医用高分子材料的进展

医用高分子材料的进展

摘要：本文对医用高分子材抖的种类、特性和应用等作了介绍。评述了人工脏器用的高分予材料、药用高分子材杆及诊断用高分子材料的国内外进展。

关键词：医用高分子；人工脏器；高分子药物

前言

高分子材料作为20世纪划时代的材料，已在工农业生产、国防军工、现代科学技术中发挥着巨大作用。随着医学、科技的进步，高分子材料在医学领域中被广泛使用，并已发展成为一个新的高分子材料分支—医用高分子材料。

医用高分子材料是指符合医用要求，在医学领域应用在人体上，以医疗为目的的高分子材料及制品，这就是广义的医用高分子材料的定义。由此可见，诸如各种高分子医疗器械、塑料针筒、各种医用导管、医用塑料容器、医用薄膜、医用粘接剂、高分子药物、美容整形外科材料、齿科材料、人工器官、人工组织、诊断胶乳等都是医用高分子材料，其种类已达数十种，制品已超过上千种。由于某些医用高分子材料在医疗技术上的使用，使过去很多疑难之症、不治之症，变成可治。特别是用高分子材料制成的人工肾、人工肺、人工血管和人工心脏等人工脏器减轻了不少患者的痛苦，挽救了不少人的生命。据报道，目前国外有数以百万计的人靠人工脏器维持生命，仅在美国每年就有约百万人接受人工器官的植入手术。由此可见，医用高分子材料的应用与开发对促进医学科学的进步，造福于人类有着重大作用。因而，医用高分子材料的发展速度惊人，至今仍以每年20~30%的速度递增，其产值令人瞩目，如在1980年世界医用高分子材料销售额为200亿美元，1990年已达500亿美元。今后，社会上随着老龄人口的增加，人工尿道、人工膀脱、股关节、膝关节等人工器官的需求量还要与日俱增，有关资料估计单就骨科而言，每年约有40万例植入人工关节。1988年骨科材料在日本的销售额就达3.7亿美元。

因此对医用高分子材料的研究与开发具有显著的经济效益和重大的社会效益。

1、医用高分子材料的特性

医用高分子材料是在医疗过程中使用，是直接或间接与人体组织相接触的材料。所以，医用高分子材料从原料、助剂、聚合物的合成到制品结构设计和加工都有别于一般工业用的高分子材料，有它的特殊要求。以下为医用高分子材料的基本特性：

1）无毒性。材料不会引起异常变态反应，不引起过敏反应，对人体无刺激性等。

2）组织相容性。材料对接触的周围组织不引起炎症和异物反应等肌体反应。

3）血液相容性。当材料与血液接触时，不会引起血液凝固而成血栓，也不破坏血型而发生血溶。

4）耐生物老化性。长期放置体内的材料，其化学特性和物理机械性能不发生明显变化。

5）消毒性。材料不因煮沸、干燥灭菌、药液和环氧乙烷等一方法的消毒而发生变质。

由此可见，对医用高分子材料的要求是十分严格的。而且由于使用的部位和

目的不同，对材料还有特殊要求。例如，用作人工血管、血液净化器、人工心脏瓣膜等就特别要求材料具有很好的血液相容性，要能抑制血小板体系的活化，抑制凝固体系的活化，能促进血栓溶解或促使伪内膜的形成等。一般应是具有微相分离结构的材料。又如，用作人工皮肤、隐形眼镜、人工尿管、人工气管等的材料，则要求具有优良的组织相容性，对生物组织无刺激性，同生物组织有相当强的结合性。还要求材料柔软，有透气性、吸水性和透湿性。而用作重建用膜、缝合线、控制药物释放材料和粘合剂等则要求体内分解吸收型材料。这类材料在体内的损伤部位得到修复之前要发挥应起的作用，修复之后又能在体内被分解吸收，又不产生毒性和副作用。特别希望材料在体内被分解的速度与器官组织功能恢复的速度相平衡，当器官组织的功能全部复原后，所用材料也全部分解掉，这样就不会出现有任何异物的感觉。

2、人工脏器用的高分子材料

这是指用于制造能够扩大或替代机体组织及器官功能的各种代用品所用的、非药物性的高分子材料。也就是利用高分子材料的一些功能特性来制造人工器官或组织所用的材料。这些人工脏器能够发挥人体组织或器官的某些功能，或疏通某些器官的功能障碍，起到替代与重建损伤器官功能的医疗作用。因此，有人把这类材料叫做真正的医用高分子材料，或称为生物功能高分子材料。

这类材料在广义的医用高分子材料中占有最重要的地位。当高分子材料兴起不久就开始了这方面的研究。早在1943年，W.J.Kolff最先在临床上应用人造纤维作的人工肾以来，几乎以人体所有器官为对象，全面地开展了各种人造脏器的研究。在60一70年代里，各种人工血管、人工肺、人工心脏瓣膜等相继进入实用阶段。1982年美国犹他州大学成功地进行了首例人工心脏的移植，使人造器官的发展进入了新阶段。因而，美国著名的未来学家格连预言，到2000年，除了人的大脑和中央神经系统外，人体的各个部分都可以用人造物质取代或增强它们的功能。因此，人们预测21世纪的医学特点之一就是人工器官在临床医疗中的广泛应用。

在人工器官中生物医用高分子材料是关键。人工器官技术的发展和高分子材料科学的进步有着密切关系。特别是将功能高分子材料的特异功能用在人工器官中，使得人造器官技术有了长足发展。例如，在人工肾及血液净化系统中主要就是应用了具有透析、超过滤和吸附功能的高分子材料，才使得人工肾和血液净化系统有了飞快的发展和广泛应用。估计，日本现在每年就需要600~700万个。用在人工肾和血液净化系统的材料有：

1)对血液中的废物、过剩的电解质和过剩的水有高透析作用的铜氨纤维素、醋酸纤维素、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物(EV A)、聚碳酸酯等的中空纤维或透析膜。

2)具有类似肾小球过滤作用，能够过滤掉血液中的有毒物质的超过滤膜。常用的有聚砜平膜或中空纤维、三醋酸纤维素膜、聚酰胺中空纤维和EV A中空纤维等。

3)能分离出有毒血浆中不正常的蛋白质、抗原、抗体、免疫复合体等的特殊分离膜。主要有三醋酸纤维素、聚砜、聚碳酸酯和EV A共聚物等为基材的多孔膜，其孔径为0.2~0.4um。

人工肺则是利用具有特殊交换功能，能使气体通过薄膜与血液交换氧和二氧化碳的氧富集膜，作成的向血液中增加氧的装置。按其形式可分为气泡型和膜型人工肺。常用的氧富集膜有硅橡胶(CR)、聚烷基矾(PAS)、聚氨酯、聚四氟乙烯