第八章醫(yī)用高分子材料的穩(wěn)定與降解

第八章醫(yī)用高分子材料的穩(wěn)定與降解第一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一ApplicationsofBiodegradablePolymers

第二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一“人耳”老鼠國家“973”計劃首席科學(xué)家、上海組織工程與開發(fā)中心主任曹誼林教授方法是將裸鼠的背上割開一個口子，然后將已經(jīng)培養(yǎng)好的“耳朵”植入后縫合?！岸洹笔窃诖酥耙恢荛_始制備的。先用一種高分子化學(xué)材料——聚羥基乙酸作成“人耳”的模型支架，然后讓細(xì)胞在這個支架上繁殖生長。支架最后會自己降解消失，“耳朵”便與老鼠渾然成為一體。第三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一什么是生物醫(yī)用材料

生物醫(yī)用材料是一類用于診斷、治療或替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高技術(shù)材料，是材料科學(xué)技術(shù)中的一個正在發(fā)展的新領(lǐng)域，不僅技術(shù)含量和經(jīng)濟價值高，而且與患者生命和健康密切相關(guān)。近10多年以來，生物醫(yī)用材料及制品的市場一直保持20％左右的增長率。生物醫(yī)用材料可分為醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用陶瓷材料和醫(yī)用高分子材料三大類第四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一意義和目的生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用廣泛，僅高分子材料，全世界在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的就有90多個品種、1800余種制品，西方國家在醫(yī)學(xué)上消耗的高分子材料每年以10％～20％的速度增長。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是生物技術(shù)的重大突破，生物材料的應(yīng)用將更加廣泛。生物材料市場發(fā)展勢頭迅猛，其發(fā)展態(tài)勢已可以與信息、汽車產(chǎn)業(yè)在世界經(jīng)濟中的地位相比。

第五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一2000年全球醫(yī)療器械市場己達(dá)1650億美元，其中生物醫(yī)學(xué)材料及制品約占40％～50％。組織工程支架材料、藥物緩釋材料、心血管系統(tǒng)修復(fù)材料、血液凈化材料、外科修復(fù)和矯形裝置等都是高速增長的領(lǐng)域。生物材料前沿研究不斷取得進(jìn)展，將開拓更為廣闊的市場空間，并為常規(guī)材料的改整和創(chuàng)新提供導(dǎo)向。預(yù)計在今后15～20年間，生物醫(yī)學(xué)材料產(chǎn)業(yè)可達(dá)到相當(dāng)于藥物市場份額的規(guī)模。第六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一775萬肢殘患者和每年新增的300萬骨損傷患者需要大量骨修復(fù)材料，2000萬心血管病患者每年需要24萬套人工心瓣膜，2億至3億肝炎患者每年需要30萬個人工肝，腎衰患者每年需要12萬個腎透析器。在亞洲，腫瘤是死亡的主要原因之一；隨著人們生活質(zhì)量的提高，整形、美容正在興起；計劃生育對生物醫(yī)學(xué)材料市場的需求正在增長。人造皮膚、組織粘合劑、防組織粘連劑等的年增長率達(dá)45%左右。我國是生物材料和器械的需求大國第七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.1醫(yī)用高分子材料體內(nèi)降解機理希望穩(wěn)定－－長期植入的材料希望降解－－短期、釋放生物活性物質(zhì)與聚合物本身結(jié)構(gòu)、聚合單體、添加劑、分子量及其分布、結(jié)晶度、表面形態(tài)等性質(zhì)有關(guān)與材料在體內(nèi)所處的環(huán)境有關(guān)，包括體液、有機大分子（如蛋白質(zhì)等）、酶、自由基、細(xì)胞等第八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一Thehypothesisconcerningcell/polymerfeedbackcontrolofbiodegradationofbiomedicalpolymerpolymerCellAdhesionCellActivationMediatorSecretionCellRespiratoryBurstPolymersurfacedegradationPolymerdegradationproductsComposition,AdditivesSurfacePropertiesandMorphologyProteinadsorption:CompositionDensityCoverageActivityDensityCoverage第九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一生物學(xué)環(huán)境定義：指處于生物系統(tǒng)中的生物醫(yī)用材料周圍的情況或條件，包括與其接觸的體液、有機大分子、酶、自由基、細(xì)胞等多種因素。生物學(xué)環(huán)境可分為四個級別：生理環(huán)境：受化學(xué)和熱學(xué)條件控制生物生理環(huán)境：生物學(xué)條件加上適當(dāng)?shù)募?xì)胞產(chǎn)物（如血清的蛋白、酶）生物環(huán)境：生物生理條件加上適當(dāng)?shù)挠猩幕钴S的細(xì)胞細(xì)胞周圍環(huán)境：生物環(huán)境的一種特殊情況，即：直接鄰近有生命的活躍細(xì)胞周圍的條件第十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一降解機理水解作用酶解作用細(xì)胞免疫機械應(yīng)力或應(yīng)變第十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

