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生物醫用高分子材料
摘要:簡述了對功能高分子材料的認識,功能高分子材料的特徵和功能高分子材料的分類,接著重點寫生物醫用高分子的發展前景和趨勢,對生物醫用功能高分子的認識和其重要性的認識。
關鍵詞:功能高分子材料,生物醫用高分子材料。
功能高分子材料
功能高分子材料一般指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料,或具體地指在原有力學性能的基礎上,還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、葯理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料。功能高分子材料是上世紀60年代發展起來的新興領域,是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域後開發涌現出的新材料。近年來,功能高分子材料的年增長率一般都在10%以上,其中高分子分離膜和生物醫用高分子的增長率高達50%
所謂功能性高分子材料,一般是指具有某種特別的功能或者是能在某種特殊環境下使用的高分子材料,但這是相對於一般用途的通用高分子材料而言。這一定義只是一個概括,不一定很確切,較多的人認為所謂功能性高分子材料是指具有物質能量和信息的傳遞、轉換和貯存作用的高分子材料及其復合材料。如有光電、熱電、壓電、聲電、化學轉換等功能的一些高分子化合物。可以看出,這是一類范圍相當大、用途相當廣、品種相當多,而又是在生活、生產活動中經常遇見的一類高分子材料。
功能高分子材料按照功能特性通常可分成以下幾類:
(1)分離材料和化學功能材料;(2)電磁功能高分子材料;(3)光功能高分子材料;(4)生物醫用高分子材料。 功能高分子材料是高分子學科中的一個重要分支,它的重要性在於所包含的每一類高分子都具有特殊的功能。
隨著時代的發展,在醫學領域中越來越迫切地需要開發出能應用於醫療的各種新型材料,經多年的研究已發現有多種高分子化合物可以符合醫用要求,我們也把它歸屬於功能性高分子材料。
一般歸納起來醫用高分子材料應符合下列要求:
1、化學穩定性好,在人體接觸部分不能發生影響而變化;
2、組織相容性好,在人體內不發生炎症和排異反應;
3、不會致癌變;
4、耐生物老化,在人體內材料長期性能無變化;
5、耐煮沸,滅菌、葯液消毒等處理方法;
6、材料來源廣、易於加工成型。
經多年研究,能較好符合上述要求的高分子化合物主要有兩大類,一類是有機硅化合物,第二類是有機氟化物,最主要的兩種產品是硅橡膠和聚四氟乙烯,例如美國GE公司開發了一批主要是有機硅方面的用於醫學領域的功能高分子化合物。
生物醫用高分子材料的現狀和發展趨勢
生物醫用高分子材料是以醫用為目的,用於和活體組織接觸,具有診斷、治療或替換機體中組織、器官或增進其功能的高分子材料,即biomedical polymeric materials , 生物醫用高分子材料是在高分子材料科學不斷向醫學和生命科學滲透,高分子材料廣泛應用於醫學領域的過程中,逐漸發展起來的一類生物材料,它已形成一門介於現代醫學和高分子科學之間的邊緣科學。在功能高分子材料領域, 生物醫用高分子材料可謂異軍突起, 目前已成為發展最快的一個重要分支。
