《高分子材料的降解》PPT課件

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1、藥用高分子材料的降解人體是一個(gè)極其復(fù)雜的生理環(huán)境,存在著影響藥用高分子材料性能的各種因素。藥用高分子材料在生物體內(nèi)的組織反應(yīng)與材料本身的化學(xué)組成,高次結(jié)構(gòu)以及表面特征等因素有關(guān)。生物穩(wěn)定性好的材料長(zhǎng)時(shí)間在體內(nèi)埋植能形成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài),對(duì)生物體一般不會(huì)產(chǎn)生太大的影響,如聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)就屬于這一類。但仍有相當(dāng)多的聚合物處于代謝、呼吸、酶催化反應(yīng)之中,很難保持原來(lái)的化學(xué)、物理、力學(xué)性能而產(chǎn)生降解。表3-1某些藥用高分子材料埋植后的強(qiáng)度變化(時(shí)間為17個(gè)月后)材料抗拉強(qiáng)度/kgcm-2伸長(zhǎng)率/%聚乙烯135.7(189.8)420

2、(780)聚四氟乙烯201.5(207)320(250)尼龍365.6(653.9)140(550)硅橡膠65.4(66.8)800(800)聚己內(nèi)酯80.0(280.0)0(-)聚乳酸0(360)0(-)再如,聚乙烯醇多孔海綿體修補(bǔ)材料會(huì)被人體結(jié)構(gòu)組織侵入,出現(xiàn)鈣沉積變硬;硅橡膠心臟瓣膜小球會(huì)被體內(nèi)的類酯(如膽固醇)溶脹變性。外消旋聚乳酸一般在不到半年的時(shí)間被機(jī)體完全降解、吸收,聚己內(nèi)酯則需要3年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。由此可見,生物降解、老化問題實(shí)際上是生理組織對(duì)材料的作用問題,生理環(huán)境之所以會(huì)對(duì)植入材料產(chǎn)生重大影響,其原因大致有三:1.由于生理

3、體液主要是水解反應(yīng)所引起的材料降解、交聯(lián)或相變,從而導(dǎo)致材料性能改變。2.由于形成自由基,引起氧化反應(yīng)(氧化降解),導(dǎo)致材料性能改變。3.由于酶的催化作用導(dǎo)致材料性能改變。然而這些因素對(duì)材料的作用還是由材料本身的結(jié)構(gòu)所決定的。藥用高分子材料分為生物降解型和非生物降解型兩大類。生物降解型是按照藥物釋放的要求,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)藥用高分子材料逐步降解;非生物降解型是藥物高分子材料在體內(nèi)基本不降解,而長(zhǎng)期在體內(nèi)滯留或到一定時(shí)間后用手術(shù)方法取出。-、降解研究設(shè)計(jì)原理分析藥用高分子材料在正常使用情況下是否會(huì)降解,對(duì)材料的安全性評(píng)價(jià)是十分重要的。對(duì)藥用高分

4、子材料都進(jìn)行降解研究難度很大,因此對(duì)哪些情況應(yīng)考慮有必要進(jìn)行降解研究,哪些情況可不必進(jìn)行降解研究作了原則規(guī)定。(一)應(yīng)考慮降解研究的情況1.材料會(huì)被生物體吸收;2.長(zhǎng)期在體內(nèi)使用(大于30d),可能有明顯的生物降解;3.材料與人體接觸時(shí),可能有毒性物質(zhì)釋放。(二)可不必進(jìn)行降解研究的情況1.在預(yù)計(jì)使用中,對(duì)某種藥用高分子材料的降解產(chǎn)物的安全性評(píng)價(jià)有大量的研究數(shù)據(jù);2.某種藥用高分子材料已具有長(zhǎng)期的安全臨床使用歷史。在設(shè)計(jì)降解評(píng)價(jià)方法時(shí)應(yīng)考慮材料的化學(xué)特性、物理特性、材料與藥物的作用和使用時(shí)間、部位及局部環(huán)境等因素。若能檢索到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與文獻(xiàn)

5、中通用推薦的方法,應(yīng)優(yōu)先考慮采用規(guī)定的降解產(chǎn)物定性和定量的方法。由于研究降解問題比較復(fù)雜,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案尤為困難。目前大都先采用體外的方法進(jìn)行試驗(yàn),隨后再進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn),并研究體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)的相關(guān)性。體外方法重要的有3種:①在模擬體液中;②在氧化劑溶液中;③在含有酶、磷脂的溶液中進(jìn)行加速實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行實(shí)際時(shí)間試驗(yàn)。下圖為體外降解評(píng)價(jià)示意圖:圖3-1體外降解評(píng)價(jià)示意圖二、研究方案(一)降解研究方案的制定降解研究方案的制定主要包括確定降解產(chǎn)物的分析方法,以及通過這些方法對(duì)降解產(chǎn)物的研究:1.降解產(chǎn)物化學(xué)和物理化學(xué)性能;2.降解過程中材料及裂解物的表面形態(tài);

6、3.降解產(chǎn)物的生物性能及生物化學(xué)性能。降解產(chǎn)物釋放的程度和速度取決于在表面降解產(chǎn)物的濃度、從材料內(nèi)部向表面的遷移速率、產(chǎn)物在生化媒介的溶解性、生化媒介的流動(dòng)狀態(tài)等O材料在降解過程中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物可能是顆粒狀的,也可能是可溶性的化合物。需要采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)它們進(jìn)行定性,并在研究報(bào)告中對(duì)采用的方法加以說明Q若對(duì)降解產(chǎn)物進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià),應(yīng)考慮材料中原有的其他物質(zhì)(如殘留單體、催化劑、填料等)的影響。(二)降解研究中應(yīng)考慮的問題如果缺少有關(guān)材料降解或潛在降解產(chǎn)物的生物反應(yīng)方面的重要數(shù)據(jù),那么應(yīng)考慮下列實(shí)際情況:1.材料的基本情況分析:材料外形、作用

7、與設(shè)計(jì)原理的描述,使用時(shí)的基本要求和生物環(huán)境,材料化學(xué)組成和成分,材料加工工藝和滅菌方法。2.材料結(jié)構(gòu)改變:材料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變會(huì)導(dǎo)致不同性質(zhì)的降解產(chǎn)物,并使藥物控釋變成崩解釋放。導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的因素有:滅菌、植入操作、材料與組織的相互作用等。73.物質(zhì)從表面釋出的因素有:腐蝕、溶出、遷移、解聚、脫落、剝落等。3二、研究方案(一)降解研究方案的制定降解研究方案的制定主要包括確定降解產(chǎn)物的分析方法,以及通過這些方法對(duì)降解產(chǎn)物的研究:降解產(chǎn)物化學(xué)和物理化學(xué)性能;降解過程中材料及裂解物的表面形態(tài);降解產(chǎn)物的生物性能及生物化學(xué)性能。降解產(chǎn)物釋放的

8、程度和速度取決于在表面降解產(chǎn)物的濃度、從材料內(nèi)部向表面的遷移速率、產(chǎn)物在生化媒介的溶解性、生化媒介的流動(dòng)狀態(tài)等.材料在降解過程中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物可能是顆粒狀的,也可能是可溶性的化合