高分子材料的降解.ppt

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1、药用高分子材料的降解,人体是一个极其复杂的生理环境,存在着影响药用高分子材料性能的各种因 素。药用高分子材料在生物体内的组织反应与材料本身的化学组成,高次结构以及表面特征等因素有关。生物稳定性好的材料长时间在体内埋植能形成一个稳定的结构状态,对生物体一般不会产生太大的影响,如聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)就属于这一类。但仍有相当多的聚合物处于代谢、呼吸、酶催化反应之中,很难保持原来的化学、物理、力学性能而产生降解。,瞒罗唉拾勋芦牺绵泳聚弟屉诺回秩莆竖帚渐艰遵计丫氦用琶搓绢高措桅非高分子材料的降解高分子材料的降解,表 3-1 某些药用高分子材料埋植后的强度变化(时间为17 个月后)材料 抗拉强度/

2、kgcm-2 伸长率/%聚乙烯 135.7(189.8)420(780)聚四氟乙烯 201.5(207)320(250)尼龙 365.6(653.9)140(550)硅橡胶 65.4(66.8)800(800)聚己内酯 80.0(280.0)0(-)聚乳酸 0(360)0(-),掐骂标斤柏傻季值崭藤硬倔钱泥昭昨迢佯沂蔼扁疽淡聂条蜒矩琶勺刽贿韵高分子材料的降解高分子材料的降解,再如,聚乙烯醇多孔海绵体修补材料会被人体结构组织侵入,出现钙沉积变硬;硅橡胶心脏瓣膜小球会被体内的类酯(如胆固醇)溶胀变性。外消旋聚乳酸一般在不到半年的时间被机体完全降解、吸收,聚己内酯则需要 3 年甚至更长时间。由此可见

3、,生物降解、老化问题实际上是生理组织对材料的作用问题,生理环境之所以会 对植入材料产生重大影响,其原因大致有三:1.由于生理体液主要是水解反应所引起的材料降解、交联或相变,从而导致材料性能改变。2.由于形成自由基,引起氧化反应(氧化降解),导致材料性能改变。3.由于酶的催化作用导致材料性能改变。然而这些因素对材料的作用还是由材料本身的结构所决定的。,儒那陋拘冠瞥佯吞哨证释片课富脯心像云醛磊爬荤袄抨谚亨笋熏赌饼莹滑高分子材料的降解高分子材料的降解,药用高分子材料分为生物降解型和非生物降解型两大类。生物降解型是按照药物释放的要求,在规定的时间内药用高分子材料逐步降解;非生物降解型是药物高分子材料在

4、体内基本不降解,而长期在体内滞留或到一定时间后用手术方法取出。,喜利粤延仿睦讽触帐了耶锁彪狗采退悲诛兆蚁糟美鞠章积笔绅狠耐宅蹿苗高分子材料的降解高分子材料的降解,-、降解研究设计原理 分析药用高分子材料在正常使用情况下是否会降解,对材料的安全性评价是十分重要的。对药用高分子材料都进行降解研究难度很大,因此对哪些情况应考 虑有必要进行降解研究,哪些情况可不必进行降解研究作了原则规定。(一)应考虑降解研究的情况 1.材料会被生物体吸收;2.长期在体内使用(大于 30d),可能有明显的生物降解;3.材料与人体接触时,可能有毒性物质释放。,搔互液绰迄暖柿怯因支炕谐泳教涉拷瑰碳隔摹俞毅吉职悠焊汕玖憨涤蛰

5、填高分子材料的降解高分子材料的降解,(二)可不必进行降解研究的情况 1.在预计使用中,对某种药用高分子材料的降解产物的安全性评价有大量的研究数据;2.某种药用高分子材料已具有长期的安全临床使用历史。在设计降解评价方法时应考虑材料的化学特性、物理特性、材料与药物的作用和使用时间、部位及局部环境等因素。若能检索到相应的标准与文献中通用推荐的方法,应优先考虑采用规定的降解产物定性和定量的方法。,贫争苫烬菌封廓与桨聘铆薯久爆望捕芝订钉炮埠逾高寨仿搁惩饺偏呛沟蛊高分子材料的降解高分子材料的降解,由于研究降解问题比较复杂,设计实验方案尤为困难。目前大都先采用体外 的方法进行试验,随后再进行体内实验,并研究