生物醫用高分子材料的發展經歷了三個階段,第一階段始於1937 年,其特點是所用高分子材料都是已有的現成材料, 如用丙烯酸甲酯製造義齒的牙床。第二階段始於1953 年, 其標志是醫用級有機硅橡膠的出現, 隨後又發展了聚羥基乙酸酯縫合線以及四種聚(醚- 氨) 酯心血管材料, 從此進入了以分子工程研究為基礎的發展時期。該階段的特點是在分子水平上對合成高分子的組成、配方和工藝進行優化設計, 有目的地開發所需要的高分子材料。目前的研究焦點已經從尋找替代生物組織的合成材料轉向研究一類具有主動誘導、激發人體組織器官再生修復的新材料,這標志著生物醫用高分子材料的發展進入了第三個階段。其特點是這種材料一般由活體組織和人工材料有機結合而成, 在分子設計上以促進周圍組織細胞生長為預想功能, 其關鍵在於誘使配合基和組織細胞表面的特殊位點發生作用以提高組織細胞的分裂和生長速度在國外,生物醫用高分子材料研究已有50多年的歷史,早在1947 年美國已發表了展望性論文。 隨後,美國、日本、歐洲等工業發達國家不斷有文章報道,有些並已在臨床上得到應用。 我國研究歷史較短,上世紀70年代開始進行人工器官的研製,並有部分器官進入臨床應用。1980 年成立了中國生物醫療工程學會,並於1982 年又成立了中國醫學工程學會人工臟器及生物材料專業委員會,使得生物醫學器材獲得進一步發展. 生物醫用高分子材料作為一門邊緣科學,融合了高分子化學和物理、高分子材料工藝學、葯理學、病理學、解剖學和臨床醫學等方面的知識,還涉及許多工程學問題。生物醫用高分子材料的發展,對於戰勝危害人類的疾病,保障人民身體健康,探索人類生命奧秘具有重大意義。
1 生物醫用高分子材料的基本要求及生物相容性
對於生物醫用高分子材料來說,除了要有醫療功能外,還必須強調安全性,即不僅要治病,而且對人體健康無害。 當然,對生物醫用高分子材料的要求也不是一律不變的,可因其使用環境或功能的不同而異,如外用醫療材料與肌體接觸時間短,要求可稍低,而與血液直接接觸,或體內使用的材料則要求較高。
2 生物醫用高分子材料的種類及發展
生物醫用高分子材料按性質可分為非降解和可生物降解兩大類。非生物降解的生物醫用高分子包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等,其在生理環境中能長期保持穩定,不發生降解、交聯或物理磨損等,並具有良好的力學性能。可生物降解的生物醫用高分子材料則包括膠原、脂肪族聚酯、聚氨基酸、聚己內酯等,這些材料能在生理環境中發生結構性破壞,且降解產物能通過正常的新陳代謝被基體吸收或排出體外。非降解和可生物降解生物醫用高分子材料在生物醫學領域各具有自己獨特的發展地位,然而,隨著生物醫學和材料科學的發展,人們對生物醫用高分子材料提出了更高的要求,可生物降解生物醫用高分子材料越來越得到人們的親睞。因此,在這里主要討論可生物降解醫用高分子材料的種類。
根據來源來劃分,可生物降解醫用高分子材料可分為天然可生物降解和合成可生物降解兩大類。
3 生物醫用高分子材料的應用及展望
生物技術將是21世紀最有前途的技術, 生物醫用高分子材料將在其中扮演重要角色, 其性能將不斷提高, 應用領域也將進一步拓寬。生物醫用高分子材料應用主要有以下幾個方面:
(1)與血液接觸的高分子材料。與血液接觸的高分子材料是指用來製造人工血管、人工心臟血囊、人工心瓣膜、人工肺等的生物醫用材料, 要求這種材料要有良好的抗凝血性、抗細菌粘附性, 即在材料表面不產生血栓、不引起血小板變形, 不發生以生物材料為中心的感染。此外, 還要求它具有與人體血管相似的彈性和延展性以及良好的耐疲勞性等。
(2)組織工程用高分子材料。組織工程學是近十年來新興的一門交叉學科,它是應用工程學和生命科學的原理和方法來了解正常和病理的哺乳類組織的結構- 功能關系, 以及研製生物代用品以恢復、維持或改善其功能的一門科學。細胞大規模培養技術的日臻成熟和生物相容性材料的開發與研究, 使得創造由活細胞和生物相容性材料組成的人造生物組織或器官成為可能。
