生物医用高分子材料书后习题

第一章绪论（重点，概念）1.与小分子化合物相比，高分子化合物的特点有哪些？P1(1)分子量大(2)分子似“一条长链”，且具有一定的长径比(3)分子量的多分散性(4)分子所存在的状态不同(5)固体聚合物具有一定的机械强度(6)高分子的难溶性2.高分子分子量的表示方法有哪几种？P3(1)数均分子量：按聚合物中含有的分子数目进行统计平均的分子量，高分子样品中所有分子的总重量除分子(摩尔)总数。(2)重均分子量：按照聚合物的重量进行统计平均的分子量，i-聚体的分子量乘以其质量分数的加和。(3)黏均分子量：用高分子的黏度来表示高分子的分子量的方法。3.高分子的聚集态结构有哪几种？P5(1)非晶态结构：无熔点，包含玻璃态、高弹态和黏流态；玻璃化转变温度Tg&黏流温度Tf。Tg是聚合物玻璃态与高弹态的转变点(2)晶态结构：结晶熔融温度Tm，是结晶高聚物的主要热转变温度，是聚合物由从固体到液体的临界温度。(3)液晶态结构：兼有晶体和液体性质的过渡状态。Tg和Tm是评价聚合物耐热性的重要指标。4.生物医用高分子材料的主要应用类型有哪些？P10(1)直接治疗：生物组织、人工器官、一般医疗(2)医药和制剂：控制释放系统、血液制剂(3)检查和诊断：功能检查、生体检查5.生物医用高分子材料的生产对环境一般有哪些要求？P11无尘、无菌和一定的空气洁净度6.什么是无尘概念？如何进入无尘洁净室？P12无尘净化级别主要是根据每立方米空气中粒子直径大于划分标准的粒子数量来规定，并非100%没有一点灰尘，而是控制在一个非常微量的单位上。级别A级B级C级粒径/μm≤0.5≤0.5≤0..5数量/个≤3500≤10000≤18000进入无尘洁净室，必须先进入无尘更衣室，穿上无尘帽、无尘口罩、无尘衣、静电防尘手套、无尘裤、无尘靴。还应当洗手和消毒7.医用高分子制品的消毒主要有哪些方法？P15(1)消毒剂灭菌：高效、中效和低效消毒剂三类(2)辐射灭菌：主要是用钴-60（铯-137）γ-射线辐射灭菌(3)医用压力蒸汽灭菌一般不适合医用高分子制品（湿热空气：115度30min；121度20min；126度15min）8.常用化学消毒剂的类型、特点和原理是什么？P16A.环氧乙烷：常温常压下，为无色气体，可穿透玻璃纸；液体无色透明，具乙醚气味。能溶于水、乙醇和乙醚。具有毒性（皮肤和吸入）作用原理：环氧乙烷能与微生物的蛋白质、DNA和RNA发生非特异性烷基化作用，使蛋白质上的羧基、氨基、硫氨基和羟基被烷基化，使蛋白质失去了在基本代谢中需要的反应基，阻碍了细菌蛋白质正常的化学反应和新陈代谢，从而导致微生物的死亡。（液体浸泡消毒&气体熏蒸消毒）B.次氯酸钠：透明液体，,能完全溶解于水，有氯臭。纯品为白色或灰绿色结晶，呈碱性。强氧化剂有强漂白作用。毒性（皮肤粘膜）消毒原理：最主要的作用方式是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。（液体浸泡消毒）其他概念&问题：1)高分子：由许多相同的结构单元，通过共价键重复键接而成，并具有一定力学性能的大分子。2)单体：能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。是合成聚合物的原料。3)重复单元，链节：高分子链中可重复的最小单位4)结构单元：由一种单体分子通过聚合进入重复单元的部分5)单体单元：当结构单元与单体相比，除了电子结构变化外，其原子种类和各种原子的个数完全相同时，结构单元又称为单体单元。（当单体形成聚合物时有小分子生成，单体单元不存在。）6)链结构：即高分子链骨架的儿何形状，大致分线型（可溶可熔）、支链型（可溶可熔）、体型（不溶不熔）。7)高分子材料制备过程的三个层次：聚合物合成；聚合物粒料、粉料或块状料的制备；聚合物成型加工8)聚合物的合成：①本体聚合②溶液聚合③悬浮聚合④乳液聚合⑤缩聚反应：官能团间的反应（熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚）第二章生物相容性和安全性评价1.