高分子材料在生物医药中的应用与发展

高分子材料在生物医药中的应用与发展

摘要：人类使用高分子材料的历史悠久，在生活各个方面无处不见，随着人类社会对材料的需求不断膨胀，高分子材料急剧发展，向国民经济各个方面扩张，尤其在生物医药领域，高分子材料发挥着不可替代的作用，由此，生物高分子材料成为高分子材料的一个重要组成部分。而生物医用高分子作为生物医用材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料，鉴于其具有原料来源广泛、可以通过分子设计改变结构、生物活性高、材料性能多样等优点，是目前发展最为迅速的领域，已经成为现代医疗材料中的主要部分。关键词：发展过程，组成材料，医学用途，未来发展

一：医用高分子材料的发展过程及应用领域人类使用高分子材料的历史，可以追溯到7000年前。我国浙江省余姚县出土的河姆渡文化遗址中发现了涂有大漆的木碗，我国西汉时期已有麻布增强大漆树脂而成的脱胎漆器技术，这应是世界上最早的“树脂基复合材料”。蚕丝的使用可以追溯到4－5千年前，在浙江吴兴出土了中国4－5千年前的蚕丝织物。

由天然高分子化学改性或由人工合成探索新高分子材料的近代高分

子材料研究始于19世纪中叶。1844年Goodyear（美国）发明的天然

橡胶硫化技术，开创了近代的高分子材料研究。1868年出现了硝基纤维素酯用樟脑作增塑剂，制赛璐珞的技术，从而出现了塑料。1890年出现了硝基纤维素酯用乙醇做溶剂湿法纺丝的成纤技术，从而出现了人造纤维。1895年左右出现了用帆布增强硫化橡胶制轮胎的技术，这是首次出现的近代技术的复合材料。

生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料可谓异军突起，目前已成为发展最快的一个重要分支。合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅橡胶的出现。目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料，这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段。

生物医用高分子材料的特性要求：医用高分子材料，是指在医学上使用的高分子材料。其对于挽救生命．救治伤残．提高人类生活质量等方面具有重要意义。通过归纳，应当符合以下要求：（1）生物相容性。生物相容性是描述生物医用材料与生物体相互作用情况的。是作为医用材料必不可少的条件。 2）生物功能性。生物功能性是指生物材料具有在其植入位置上行使功能所要求的物理和化学性质．（3）无毒性。无毒性即化学惰性。此外，还应具备耐生物化．物

理和力学稳定性。（4）可加工性：能够成型、消毒。

二：医用高分子材料的组成材料

生物医学材料是指一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成品都已经被广泛应用于临床和科研。一般而言，临床医学对生物医学材料有以下基本的要求:无毒性，不致癌，不致畸，不引起人体细胞的突发和组织细胞的反应；具有与天然组织相适应的物理机械特性；针对不同的使用目的具有特定的功能。

生物医学复合材料是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料，主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。高分子材料与生物高分子结合可以作为生物传感器。

三：医用高分子材料在医学上的用途生物医用高分子材料的应用根据不同的角度、目的甚至习惯，医用高分子材料应用有不同的分类方法，尚无统一标准。主要在人造器官、人造组织、以及其它的一些高分子药剂等。

A．人造器官（1）人工肾：四十年前荷兰医生用赛璐洛玻璃纸作为透析膜, 成功地滤除了患者血液中的毒素。目前人工肾以中空丝型最为先进, 其材质有醋酸纤维, 赛璐洛和聚乙烯醇。（2）人工肺：人工肺并不是对于人体肺的完全替代，而是体外执行血液氧交换功能的一种

装置，目前以膜式人工肺最为适合生理要求。(3)人工心脏：1982年美国犹他大学医疗中心, 成功地为61岁的牙科医生克拉克换上了人工心脏, 打破了人造心脏持久的世界纪录, 作为人工心脏主体心泵的高分子材料,现在所用的材料主要为硅橡胶。

B.人造组织指用于口腔科、五官科、骨科、创伤外科和整型外科等的材料，包括：(1)牙科材料：主要采用聚甲基丙烯酸甲酯系、聚砜和硅橡胶等，如蛀牙填补用树脂、假牙和人工牙根、人工齿冠材料和硅橡胶牙托软衬垫等；(2)眼科材料：这类材料特别要求具有优良的光学性质、良好的润湿性和透氧性、生物惰性和一定的力学性能。(3)骨科材料：人工关节、人工骨、接骨材料等，原材料主要有高密度聚乙烯、高模量的芳香族聚酰胺、聚乳酸、碳纤维及其复合材料；(4)皮肤科材料：人工皮肤，含层压型人工皮肤、甲壳素人工皮肤、胶原质人工皮肤、组织膨胀器。

C.药用高分子

(1)高分子缓释药物载体：药物的缓释是近年来人们研究的热点。目前的部分药物尤其是抗癌药物和抗心血管病类药物，具有极高的生物毒性而较少有生物选择性，通常利用生物吸收性材料作为药物载体，将药物活性分子投施到人体内以扩散、渗透等方式实现缓慢释放。(2)高分子药物：第一个实现高分子化的药物是青霉素，所用载体为聚乙烯胺，以后又有许多的抗生素、心血管药和酶抑制剂等实现了高分子化。四：未来的发展

国内外研究进展近年来，美国、欧洲和日本对生物医用高分子材料的研究与开发突飞猛进，从人工器官到高效缓释高分子药物都取得了很多成果和巨大效益。现在美国商业化的生物技术是以医药品为主的。

加拿大的生物技术的优势领域在医疗器材和制药业生物技术。我国生物医学高分子研究起步较晚。自20世纪70年代末起，北京大学和南开大学从事这一领域的研究。1998年“生物医学高分子”项目获教育部科技进步一等奖。我国现有医用高分子材料60多种，制品达400余种。现阶段医用高分子材料的研制具有重要的科学意义和非常巨大的社会经济效益。因此，加速我国对新型医用高分子材料的研究与开发将是今后相关材料领域刻不容缓的艰巨任务。

五：结束语

医用高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向,现代多学科交叉的特点促进了新型功能高分子材料的研究与发展,也孕育了新一代的功能高分子材料。由于高分子材料在结构上的复杂性和多样性,可以在分子结构(包括支链结构)、聚集态结构、共混、复合、界面和表面甚至外观结构等诸多方面,进行单一或多种结构的综合利用,因此最大程度地满足了其他高技术要求材料技术为他们提供的更多、更好的功能。随着纳米技术研究的深入,在分子、甚至原子水平上实现材料的功能结构设计、复合与加工生产成为可能,材料的功能将会进一步得到扩展,所以，未来高分子材料在医药领域的发展将日新月异！

参考文献：1]温变英.生物医用高分子材料及其应用[J].化工新型材料,2001,29(9)