生物医用高分子材料[精选]
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高分子材料在植入体内之前 ，都要经过严格的灭 菌消毒 。 目前灭菌处理一般有三种方法； 蒸汽灭菌；
化学灭菌 ，γ射线灭菌 。国内大多采用前两种方法 。
因此在选择材料时 ，要考虑能否耐受得了。
（7） 易于加工成需要的复杂形状
人工脏器往往具有很复杂的形状 ， 因此 ，用于人 工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能 。否则 ， 即使各项性能都满足医用高分子的要求 ，却无法加 工成所需的形状 ，则仍然是无法应用的。
★骨水泥是一类传统的骨用粘合剂 ， 1940年就已用
于脑外科手术中 ， 几十年来 ，一直受到医学界和化学 界的重视。
骨水泥是由单体 、聚合物微粒(150--200μm) 、阻聚
剂 ，促进负等组成 。为了便于x射线造影 ，有还加入 造影剂BaSO4 。下表是常用骨水泥的基本组成和配方。
(4) 人造皮肤材料
(5) 医用粘合剂
粘合剂作为高分子材料中的一大类别 ，近年来， 它的应用领域已扩展到医疗卫生部门 。 目前 ， 医用粘 合剂在医学临床中有十分重要的作用 。在外科手术中， 医用粘合剂用于某些器官和组织的局部粘合和修补； 手术后缝合处微血管渗血的制止； 骨科手术小骨骼、 关节的结合与定位； 齿科手术中用于牙齿的修补 。在 计划生育领域中 ，用粘合剂粘堵输精管或输卵管 ， 既 简便 ，无痛苦感 ，又无副作用 ，必要时还可方便地重 新疏通。
由此可见 ， 当向人体植入高分子材料时 ， 除考虑 材料的物理 、化学性质外 ，还应充分考虑其形状因 素。
表
(4)具有抗血栓性 ，不会在材料表面凝血 (5)长期植入体内 ，不会减小机械强度
表6-3是一些高分子以纤维形式植入狗的动脉 后其机械强度的损失情况。
(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性
(2) 对人体组织不会引起炎症或异物反应
(3)不会致癌
当高分子材料植入人体后 ，高分子材料本身的性 质 ，如交联度 、分子量 、构象 、高分子材料中所含 的杂质 、单体 、添加剂都可能与致癌因素有关 。但 研究表明 ， 高分子材料与其他材料相比 ，并没有更 多的致癌可能性 。而是植入材料的形状对癌症的产 生影响较大 。 曾对不同形状的材料植入小白鼠体内 出现肿瘤的情况进行过统计(见表6—2)。
生物医用高分子材料
1.生物医用高分子材料概述
生物医用材料是指具有特殊性能 、特殊功能 ，用 于人工器官外科修复 、理疗康复 、诊断 、检查 、治疗 疾患等医疗 、保健领域而对人体组织 、血液不致产生 不良影响的材料。
国际标准化组织(ISO)法国会议专门定义的“生物 材料 ”就是生物医学材料 ，它是指“ 以医疗为目的， 用于与组织接触以形成功能的无生命的材料 ”。
3. 高分子材料在医学领域的应用
高分子材料作为人工脏器 、人工血管 、人工骨骼、 人工关节等的医用材料 ，正在越来越广径地得到运用。
★
2） 医用高分子材料的应用
(1) 血液相客性材料与人工心脏
许多医用高分子在应用中需长期与肌体接触， 必须有良好的生物相容性 ，其中血液相容性是最重 要的 。人工心脏 、人工肾脏 、人工肝脏 、人工血管 等脏器和部件长期与血液接触 ， 因此要求材料必须 具有优良的抗血栓性能。
(c)生物酶引起的聚合物分解反应。
(d)在体液作用下 ，高分子材料中的添加剂溶 出 ， 引起性质的变化。
(e)血液 、体液中的类脂质 、类团醇及脂肪等 物质渗入高分子材料 ，使材料增塑 ，强度 下降。