MechanismsofHydrolysis(Oneexample,forpolyesters)

Acid-catalyzedhydrolysis:第十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一Base-catalyzedhydrolysis(saponification):

第十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一環(huán)境應(yīng)力開裂第十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一金屬離子氧化降解第十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一降解機理總結(jié)經(jīng)過大量研究表明，炎性反應(yīng)細(xì)胞所釋放的酶（氧化酶和水解酶）、氧化劑（O2－，H2O2，OH）、酸性物質(zhì)（如脂肪酸）以及體液中的物質(zhì)（Ca2+,磷脂，膽固醇）等構(gòu)成了降解環(huán)境。所有非內(nèi)皮化人工合成材料表面在體內(nèi)均激發(fā)一定程度的免疫反應(yīng)，如炎性反應(yīng)，因此，在體內(nèi)所有的材料都有降解的可能。材料炎性反應(yīng)取決于材料表面與體液中蛋白質(zhì)的相互作用，蛋白的吸附和變性是細(xì)胞和材料界面上生物學(xué)反應(yīng)的原因。第十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.2生物醫(yī)用高分子的穩(wěn)定化添加生物抗氧劑如維生素E結(jié)構(gòu)上設(shè)計生物穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)含硅的聚合物含氟的聚合物第十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.3可降解的生物醫(yī)用高分子材料定義：是指在生物體內(nèi)經(jīng)水解、酶解等過程，逐漸降解成低分子量化合物或單體，降解產(chǎn)物能被排出體外或能參加體內(nèi)正常新陳代謝而消失的材料。第十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一按在活體內(nèi)分解的性質(zhì)分類水解型：低級脂肪族聚酯（如聚乳酸、聚乙醇酸）、聚己內(nèi)酯、聚酸酐、聚原酸酯等酶解型：天然蛋白質(zhì)、合成多肽、多糖類、核酸、聚羥基丁酸等第十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一按天然和人工合成分類天然材料：膠原、殼聚糖、纖維素、蛋白質(zhì)、天然珊瑚合成材料：聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內(nèi)酯、聚酸酐、聚原酸酯等第二十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.3.1天然的可降解聚合物材料第二十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

膠原優(yōu)點無抗原性生物相容性好可參與組織愈合過程缺點降解快機械強度小第二十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一應(yīng)用燒傷創(chuàng)傷敷料骨移植替代材料組織再生誘導(dǎo)物交聯(lián)方法物理交聯(lián)化學(xué)交聯(lián)第二十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一纖維蛋白一類主要的不溶于水的蛋白質(zhì)，通常都含有呈現(xiàn)相同二級結(jié)構(gòu)的多肽鏈,多存在于血液中，當(dāng)我們?yōu)榱瞬蛔屝迈r的豬血凝固，而攪拌豬血，就是破壞了纖維蛋白。許多纖維蛋白結(jié)合緊密，并為單個細(xì)胞或整個生物體提供機械強度，起著保護(hù)或結(jié)構(gòu)上的作用。第二十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一纖維蛋白纖維蛋白使最早使用的醫(yī)學(xué)材料之一纖維蛋白本身作為天然細(xì)胞外介質(zhì)成分，有較好介導(dǎo)細(xì)胞間信號傳導(dǎo)及相互作用的性能。應(yīng)用：軟骨組織工程第二十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一甲殼素及其衍生物甲殼素(chitin)亦稱甲殼質(zhì),化學(xué)名稱為聚β(1,4)-2-乙酚氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖,廣泛存在于昆蟲、甲殼綱動物外殼及真菌細(xì)胞壁中,是自然界中產(chǎn)量僅次于纖維素的天然多糖，是一種低等動植物的組成部分，是少見的帶正電荷的聚合物。自然界每年合成的甲殼素估計有數(shù)十億噸之多。第二十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一特點無毒性、無刺激性生物相容性生物可降解性應(yīng)用人工皮膚骨修復(fù)材料手術(shù)縫線抗凝血材料腎用膜第二十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.3.2人工合成的可降解聚合物材料第二十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一Biodegradablesolidsmayhavedifferingmodesofdegradation:

第二十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一ScanningelectronmicrographsofPLAandPLGApolymersamplesundergoingbulkorsurfaceerosionbyalteringdegradationconditions第三十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.3.2.1聚原酸酯(Polyorthoesters,POE)POE是通過多元酸或多元原酸酯與多元醇類經(jīng)無水條件下縮合形成原酸酯鍵而制成。疏水型聚合物不溶于水，溶于THF等有機溶劑降解產(chǎn)物無毒、無副作用降解為“表面融蝕”（surfaceerosion）第三十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一POE的水解機理第三十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一按主鏈結(jié)構(gòu)的不同POE分三類二元醇與原酸酯和原碳酸酯經(jīng)酯交換反應(yīng)合成的POE其中R1是一個多價烴基,R2和R3也是烴基,但其中至少有一個與圖中的碳原子通過一個氧原子連接。第三十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一這類POE的水解反應(yīng)其降解產(chǎn)物中有結(jié)構(gòu)為H-O-C(R2R3)-O-H的有機酸,這種酸性能催化酯鍵的水解,因此這類POE有能夠自催化降解的功能。第三十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一此類POE的特點在加工過程中,因為這類POE是固體,所以可通過熔融擠出成形,制成片狀,棒狀或纖維狀,或壓制成形,還可以用溶劑揮發(fā)法成膜。在其臨床應(yīng)用中,可將其制成膜狀,包載消炎藥物和止血藥物,貼在創(chuàng)口上,促進(jìn)創(chuàng)口的愈合;制成小片,植入眼腔內(nèi),釋放藥物治療眼疾;還可以制成骨釘?shù)榷唐隗w內(nèi)植入物。第三十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一2.雙烯酮與多元醇反應(yīng)制備的POE雙烯酮與多元醇制備POE的聚合反應(yīng)第三十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一賦形劑酸賦形劑－－加速POE水解衣康酸、己二酸、辛二酸等小分子有機酸堿賦形劑－－減緩POE水解常用NaOH第三十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一這類POE的特點在聚合過程中,若混入三元醇,則會形成支鏈或交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這種交聯(lián)POE的降解也是發(fā)生在酯鍵處,但由于交聯(lián)作用,不能馬上分解為可溶于水的小分子,融蝕作用不明顯,而且由于降解引起了基材結(jié)構(gòu)的缺陷,藥物分子可通過這些缺陷溶于水中,這種藥物控釋機理由原來的以降解控制為主變?yōu)橐詳U散控制為主。第三十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一3.

