技術選擇的參考參考依據參考因素材料性能不同材料性能不同耐熱性——軟化、變形、熔化、分解化學穩定性——水解性能反應性能耐輻照性溶解性相關因素

是否含有其它物質保證所含物質（生長因子、藥物）不受損失具體的使用目的與部位采用最可靠、簡便的滅菌方法第14頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六化學生命與健康高分子生物醫用高分子第15頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

看文獻 實驗設計 計算 化學反應 提純 分析 測試 加工 鑒定 動物試驗 論文、報告 國家審查 臨床試驗 國家審查 產品

研究周期長第16頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六利用合成高分子材料的優點可以通過分子設計后化學合成種類多性能可以調節和控制加工性可以大規模生產能優良產品性能重復性好價格便宜第17頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六2、生物降解高分子

BiodegradablePolymer第18頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六引起高分子降解的因素熱——熱降解輻照（光、UV線、g射線）——光降解、輻照降解氧化（O2、O3）——氧化降解輻照+氧化——光氧化降解水——水解降解微生物、酶——生物降解機械力——機械降解聲波——超聲降解環境——環境降解第19頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物降解材料

生物降解材料是指在生理環境下構成材料的分子能自動斷裂、從大分子變成小分子、從不溶解變成能溶解，從而能逐漸被機體代謝或吸收的材料第20頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物降解材料分類來源材料種類材料舉例天然材料天然無機物羥基磷灰石珊瑚礁等天然衍生材料甲殼素、殼聚糖、海藻酸鹽、膠原蛋白、葡聚糖、透明質酸、明膠、瓊脂等合成材料合成高分子脂肪族聚酯、聚酸酐、聚膦腈、聚原酸酯、聚醚等第21頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六天然衍生材料初始原料來自于動、植物或者人體，而后經過物理或化學方法加工、處理得到的材料。包括天然的無機衍生生物材料和天然的有機衍生生物材料。第22頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六降解機制材料在體內的降解和吸收是受生物環境作用的復雜過程，包括物理、化學和生化因素。物理因素主要是外應力化學因素主要有水解、氧化及酸堿作用生化因素主要是酶和微生物*由于植入體內的材料主要是接觸組織和體液，因此水解（包括酸堿作用和自催化作用）和酶解是最主要的降解機制第23頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六水解機制◆天然聚合物在生物中的降解，首先被水解或氧化降解為小分子，然后再被吸收排泄。可降解的合成高分子材料的降解主要是水解。水解降解過程可以被酸、堿或酶所催化。◆高分子量固態聚合物裝置從植入體內到消失，是由不溶于水的固體變成水溶性物質的過程，這個過程稱為溶蝕。◆分子鏈斷裂是降解的第一階段；吸收是第二階段：即進入體液的降解產物被細胞吞噬并被轉化和代謝。◆當分子量小到可溶于水的極限時（如數均分子量Mn5000道爾頓左右的聚酯），整體結構即發生變形和失重，逐步變為微小的碎片并進入體液。第24頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六酶解機制聚合物前期的水解過程不一定需要酶參加，但水解生成的低分子量聚合物片段可能需要通過酶的作用轉化為小分子代謝產物酶促水解和酶促氧化反應是材料在體內降解吸收的重要因素，酶在一定程度上影響降解機制和速度酶促水解機制：容易水解的聚合物，在體內可能同時存在單純水解和酶催化水解兩種作用第25頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六容易被水解酶降解的聚合物：聚酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚α-氰基丙烯酸以及某些聚酯型聚氨酯*酶促氧化機制：主要是一些非水解性聚合物材料在體內最后是通過吞噬細胞和巨細胞內吞作用而吸收代謝。體內的酶都參與了這個轉化反應，而過氧化歧化酶（SOD）則起到加速轉化的作用*自由基作用機制：氫氧自由基是引起降解的重要因素。例如，聚乳酸在有過氧化氫和二價鐵離子的介質中，比在單純水介質中的降解速度加快了近一倍第26頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六含有可水解基團高分子的降解模式

高分子類型主鏈的鍵合形式降解產物聚酯-C-C-O-C--C-OH＋HO-C-OO聚醚-C-O-C--C-OH＋HO-C-聚氨酯-C-O-C-N-C--C-OH＋CO2＋H2N-C-OH聚酰胺-C-C-N-C--C-C-OH＋H2N-C-OHO

