医用高分子材料论文

医用高分子材料

高分子材料科学与工程，高材1006班，王中伟，20100221276

摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。

关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性

前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外, 医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料．医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,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、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。

正文：

一、医用高分子材料的概念及简介：医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征，

如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,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、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。然而，医用高分子材料是一类根据医学的需求

来研制与生物体结构相适应的、在医疗上使用的材料．包括体外应用的高分子材料、体内应用的人工脏器、口腔齿科材料、高分子药物、高分子诊断试剂、高分子免疫制剂等。

二、医用高分子材料的发展历程：医用高分子材料的发展和应用由于人体主要由高分子材料

组成，因此医用高分子材料的应用有着久远的历元前3500 年，古埃及人就用棉花纤维、马鬃等缝合伤口；在公元前2500 年的中新材料概论葬中发现有假牙、假鼻、假耳等。

1851 年发明天然橡胶硫化方法之后，开始采用硬胶木制作人工牙托和颚骨。进入20 世纪，高分子科学迅速发展，新的高分子材料不断出现，为医学领域提供了更多的选择余地。1936 年人类发明了有机玻璃，将其用于制作假牙和补牙，并至今仍在使用。

1943 年，赛璐珞薄膜开始用于血液渗析，1950 年开始用有机玻璃做人工股骨。50 年代有机硅聚合物用于医学领域，使人工器官的应用范围扩展到了包括器官替代和美容等许多方面。人工尿道(1950 年)、人工血管(1951 年)、人工人工心脏瓣膜(1952 年)、人工心肺(1953 年)、T 关节(1954 年)、人食道(1951 年)、人工肝(1958 年)等人工器官，均在50 年代试用于临床。进入60 年代以后，人们开始针对医学应用的客观需要来设计合成医用高分子材料，如美国国立心肺研究所开发的血液相容性高分子材料，可用于与血液接触的人工器官(如人工心脏等) 的制造。从70 年代开始，医用高分子材料开始快速发展，到80 年代在发达国家基本形成了一个崭新的生物材料产业。

据统计，目前世界范围内已经应用的医用高分子材料有90 多个品种，1800 多种制品。

医用高分子材料根据来源、应用目的、组织与材料的相互作用情况等可分为多种类型。

按来源来分，可分为天然医用高分子材料(如胶原、纤维素、甲壳素等)和人工合成高分子材料(如聚氨酯、硅橡胶等)。按用途来分，有硬组织相容高分子材料、软组织相容高分子材料、血液相容性高分子材料、高分子药物和药物控制释放高分子材料等。

医用高分子材料的应用范围主要包括四个方面：一是人工器官，包括人工血管、人工皮肤、人工软骨、人工心脏、人造血、人工肾、人工胰脏、人工肝等，以及一些短期治疗器件如导管、缝合线、医用粘合剂、注射器、输液管等；二是药物制剂，尤其是药物控制释放制剂，这部分将在下一节中详细论述；三是诊断检测，如快速响应、高灵敏度、高精确度的监测试剂与工具，包括试剂盒、生物传感器、免疫诊断微球等；

四是生物工程领域，如体外组织培养等，包括细胞培养基、细胞融合添加剂、细胞分离、病毒盒细菌的清除等。常见的医用高分子材料有硅橡胶、聚氨酯、天然乳胶、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯毗咯烷酮、聚乙烯醇、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚己内酯、聚酸酐、聚磷腈等。医用高分子材料医用高分子材料是近20 多年来发展十分迅速的一类功能高分子材料，包括体外应用的高分子材料、人工脏器材料、口腔齿科材料、高分子药物、高分子诊断试剂、高分子免疫制剂等。医用领域选用的高分子材料，应具医学和生物学等方面的特殊要求，它比工业用材料有更高的要求。它们都有十分严格的质量标准，以确

保产品的安全性。生产和0 精细化学品化学研究者要完全遵照卫生和药物管理部门的有关规定进行，比如生产环境要求清洁甚至无菌；重金属含量不能超过万分之一；每批都要进行测试；对所用的原材料要进行跟踪，每批材料都要取样保存待查。为了使医用高分子材料产品满足使用要求，除了要求材料及其制品在理化性能、形态结构等方面应符合医用要求外，必须进行多方面的试验，比如具有良好的生物相容性试验。

材料与肌体接触的部位和时间长短不同，对其生物学性能的要求也不同。

三、对医用高分子材料的要求：人的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越

来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20 种,其中医用高分子12 种, 金属 4 种,陶瓷 2 种,其他 2 种。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300 种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增长[3],而国内也以20%左右的速度迅速增长。随着现代科学技术的发展,尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛,需求量也随之越来越大。生物医用材料产业发展如此迅猛, 主要动力来自于人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。生物材料的研究与开发被许多国家列入高技术关键新材料发展计划, 并迅速成为国际高技术制高点之一。现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外, 医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。医用高分子材料多用于人体，直接关系到人的生命和健康，一般对其性能的要求是：①安全性：必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高，生产环境非常清洁，聚合助剂的残留少，杂质含量为ppm 级，确保无病、无毒传播条件。②物理、化学和机械性能：需满足医用所需设计和功能的要求。如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。以心脏瓣膜为例，最好能使用25 万小时，要求耐疲劳强度特别好。此外，还要求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒(120～140°C)、干热消毒(160～190°C)、辐射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能。要求加工性能好，可加工成所需各种形状，而不损伤其固有性能。③适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体各种组织的适应性。材料植入人体后,要求长时期对体液无影响；与血液相容性好, 对血液成分无损害，不凝血，不溶血，不形成血栓；无异物反应，在人体内不损伤组织，不致癌致畸，不会导致炎症坏死、组织增生等。④特殊功能：不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能。例如：具有分离透析机能的人工肾用过滤膜、人工肺用气体交换膜，