由烷基原酸酯與三元醇聚合成的POE所用原酸酯主要有三甲基原乙酸酯,三乙基原乙酸酯。三元醇：直鏈的1,2,6-己三醇和環(huán)狀的1,1,4-環(huán)己三甲醇等。第三十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一這種POE的優(yōu)點固體藥物能與和聚合物直接通過機械方法混合均勻,不用加熱,也無需溶劑協(xié)助,操作簡便?？梢杂幂^粗的針式注射器注入體內(nèi)。第四十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.3.2.2聚酸酐（polyanlydrides）20世紀(jì)80年代，MIT的Langer注意到酸酐易于水解的特性，成功將聚酸酐用于藥物控釋領(lǐng)域，開創(chuàng)了聚酸酐研究的新紀(jì)元。1996年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)聚酸酐應(yīng)用于復(fù)發(fā)惡性腦膠質(zhì)瘤的術(shù)后輔助化療。第四十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一合成方法高真空熔融縮聚法－－普遍采用光氣或雙光氣法－－基本不采用酰氯－羧酸?；ǎ肿恿啃?，機械強度差，無實用性開環(huán)聚合法－－轉(zhuǎn)化率、分子量有待提高第四十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一聚酸酐的降解第四十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一優(yōu)異性能表面融蝕特性－－生物可降解材料使藥物接近零級釋放的重要條件降解速度和藥物釋放速度可調(diào)無突釋效應(yīng)，保證了釋藥體系的安全性良好的生物相容性，細(xì)胞毒性小，無致炎、致熱、致突變、致畸等嚴(yán)重病變組成的藥物控釋體系具有很好的穩(wěn)定性第四十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一在臨床醫(yī)療上的應(yīng)用腦膠質(zhì)瘤等惡性實體瘤骨髓炎胰島素依賴性糖尿病局部給藥，藥劑量小，毒副作用小，持續(xù)給藥時間長第四十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.3.2.3聚氨基酸（Polyamineacid）降解產(chǎn)物為人體必須的氨基酸,生物相容性較好氨基酸本身具有多個活性基團點位,不論是均聚或共聚,它都保留著某些活性基團,這些基團為材料的功能化具備了條件。第四十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一聚氨基酸材料的功能性對聚氨基酸材料的研制中,一方面要尋找氨基酸最佳母體結(jié)構(gòu)配比,另一方面則可對已合成的材料進(jìn)行功能化。在合成過程中可通過對材料開環(huán)或鍵入功能性基團使所制備的材料具有智能性。一般而言,在藥物接入率相同的情況下,側(cè)鏈基越長,釋放越快;由于空間位阻的影響,藥物本身的結(jié)構(gòu)也有影響,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的藥物易與長側(cè)鏈的母體材料結(jié)合。第四十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一聚氨基酸的降解通過酰胺鍵的酶解來實現(xiàn)不同個體之間酶活性的差異很大，很難重現(xiàn)和控制它在體內(nèi)的降解速度第四十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一假－聚氨基酸原因：酰胺鍵在聚合物主鏈中反復(fù)出現(xiàn)，影響了它的機械性能。定義：天然氨基酸通過非酰胺鍵結(jié)合在一起的聚合物。特點：經(jīng)過主鏈結(jié)構(gòu)調(diào)整的“假－聚氨基酸”與天然氨基酸相比，機械性能得到改善。第四十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一應(yīng)用手術(shù)縫合線材料人工皮膚藥物控釋體系第五十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.3.2.4聚己內(nèi)酯（polycaprolactonePCL)

