医用高分子材料

医用高分子材料的应用及发展前景医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。

它涉及到物理学、化学、生物化学、病理学、血液学等多种边缘学科。

目前医用高分(子材料的应用已遍及整个医学领域如: 人工器官)外科修复、理疗康复、诊断治疗等。

一、医用高分子材料的特点及基本条件:
医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触, 有的甚至要求永久性植入体内。

因此, 这类材(料必须具有优良的生物体替代性、力学性能、功能性和生物相容性。

一般要满足下列基本条件:
1 在化学上是不活泼的, 不会因与体液或血液接触而发生变化;
2 对周围组织不会引起炎症反应;
3 不会产生遗传毒性和致癌;
4 不会产生免疫毒性;
5 长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能;
6 具有良好的血液相容性;
7 能经受必要的灭菌过程而不变形;
8 易于加工成所需要的、复杂的形态。

二、医用高分子材料的种类和应用
目前所应用的医用高分子材料有聚醚聚氨酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、硅橡胶、聚酯、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚乳酸天然高分子材料等, 被广泛应用于植入性生物材料和人工脏器、介入器材、口腔材料、卫生材料及敷料、医用缝合粘合材料、医用医用高分子材料涉及到多个学科,根据不同的角度医用高分子材料有不同的分类方法,尚无统一标准。

为了便于比较不同结构的生物材料对于各种治疗目的的适用性,按生物医学用途分类如下:
2.1 硬组织相容性高分子材料
硬组织相容性高分子材料如各种人工骨、人工关节、牙根等是医学临床上应用量很大的一类产品,涉及医学临床的骨科、颌面外科、口腔科、颅脑外科和
整形外科等多个专科,往往要求具有与替代组织类似的机械性能,同时能够与周围组织结合在一起。

如牙科材料蛀牙填补用树脂、假牙和人工牙根、人工齿冠材料和硅橡胶牙托软衬垫等;人造骨、关节材料聚甲基丙烯酸甲酯等。

随着生命科学、材料科学、医学临床的发展和人们生活水平的不断提高,此类材料具有越来越广阔的临床应用前景和巨大的经济效益。

2.2 软组织相容性高分子材料
软组织相容性高分子材料主要用于软组织的替代与修复,如隆鼻丰胸材料、人工肌肉硅橡胶和纶织物与韧带材料等。

这类材料往往要求具有适当的强度和弹性以及软组织相容性,在发挥其功能的同时,不对邻近软组织如肌肉、肌腱、皮肤、皮等产生不良影响,不引起严重的组织病变
2.3 血液相容性高分子材料
在医用高分子材料的应用方面,有相当多的器件必须与血液接触,例如:各种体外循环系统、介入治疗系统、人工血管聚对苯二甲酸乙二酯和人工心瓣等人工脏器。

血液相容性高分子材料必须不引起凝血溶血等生理反应,与活性组织有良好的互相适应性。

2.4 高分子药物和药物控释高分子材料
高分子药物指带有高分子链的药物和具有药效的高分子,如:抗癌高分子药物非靶向、靶向、用于心血管疾病的高分子药物治疗动脉硬化、抗血栓、凝血、抗菌和抗病毒高分子药物抗菌、抗病毒、抗辐射高分子药物和高分子止血剂等。

高分子材料制备药物控制释放制剂主要有两个目的:1 为了使药物以最小的剂量在特定部位产生治疗药效;2 优化药物释放速率以提高疗效,降低毒副作用。

高分子控制释放体系包括时间控制缓释体系如康泰克等,理想情形为零级释放、部位控制缓释体系（靶向药物）和脉冲释放方式（智能药物）。

三、医用高分子材料的发展及展望
我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。

目前约有50 多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60 多种,制品达400 余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300 t。

然而,我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段,还没有能够建立在分子设计的基础上。

因此,应该以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的
关系为依据来研究开发新材料。

医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。

生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面:
1、组织工程材料
组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。

它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建,延长寿命和提高健康水平。

2、生物医用纳米材料———药物控释材料及基因
治疗载体材料高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的。

3、复合生物材料
作为硬组织修复材料的主体,复合生物材料受到广泛重视,它具有强度高、韧性好的特点,目前已广泛用于临床。

高分子材料在医用领域已占据了相当重要的地位, 但要有更大发展, 仍需解决一些技术问题。

由于纯PVC 材料较硬, 添加一定的增塑剂对生产柔性PVC 产品是十分必要的。

但近10 年来的动物实验研究表明一种名为邻苯二甲酸二 2 - 乙基己基酯DEHP 的增塑剂有较大毒性作用, 特别是对肝脏毒性和对男性生殖系统及精子发育的不良影响。

因此国际上已采取各种限制措施, 并严格要求接触人体的塑料部件的增塑剂含量不得超过011 %。

由此可见, 开发并采用无毒或低毒增塑剂以代替DEHP 类增塑剂在食品包装以及医药领域中的应用,已成为当前增塑剂工业的一项重要课题。

无毒性增塑剂要求比一般增塑剂有更强的耐移动性, 耐油性和耐挥发性。

柠檬酸酯正是优选的增塑剂, 但由于市场及技术方面原因, 尚未批量生产。

同时PVC材料与不同药物相互作用时存在着很复杂的因素,因此从使用安全角度考虑,肯定希望选择非PVC材料用品。

不过：1由于PVC 产品价格比较便宜, 透明度、柔软度好, 目前它在全球市场上占有率依然很高。

但是非PVC 产品在医用高分子材料上的应用肯定是未来发展方向。

2 由于硅橡胶的疏水性, 使其制品植入体后仍有轻微的异物感。

可采用表
面改性的方法解决这一问题, 如在硅橡胶制品表面涂敷亲水性物质, 或用辐射法使硅橡胶表面接枝, 或用等离子体处理或通过共混改性, 都可提高其亲水性。

3 由于硅橡胶为载体的长效皮下埋植剂在放置有效期满后必须取出, 增加了使用者的痛苦和花费。

比如皮下埋植避孕剂, 难以保证所有使用者均能按期取出从而增加避孕失败的危险。

因此引发了可生物降解型埋植剂的研究, 即以一种具备生物降解性和甾体药物通透性的聚合物, 代替硅橡胶作为释放孕激素的载体, 孕激素释放完毕后载体在体内降解吸收而无须取出。

总之, 单根型埋植剂、生物降解埋植剂是主要的研发方向。

4 随着生物医学工程、组织工程的发展, 对医用材料的技术和性能要求日益提高。

就硅橡胶而言,如何使其充分应用于生物工程与组织工程是今后研究工作的主要方向; 如: 生物传感器是当今引人注目的一项生物技术。

生物传感器的微型化, 与生物体的适应性等, 将成为与人工脏器相关的重要课题。

总之, 医用高分子材料在生命科学、医疗器械、药物等领域中已得到广泛而重要的应用, 但还有巨大潜力可挖, 随着生命科学的发展及生物材料的研究,它将为人类社会做出更大的贡献。