生物醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)用材料的一個重要組成部分，是一類用于診斷、治療和器官修復(fù)與再生的材料，具有延長患者生命、提高患者生存質(zhì)量的作用，是材料科學、化學、生命科學和醫(yī)學交叉的發(fā)展領(lǐng)域。
《生物醫(yī)用高分子材料》（第二版）從簡述生物醫(yī)用高分子材料的基礎(chǔ)知識開始，按照生物醫(yī)用高分子材料的使用要求進行章節(jié)編排，介紹了生物相容性和安全性評價，醫(yī)療診斷用高分子材料，藥物緩釋和控釋用高分子材料，血液凈化用高分子材料，眼科、軟組織替代和再生用高分子材料，硬組織替代和組織工程用高分子材料，醫(yī)用高分子材料的設(shè)計，共8章。
本書適于作為高分子材料專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教材，并可供從事生物醫(yī)學材料研究的技術(shù)人員及材料醫(yī)學專業(yè)師生參考。
前言
生物醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學材料中發(fā)展早、應(yīng)用廣泛、用量大的材料之一，也是一類正在迅速發(fā)展的材料。它既可以來源于天然產(chǎn)物，又可以人工合成。目前，國內(nèi)外對生物醫(yī)用高分子材料的研究非常熱門，但用作系統(tǒng)講授生物醫(yī)用高分子材料專業(yè)課程的教材并不多。
由四川大學主編的《生物醫(yī)用高分子材料》于2006年被列入普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材，于2009年3月正式出版發(fā)行，之后重印，并在多個學校獲得使用。2011年該教材被列入四川省“十二五”普通高等教育本科規(guī)劃教材。該教材在使用過程中得到了大家的認可，但也存在許多需要改進的地方。
在廣泛征求授課教師和使用單位的意見和建議后，四川大學對《生物醫(yī)用高分子材料》教材進行修訂。與2009年版教材相比，主要修訂如下。
（1）將原教材的章節(jié)進行了梳理和重排。按照對生物醫(yī)用高分子材料的使用要求進行章節(jié)的編排，首先是緒論，第2章是生物相容性相關(guān)內(nèi)容，之后是按照診斷用高分子材料、藥用高分子材料、治療用高分子材料（包括血液凈化用、軟組織用和硬組織用高分子材料）的順序進行編排，章節(jié)的排序更具有邏輯性。
（2）在第1章緒論中增加了高分子科學基礎(chǔ)知識的內(nèi)容，便于非高分子專業(yè)學生在學習生物醫(yī)用高分子材料之前先了解一些高分子基礎(chǔ)知識。
（3）原教材中的第2章和第3章合并為一章，內(nèi)容做了適當刪減，全部講述生物相容性相關(guān)知識。
（4）原教材第4章中，血液透析內(nèi)容過多，進行了適當刪減。
（5）原教材第4章眼科材料與軟組織用高分子材料合并為一章。
（6）原教材第4章牙科材料與硬組織材料合并為一章。
（7）在第7章支架材料制備中，增加了一些新的制備方法，如自組裝、3D打印技術(shù)等。
本次修訂由趙長生提出修訂提綱，統(tǒng)稿由趙長生、孫樹東共同完成。參加教材修訂的人員：趙長生（第1章、第5章）、盧婷利（第1章，第7章）、蘇白海（第5章）、孫樹東（第2章、第3章，第6章）、李建樹（第4章）、李潔華（第3章）、趙偉鋒（第8章）。
由于編者時間、知識和能力所限，本次修訂仍存在一些不盡之處，今后還需進一步修改和完善，如增加生物醫(yī)用高分子材料表面處理和改性等內(nèi)容。
趙長生
2016年2月
版前言
生物醫(yī)用材料是指具有特殊性能、特殊功能，用于人工器官外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、檢查、治療疾患等醫(yī)療、保健領(lǐng)域,而對人體組織、血液不致產(chǎn)生不良影響的材料。國際標準化組織(ISO)法國會議專門定義的“生物材料”就是生物醫(yī)學材料，它是指“以醫(yī)療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無生命的材料”。
生物醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)用材料的一個重要組成部分，是一類用于診斷、治療和器官修復(fù)與再生的材料，具有延長病人生命、提高病人生存質(zhì)量的作用，是材料科學、化學、生命科學和醫(yī)學交叉的發(fā)展領(lǐng)域。其研究與開發(fā)既有重大的社會需求，也有重大的經(jīng)濟需求。高性能醫(yī)用高分子材料和器械是現(xiàn)代醫(yī)學各種診斷和治療技術(shù)賴以存在的基礎(chǔ)，并不斷推動各種新診斷和治療手段的出現(xiàn)。