結(jié)構(gòu)：由單體ε－己內(nèi)酯在陽離子、自由基及混合型催化劑作用下開環(huán)聚合而成。第五十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一2.降解酯鍵的水解，水解中間產(chǎn)物末端的羧基基團對PCL的降解起催化作用－－分子量不斷下降，不發(fā)生形變和失重體內(nèi)酶對PCL片段的進(jìn)一步降解起主要作用－－分子量降低到一定數(shù)值后，材料開始變?yōu)樗槠l(fā)生失重，逐漸被機體吸收、排泄第五十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一PCL的降解第五十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一3.性質(zhì)ε-己內(nèi)酯單體和PCL無毒性，生物相容性好PCL的降解速度慢，且多種治療型藥物在PCL中具有良好的通透性?？山到庑栽弦椎玫谖迨捻摚簿攀捻?，編輯于2023年，星期一8.3.2.5聚乳酸（PLA)與聚乙交酯（PGA)聚乳酸(PLA)聚乳酸(PLA)又稱聚丙交酯,是目前最有前途的可生物降解聚合物之一。ＰＬＡ的原材料(淀粉和纖維素)是不會增加大氣中二氧化碳的農(nóng)產(chǎn)品。ＰＬＡ的最終降解產(chǎn)物是H2O和CO2，中間產(chǎn)物乳酸也是體內(nèi)正常得糖代謝產(chǎn)物。第五十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.PLA的合成直接法該法生產(chǎn)出的聚乳酸的相對分子量小于4000,強度低,所以實用性不強。第五十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一間接法首先將ＤＬ-乳酸用ＺｎＯ粉末為催化劑減壓縮合形成丙交酯將合成的丙交酯在高溫下以ＺｎＯ為催化劑真空聚合生成聚乳酸。此法合成的ＰＬＡ分子量高達(dá)7.3×104第五十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一2.PLA在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用藥物控釋體系骨科固定及組織修復(fù)材料眼科植入材料外科手術(shù)縫合線第五十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一聚乙交酯（PGA）聚乙交酯（PGA）又稱聚乙醇酸或聚羥基乙酸。它是一種可以被人體吸收的合成聚酯類材料,也是第一種用作可吸收手術(shù)縫合線的聚合物。生物可吸收周期為60ｄ。聚乙交酯的降解速度不僅與聚合物的分子量、結(jié)晶度、熔點有關(guān),更重要的是受試樣幾何形狀及外界環(huán)境影響。第五十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一聚乙交酯（PGA）在現(xiàn)有可生物降解聚合物中聚乙交酯的降解速度較快,尤其是短時間內(nèi)強度衰減快。聚乙交酯無毒性,有良好的生物相容性和再吸收性。然而它的熔點高,熔融紡絲有一定困難,而且它的纖維柔性較差,不易彎曲,編織不便,且纖維機械強度不高,難于制成復(fù)雜的形狀如螺釘?shù)?所以可以通過與其他材料共聚來改善其性能。第六十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一共聚物及其特點聚乳酸－氨基酸衍生物共聚物氨基酸鏈段的引入,可以調(diào)節(jié)聚乳酸材料的降解性能;氨基酸鏈段帶有反應(yīng)性的官能團側(cè)基,如-ＮＨ2,-ＣＯＯＨ等,可以用來固定具有生物活性的分子,如蛋白質(zhì),糖類,多肽等,可改善材料與細(xì)胞之間的相互作用。聚乳酸-賴氨酸共聚物(ＰＬＡＬ)是聚乳酸-氨基酸共聚物中研究最多的一類。第六十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一共聚物及其特點聚乳酸－聚氧乙烯共聚物親水性的ＰＥＯ段可以改善ＰＬＡ的疏水性能,調(diào)節(jié)其降解速率。材料表面的ＰＥＯ可以阻止非特異性蛋白的吸附,利用ＰＥＯ鏈端頭的官能基團固定生物活性分子,還可以改善細(xì)胞/材料界面,促進(jìn)細(xì)胞在材料表面的粘附、鋪展、分化等。ＰＬＡ-ＰＥＯ共聚物不適于作為骨修復(fù)、牙修補等高機械強度要求的材料,但可用于藥物控制釋放體系的載體材料,通過控制釋放藥物、細(xì)胞生長因子誘導(dǎo)組織的重建。ＰＬＡ-ＰＥＯ作為一些半衰期短,穩(wěn)定性差,易降解及毒副作用大的藥物控釋制劑的可溶蝕基材,有效拓寬了給藥途徑,減少給藥次數(shù)和給藥量,提高了藥物的生物利用度,最大程度減少了藥物對全身特別是肝、腎的毒副作用。第六十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一ExampleStructures,Properties,andApplications:

第六十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一第六十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一第六十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.4生物降解材料在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