因此 ，在选择材料时 ，必须考虑上述因素。
★
值得指出的是 ，对医用高分子来说 ，在某些情况 下 ，“老化 ”并不一定都是贬意的 ，有时甚至还有其 积极的意义 。如作为医用粘合剂用于组织粘合 ，或作 为医用手术缝合线时 ，在发挥了相应的效用后 ，反倒 不希望它们有太好的化学稳定性 ，而是希望它们尽快 地被组织所分解 、吸收或迅速出体外 。在这种情况下， 对材料的附加要求是：在分解过程中 ，不应产生对人 体有害的副产物。
4.医用高分子的发展方向
1．人工脏器的生物功能化 、小型化 、体植化； 2． 高抗血栓性材料； 3． 发展新型医用高分子材料； 4. 推广医用高分子的临床应用；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3) 人工骨、关节材料
人工骨骼是高分子材料在医学领域中的最早应用 。 第一例医用高分于是用聚甲基丙烯酸甲酯作为头盖骨。 现在 ，尼龙 、聚酯 、聚乙烯 、聚四氟乙烯都已成功地 用作人工骨骼材料。
人工关节有很多种类 ，如股关节 、膝关节 、肘关 节 、肩关节 、手关节 、指关节等 ，其中以股关节和膝 关节承受的力最大 。60年代之前使用的人工关节都是 金属骨--金属臼关节 ， 患者在使用中有痛苦感 。1963 年出现了第一例金属骨--聚四氟乙烯宽骨臼的人工关 节 ，开始了高分子人工关节的时代。
2. 医用高分子材料的基本特性
1） 对医用高分子材料的基本要求
归纳起来 ，一个具备了以下七个方面性能的材料 ， 可以考虑用作医用材料。
（ 1）在化学上是隋性的 ，不会因与体液接触而发生 反应；
人体环境对高分子材料的作用． 主要有以下一些 形式：
(a)体液引起聚合物的降解 、交联和相变化。
(b)体内的自由基引起高分子材料的氧化降解反应。
★ 人工器官是医用高分子材料的主要发展方向。 目前用高分子材料制成的人工器官己植入人体的有 人工肾 、人工血管 、人工心脏瓣膜 、人工关节 、人 工骨骼 、整形材料等 。应用的高分子材料主要有 PVC 、ABS、PP、硅橡胶、含氟聚合物等 。正在研究 的有人工心脏 、人工肺 、人工胰脏 、人造血 、人工 眼球等。
(2) 选择透过性膜材料与人工肾 、人工肺
(a) 血液净化系统的膜材料与人工肾
人工肾是利用高分子材料的透析 、过滤和吸附注 能 ，使代谢物进入外界配置好的透析液中 ，经透 析 、过滤处理后完成肾脏的功能。
(b) 氧富化膜与人工肺
目前人工肺有两种类型 。一类是氧气与血液直接接触 的气泡型 ，特点是廉价 、高效 ，但易溶血和顺伤血球， 仅能短时间使用 ，适合于成人手术 。另—类是膜型， 气体通过分离膜与血液交换氧和二氧化碳 。膜型人工 肺的优点是容易小型化 ，可控制混合气体中特定成分 的浓度 ，可连续长时间使用 ，适用于儿童的手术。
★ 医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内 使用两大类。
机体外用的材科主要是制备医疗用品 。如输液袋、 输液管 、注射器等 。输液袋 、管可用卫生级聚氯乙烯 制造 。 由于这些高分子材料成本低 、使用方便 ，现已 大量使用。
机体内用材料又可分为外科用和内科用两类 。外 科方面有人工器官 、医用粘合剂 、整形材料等 。 内科 用的主要是高分子药物 。所谓高分子药物 ，就是具有 药效的低分子与高分子载体相综合的药物 ，它具有长 效 、稳定的特点。
据报道 ， 日本市场上近年出现一种高效人造皮 肤 ，对严重烧伤的患者十分有效 。这种人造皮肤的原 料是甲壳质材料 ，从螃蟹壳 、虾壳等中萃取出来 ，经 过抽制成丝 ，再进行编织 。这种人造皮肤具有生理活 性 ，可代替正常皮肤进行移植 ， 因此可减少患者再次 取皮的痛苦 。临床试验表明 ，这种皮肤的移植成活率 达90％ 以上。