(3)葯用高分子材料。與低分子葯物相比,葯用高分子具有低毒、高效、緩釋、長效、可定點釋放等優點。根據葯用高分子結構與制劑的形式, 葯用高分子可分為三類: a. 具有葯理活性的高分子葯物,它們本身具有葯理作用,斷鏈後即失去葯性, 是真正意義上的高分子葯物。b.低分子葯物的高分子化。低分子葯物在體內新陳代謝速度快, 半衰期短, 體內濃度降低快, 從而影響療效, 故需大劑量頻繁進葯, 而過高的葯劑濃度又會加重副作用, 此外, 低分子葯物也缺乏進入人體部位的選擇性。將低分子葯物與高分子結合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。C.葯用高分子微膠囊,即將細微的葯粒用高分子膜包覆起來形成微小的膠囊,其作用有:延緩、控制釋放葯物, 提高療效; 掩蔽葯物的毒性、刺激性和苦味等不良性質, 減小對人體的刺激; 使葯物與空氣隔離, 防止葯物在存放過程中的氧化、吸潮等不良反應, 增加貯存的穩定性。
(4)醫葯包裝用高分子材料。用於葯物包裝的高分子材料正逐年增加,包裝葯物的高分子材料大體上可分為軟、硬兩種類型。硬型材料如聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等, 由於其強度高、透明性好、尺寸穩定、氣密性好,常用來代替玻璃容器和金屬容器, 製造飲片和膠囊等固體制劑的包裝。新型聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯除具有優異的力學性能及阻隔性能外, 還有較強的耐紫外線性, 可用於口服液、糖漿等的熱封裝。軟型材料如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯及乙烯- 醋酸乙烯共聚物等, 常加工成復合薄膜, 主要用來包裝固體沖劑、片劑等葯物。而半硬質聚氯乙烯片材則被用作片劑、膠囊的鋁塑泡罩包裝的泡罩材料。至於葯膏、洗劑、酊劑等外用葯液的包裝, 則用耐腐蝕性極強且綜合性能優良的聚四氟乙烯來擔任。
(5)隱形眼鏡是最常見的眼科用高分子材料製品。對這類材料的基本要求是: ①具有優良的光學性質, 折光率與角膜相接近;②良好的潤濕性和透氧性; ③生物惰性, 即耐降解且不與接觸面發生化學反應; ④有一定的力學強度, 易於精加工及抗污漬沉澱等。常用的隱形眼鏡材料有聚甲基丙烯酸β-羥乙酯, 聚甲基丙烯酸β- 羥乙酯- N - 乙烯吡咯烷酮, 聚甲基丙烯酸β- 羥乙酯- 甲基丙烯酸戊酯, 聚甲基丙烯酸甘油酯- N - 乙烯吡咯烷酮等。浙江工業大學的鄔潤德等研究的聚鈦硅氧烷化合物, 由於在聚合體系中加入了鈦烷氧化物交聯劑,使材料的緻密性增加, 減少了固化收縮, 制備了一種優良的隱形眼鏡材料。此外, 發生病變的角膜和晶狀體也可用人工角膜和人工晶狀體替代。人工角膜可用硅橡膠、聚甲基丙烯酸酯類或聚酯等薄膜制備。人工晶狀體的主體材料可用聚甲基丙烯酸酯類, 其起固定作用的附加爪狀細枝可用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯的共聚物或甲基丙烯酸環己酯和甲基丙烯酸丁酯的共聚物等。
(6)醫用粘合劑與縫合線。生物醫用粘合劑是指將組織粘合起來的組織粘合劑, 它們除了應具備一般軟組織植入物所應有的條件外, 還應滿足下列要求: ①在活體能承受的條件下固化, 使組織粘合; ②能迅速聚合而沒有過量的熱和毒副產物產生; ③在創傷癒合時粘合劑可被吸收而不幹擾正常的癒合過程。常用的粘合劑有α- 氰基丙烯酸烷基酯類, 甲基丙烯酸甲酯- 苯乙烯共聚物及亞甲基丙二酸甲基烯丙基酯等。手術用縫合線可分為非吸收型和可吸收型兩大類。非吸收類包括天然纖維(如蠶絲、木棉、麻及馬毛等) 和合成纖維(如PET、PA、PP、PE 單絲、PTFE 及PU 等) 。可吸收類包括天然高分子材料(如羊腸線、骨膠原、纖維蛋白等) 和合成高分子材料(如聚乙烯醇、聚羥乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羥基乙酸等) 。其中, 由聚乳酸和聚羥基乙酸或兩者的共聚物製成的縫合線因性能優越而倍受關注。這種縫合線強度可靠, 對創口縫合能力強, 又可生物降解而被肌體吸收, 是一種理想的醫用縫合線。
