聚苯硫醚抗氧化性能（聚苯硫醚生物可利用性）

由于疾病和创伤治疗需要大量使用人工植入修复材料，目前临床广泛运用的各种人工材料虽然比较成熟，但仍然存在生物力学性差，生物结合性不好，容易蠕变疲劳等诸多问题。聚苯硫醚（Polyphnylene sulfide,PPS）经过改性加工后具有超强耐高温、耐腐蚀、抗蠕变，同时强度高、质地轻等突出的物理特性，是一种具有金属性能的新型工业材料，而且其弹性模量与皮质骨接近，材料表面活化处理容易。

　　随着人类进入高龄化步伐的加快，社会人口老龄化，寿命的延长，人体器官功能退化，导致骨折等病损日益增加。另外交通事故大量发生，生活节奏加快，疾病、自然灾害、事故伤亡的频繁发生和局部战争等，也导致人类以外伤害剧增。每年发生创伤的人数在全世界约数千万，在中国约三百万，其中相当部分创伤患者需要进行不同程度的早期救治或晚期修复，骨高强度人工骨组织修复材料对骨创伤救治有重要意义。据统计，生物材料和制品市场一直保持15%左右的年增长率，我国骨组织替换增长率达到30%，但我国生产的人工生物植入材料仅占世界市场份额小于1.5%，由于国产人工植入生物材料的研究还处于较低水平,主要材料和人工器官主要依赖进口,由于价格昂贵仅有少量纳入医保报销目录。随着国家新医疗改革政策实施和全民医保制度逐渐完善，人工生物材料替换将更多地纳入国家医保报销范围，提高生物材料自主研发能力,研制生产国产化性能稳定、安全可靠的人工植入材料，大幅降低医用植入材料价格，不仅关系到国内生物材料产业成长，也对国家医疗卫生事业长远发展影响深远。

目前人工植入材料主要医用金属材料、生物高分子材料、无机生物材料等。一、医用金属种类多，不锈钢具有良好的生物相容性、综合力学性能、加工工艺简单、成本低廉等特性，使其在骨科的修复替换和齿可修复中广泛运用。但在胜利环境中易腐蚀，释放镍离子诱发肿瘤、长期稳定性和生物惰性差。钴基合金强度高、模量低，有更好的耐腐蚀、耐磨性，在关节置换中得到了充分应用。但临床表明，钴有时会使临近组织钴离子浓度增加而引起过敏反应。钛及钛合金机械性强度高，且耐腐蚀和抗疲劳性较好，目前在人工关节置换应用最多，但不具有生物火星，在生物体内的耐磨性欠缺，有的材料要定期更换。二、高分子生物材料主要有硅橡胶、聚乳酸、聚羟基乙酸以及其共聚物、超高分子量聚乙烯等。硅香蕉主要用于指关节、肘关节等但断裂和感染容易出现。聚乙烯是最早被用于人工关节的高分子材料，后来又采用超高分子聚乙烯。它较好地解决了人工关节的摩擦磨损问题，延长了寿命，但晚期磨损严重，造成晚期松动现象。三、无机生物材料（1）生物陶瓷 生物活性陶瓷植入人体后能与周围组织形成牢固的骨性结合，以HAP为典型，但机械性能差，目前不能用于承受负载部位只能用于听小骨及填充骨缺损方面。（2）骨水泥主要包括聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，其固化速度快，力学性能好，但生物相容性差，在固化聚合过程中产生大量热量对周围组织具有杀伤作用，且单体毒性大，会引起血压骤降存在引起猝死的可能。（3）碳材料 医用碳素材料的力学性能与其围观结构关系密切，在生理环境中稳定，近于惰性，具有较好的生物相容性，不会引起凝血和溶血反应，比较适合在生理环境中使用。

