第六章生物医用敏感材料生物医用敏感材料与功能材料和敏感材料的关系生物医用敏感材料的要求：良好的生物相容性极高的灵敏度稳定性、可靠性使用寿命长生物医用敏感材料分类：（1）按生物医用敏感材料的理化属性，无机非金属敏感材料金属敏感材料有机高分子敏感材料（pH、温度、离子强度等敏感）生物医用复合敏感材料（2）按生物医用敏感材料的用途分，治疗用敏感材料诊断用敏感材料6.2治疗用生物医用敏感材料一、智能高分子水凝胶智能高分子水凝胶的体积相转变智能高分子水凝胶的制备智能高分子凝胶的刺激响应性与分类（一）温度响应性凝胶响应机制：凝胶结构中具有一定比例的疏水和亲水基团，温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及大分子间的氢键作用，使得凝胶大分子链的构象因响应温度的刺激而伸展或卷曲，从而使凝胶体积膨胀或收缩。聚烷基丙烯酰胺类凝胶聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）凝胶：低临界溶解温度(Lowercriticalsolutiontemperature,LCST)表示在水溶液环境中导致不溶解的－NCH(CH3)2基团间疏水相互作用和保持聚合物溶液中的水与－NH或－C=O间氢键相互平衡。温度低于LCST时溶胀，高于LCST时收缩。水溶性药物，当温度达体温(37°C)（>LCST）时网络收缩挤掉内部的水，药物随之释放。疏水性药物，在温度高于LCST时固定于聚合物网络中，温度低于LCST时则以Fickian扩散的形式释放出来。N－取代基的疏水性对凝胶的温度刺激响应的影响：聚异丙基丙烯酰胺-共－聚甲基丙烯酸丁酯（PNIPAm-co-PBMA）凝胶2.温度响应性凝胶接枝到多孔药物胶囊表面，利用聚合物响应过程中链的收缩与伸展来阻塞或开放胶囊微孔，达到控制胶囊包封药物的释放。温敏凝胶在免疫隔离膜上的应用代谢型组织工程中常将产生细胞因子和激素的细胞以水凝胶固定化，此水凝胶膜材起免疫隔离作用，它的半渗透性仅允许细胞的营养物、代谢物及所产生的细胞因子和激素通透，而截留抗体、补体和免疫细胞而起免疫隔离作用。（二）pH响应性凝胶机理：这类凝胶中含有大量水解或质子化的酸、碱基团，如羧基或氨基，这些基团的解离受外界pH的影响：（1）pH变化时，解离程度改变，造成凝胶内外离子强度变化；（2）解离还会破坏凝胶内氢键，交联点减少，造成网络结构发生变化，引起溶胀。相体积转变可逆2.甲基丙烯酸烷酯（n-AMA）和二甲基氨乙基丙烯酸酯（DMA）交联凝胶低pH环境，叔胺质子化，凝胶溶胀；高pH环境，叔胺失去质子，凝胶收缩。凝胶中AMA的疏水性对凝胶的pH刺激响应性有影响不同共聚组成比的MMA-DMA凝胶随pH变化等温线：3.聚环氧乙烷与聚丙烯酸互穿网络响应性凝胶聚环氧乙烷与聚丙烯酸之间形成氢键。高pH环境，羧基电离成羧基负离子，静电相斥，凝胶溶胀；低pH环境，羧基不电离，氢键稳定，凝胶收缩。4.聚丙烯酸－聚乙烯亚胺共聚物聚丙烯酸的羧基对pH敏感，pH，凝胶网络溶胀。pH响应性聚合物接枝到多孔药物胶囊表面，利用聚合物pH响应过程中链的收缩与伸展来阻塞或开放胶囊微孔，达到控制胶囊包封药物的释放。例：在多孔尼龙胶囊表面接枝聚乙烯吡啶(PVP)或聚甲基丙烯酸（PMA）等pH敏感聚合物链，构成了pH响应性的渗透控制阀式给药系统。接枝的尼龙胶囊表面渗透控制机理25C,NaCl随胶囊外pH变化渗透率的改变（胶囊交替地浸到pH=2或pH=12的水溶液中）。5.pH响应性胶原胶原是一类动物蛋白，在等电点以下氨基电离，在等电点以上羧基电离，改变pH值可改变其电离度，大分子链荷电性的改变必然影响分子链的舒展程度，导致宏观溶胀度的改变。也就是说，胶原蛋白在酸性条件下为聚阳离子，而在碱性条件下为聚阴离子，故而胶原的溶胀性对PH的变化具有一定的响应性．因而，它是一种很有希望的智能型药物释放材料。（三）化学刺激响应系统对葡萄糖响应的胰岛素给药系统例2含苯硼酸基团聚合物凝胶微球PBA凝胶中糖基胰岛素的脉冲释放例3P(MAA-g-EG)responsivehydrogel（四）光响应性凝胶由热敏性材料中引入对光敏感的基团制成的。响应性机理(3种)：热敏性材料中的特殊感光分子，将光能转化为热能，使材料局部温度升高，当凝胶内部温度达到热敏性材料的相转变温度时，则凝胶产生响应。例：Suzuki和Tanaka合成的聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)与叶绿酸(chlorophyllin)共聚的凝胶，吸光后迅速将光能转变为热能，使局部温度升高，从而导致局部体积的改变。当温度控制在PNIPAm相转变温度附近(31.5℃)时，随着光强的连续变化，可使凝胶在某光强处产生不连续的体积变化。2.将遇光能够分解的感光性化合物添