合成類生物降解高分子第27頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六聚乙醇酸（聚乙交酯）（PGA）聚乳酸（聚丙交酯）（PLA）聚己內酯（PCL）聚羥丁酯（PHB）聚羥戊酯（PHV）聚羥基酸（PHA）脂肪族聚酯

第28頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物降解性：指在自然環境下可由于微生物等生物作用而分解的性質

*嚴格地說，指由于生物所具有的酶而分解的性質。不包括非酶的水解和溶解。在土壤中和海水中由于酶而降解的高分子材料，稱為生物降解性塑料。★生物吸收性：指在人體內由于酶或非酶作用而降解，而降解產物可被機體吸收、代謝的性質。*包括材料并未降解，而是在溶解狀態下被吸收的情況,如膠原等可由于酶的作用而降解的天然高分子。第29頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六材料在體內的吸收和排泄組織和細胞生物學方法是研究材料在體內吸收過程的主要手段，可用以評價材料的組織反應和生物相容性。用同位素標記方法可以定量地研究材料在體內的降解、吸收和排泄。材料本身的化學結構，其中聚合物主鏈的易水解性和單體的親水性是最要的因素。不同主鏈結構的合成高分子在中性水介質中降解的難易程度從大到小排列如下：聚酸酐>聚原酸酯>聚羧酸酯>聚氨基甲酸酯>聚碳酸酯>聚醚>聚烴類第30頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六影響高分子生物降解性的主要因素化學組成

分子中包含的可水解基團的種類和含量?

分子主鏈的柔性?分子形態結構橡膠態(?)玻璃態(?)結晶態(?)親/疏水性

含親、疏水兩種基團只含單一種水基團

第31頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六圖生物降解高分子的分子量、強度和質量隨降解時間的變化第32頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物降解材料是一類十分重要的生物材料，在臨床醫學具有重要、廣泛的應用新生物降解材料的出現可以促進醫療技術的改革生物降解材料具有極高的經濟效益第33頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六3、聚乳酸(聚丙交酯)

Poly(lacticacid)

Polylactide第34頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六-(CH2)5-C-O-HO-R-OHNH2-R-NH2NH2-R-OHO＋e-己內酯聚己內酯催化劑引發劑Ti(OBu)4SnCl2·2H2OC16H30O4Sne-己內酯的開環聚合第35頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

乳酸 聚乳酸

早期m.w.<4000無實用性

1995年，日本Mitishi公司Ajioka

溶液縮聚法PLA:m.w.30×104

2000年SungILMoon等本體聚合法高分子量PLA

缺點

n催化劑有毒、難除去

n分子量難以進一步提高

n分子量分布難以控制直接縮聚法第36頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六0.5nSn(Oct)2聚丙交酯,聚乳酸

O

HO-[C-CH-O-]n-H

＋

CH3＋n/2H2On羥丙酸,乳酸

CH3HO-CHCOOH聚丙交酯的合成

Polylactide(PLA)+

2H2OZnOorSb2O3第37頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六擴鏈法

異氰酸酯偶聯擴鏈法-N=C=OTDIMDIHDI六亞甲基異氰酸酯(HDI)偶聯

O=C=N-(CH2)6-N=C=O第38頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

乳酸 丙交酯 聚乳酸

（分子量可達70~100×104）n

陰離子開環聚合引發劑：堿金屬化合物、醇鈉、醇鉀、丁基鋰

l

反應速度快、活性高、可溶液或本體聚合

l

副反應不易消除、不易得高分子量產物n

陽離子型開環聚合引發劑：質子酸或路易斯酸、烷基化試劑

l

不易發生消旋反應n

配位開環聚合催化劑：有機鋁、有機錫、稀土化合物間接法第39頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六是乳酸的環狀二聚體.存在兩種光學異構體.L-丙交酯是自然形成的異構體.DL-丙交酯是D-丙交酯和L-丙交酯的混合體.L-乳酸+L-乳酸→L-丙交酯d-乳酸+d-乳酸→D-丙交酯l-+d-→ld-丙交酯DL-丙交酯丙交酯第40頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六無毒生物可降解生物相容性好力學性能優良第41頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六聚丙交酯降解