(7)醫療器件用高分子材料。高分子材料制的醫療器件有一次性醫療用品 (注射器、輸液器、檢查器具、護理用具、麻醉及手術室用具等) 、血袋、尿袋及矯形材料等。一次性醫療用品多採用常見高分子材料如聚丙烯和聚4-甲基- 1 - 戊烯製造。血袋一般由軟PVC 或LDPE 製成。由PU 制的綳帶固化速度快, 質輕層薄, 不易使皮膚發炎, 可取代傳統的固定材料———石膏用於骨折固定。硅橡膠、聚酯、聚四氟乙烯、聚酸酐及聚乙烯醇等都是性能良好的矯形材料,已廣泛用於假肢製造及整形外科等領域。
醫用高分子材料的發展方向主要包括:
(1)可生物降解醫用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視, 無論是作為緩釋葯物還是作為促進組織生長的骨架材料, 都將得到巨大的發展。
(2) 1906 年En rililich 首次提出葯物選擇性地分布於病變部位以降低其對正常組織的毒副作用, 使病變組織的葯物濃度增大, 從而提高葯物利用率這一靶向給葯的概念。此後一個世紀以來, 靶向葯物的載體材料一直吸引了醫葯工作者的興趣。其中高分子納米粒子以其特有的優點是近年來國內外一個極為重要的研究熱點。
(3)任何一種材料都是通過其表面與環境介質相接觸的, 因此材料的開發與應用必然涉及其表面問題的研究。一般高分子材料的表面對外界響應性較弱, 但有些高分子表面的結構形態會因外界條件(如pH、溫度、應力、光及電場等) 的改變在極短時間內發生相應的變化, 從而造成表面性質的改變, 此乃智能高分子表面。因此設計這類智能表面將是生物醫用高分子材料發展的一個重要方面。
(4)隨著科學的發展,由高分子材料製成的人工臟器正在從體外使用型向內植型發展,為滿足醫用功能性、生物相容性的要求,把酶和生物細胞固定在合成高分子材料上,從而製成各種臟器,將使生物醫用高分子材料發展前景越來越廣闊。
(5)通常,在組織工程的應用中,高分子材料支架要負載上生長因子,以促進組織在生物體內的再生,另一方面,把特殊的粘附因子,如粘連蛋白結合到支架上,可使聚合物表面能夠促進對某種細胞的粘附,而排斥其它種類的細胞,即支架對細胞進行有選擇的粘附。為了使生長因子和粘附因子能夠結合到可降解高分子材料上,就需要對材料進行表面改性,而有時表面改性很困難, 因此,可利用與天然聚合物雜化的方法來達到上述目的, 同時由於這些材料有良好的機械性能,又可以彌補天然聚合物強度不高、穩定性差的缺點。可見,生物雜化材料在這方面的表現是相當突出的, 必將成為醫用生物高分子材料發展的一個主要趨勢。
給我分吧,我找得苦。
2、高分子材料有哪些功能
天然的、合成的和復合的高分子材料已經遍及人們的衣、食、住、行乃至信息、能源、航空航天以及國防等各個領域,其重要性是不言而喻的。那麼到底什麼是高分子呢?
天然的、合成的和復合的高分子材料已經遍及人們的衣、食、住、行乃至信息、能源、航空航天以及國防等各個領域,其重要性是不言而喻的。那麼到底什麼是高分子呢?看看我們的周圍世界,人們穿的是棉、毛、滌綸等製成的衣服,吃的是富含澱粉和蛋白質的米、面、肉、蛋等食物,家裡用的是由各種聚乙烯、聚氯乙烯等塑料製成的器皿,出門坐的是裝有橡膠輪胎的汽車,所有這些不都是高分子在生活中生動的體現嗎!