　　目前，在所有生物医用植人材料中，金属材料应用最早，而且在临床中的应用也最为广泛。但是许多研究表明，金属的磨屑是导致植入件松动的原因，因此，减少有微动引起的金属离子或碎片是优化长期植入物的关键。同时,各种不同材料制成的骨科植入物也已经在临床中大量应用。但用于制造骨科植入物的一些传统材料（如钴铬合金、钛、不锈钢等）的弹性模量远远高于骨的弹性模量，而大部分高分子聚合物不能承受生理水平的载荷，不能作为长期承重的植入物，因此研制结构和力学性能与骨相匹配的生物学材料，是解决上述临床问题的关键。

　　聚苯硫醚　PPS High-performance polyphenylene sulfide全称为聚苯基硫醚，是分子主链中带有苯硫基的线形结晶性热塑性树脂，此树脂是一种性能优异的特种工程塑料，其性能特点如下：1．PPS是具有高刚性的结晶性聚合物，其流动性能好，结晶速度快，成型周期短i2．耐热性能优异，其热变形温度超过260cc，长期使用温度为220～240oC在空气中于700oc降解，在1 000oc隋性气体中仍保持40％的重量，短期耐热性和长期连续使用的热稳定性均优于目前所有的工程塑料；4．机械性能好，其刚性极强，表面硬度高，并具有优异的耐蠕变形和耐疲劳性，耐磨性突出，通过填充氟树脂和碳纤维等润滑剂，可大幅度提高其耐磨性；5．耐腐蚀、耐化学药品性优异，目前尚未发现可在200oc以下溶解PPS的溶剂，对无机酸、碱和盐类的抵抗性也很强：7．电性能优良，即使在高温、高湿、高频率下仍具有优良的电性能；8·PPs树脂的熔体粘度非常低，流动性良好，极易与玻纤润湿接触，因此，填充容易，用其制备的玻纤或玻纤一无机填料增强注塑级粒料，具有极高抗冲击性、抗弯曲及延展性。9．PPS对玻璃、铝、不锈钢等具有非常高的粘结强度，对玻璃的粘结强度。四川大学杨杰等采用纳米粒子对PPS进行增韧，取得了显著效果，经过纳米材料改性后的PPS复合材料，韧性大为提高，其它性能却不受影响。改性聚苯硫醚复合物的弹性模量可望与皮质骨的弹性模量接近，并且具有良好的生物相容性、放射线透过性，磁共振扫描不会产生伪影等优点。

　　聚苯硫醚经过改性加工后具有超强耐高温、耐腐蚀、抗蠕变，同时强度高、质地轻等突出的物理特性，是一种具有金属性能的新型工业材料，而且其弹性模量与皮质骨接近，材料表面活化处理容易。本课题组在国际上率先研发出拥有自主知识产权的改性聚苯硫醚及纳米化复合物，已先期运用到国防军事、航天航空、高铁桥梁等重要科技领域的核心部件制造。

　　PPS优异的机械性能、耐高温性能和抗化学腐蚀性能，以及完全的国产化使其成为国人首选特种工程塑料之一，但由于PPS主链上大量的苯环增加了高分子链的刚性，其韧性变差，所以必须经过增强增韧改性，得到的复合材料其物理、化学及力学性能基本可与目前常用的人工植入材料，如不锈钢、钛合金、其它高分子聚合物等相媲美，研制改性PPS用于新型医用植入材料将为患者提供性能更加优良的医用人工植入材料,提高硬性替代器械的使用寿命,大幅度降低医疗成本。目前，国际上尚无对PPS生物学特性研究的报道。该材料特殊的物理、化学性能超过了常用金属和高分子医学植入材料特性，在前期研究基础上，我们将改性聚苯硫醚纳米化复合物做离体细胞培养、大鼠体内植入等试验对其生物相容性和生物力学特性进行研究，同时与常用植入材料（钛合金、聚醚醚酮等）做对照，为PPS在医学工程和人体防护等领域的运用提供实验室依据。

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