聚丙交酯乳酸（三羧酸循環）水+二氧化碳

水（降）解第42頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六PLA的改性接枝共聚

PLA—淀粉接枝共聚物

PLA—葡萄糖接枝共聚物

共混改性與降解性高分子共混

——PGA、PCL、PHB、PHBV

淀粉、纖維素、甲殼質與非降解性高分子共混

——PEG、PVA、PVAC

天然橡膠、聚異戊二烯、PMMA

第43頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六圖聚乳酸分子量、強度和質量隨降解時間的變化分子量◆M.W.◆[h]力學性能◆強度◆伸長質量◆失重第44頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六高分子的降解機理表面降解本體降解第45頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六自催化降解機理PLA的降解產物是小分子乳酸，可進一步催化酯鏈的水解降解——酯鏈斷裂.材料表面的乳酸容易擴散到周圍的介質中，不會產生對水解降解的催化作用——表面降解慢.材料內部的乳酸難以擴散到周圍的介質中，造成乳酸的積聚，進一步催化酯鏈的斷裂——內部降解快.第46頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

降解速率本體降解速率表面>

降解速率多孔

降解速率致密>第47頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六圖真菌對體外降解PLGA(50/50)失重的影響*

(■)有真菌;(●)無真菌*真菌種類:FusariumL023第48頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六圖真菌對體外降解PLGA(50/50)吸水率的影響*

(■)有真菌;(●)無真菌*真菌種類:FusariumL023第49頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六在實際應用中，對材料種類、形狀、結構的選擇，以及對材料的保存，必須仔細考慮材料的降解性能和降解機理第50頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六4、聚內酯的改性

PolylactoneModification

第51頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六聚內酯代謝途徑

聚乙交酯乙醇酸聚丙交酯乳酸三羧酸循環水+二氧化碳聚己內酯分子量小于5000吞噬細胞吞噬降解降解第52頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六人體組織、器官的治愈時間皮膚組織3~10天被膜組織15~30天內臟器官1~2月硬組織2~3月大器官半年以上第53頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

l

化學方法 ◆本體改性

l

物理方法 ◆表面改性

▲共聚反應

在高分子分子設計的基礎上，通過將不同性質

單體分子的共聚，使材料滿足性能要求

▲高分子共混

將不同性能的高分子按一定比例混合，以達到

性能要求

▲高分子表面改性

用物理或化學的方法和手段，使材料表面引入

某些基團，從而具有要求的表面性能

高分子改性方法第54頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六影響高分子生物降解性的主要因素

化學組成

分子中包含的可水解基團的種類和含量?

分子主鏈的柔性?分子形態結構橡膠態玻璃態結晶態親/疏水性

含親、疏水兩種基團只含單一種水基團

第55頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六調節生物降解高分子降解速度的依據影響因素影響規律化學組成易水解基團多降解速度快分子量分子量高——降解速度慢親/疏水性含水率高——降解速度快結晶型/無定型無定型——降解速度快形狀表面積大——降解速度快環境——溫度pH值濕度酶、微生物體內/體外降解速度——隨溫度升高而加快——堿性≥酸性≥中性——有水≥干燥——促進加快——體內≥體外第56頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六共聚(丙交酯-乙交酯)(PLGA)丙交酯乙交酯+0.5n0.5mSn(Oct)2

O

O

~-[C-CH2-O-]m--[C-CH-O-]n-~

CH3共聚(丙交酯-乙交酯)第57頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六圖PLA和PGA均聚物及共聚物植入鼠組織的半降解壽命第58頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六通過在PLGA中引入柔性且溶解性優的PCL鏈段改善PLGA的力學性能PCL鏈段：脆性減小、柔性提高通過調節共聚物的組成，降低聚合物的玻璃化轉變溫度PCL鏈段：玻璃化溫度PGLC改性效果

第59頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六聚乙二醇(PEG)

HO-[CH2CH2O]n-H無毒親水性好可溶于水和多數有機溶劑無免疫原性具有功能性的羥基第60頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

H-[-O-(CH2)5-C-]m-

-[O-(CH2)2-]On--[C-(CH2)5-O]m-HOO

PCL

PEO

PCLPCL-PEO-PCL三嵌段共聚物(PCE)HO-[CH2CH2O]n-H＋2m第61頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六PCE降解機理酯鍵隨水解反應而斷裂