醫(yī)用高分子的研究至今已有40多年的歷史。1949年，美國首先發(fā)表了醫(yī)用高分子的展望性論文。在文章中，次介紹了利用聚甲基丙烯酸甲酯作為人的頭蓋骨和關(guān)節(jié)，利用聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至1990年，美國、日本、西歐等發(fā)表的有關(guān)醫(yī)用高分子的學術(shù)論文和專利已過30000篇。有人預(yù)計，現(xiàn)在的21世紀，醫(yī)用高分子將進入一個全新的時代。除了大腦之外，人體的所有部位和臟器都可用高分子材料來取代。仿生人也將比想像中更快地來到世上。
在更加關(guān)愛人類自身健康的21世紀，醫(yī)用高分子材料必將發(fā)揮日益重要的作用。生物醫(yī)用材料的研究與開發(fā)也得到了國家相關(guān)部門的高度重視，“十五”和“十一五”國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（“973”）都設(shè)立了生物醫(yī)用材料的研究項目。生物醫(yī)用材料的未來發(fā)展必將是從簡單的使用到有目的地設(shè)計合成，獲得具有生命體需要的具有良好生物相容性和生物功能性的材料。在高等院校的生物醫(yī)學工程和高分子材料與工程等專業(yè)也都開設(shè)了生物醫(yī)用高分子材料的必選和選修課程。
醫(yī)用高分子材料大致可分為機體外使用與機體內(nèi)使用兩大類。機體外用的材料主要是制備醫(yī)療用品，如輸液袋、輸液管、注射器等。由于這些高分子材料成本低、使用方便，現(xiàn)已大量使用。機體內(nèi)用材料又可分為外科用和內(nèi)科用兩類。外科方面有人工器官、醫(yī)用黏合劑、整形材料等。內(nèi)科用的主要是高分子藥物。所謂高分子藥物，就是具有藥效的低分子與高分子載體相結(jié)合的藥物，它具有長效、穩(wěn)定的特點。
歸納起來，一個具備了以下七個方面性能的材料，可以考慮用作醫(yī)用材料:
（1）在化學上是惰性的，不會因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng)；
（2）對人體組織不會引起炎癥或異物反應(yīng)；
（3）不會致癌；
（4）具有抗血栓性，不會在材料表面凝血；
（5）長期植入體內(nèi)，不會減小機械強度；
（6）能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變性；
（7）易于加工成需要的復(fù)雜形狀。
人工器官是醫(yī)用高分子材料的主要發(fā)展方向。目前用高分子材料制成的人工器官已植入人體的有人工腎、人工血管、人工心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工骨骼、整形材料等。應(yīng)用的高分子材料主要有PVC、ABS、PP、硅橡膠、含氟聚合物等。正在研究的有人工心臟、人工肺、人工胰臟、人造血、人工眼球等。
本教材按照生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用分類進行編寫。編寫人員：趙長生（第1章部分、第2章、第4章部分、第8章）、顧忠偉（第1章部分）、張倩（第3章）、蘇白海（第4章部分）、李潔華（第5章）、李建樹（第6章）、謝興益（第7章）。
趙長生
2009年1月
趙長生，四川大學高分子科學與工程學院，副院長 教授，趙長生，男，1970年5月生，工學博士，教授，博士生導(dǎo)師，中共黨員，教育部高分子材料與工程專業(yè)教學指導(dǎo)委員會，四川省學術(shù)和技術(shù)帶頭人，四川大學高分子科學與工程學院副院長。2005年教育部新世紀優(yōu) 秀人才支持計劃，2008年獲四川省杰出青年基金，2012年獲國家杰出青年科學基金，2013年獲中組部“萬人計劃”——中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。
學習簡歷
1987年9月~1991年7月，成都科技大學高分子材料專業(yè)，大學本科；
1993年9月~1995年7月，四川大學生物醫(yī)學工程專業(yè)，碩士（提前攻博）；
1995年9月~1998年6月，四川大學生物醫(yī)學工程專業(yè)，博士。
工作簡歷
1991年7月~1993年9月，山東合成纖維股份有限責任公司，技術(shù)工作；
1998年7月~2001年9月，四川大學高分子材料系講師，副教授；
2001年10月~2003年9月，日本北海道大學，博士后；
2003年9月~至今，四川大學高分子科學與工程學院，教授，博導(dǎo)，副院長。