医用高分子材料的性能有哪些特殊要求？P20(1)安全性：必须无毒或副作用极少(2)物理、化学和力学性能：满足医用所需设计和功能的要求包括力学性质，涂覆和修复技能，导管泵类，电学，光学(3)适应性：包括与医疗用品其他材料和与人体各种组织的适应性。(4)特殊功能：不同应用领域的要求。2.人工血管的基本性能要求有哪些？P22(1)强度：持久的强度、可靠的耐降解抗腐蚀性和良好的机械疲劳能力(2)孔度：120mmHg压力下，每平方厘米人工血管每分钟漏血量。(3)顺应性：压力变化下出现的容积变化，即人工血管管壁随血流压力出现相应的收缩和舒张能力。3.医用粘合剂结合的机理是什么？P23(1)一次结合力：共价结合，一般是化学结合(2)二次结合力：氢键和分子间的相互作用力(3)三次结合力：机械的镶嵌4.什么是扩散通量？P24单位时间内垂直通过单位面积的某一组份的物质数量成为扩散通量。可表示为质量扩散通量和摩尔扩散通量。5.材料与生物体相互作用的主要类型有哪些？P27(1)与血液的相互作用(2)与蛋白质的相互作用(3)与细胞的相互作用(4)与组织的相互作用6.医用高分子材料在生物体内的变化类型有哪些？P34(1)劣化：性能变差(2)钙化：转移性钙化&营养不良性钙化（血泵）7.医用高分子材料与生物体的相互作用评价的主要内容是什么？同第5题8.生物材料和制品引起机体反应的主要因素是什么？P34(1)材料中残留有毒性的低分子物质(2)材料聚合过程中残留有毒性、刺激性的单体。(3)材料及制品在灭菌过程中吸附了化学毒剂和高温引发的裂解产物(4)材料和制品的形状、大小、表面光滑程度(5)材料的酸碱度9.简述生物医用高分子材料在体内降解的主要评价方法P49降解进程评价技术降解进程评价技术表面及颜色变化光学和电子显微镜力学性能改变强度测定体积变化组织学观察，X射线透视生物相容性组织学观察，临床观察质量变化称重体内吸收过程细胞生物学分子量下降凝胶渗透色谱，黏度降解产物的排除放射性标记10.简述生物医用高分子材料在体内降解的主要机制P50(1)水解机制(2)酶解机制：酶促水解机制、酶促氧化机制11.影响聚合物降解的主要因素有哪些？P52(1)材料因素：化学结构（起决定作用，聚合物主链的易水解性&单体的亲水性）、构型、分子量、形状、表面积等(2)植入部位的环境因素：提问、pH值、酶、金属离子等(3)物理因素：外应力的存在、消毒方式、保存历史等12.生物医用材料植入体内诱发肿瘤的可能因素有哪些？P33(1)与植入材料的外形有明显相关性：片状易诱发恶性肿瘤(2)植入材料的填埋方法有关(3)与植入材料表面的粗糙程度有关(4)被致癌物污染的材料或生物老化时能释放致癌物质的材料，植入后能诱发。(5)与植入材料在体内形成的纤维包膜厚度有关(6)材料中残留的有毒性或有刺激性的小分子物质使局部组织长期受毒或受刺激，可诱发恶性肿瘤。其他概念&问题：1)人工器官：是指暂时或水久性地代替身体某些器官主要功能的人工装置。①人工肺（氧合器）。②人工心脏（血泵）③人工肾（血液透析器）2)吸附：物质在固体表面上或孔隙溶剂内积聚的现象。（物理（凝聚现象/vanderWaals吸附）&化学（相界面上的反应，化学键的形成）--相互作用力不同）3)凝血过程分为：内源性凝血途径、外源性凝血途径、共同凝血途径4)凝血：血液凝固的实质就是血浆中的可溶性纤维蛋白原变成不可溶的纤维蛋白的过程。（内源性凝血：参与凝血的全部因子均来血浆&外源性凝血：启动因子为来自组织的组织因子。）5)生物相容性:在特殊应用中，材料、医用装置，或治疗系统能完成其功能，但又不会在临床上明显地引起宿主的反应。6)组织相容性：器官或组织移植时供者与受者相互接受的程度。如相容则不互相排斥，不相容就会出现排斥反应-免疫应答效应的一种7)生物材料和医疗器械生物学评价试验特点：①材料浸提液：检测材料溶出的残留分子物质毒性。②直接植入体内进行试验。③大部分的体内试验是通过外科无菌手术操作方式进行的。④体外细胞培养观察。⑤致癌试验。⑥血液相容性试验。⑦植入材料观察。