~CL-CL-CL--PEO--CL-CL--PEO-CL-CL~

2.部分

PEO

鏈段被從聚酯鏈上斷下+PEO-PEO-3.斷下的PEO

鏈段被溶解于降解介質之中第62頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六不同生物降解材料共混改性比較共混用生物降解材料淀粉、纖維素生物降解合成高分子分散方法機械混合熱熔混合分散狀態宏觀分散分子分散對透光性影響大小對氣密性影響大小加工成型性能無法成薄膜和細纖維能成薄膜和細纖維崩解碎片大小大小價格較低較高第63頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六根據高分子的特點，可在高分子分子設計的基礎上，通過內酯單體同其它不同性質的單體或高分子的共聚，或者通過聚內酯高分子同其它不同性質材料的共混，實現高分子的本體改性，得到具有要求降解速率和力學性能的高分子材料第64頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六5、血液相容性高分子BloodCompatiblePolymer第65頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

紅細胞

血細胞白細胞、淋巴細胞

血小板

血液蛋白（白蛋白、纖維蛋白

球蛋白、水溶性蛋白）

血漿糖

脂肪

電解質有形成分無形成分血液的組成第66頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六*血液通過心臟、血管循環全身。

**血循環作用：將取自肺部的氧氣及消化道的營

養物質（氨基酸、糖、脂肪）水和無機鹽等傳

輸到身體的各部組織。同時從各組織中把CO2、

尿素等廢物送至肺臟和排泄器官排出體外。在

新陳代謝中起運輸和補給作用。同時也在保持

身體的酸堿平衡、水平衡、調節體溫、抵抗病

菌、輸送激素和酶等方面起著重要作用。

***血液量：一般成年人的血液總量越占體重的

7~8%。第67頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六血液相容性

材料與血液接觸后不引起血漿蛋白變性不破壞血液的有效成分不導致血液凝固和血栓形成

的能力第68頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六抗血小板血栓形成抗凝血性抗溶血性血液相容性抗白細胞減少性抗補體系統亢進性抗血漿蛋白吸附性抗細胞因子吸附性第69頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六凝血◆機理:血漿蛋白在材料表面的吸附白蛋白、球蛋白和各種糖蛋白的競爭吸附，在表面形成復雜的蛋白質吸附層。

根據材料的表面性質、吸附蛋白質的不同可引起不同的凝血途徑。◆過程:血漿由流動狀態轉變為膠凍狀態的過程；是由多種酶催化、涉及血細胞和血漿蛋白一系列生化反應的結果。第70頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六蛋白質吸附外部材料（紅色血栓）纖維蛋白＋血小板凝聚＋包埋紅細胞可能的凝血機制血小板凝聚（白色血栓）低流速高流速血流

生成栓塞第71頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六√材料表面的物理和化學性質

√血液在材料表面的流動情況

√血液性質影響凝血的因素第72頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六◆惰性表面（低界面能表面）

天然機體：5爾格/厘米

一般高分子：25－100爾格/厘米

金屬、無機鹽：500-5000爾格/厘米

◆負電荷表面：正常血管膜-8~-13mV

◆非均相表面（微相分離結構）

微區尺寸：~100A表面

（血小板同糖蛋白距離）

◆疏松結構表面：水凝膠表面材料表面性質的影響第73頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

在合成材料中結合抗凝血物質

前列腺素、肝素、凝血酶物質、尿激酶

增加活性組織在材料表面的生長和再生

內皮細胞的生長

材料同生物活性組織共沉淀

膠原蛋白、血纖維蛋白、白蛋白、葡聚糖、

膠原蛋白/氨基葡糖

第74頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六與血液相接觸裝置的常用材料l

血袋及導管-----聚氯乙烯（PVC）硅橡膠聚乙烯

…

透析膜和透析管----纖維素及其衍生物聚丙烯聚砜

…

人工血管、心臟瓣膜--聚酯（PET，Dacron） 聚四氟乙烯（Teflon）、 膨化聚四氟乙烯（ePTFE） 聚醚氨酯（PEU）

…第75頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六表用于心血管系統的生物材料及其主要用途材料用途醫用或外科手術編織聚酯管狀導管動脈修復膨體聚四氟乙烯管狀導管動脈修復有機硅彈性體（PDMS）管材ECC活性部分導管聚氨酯管材、涂層、靜電成型導管、微孔壁導管導管、起搏器導線、小口徑動脈修復塑化PVC管材導管乳膠可充氣球裝配動脈內導管血管成型術再生纖維素半滲透膜血液透析醋酸纖維素聚砜第76頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六血液相容性