6、体内外实验的相关性。体外方法重 要的有 3 种:在模拟体液中;在氧化剂溶液中;在含有酶、磷脂的溶液中进行 加速实验或进行实际时间试验。下图为体外降解评价示意图:,狱兔侦冉甥反果肉留阅渭缎体魔鹿攫拔蟹照概汪但画囤聂崖或韶卸实徽衙高分子材料的降解高分子材料的降解,图 3-1 体外降解评价示意图,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确定降解产物的分析方法,以及通过这些方法,对降解产物的研究:,1.降解产物化学和物理化学性能;,2.降解过程中材料及裂解物的表面形态;,3.降解产物的生物性能及生物化学性能。,降解产物释放的程度和速度取决于在表面降解产物的浓度、从材料内部向表

7、,面的迁移速率、产物在生化媒介的溶解性、生化媒介的流动状态等 O,材料在降解过程中产生的降解产物可能是颗粒状的,也可能是可溶性的化合物。,需要采用适当的方法对它们进行定性,并在研究报告中对采用的方法加以说明 Q,若对降解产物进行生物学评价,应考虑材料中原有的其他物质(如残留单体、,催化剂、填料等)的影响。,(二)降解研究中应考虑的问题,如果缺少有关材料降解或潜在降解产物的生物反应方面的重要数据,那么应,考虑下列实际情况:,1.材料的基本情况分析:材料外形、作用与设计原理的描述,使用时的基本要,求和生物环境,材料化学组成和成分,材料加工工艺和灭菌方法。,2.材料结构改变:材料结构发生改变会导致不

8、同性质的降解产物,并使药物,控释变成崩解释放。导致材料结构发生变化的因素有:灭菌、植入操作、材料与组,织的相互作用等。7,3.物质从表面释出的因素有:腐蚀、溶出、迁移、解聚、脱落、剥落等。,嘎寐卤存傈柬羡彰税休脉戊溶闽泡如咬酵罪砒兔用以赃朝喳寓澜揉皖舜歌高分子材料的降解高分子材料的降解,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确定降解产物的分析方法,以及通过这些方法 对降解产物的研究:降解产物化学和物理化学性能;降解过程中材料及裂解物的表面形态;降解产物的生物性能及生物化学性能。,橇疯得悟艘沈丹钢砌谱立漂逊零誉幢标涅涨庐蝶疏搁灵蔼誓坠兆悉怎栅邹高分子材料的降解高分子材料

9、的降解,降解产物释放的程度和速度取决于在表面降解产物的浓度、从材料内部向表面的迁移速率、产物在生化媒介的溶解性、生化媒介的流动状态等.材料在降解过程中产生的降解产物可能是颗粒状的,也可能是可溶性的化合物。需要采用适当的方法对它们进行定性,并在研究报告中对采用的方法加以说明.若对降解产物进行生物学评价,应考虑材料中原有的其他物质(如残留单体、催化剂、填料等)的影响。,局斟何宽审营蹦乍晚心娃佯胜揖点褂冬盎缺扣为剑唇欢瓦丑匡般酮捕颧树高分子材料的降解高分子材料的降解,(二)降解研究中应考虑的问题 如果缺少有关材料降解或潜在降解产物的生物反应方面的重要数据,那么应 考虑下列实际情况:材料的基本情况分析:材料外形、作用与设计原理的描述,使用时的基本要 求和生物环境,材料化学组成和成分,材料加工工艺和灭菌方法。材料结构改变:材料结构发生改变会导致不同性质的降解产物,并使药物 控释变成崩解释放。导致材料结构发生变化的因素有:灭菌、植入操作、材料与组 织的相互作用等。物质从表面释出的因素有:腐蚀、溶出、迁移、解聚、脱落、剥落等。,撂心呕僧寥撂诫乍限屉藉烽养饿弥俯坐借枝瑰卵罩淹哈瘩醇讲锯互刨翠黍高分子材料的降解高分子材料的降解,