生物医用高分子.docx

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生物医用高分子

生物医用高分子

-CAL-FENGHAI.NetworkInformationTechnologyCompany.2020YEAR

《生物医用高分子材料》复习题

一、名词解释：

1、人工器官：

即人造器官，是模仿人体或生物体器官的部分或全部功能，通过特定的方式和方法制造的器官。

2、血液净化

血液净化是把血液引出体外，通过一个净化装置清除血液中的有害成物质，或补充营养成分到血液中达到治疗某些疾病的LI的。

3、血浆分离

血浆分离是对患有某些疾病病人的血液进行整体处理，将其血浆分出，然后从血浆中除去致病的大分子蛋口质，用以治疗某些难于对付的血液和免疫性疾病。

4、血液灌流

让洛解在血液中的物质，如某些代谢产物、外源性药物和毒物质吸附到具有丰富表面积的固态物质上，从而清除血中的毒物。

5、缓释制剂

指用药后能在较长时间内持续释放药物以达到长效作用的制剂，其中药物按一级速率释放。

6、控释制剂：

是指药物能在预定时间范围办自动以预定速率释放，使血药浓度长时间恒定维持在有效范围内的制剂。

7、人工肾

又称人工透析机，人工肾是一种透析治疗设备。

是用人工方法模仿人体肾

小球的过滤作用.在体外循环的情况下，去除人体血液内过剩的含氮化合

物、新陈代谢产物或逾量药物，调节水和电解质平衡，以使血液净化的一

种高技术医疗仪器。

8、药用高分子：

药用高分子指的是药品生产和制造加工过程中使用的高分子材料，包括作

为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物，以及与药物接触的包装贮运高分子材料。

9、人工血液

也称人工替代血液，是利用和血红蛋白相同的加工处理方法，维持血压不变，在扮演搬运各种物质角色的白蛋白中放入血红素分子，制成白蛋白血红素，这就是人工血液，严格来说只能取代人体血液携带氧气的功能，并无法取代白血球的免疫功能与血小板的凝血功能。

10、磁性生物高分子微球：

指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性物质结合起来形成具有一定磁性及特殊结构的微球°

11、软组织

软组织是指人体的皮肤、皮下组织、肌肉、肌腱、韧带、关节囊、滑膜

囊、神经、血管等

二、简答题:

1•高分子药物按分子结构和制剂的形式，它可分为哪三大类：

答：

（1）高分子化的低分子药物（即高分子载体药物）

（2）本身具有药理活性的高分子药物

（3）物理包埋的低分子药物

2.理想透析膜材料的特点主要有哪些？

答：

（1）弥散对流性：

对小分子物质有高度弥散性，还要以选择性渗透部分中分子物质

（2）血液相容性：

不凝血、不激活补体、对血细胞无损害作用

（3）黏附蛋白特性：

选择性咐附蛋白可提高膜的生物相容性

（4）物理特性：

物理性质稳定，不易破裂，无颗粒释放

3・血液透析的基本原理是什么？

答：

其基本原理是扩散和对流。

扩散就是半透膜两侧液体各自所含溶质浓度梯度及它所形成的不同渗透浓度，溶质从浓度高的一侧通过半透膜向浓度低的—侧移动。

对流也称超滤，是指溶质和溶剂因透析膜两侧的静水压和渗透压梯度不同而跨膜转动的过程。

4.血浆分离主要方式有哪两种？

答：

（1）离心分离法，分离出血浆弃去，换以正常人血浆或血浆替代液。

（2）膜式血浆分离法，主要利用具有分子选择性的滤膜，将致病物质从血浆中分离并弃去。

5.高分子膜主要的制备方法有哪几种？

答：

（1）拉伸法，将结晶化的聚合物材料挤压成膜或薄片沿垂直于挤压方向拉升时，其无定形区域在拉升方向出现狭缝状的细孔，再在较高温度下定形，得对称性多孔膜。

（2）溶出法，难溶的高分子材料中加入可溶性成分，制备成膜后，再用溶剂将可溶性组分浸提出来，形成多孔膜。

（3）相转化法，是一种以某种控制方法使聚合物从液态转变成固态时，固化过程是由于一个均相转变成两个液相而引发致孔的方法。

6.简要说明中空纤维膜制备方法有哪些（至少两种）

答：

（1）熔融纺丝-拉伸法：

聚合物在高压力下融熔挤出，在后拉伸过程中，使聚合物材料垂直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔，然后通过热定型工艺使孔结构固定。