從化學角度來定義,高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成,而每個分子鏈都是由共價鍵聯合的成百上千的一種或多種小分子構造而成。高分子的分類有多種,按來源可分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類;根據用途則可分為結構高分子和功能高分子;另外根據工業產量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等。
高分子材料的功能很多,而且應用十分廣泛。就結構高分子而言,大家知道最多的當屬塑料、橡膠和纖維。其中塑料產量最大,主要用於包裝材料、結構材料、建築材料以及交通運輸材料;橡膠的主要用途為製造輪胎;纖維的主要用途為衣著用料。此外結構高分子還包括工程塑料、耐高溫高分子以及液溫高分子等。對於功能高分子,其最顯著的特點在於它具有特殊的光、電、磁、催化等性能。例如光致變色高分子、導電高分子、鐵磁性高分子、催化高分子以及生物功能高分子等,以下僅就生物功能高分子作一簡要介紹。生物功能高分子包括三個方面:一是醫用高分子,包括:(1) 合成軟組織,例如人工臟器、人造皮膚等,其特點是需要具有血液相容性。(2) 合成硬組織,例如骨骼、牙齒等,它們需要具有生物相容性,即不被人體細胞所排斥。二是葯用高分子,包括:(1)高分子葯物,即將葯物的活性成分接在高分子鏈上,進入體內後分解產生葯物的有效成分;(2) 高分子載葯體系,將葯物的活性成分用高分子包裹或混合後帶入體內,用以控制葯物釋放速度,從而達到葯物使用的長效性和高效性。三是醫療器械與診斷材料,例如臨床診斷與分析化驗用的高分子材料,包括細胞培養器和生物感測器等。
當然,高分子材料在給人類創造美好生活的同時,也帶來了一些負面效應,其中最明顯的當屬廢舊塑料等引起的「白色污染」。造成這一後果的主要原因是高分子材料在自然環境下降解緩慢,目前已有不少科學家開始著手研究這一問題,並已取得了一定的進展,相信在不久的將來,可降解的高分子材料就會走進我們的生活,它必將為我們創造出一個更加美好的生存環境。
3、誰可以說說有關於醫用高分子材料
醫用高分子材料可以分為可降解型和非降解型
非降解型高分子主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等。
可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內酯等。根據使用的目的或用途,醫用高分子材料還可分為心血管系統、軟組織及硬組織等修復材料。
4、如何提高生物醫用高分子材料的血液相容性與抗凝血性
1.生物材料應用廣泛,品種很多,有不同的分類方法。通常是按材料屬性分為:合成高分子材料(聚氨醋、聚醋、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他醫用合成塑料和橡膠等)、天然高分子材料(如膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖等)、金屬與合金材料(如欽金屬及其合金等)、無機材料(生物活性陶瓷,羥基磷灰石等)、復合材料(碳纖維/聚合物、玻璃纖維/聚合物等)。根據材料的用途,這些材料又可以分為生物惰性(bioinert)、生物活性(bioactive)或生物降解(biodegradable)材料。這些材料通過長期植入、短期植入、表面修復分別用於硬組織和軟組織修復與替換。生物醫用材料由於直接用於人體或與人體健康密切相關,對其使用有嚴格要求。
5、高分子聚合物材料、無機材料、金屬材料分可以作為人體內哪些組織的支架材料進?
高分子聚合物材料:PEEK可以作為骨科替代,如頭顱;明膠、海藻酸鈉、殼聚糖、透明質酸、PEG、聚乳酸、PLGA等可以作為軟組織的替代物,如皮膚、臟器(心臟貼片、人工胰島移植、神經系統如脊柱、子宮、等),研究中也有做骨、軟骨、椎間盤的纖維環的,只是實際應用中強度不夠,所以受限。聚丙烯醯胺類(可以作為人工晶狀體,只不過一般不認為是支架)。還有少數研究做的比較偏,如海綿體(幫助治療雄性小鼠勃起的)。
無機材料:主要是陶瓷吧,比如羥基磷灰石可以做骨組織支架或者骨釘。
金屬材料:妥妥的骨組織支架常見的,如304鋼板在二戰中被用作骨折的植入體,但存在導致植入體周圍骨組織退化,更容易骨折的問題,以及免疫排斥等相容性問題。鈦合金的骨組織支架要好很多,生物惰性且可吸收。
6、生物醫用高分子材料的簡介
生物醫用高分子材料是生物醫學材料中發展最早、應用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發展的材料。
它既可以來源於天然產物,又可以人工合成。此類材料除應滿足一般的物理、化學性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。
按照不同的性質,醫用高分子材料可分為非降解型和可降解型兩類
對於前者,要求其在生物環境中能長期保持穩定,不發生降解、交聯或物理磨損等,並具有良好的物理機械性能。
非降解型高分子主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等。
可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內酯等。根據使用的目的或用途,醫用高分子材料還可分為心血管系統、軟組織及硬組織等修復材料。
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7、什麼是高分子材料
那麼到底什麼是高分子呢?看看我們周圍的世界,人們穿的是棉、毛、滌綸、睛綸等製成的衣服,吃的是富含澱粉和蛋白質的米、面、肉、蛋等食物,家裡用的是由各種聚乙烯、聚氯乙烯等塑料製成的器皿,出門坐的是裝有橡膠輪胎的汽車,所有這些不都是高分子在生活中生動的體現嗎?