教學方面，作為第二負責人承擔了國家精品課程《材料科學與工程基礎(chǔ)》的講授，主持并主講《生物醫(yī)用高分子材料》課程，2005年四川省優(yōu) 秀教學成果一等獎（排名2），2010年四川省優(yōu) 秀教學成果二等獎（排名2），發(fā)表教學改革論文7篇。
長期從事聚醚砜材料結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控的研究，主要從事生物醫(yī)用高分子膜材料，及功能高分子材料的研究。承擔國家自然科學基金項目7項，教育部博士學科點基金2項，教育部新世紀和回國留學基金各1項，四川省青年基金1項，以及橫向科研課題多項。授權(quán)中國發(fā)明專利12項，轉(zhuǎn)讓7項，在Progress in Polymer Science，Biomaterials，Acta Biomaterialia，Analytica Chimica Acta，Journal of Hazardous Materials，Journal of Membrane Science等國際重要期刊上發(fā)表學術(shù)論文140篇，其中SCI收錄120余篇，SCI引用1700余次。
第1章緒論1
1.1高分子科學基礎(chǔ)知識1
1.1.1高分子的基本概念1
1.1.2高分子的分子組成1
1.1.3高分子的分子量3
1.1.4高分子結(jié)構(gòu)4
1.1.5高分子材料的制備5
1.2生物醫(yī)用高分子9
1.2.1高分子科學和技術(shù)的進步與醫(yī)用材料9
1.2.2生物醫(yī)用材料10
1.3生物醫(yī)用高分子制品的生產(chǎn)環(huán)境及消毒滅菌11
1.3.1生產(chǎn)環(huán)境11
1.3.2消毒滅菌15
1.4生物醫(yī)用高分子研究開發(fā)相關(guān)的問題17
1.4.1生物醫(yī)用高分子材料及制品的研究特色17
1.4.2醫(yī)療經(jīng)濟和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)17
習題18
參考文獻18
第2章生物相容性和安全性評價20
2.1醫(yī)用高分子的基本功能20
2.1.1物理性能21
2.1.2物理化學性能23
2.1.3生物體適應(yīng)的種類25
2.2材料與生物體的相互作用26
2.2.1材料與血液的作用27
2.2.2材料與蛋白質(zhì)的相互作用30
2.2.3材料與細胞的相互作用31
2.2.4材料與組織的相互作用32
2.2.5高分子材料在生物體內(nèi)的變化34
2.3醫(yī)用材料的生物相容性35
2.3.1生物相容性的分類35
2.3.2組織相容性36
2.3.3血液相容性37
2.4生物相容性的評價37
2.4.1生物學評價項目的選擇37
2.4.2生物學評價試驗方法及特點43
2.5生物材料降解的評價方法49
2.5.1降解機制50
2.5.2材料在體內(nèi)的吸收和排泄51
2.5.3影響降解的因素和降解速率的調(diào)控52
2.5.4降解材料的制品化及應(yīng)用53
2.6生物學評價與新材料研究53
2.6.1新材料的設(shè)計和研究53
2.6.2建立新的生物相容性的試驗方法54
2.7生物相容性研究及評價展望54
2.7.1生物相容性研究內(nèi)容55
2.7.2生物相容性評價方法55
習題55
參考文獻56
第3章醫(yī)療診斷用高分子材料57
3.1診斷用微球57
3.1.1高分子微球的制備方法58
3.1.2高分子親和微球的制備方法63
3.1.3高分子微球在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用65
3.2診斷用磁性粒子68
3.2.1磁性高分子微球的制備方法69
3.2.2磁性高分子微球的表面功能化70
3.2.3磁性微球在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用71
3.3高分子材料在診斷生物傳感器中的應(yīng)用72
3.3.1生物傳感器用高分子固定化載體73
3.3.2應(yīng)用舉例77
習題79
參考文獻79
第4章藥物緩釋和控釋用高分子材料81
4.1緒論81
4.2緩、控釋制劑釋藥原理84
4.2.1溶出原理84
4.2.2擴散原理84
4.2.3溶蝕與擴散、溶出結(jié)合86
4.2.4滲透壓原理86
4.2.5離子交換作用86
4.3緩、控釋制劑設(shè)計的影響因素87
4.3.1理化因素87
4.3.2生物因素88
4.4緩、控釋制劑的分類88
4.4.1貯庫型（膜控制型）88
4.4.2骨架型（基質(zhì)型）91
4.4.3滲透泵型控釋制劑92
4.4.4微囊和微粒型控釋制劑94
4.5口服脈沖釋放釋藥系統(tǒng)和結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)96