第六十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.4.1緩釋藥物smallmoleculespeptidesproteinsDNA(genetherapy)第六十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一藥物釋放模型第六十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一第六十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一生物降解性是藥物載體或基因載體的重要特征之一，通過降解，載體與藥物／基因片段定向進(jìn)入靶細(xì)胞之后，表層的載體被生物降解，芯部的藥物釋放出來發(fā)揮療效，避免了藥物在其他組織中釋放?？山到庑愿叻肿蛹{米藥物和基因載體已成為目前惡性腫瘤診斷與治療研究中主流，研究和發(fā)明中超過60％的藥物或基因片段采用可降解性高分子生物材料作為載體，如聚丙交酯（PLA）、聚已交酯（PGA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、PMMA、聚苯乙烯（PS）、纖維素、纖維素－聚乙烯、聚羥基丙酸酯、明膠以及它們之間的共聚物。這類材料最突出的特點是生物降解性和生物相容性。通過成分控制和結(jié)構(gòu)設(shè)計，生物降解的速率可以控制，部分聚丙交酯、聚已交酯、聚己內(nèi)酯、明膠及它們共聚物可降解成細(xì)胞正常代謝物質(zhì)——水和二氧化碳。第七十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一藥物緩釋凝膠第七十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一腫瘤靶向藥物第七十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一藥物膠囊結(jié)構(gòu)第七十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一緩釋藥物的發(fā)展方向CarrierstoAssistMembranePermeability

-TissuefriendlyBiocompatible-BioerodibleInjectablePolymers-EmbracingthediversepropertiesofnewandemergingdrugsStimuli-SensitivePolymer

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RespondingtopH,temperature,andelectrochemicalstimuliaswellastomore

subtlespecificbiochemicaltriggersKinetic-andEquilibrium-ModulatedPolymersPlatformsforTissueEngineering第七十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一8.4.2在組織工程中的應(yīng)用組織工程學(xué)是應(yīng)用生物學(xué)和工程學(xué)的原理，研制和開發(fā)能夠修復(fù)和改善損傷或缺失組織功能的人造組織或器官的一門新興學(xué)科。組織工程的提出和建立只有10年時間，卻得到了迅猛的發(fā)展：軟骨、骨、肌健等組織再造的成功，已展示了其廣闊的發(fā)展前景；血管、氣管等復(fù)合組織的再生，標(biāo)志著組織工程已由單一組織再造向復(fù)合組織預(yù)制邁出了重大一步，而在胰腺、肝臟等組織再生研究中取得的突破性進(jìn)展，更向人們展示了人類有能力再生具有復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)和生理功能的器官。隨著組織工程研究的不斷深入和發(fā)展，它必將給生命科學(xué)帶來革命性變化。第七十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一組織工程學(xué)定義應(yīng)用工程學(xué)和生命科學(xué)的原理和方法來了解正常的和病理的哺乳類組織的結(jié)構(gòu)-功能的關(guān)系，并研制活的生物組織代用品，用于修復(fù)、維持、改善人體組織的功能。第七十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一組織工程學(xué)精髓為了恢復(fù)或代替組織和器官的功能而研制可移植部件或裝置時，除了用細(xì)胞外基質(zhì)之外，還要用活細(xì)胞，因此，材料科學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)、細(xì)胞工程學(xué)占據(jù)非常重要的地位第七十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一組織工程學(xué)的三大要素（一）細(xì)胞載體材料分離的細(xì)胞自身不可能形成組織，它們需要生長的臨時支架材料，這種三維支架常常模擬其自然對應(yīng)物---體內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)，它們既起物理支架的作用，又是實質(zhì)細(xì)胞載體外培養(yǎng)和后期植入的粘附物質(zhì)第七十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一組織工程學(xué)的三大要素（二）細(xì)胞的分離和培養(yǎng)從供體組織的健康部位收集個體細(xì)胞，分離后，再移植到患者所需要的部位。第七十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一組織工程學(xué)的三大要素（三）細(xì)胞生長因子在組織器官的再造中，各類組織誘導(dǎo)因子、生長因子和血管形成刺激因子將有利于組織的形成，但它不能直接植入體內(nèi)。第八十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一第八十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一Tissueengineering:fabricationofbiodegradablescaffold,harvestofspecificcellpopulations,seedingofcellsonthescaffold,tissuecultureinabioreactor,surgicaltransplantation,assimilation/remodeling.Schematicrepresentationoftissueengineering(J.L.Marleretal.,Adv.Drug.Deliv.Rev.,1998,33,165).第八十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一組織工程器官

肝臟liver,尿道組織urologicaltissue,皮膚skin,軟骨cartilage,骨bone,心血管組織cardiovasculartissues.第八十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一第八十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一Schematiccomparisonofinvitroandinvivotissueengineeringapproaches第八十五頁，共九十