⑧降解试验8)与血液相互作用的相关测试：溶血试验、血浆蛋白吸附试验、血小板粘附试验9)蛋白质含量测定方法：生物化学法（４＋１）：四经典：定氮法、双缩脲法（Ｂiuret法）、Folin-酚试剂法（Lowry法）和紫外吸收法。新测定法：考马斯亮蓝法（Bradford法）物理法：放射线同位素标记法1)固体材料降解速度从分子量下降质量力学性能变化三方面比较第三章医疗诊断用高分子材料１.高分子微球制备方法有那两条主要路线？P58从已有的高分子成球和从单体开始合成球高分子成球包括3个：①乳化-溶剂蒸发法高分子材料的有机溶剂溶液加入水中乳化，通过萃取挥发有机溶剂获得微球②喷雾干燥法高分子材料溶于挥发剂，喷到热气流，溶解挥发得到固化球③相分离法高分子材料溶在互不溶解的两种液体中，过滤，冷冻干燥等得球单体聚合包括5个①悬浮聚合强力搅拌加分散剂使单体悬浮在水里，油性引发剂引发聚合②乳液聚合单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状态进行聚合其中细乳液制备步骤：预乳化，乳化，细乳化③分散聚合溶于有机溶剂或水的单体通过聚合生成不溶于该溶剂的聚合物，形成胶态稳定的分散体系的聚合方式其中分散聚合能否顺利进行以及生成微球大小依赖于分散剂的种类和用量分散剂介质基本原则能溶单体，引发剂，分散剂，不能溶聚合产物④沉淀聚合和③像，不过是沉淀下来了⑤种子聚合使颗粒长大，加入新功能基２.将生物活性物质固定在高分子微球载体上的主要方法是什么？P63即高分子亲和微球制备方法(1)吸附法：范德华力（非化学键结合）不稳定(2)共价结合法：共价键活力丧失多(3)包埋法：晶格法&微胶囊法(4)交联法常用交联剂戊二醛（即是高分子亲和微球的制备方法）３.磁性高分子微球按照其结构的不同可以分为几大类？P68(1)壳-核结构：高分子材料为核，磁性材料为壳(2)核-壳结构：高分子材料为壳，磁性材料为核(3)壳-核-壳结构：中间磁性，内外高分子４.简述磁性高分子微球的制备的主要方法P69(1)包埋法该法微球靠范德华，氢键，螯合作用，共价键结合(2)单体聚合法：悬浮聚合法、（乳液/细乳液/微乳液）聚合法、分散聚合法。(3)原位法效果最好表面功能化方法：单体共聚法和表面处理法最常用氨基羧基两种基团５.医疗诊断用高分子制品有哪些主要类型？P65(1)免疫载体(2)DNA诊断恶性肿瘤(3)血液检测６.采用离子交换聚合物的主要特点是什么？P75可以有效的消除电活性物质的干扰，从而提高传感器的测定精度。７.葡萄糖生物传感器的主要机制是什么？葡萄糖传感器主要基于葡萄糖氧化酶（GOD）催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和过氧化氢的化学反应。酶层：电极：其他概念&问题：1)高分子微球：是指直径在纳米级至微米级形状为球形或者为其他几何形状的高分子材料或高分子复合材料。2)磁性高分子微球：是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。3)微球优点：①体积小,反应快，检测灵敏②比表面积大，易于吸附，解析，光散射好③能稳定分散④易控制成单分散性，保证了检测结果的可靠性⑤生物相容性良好⑥易于表面化学改性⑦易于分离和提纯4)相分离法：将高分子材料溶解在互不相溶的两种液体中，利用材料在两种溶液溶解性能的不同制备微球。再采用过滤、冷冻干燥等方法得到微球。5)高分子材料在诊断生物传感器中的应用：葡萄糖传感器、尿酸生物传感器、功能生物传感器、DNA传感器6)生物活性物质的固化载体材料：惰性高分子材料光交联，伽马射线222redOXGODGODOHGODOGODOXred葡萄糖酸葡萄糖eHOOH22222天然高分子材料导电高分子材料：聚苯胺，聚噻吩，聚吡咯离子交换聚合物材料：eastman-AQ，Nafion水凝胶高分子复合物7)生物传感器：利用生物要素与物理化学检测要素结合在一起对被分析物进行检测的装置。包括生物识别元件（感受器）、信号转换器（换能器）和信号检测元