化学灭菌 ，γ射线灭菌 。国内大多采用前两种方法 。
因此在选择材料时 ，要考虑能否耐受得了。
（7） 易于加工成需要的复杂形状
人工脏器往往具有很复杂的形状 ， 因此 ，用于人 工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能 。否则 ， 即使各项性能都满足医用高分子的要求 ，却无法加 工成所需的形状 ，则仍然是无法应用的。
★骨水泥是一类传统的骨用粘合剂 ， 1940年就已用
于脑外科手术中 ， 几十年来 ，一直受到医学界和化学 界的重视。
骨水泥是由单体 、聚合物微粒(150--200μm) 、阻聚
剂 ，促进负等组成 。为了便于x射线造影 ，有还加入 造影剂BaSO4 。下表是常用骨水泥的基本组成和配方。
(4) 人造皮肤材料
(5) 医用粘合剂
粘合剂作为高分子材料中的一大类别 ，近年来， 它的应用领域已扩展到医疗卫生部门 。 目前 ， 医用粘 合剂在医学临床中有十分重要的作用 。在外科手术中， 医用粘合剂用于某些器官和组织的局部粘合和修补； 手术后缝合处微血管渗血的制止； 骨科手术小骨骼、 关节的结合与定位； 齿科手术中用于牙齿的修补 。在 计划生育领域中 ，用粘合剂粘堵输精管或输卵管 ， 既 简便 ，无痛苦感 ，又无副作用 ，必要时还可方便地重 新疏通。
由此可见 ， 当向人体植入高分子材料时 ， 除考虑 材料的物理 、化学性质外 ，还应充分考虑其形状因 素。
表
(4)具有抗血栓性 ，不会在材料表面凝血 (5)长期植入体内 ，不会减小机械强度
表6-3是一些高分子以纤维形式植入狗的动脉 后其机械强度的损失情况。
(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性
(2) 对人体组织不会引起炎症或异物反应
(3)不会致癌
当高分子材料植入人体后 ，高分子材料本身的性 质 ，如交联度 、分子量 、构象 、高分子材料中所含 的杂质 、单体 、添加剂都可能与致癌因素有关 。但 研究表明 ， 高分子材料与其他材料相比 ，并没有更 多的致癌可能性 。而是植入材料的形状对癌症的产 生影响较大 。 曾对不同形状的材料植入小白鼠体内 出现肿瘤的情况进行过统计(见表6—2)。
生物医用高分子材料
1.生物医用高分子材料概述
生物医用材料是指具有特殊性能 、特殊功能 ，用 于人工器官外科修复 、理疗康复 、诊断 、检查 、治疗 疾患等医疗 、保健领域而对人体组织 、血液不致产生 不良影响的材料。
国际标准化组织(ISO)法国会议专门定义的“生物 材料 ”就是生物医学材料 ，它是指“ 以医疗为目的， 用于与组织接触以形成功能的无生命的材料 ”。
3. 高分子材料在医学领域的应用
高分子材料作为人工脏器 、人工血管 、人工骨骼、 人工关节等的医用材料 ，正在越来越广径地得到运用。
★
2） 医用高分子材料的应用
(1) 血液相客性材料与人工心脏
许多医用高分子在应用中需长期与肌体接触， 必须有良好的生物相容性 ，其中血液相容性是最重 要的 。人工心脏 、人工肾脏 、人工肝脏 、人工血管 等脏器和部件长期与血液接触 ， 因此要求材料必须 具有优良的抗血栓性能。
(c)生物酶引起的聚合物分解反应。
(d)在体液作用下 ，高分子材料中的添加剂溶 出 ， 引起性质的变化。
(e)血液 、体液中的类脂质 、类团醇及脂肪等 物质渗入高分子材料 ，使材料增塑 ，强度 下降。
因此 ，在选择材料时 ，必须考虑上述因素。
★