用于人工腎、人工器官等醫用高分子材料

必須具備的重要性質

凝血時間

血漿凝集時間

血小板及血球滯留

血漿蛋白吸附

血球變形

滲透壓

溶血

PH

血氧量

金屬離子含量

…第77頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六血液相容性是數十年來未能克服的重要科學課題，正有待進一步克服解決。第78頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六6、藥物釋放體系

DrugDeliverySystem

(DDS)第79頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六影響藥物釋放行為因素藥物載體的性質

材料的組成、組分、分子量、結晶度、親/疏水性、形態結構

藥物的劑型

基板型、貯存型、形狀、大小、表面積藥物的性質

親/疏水性、生物活性、分子量第80頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六服藥后血藥濃度的經時變化第81頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六理想的藥物制劑[1]使血藥濃度或需藥部位的藥物濃度維持在一定的濃度范圍；[2]在達到療效的前提下，盡量減少藥物用量；[3]將藥物直接送到病患部位；[4]減小藥物的毒副作用，并安全、可靠；[5]服用方便，易于被患者接受；[6]在通常環境下具有一定的物理和化學穩定性。第82頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六藥物釋放體系第一代：傳統型藥物制劑第二代：緩釋型藥物制劑（DSRP）（1950年代起）第三代：控釋型藥物制劑（CRP）（1970年代起）第四代：靶向型藥物制劑（TDDS）（1980年代起）第83頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六藥物載體

輔料

藥物制劑組成藥物

藥物制劑第84頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六藥物藥物制劑中真正具有治療作用的成分，是由藥物學家通過設計、合成和分離后得到的真正具有藥效的化學成分第85頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六在藥物制劑中起著負載藥物、影響藥

物的溶出或擴散速度，從而起著對藥

物緩釋、導向、延長壽命，以及用藥

簡便化作用的輔助材料。

藥物載體生物降解性載體

——排出體外、體內無殘留非生物降解性載體

——留在體內、體內有殘留第86頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六輔料藥物制劑重要的組成部分，為達到藥物穩定、增溶、助溶、緩釋、控釋，以及使制劑便于加工、便于服用等目的而添加的、除藥物本身之外各種其它必須品的總稱*藥劑輔料（PharmaceuticalNecessities）*藥劑助劑（PharmaceuticalAids）第87頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六輔料根據在藥劑中的具體作用分為:

溶劑、增溶劑、助溶劑、助懸劑、增稠劑、乳化劑、滲透壓調節劑、潤濕劑、助流劑、包衣材料、囊衣材料、粘合劑、調香劑、著色劑、軟骨基質等40多種第88頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六安全有效藥效——治療作用劑量

按體重或其它標準計算的藥物服用量給藥途徑

*胃腸道給藥——口服用藥*體腔內粘膜給藥——眼內、口腔、舌下、鼻腔、直腸用藥*經皮給藥——膚貼用藥*靜脈注射給藥——靜脈注射用藥*肌肉注射給藥——皮下注射用藥第89頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六劑型

◆形狀、大小、表面積

基體式

藥物

載體貯存式第90頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六釋藥時間擴散作用生物降解作用生物可降解藥物載體非生物降解性藥物載體血藥濃度不同性質藥物載體的藥物釋放行為第91頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六表常用的作為藥物載體的高分子材料生物降解性載體非生物降解性載體明膠聚乙烯醇淀粉聚醋酸乙烯酯白蛋白聚苯乙烯膠原聚硅氧烷橡膠甲殼素或殼聚糖聚丙烯酸酯纖維素聚酰胺藻酸鹽聚甲基丙烯酸酯聚酸酐聚氨基甲酸酯聚腈基丙烯酸烷基酯聚乙烯脂肪族聚酯聚四氟乙烯聚原酸酯聚酯第92頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六LyophilizationCollectingSolution/SuspensionDrugdissolved/suspendedinPolymersolutionPolymer

＋Solvent

＋

DrugWashing,CentrifugatingO/WemulsionMicrosphereproductsO/W

乳液-溶劑揮發高分子實心微粒體制備技術第93頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六胰島素溶液

W/O/W乳液-溶劑揮發技術第94頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六影響微粒體形態結構的因素油相/水相比例溫度攪拌速度攪拌時間聚合物因素?種類?組成?分子量第95頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六實現藥物靶向釋放途徑◆主動靶向