從化學角度來定義,高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成,而每個分子鏈都是由共價鍵聯結的成百上千的一種或多種小分子構造而成。高分子的分類有多種,按來源可分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類;根據用途則可分為結構高分子和功能高分子;另外根據工業產量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等。
高分子材料的功能很多,而且應用十分廣泛。就結構高分子而言,大家知道最多的當屬塑料、橡膠和纖維。其中塑料產量最大,主要用於包裝材料、結構材料、建築材料以及交通運輸材料;橡膠的主要用途為製造輪胎;纖維的主要用途為衣著用料。此外結構高分子還包括工程塑料、耐高溫高分子以及液晶高分子等。對於功能高分子,其最顯著的特點在於它具有特殊的光、電、磁、催化等性能。例如光致變色高分子、導電高分子、鐵磁性高分子、催化高分於以及生物功能高分子等,以下僅就生物功能高分子作一簡要介紹。
生物功能高分子包括三個方面:一是醫用高分子,包括:①合成軟組織,例如人工臟器、人造皮膚等,其特點是需要具有血液相容性。②合成硬組織,例如骨骼、牙齒等,它們需要具有生物相容性,即不被人體細胞所排斥。二是葯用高分子,包括:①高分子葯物,即將葯物的活性成分接在高分子鏈上,進人體內後分解產生葯物的有效成分;②高分子載葯體系,將葯物的活性成分用高分子包裹或混合後帶人體內,用以控制葯物釋放速度,從而達到葯物使用的長效性和高效性。三是醫療器械與診斷材料,例如臨床診斷與分析化驗用的高分子材料,包括細胞培養器和生物感測器等。
當然,高分子材料在給人類創造美好生活的同時,也帶來了一些負面效應,其中最明顯的當屬廢舊塑料等引起的「白色污染」。造成這一後果的主要原因是高分子材料在自然環境下降解緩慢,目前已有不少科學家開始著手研究這一問題,並已取得了一定的進展,相信在不久的將來,可降解的高分子材料就會走進我們的生活,它必將為我們創造出一個更加美好的生存環境。
8、由天然纖維素可以衍生哪些重要的高分子材料?其主要特點和用途是什麼
由天然纖維素可以衍生哪些重要的高分子材料?其主要特點和用途是什麼
天然的、合成的和復合的高分子材料已經遍及人們的衣、食、住、行乃至信息、能源、航空航天以及國防等各個領域,其重要性是不言而喻的.那麼到底什麼是高分子呢?
天然的、合成的和復合的高分子材料已經遍及人們的衣、食、住、行乃至信息、能源、航空航天以及國防等各個領域,其重要性是不言而喻的.那麼到底什麼是高分子呢?看看我們的周圍世界,人們穿的是棉、毛、滌綸等製成的衣服,吃的是富含澱粉和蛋白質的米、面、肉、蛋等食物,家裡用的是由各種聚乙烯、聚氯乙烯等塑料製成的器皿,出門坐的是裝有橡膠輪胎的汽車,所有這些不都是高分子在生活中生動的體現嗎!
從化學角度來定義,高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成,而每個分子鏈都是由共價鍵聯合的成百上千的一種或多種小分子構造而成.高分子的分類有多種,按來源可分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類;根據用途則可分為結構高分子和功能高分子;另外根據工業產量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等.