值得指出的是 ，对医用高分子来说 ，在某些情况 下 ，“老化 ”并不一定都是贬意的 ，有时甚至还有其 积极的意义 。如作为医用粘合剂用于组织粘合 ，或作 为医用手术缝合线时 ，在发挥了相应的效用后 ，反倒 不希望它们有太好的化学稳定性 ，而是希望它们尽快 地被组织所分解 、吸收或迅速出体外 。在这种情况下， 对材料的附加要求是：在分解过程中 ，不应产生对人 体有害的副产物。
4.医用高分子的发展方向
1．人工脏器的生物功能化 、小型化 、体植化； 2． 高抗血栓性材料； 3． 发展新型医用高分子材料； 4. 推广医用高分子的临床应用；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3) 人工骨、关节材料
人工骨骼是高分子材料在医学领域中的最早应用 。 第一例医用高分于是用聚甲基丙烯酸甲酯作为头盖骨。 现在 ，尼龙 、聚酯 、聚乙烯 、聚四氟乙烯都已成功地 用作人工骨骼材料。
人工关节有很多种类 ，如股关节 、膝关节 、肘关 节 、肩关节 、手关节 、指关节等 ，其中以股关节和膝 关节承受的力最大 。60年代之前使用的人工关节都是 金属骨--金属臼关节 ， 患者在使用中有痛苦感 。1963 年出现了第一例金属骨--聚四氟乙烯宽骨臼的人工关 节 ，开始了高分子人工关节的时代。
2. 医用高分子材料的基本特性
1） 对医用高分子材料的基本要求
归纳起来 ，一个具备了以下七个方面性能的材料 ， 可以考虑用作医用材料。
（ 1）在化学上是隋性的 ，不会因与体液接触而发生 反应；
人体环境对高分子材料的作用． 主要有以下一些 形式：
(a)体液引起聚合物的降解 、交联和相变化。
(b)体内的自由基引起高分子材料的氧化降解反应。
★ 人工器官是医用高分子材料的主要发展方向。 目前用高分子材料制成的人工器官己植入人体的有 人工肾 、人工血管 、人工心脏瓣膜 、人工关节 、人 工骨骼 、整形材料等 。应用的高分子材料主要有 PVC 、ABS、PP、硅橡胶、含氟聚合物等 。正在研究 的有人工心脏 、人工肺 、人工胰脏 、人造血 、人工 眼球等。
(2) 选择透过性膜材料与人工肾 、人工肺
(a) 血液净化系统的膜材料与人工肾
人工肾是利用高分子材料的透析 、过滤和吸附注 能 ，使代谢物进入外界配置好的透析液中 ，经透 析 、过滤处理后完成肾脏的功能。
(b) 氧富化膜与人工肺
目前人工肺有两种类型 。一类是氧气与血液直接接触 的气泡型 ，特点是廉价 、高效 ，但易溶血和顺伤血球， 仅能短时间使用 ，适合于成人手术 。另—类是膜型， 气体通过分离膜与血液交换氧和二氧化碳 。膜型人工 肺的优点是容易小型化 ，可控制混合气体中特定成分 的浓度 ，可连续长时间使用 ，适用于儿童的手术。
★ 医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内 使用两大类。
机体外用的材科主要是制备医疗用品 。如输液袋、 输液管 、注射器等 。输液袋 、管可用卫生级聚氯乙烯 制造 。 由于这些高分子材料成本低 、使用方便 ，现已 大量使用。
机体内用材料又可分为外科用和内科用两类 。外 科方面有人工器官 、医用粘合剂 、整形材料等 。 内科 用的主要是高分子药物 。所谓高分子药物 ，就是具有 药效的低分子与高分子载体相综合的药物 ，它具有长 效 、稳定的特点。
据报道 ， 日本市场上近年出现一种高效人造皮 肤 ，对严重烧伤的患者十分有效 。这种人造皮肤的原 料是甲壳质材料 ，从螃蟹壳 、虾壳等中萃取出来 ，经 过抽制成丝 ，再进行编织 。这种人造皮肤具有生理活 性 ，可代替正常皮肤进行移植 ， 因此可减少患者再次 取皮的痛苦 。临床试验表明 ，这种皮肤的移植成活率 达90％ 以上。