對藥物載體進行表面改性，使病患部位容易被載體識別，從而使藥物能集中在患病部位◆被動靶向

利用藥物釋放體系本身性能的差異(如顆粒大小、磁性等)來影響藥物釋放體系在體內的運行途徑，從而使藥劑在病患部位聚集，以達到只對病患部位給藥的目的第96頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六制劑顆粒粒徑與及其在體內的導向部位顆粒粒徑在體內的導向小于50納米能穿過肝臟內皮或通過淋巴傳輸到脾和骨髓，也可達到腫瘤組織，最終到達肝0.1~0.2微米可被網狀內皮系統的巨噬細胞從血液中吸收可通過靜脈、動脈或腹腔注射1微米是白血球最易吞噬物質的大小2~12微米可被毛細血管網攝取，不僅可以達到肺，而且可以達到肝和脾7~12微米可被肺攝取，從靜脈注射大于12微米阻滯在毛細管末端，或停留在肝、胃及帶有腫瘤的器官中第97頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六高分子水可混溶溶劑藥物納米（藥）粒（藥物）高分子溶液納米（藥）粒制備技術水體系納米（藥）粒分散液分離、干燥滴加第98頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六生物材料在藥物釋放體系具有重要、廣泛的應用生物降解材料是一類十分重要的生物材料新生物材料的出現可以促進醫療技術的改革，從而造福于人民第99頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六7、組織工程

TissueEngineering第100頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六組織和器官缺損的臨床治療方法比較方法優點缺點自體組織器官移植無免疫排斥問題供源有限造成患者新損傷異體組織器官移植可增加供體來源供源有限存在異體間免疫排斥異種組織器官移植可解決供體來源問題存在組織相容性問題和免疫排斥問題人工替代物第101頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六組織和器官缺損的臨床治療方法比較方法優點缺點人工替代物可大量生產、解決供源問題可避免免疫排斥隱患不具備組織和器官的功能成為異物而產生異物反應。第102頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六組織工程

TissueEngineering

組織工程是使組織細胞依附于由生物材料所制備、具有與所需修復的組織或器官具有相同形狀的支架上，在經過體外培養擴增后再植入體內所需修復的病損部位，使之在體內進一步增殖、分泌基質，使之最終修復組織或器官。

第103頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六細胞-支架復合體組織工程化器官細胞支架細胞生長因子組織工程三要素第104頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六細胞支架的功能

n

為細胞的增殖創造環境：提供營養、進行氣體交換及排除廢物n

為細胞增殖、繁衍提供三維空間n

決定再生組織與器官的形狀與大小第105頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六l

良好的生物相容性

l

生物降解性，且降解速度與細胞的增

殖速率相匹配

l

良好的細胞親和性

l

降解產物不對細胞繁殖產生不利的影響

l

一定的力學性能

l

可加工成型性

l

可滅菌性作為細胞支架材料的要求第106頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六組織工程用材料來源材料種類材料舉例天然材料天然無機物羥基磷灰石、珊瑚礁等天然高分子甲殼素、殼聚糖、海藻酸鹽、膠原蛋白、葡聚糖、透明質酸、明膠、瓊脂等動物源衍生物骨、皮膚、毛發脫鈣骨、脫細胞皮膚、熱解烏賊骨、脫蛋白毛發等合成材料合成高分子脂肪族聚酯、聚酸酐、聚膦腈、聚原酸酯、聚醚等第107頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六支架形態結構的要求

l

具有一定的孔徑、孔密度

孔徑太小：細胞無法入孔、阻礙細胞繁殖和擴增孔徑太大：細胞難以與孔壁接觸使無法與支架粘附l

呈開放的三維孔結構l

與被修復的組織或器官具有相同的形狀、大小l

具有可供操作的力學性能

強度、硬度、柔韌性支架形態結構調控第108頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六支架構筑技術

溶液澆鑄-致孔劑法凍干燥

相分離法

致孔劑-相分離法

快速成型法纖維塑型

纖維編織超臨界流體法第109頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六

●人體不同組織具有不同的形態結構

●某些組織具有取向結構

●該取向結構直接關系到組織的信息傳

輸和生物力學等功能對支架形態結構的特殊要求第110頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六影響溫度誘導相分離過程的參數成核機理傳熱效果溶液濃度致冷溫度溶劑第111頁，共125頁，2023年，2月20日，星期六親水性差缺乏細胞識別位細胞親和性差

細胞粘附率低