高分子材料的功能很多,而且應用十分廣泛.就結構高分子而言,大家知道最多的當屬塑料、橡膠和纖維.其中塑料產量最大,主要用於包裝材料、結構材料、建築材料以及交通運輸材料;橡膠的主要用途為製造輪胎;纖維的主要用途為衣著用料.此外結構高分子還包括工程塑料、耐高溫高分子以及液溫高分子等.對於功能高分子,其最顯著的特點在於它具有特殊的光、電、磁、催化等性能.例如光致變色高分子、導電高分子、鐵磁性高分子、催化高分子以及生物功能高分子等,以下僅就生物功能高分子作一簡要介紹.生物功能高分子包括三個方面:一是醫用高分子,包括:(1) 合成軟組織,例如人工臟器、人造皮膚等,其特點是需要具有血液相容性.(2) 合成硬組織,例如骨骼、牙齒等,它們需要具有生物相容性,即不被人體細胞所排斥.二是葯用高分子,包括:(1)高分子葯物,即將葯物的活性成分接在高分子鏈上,進入體內後分解產生葯物的有效成分;(2) 高分子載葯體系,將葯物的活性成分用高分子包裹或混合後帶入體內,用以控制葯物釋放速度,從而達到葯物使用的長效性和高效性.三是醫療器械與診斷材料,例如臨床診斷與分析化驗用的高分子材料,包括細胞培養器和生物感測器等.
當然,高分子材料在給人類創造美好生活的同時,也帶來了一些負面效應,其中最明顯的當屬廢舊塑料等引起的「白色污染」.造成這一後果的主要原因是高分子材料在自然環境下降解緩慢,目前已有不少科學家開始著手研究這一問題,並已取得了一定的進展,相信在不久的將來,可降解的高分子材料就會走進我們的生活,它必將為我們創造出一個更加美好的生存環境.
9、何為高分子材料???
那麼到底什麼是高分子呢?看看我們周圍的世界,人們穿的是棉、毛、滌綸、睛綸等製成的衣服,吃的是富含澱粉和蛋白質的米、面、肉、蛋等食物,家裡用的是由各種聚乙烯、
聚氯乙烯
等塑料製成的器皿,出門坐的是裝有橡膠輪胎的汽車,所有這些不都是高分子在生活中生動的體現嗎?
從化學角度來定義,高分子是由分子量很大的
長鏈
分子所組成,而每個分子鏈都是由
共價鍵
聯結的成百上千的一種或多種小分子構造而成。高分子的分類有多種,按來源可分為
天然高分子
、天然高分子衍生物、合成高分子三大類;根據用途則可分為結構高分子和
功能高分子
;另外根據工業產量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等。
高分子材料
的功能很多,而且應用十分廣泛。就結構高分子而言,大家知道最多的當屬塑料、橡膠和纖維。其中塑料產量最大,主要用於包裝材料、結構材料、建築材料以及交通運輸材料;橡膠的主要用途為製造輪胎;纖維的主要用途為衣著用料。此外結構高分子還包括工程塑料、耐高溫高分子以及
液晶高分子
等。對於功能高分子,其最顯著的特點在於它具有特殊的光、電、磁、催化等性能。例如
光致變色高分子
、
導電高分子
、
鐵磁性
高分子、催化高分於以及生物功能高分子等,以下僅就生物功能高分子作一簡要介紹。
生物功能高分子包括三個方面:一是
醫用高分子
,包括:①合成軟組織,例如人工臟器、
人造皮膚
等,其特點是需要具有
血液相容性
。②合成硬組織,例如骨骼、牙齒等,它們需要具有
生物相容性
,即不被
人體細胞
所排斥。二是葯用高分子,包括:①高分子葯物,即將葯物的活性成分接在
高分子鏈
上,進人體內後分解產生葯物的有效成分;②高分子載葯體系,將葯物的活性成分用高分子包裹或混合後帶人體內,用以控制葯物釋放速度,從而達到葯物使用的長效性和高效性。三是醫療器械與診斷材料,例如臨床診斷與分析化驗用的高分子材料,包括
細胞培養
器和
生物感測器
等。
當然,高分子材料在給人類創造美好生活的同時,也帶來了一些負面效應,其中最明顯的當屬
廢舊塑料
等引起的「
白色污染
」。造成這一後果的主要原因是高分子材料在自然環境下降解緩慢,目前已有不少科學家開始著手研究這一問題,並已取得了一定的進展,相信在不久的將來,可降解的高分子材料就會走進
我們的生活
,它必將為我們創造出一個更加美好的生存環境。