（2）热致相分离：

将聚合物与一些高沸点小分子化合物在高温下形成均相液态，在降温过程中，使膜体系发生固-液或液-液相分离，然后通过萃取等脱除稀释剂，从而得到具备微孔结构的聚合物材料。

7.药物微囊化的优点主要有哪些？

答：

（1）可提高药物的稳定性。

（2）减轻药物的不良气味。

（3）防止药物在胃肠道内失活。

（4）用于缓释或控释药物的释放。

（5）降低成本，便于制剂投药生产、贮存和使用。

（6）避免药物配伍的变化。

（7）使药物浓度集中于靶区。

（8）稳定生物活性。

8.聚合物降解主要有哪三种机制？

答：

（1）疏水性聚合物通过主链上不稳定键的水解变成低相对分子质量、水溶性分子。

（2）不溶于的聚合物通过侧链基团的水解、离子化和质子化，变成水溶性聚合物。

（3）不溶于水的聚合物水解掉不稳定的交取链变成可溶于水的线型高分子。

9、目前人工肝支持系统通常都使用什么技术

（1）非生物性的人工肝辅助：

指不包括生物部分构成的人工肝支持系统，其功能以解毒为主，使用血液透析、血液灌流、血液滤过、血浆置换技术，是目前治疗肝衰竭的主要手段。

（2）生物性人工辅助：

指将同种或异种动物的器官、组织或细胞等与特殊材料或装置结合构成的人工肝支持系统。

采用离体肝灌流、人-哺乳类动物交叉灌流技术等。

（3）混合式人工肝：

由生物及非生物部分共同构成的人工肝支持系统，又称为组织工程人工肝。

由肝细胞、支架和生长因子组成，所用的技术有细胞分离技术、细胞培养技术、组织工程技术等。

10、戊二醛处理生物瓣的作用？

（1）戊二醛可使胶原分子交联，能増加生物材料的强度及耐久性，在电子显微镜下观察，能保持胶原的形态和结构。

（2）戊二醛还能封闭抗原基，是抗原性较新鲜组织降低100倍，组织埋藏实验证明经戊二醛处理的生物材料，仅有少量炎细胞浸润，无明显排异反应。

（3）消毒功能。

11、简述高分子微球的制备方法主要有哪两条路线：

（1）从已有的高分子（包括合成高分子和天然高分子）开始制备，利用溶至乳液溶剂蒸发、喷射干燥、相分离等方法将天然高分子或已有的合成高分子制备成微球。

（2）从小分子单体开始制备，利用悬浮聚合、乳液聚合、沉淀聚合、分散聚合等方法将单体制备成微球。

12、选择合适的膜材料成为人工肺技术发展的关键，请总结H前常用的膜材料。

（1）均质膜：

是指各向均质（即结构均匀）的致密膜，一般为硅橡胶适用于长时间的灌

注，由于气体与血液完全隔离，可有效地防止气栓的形成；

A优点：

气体弥散性能好;由于气血完全隔离，可有效防止气栓形成；由于无孔，不会造成水蒸汽渗出形成“湿肺"影响功能，可较长时间用于呼吸衰竭的支持；

B缺点：

机械强度不高，还需改进CO?

和02透过系数之比使其更接近生理状态。

（2）多孔膜：

可由聚四氟乙烯，聚丙烯，聚乙烯，聚苯烯等材料组成，最常用的是聚丙烯膜，它加工过程仅为物理过程，无化学过程，没有化学添加剂，毒性小，血液相容性好，机械强度高，透气性好，价格低廉；

A优点：

因有微孔，透气性好，消除了气血交换的膜阻力，提高了气体传输功能；加工过程仅为物理过程，无化学过程，没有化学添加剂；毒性小；血液相容性好；机械强度较高；价格较低；

B缺点：

长时间应用.氧合性能不稳定；有产生气栓的危险；有血浆渗漏的可能，由此造成液体随气体大量蒸发。

（3）毛细管型膜肺：

有硅胶毛细管组装粘结而成。

（4）中空纤维型:

由聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯烯，聚碳酸酯等中空纤维组成。

13、高分子微球在生物医学工程中的应用主要有哪些？

答：

（1）药物载体

（2）固定化酶

（3）免疫细胞检查

（4）病毒脱除

（5）核酸杂交的固定

（6）栓塞作用

14、简述生物三代生物传感器的发展历程。

答：

第一代生物传感器：

以酶的天然介体——氧来作为酶与电极之间的电子通道，直接检测酶反应底物的减少或产物的生成。

第二代生物传感器：

用小分子的电子媒介体来代替氧沟通酶活性中心与电极之间的电子通道，通过检测媒介体的电流变化来反映底物浓度的变化

第三代生物传感器：

利用自身与电极间的直接电子转移来完成信号转换的生物传感器

15、磁性微球作为分离载体在生物分离中的应用

（1）细胞分离

（2）蛋白质分离纯化

（3）核酸分离

三、论述题:

1、你所在的公司准备发展一种聚合物材料作为血管植入物，你是负责进行

产品开发的生物医学工程师，你会考虑哪些材料？

解释你的选择。

（1）血管植入物需满足的条件:

0）具备医用高分子材料的条件：

a.在体内不变性，无毒性；b.对人体组织无异物反应；c.不发生癌；d.无抗原性；e.有耐久性，经长期使用，不失去原有的物理性;f・容易加工成型；g.耐受消毒，不变性，不变型；h.价廉；

2富有弹性和伸展性，尽可能的近似机体的血管；

（3）适当的孔性：

a.便于宿主组织长入管壁.使组织覆盖或形成“新内膜”，使人工血管机质化；b.小血管长入，使管壁中间部位生长内皮细胞并得到血液营养供应，防止营养变性；

④良好的抗血栓性；

「⑤缝合容易，断端不松散；

6有利于血液流动的形态；

7消毒简单，有抵抗感染性能。

（2）综合考虑以上因素，可以选用的材料有涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、

聚四氟乙烯和聚氨酯:

1涤纶：

极牢固，抗撕裂，耐用；易于缝合和操作；长期通畅率高（主动脉、骼动脉＞95%）。

但没有弹性，修复小直径血管效果不理想。

2聚四氟乙烯：

柔韧，易于缝合和操作，耐用。

但没有弹性；有的部位使用长期通畅率不及PET；缝合后材料不能立即在针眼处收缩，造成渗血时间延长；修复小血管效果不理想。

3聚氨酯：

较好的血液相容性。

好的弹性，能与宿主动脉很好地适应。

但在体内会发生不易控制的降解（聚醍型PU不太容易降解）、钙化（可涂碳改善）。

修复小直径血管试验效果最好。

2、如果让你设计并制作一个中空纤维膜肺，该怎么做？

叙述你的设计、制作

过程。

（1）设计：

（①选材：

首先根据医用高分子材料的基本性能要求，常用的有均质膜材料，如硅橡胶和多孔膜材料，如聚丙烯。

二者各有优缺点，前者气血完全隔离，可有效防止气栓形成；由于无孔，无血浆渗漏。

但是，其机械强度较低，且气血交换阻力大。

后者透气性好，气血交换阻力低；毒性低；血液相容性好；机械强度较高；价格较低。

但是有气栓的危险、血浆渗漏等问题。

但相比均质膜材料而言，总体的性能优于前者。

故我将选用PP膜材，其尺寸根据有效面积计算。

②血流及气体流道设计：

目前主要有两种结构，管壳流式（内走血）和交叉流式（外走血）。

前者血液流动呈细线状，气体与血液之间的交换阻力较大、几乎占全部阻力的90%。

而后者由于血液侧流动的混合特性，其流道弯曲.方向多变，众多的阻挡形成局部的二次流，从而降低了血液侧传质阻力，可使总传质系数相对于管壳流式提高2-3倍。

为了克服层流，増大血气交换，应减少血膜厚度和纤维直径，并采用交叉流式结构设计。

G）外壳及内芯设计：

使用有机玻璃，根据纤维用量设计外壳、内芯的长度和内外径。

注意纤维束与外壳内芯要紧密接触，避免血液短路。

⑵制作：

①制膜：

其大致过程是原材料申丝尊充填甘油卷绕，—

其中，纺丝方法有两种，a.融熔纺丝法：

将聚合物加热熔融后压入纺丝头的环形喷口，喷出成为液态细流，在气体或液体介质中冷却成为纤维的纺丝方法；b.溶液纺丝法:

将聚合物溶液压入纺丝头的环形喷口，喷出成为液态细流，立即进入凝固浴使之固化成纤维的纺丝方法。

根据凝固方式的不同可分为湿纺和干纺：

A湿纺：

在液态介质中固化，喷出的液态细流中的溶剂向液体介质中扩

散，聚合物（细流）析出固化。

B干纺：

在气