4.5.1口服脈沖釋放釋藥系統(tǒng)96
4.5.2結(jié)腸定位給藥、釋藥系統(tǒng)96
4.5.3植入型控釋給藥系統(tǒng)97
4.6常用高分子材料在緩、控釋領(lǐng)域中的應(yīng)用98
4.6.1天然高分子藥用材料98
4.6.2半合成高分子藥用材料102
4.6.3全合成高分子藥用材料105
4.7緩釋包衣膜的處方組成114
4.7.1包衣水分散體114
4.7.2包衣膜增塑劑及其選擇原則115
4.7.3包衣致孔劑116
4.7.4包衣抗黏劑116
4.8高分子載體輔助的緩、控釋藥物116
4.8.1緩、控釋藥物種類116
4.8.2靶向給藥系統(tǒng)117
4.8.3基因治療與非病毒基因載體118
4.9緩、控釋給藥系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢119
習題122
參考文獻122
第5章血液凈化用高分子材料124
5.1血液凈化技術(shù)124
5.1.1血液凈化的方式124
5.1.2血液凈化用高分子材料126
5.2血液透析130
5.2.1血液透析的基本原理和設(shè)備130
5.2.2血液透析及其技術(shù)138
5.3血液濾過及血液透析濾過143
5.3.1概述143
5.3.2血液濾過的基本原理143
5.3.3血液濾過的血液動力學特點145
5.3.4血液濾過對代謝的作用145
5.3.5血液濾過的臨床應(yīng)用145
5.4血液灌流147
5.4.1血液灌流發(fā)展史147
5.4.2血液灌流原理147
5.4.3血液灌流用材料147
5.4.4臨床應(yīng)用154
5.5血漿分離（或血漿置換）154
5.5.1血漿分離方法155
5.5.2血漿分離治療的適應(yīng)證和并發(fā)癥159
5.5.3血漿分離用膜材料159
5.6腹膜透析159
5.6.1腹膜透析簡介159
5.6.2腹膜透析原理與技術(shù)160
5.6.3腹膜透析的適應(yīng)證和禁忌證164
5.7人工肺164
5.7.1肺及人工肺的功能165
5.7.2中空纖維膜人工肺165
5.8人工肝165
5.8.1人工肝原理及分類166
5.8.2非生物型人工肝166
5.8.3生物型人工肝及其材料166
5.9血液凈化用中空纖維膜168
5.9.1高分子膜的制備方法168
5.9.2中空纖維膜的制備169
5.9.3典型的血液凈化用中空纖維膜170
習題173
參考文獻173
第6章眼科、軟組織替代和再生用高分子材料177
6.1眼科材料177
6.1.1眼科對高分子材料的要求177
6.1.2隱形眼鏡178
6.1.3人工角膜179
6.1.4人工晶狀體179
6.1.5人工淚管181
6.1.6義眼、活動義眼、人工眼球181
6.1.7人工玻璃體181
6.1.8眼用長效藥膜181
6.2軟組織替代和再生用高分子材料182
6.2.1組織引導(dǎo)材料182
6.2.2組織誘導(dǎo)材料183
6.2.3組織隔離材料184
6.2.4皮膚修復(fù)和再生用高分子材料185
6.2.5人工皮膚191
6.2.6人工肌肉193
6.2.7其他軟組織及其所用高分子材料194
習題196
參考文獻196
第7章硬組織替代和組織工程用高分子材料198
7.1牙科用高分子材料198
7.1.1牙齒的結(jié)構(gòu)198
7.1.2牙科用高分子材料198
7.2骨組織修復(fù)和再生用高分子材料202
7.2.1骨組織的組成與結(jié)構(gòu)202
7.2.2骨組織工程支架材料應(yīng)具備的條件203
7.2.3合成高分子支架材料204
7.2.4天然高分子支架材料204
7.2.5復(fù)合支架材料205
7.3組織工程支架用高分子材料208
7.3.1 組織工程的原理和方法208
7.3.2組織工程支架材料209
7.3.3組織工程支架的研究與制備方法213
習題216
參考文獻217
第8章醫(yī)用高分子材料的設(shè)計221
8.1緒言221
8.2高分子設(shè)計的基本理論221
8.2.1高分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)221
8.2.2聚合物特性的定量理論223
8.2.3聚合物分子設(shè)計的定性解析224
8.2.4高分子設(shè)計的一般方法225
8.3醫(yī)用高分子的設(shè)計226
8.3.1醫(yī)用高分子的必備條件和特殊性能要求226
8.3.2生物醫(yī)用聚氨酯226
8.3.3藥用高分子的設(shè)計226
習題227
參考文獻227
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