医用高分子材料1

医用高分子材料的发展与现代医学和人的健康

摘要：随着人民生活水平的提高和现代医学的发展,医用高分子材料日益重要,有广泛的用途,在医疗费用中的比重也十分突出.本论文概述了医用高分子材料的特殊要求与用途类别,介绍了用于体内可降解合成高分子材料的研发进展. 关键词：材料高分子医学键康引言

材料是人类划分时代的标志.高分子材料是充分体现人类智慧的材料,是上一世纪人类科学技术的重要科技进步成果之一,在二战前后得到了迅速发展；到上世纪末,光是塑料在体积上就明显超过了钢铁.所谓高分子一般是指由许多重复单元共价连接而成的、分子量很大的一类大分子,相关材料也称为聚合物、往往具有粘弹性.主要大品种合成聚合物材料有塑料、橡胶、合成纤维三大类,还有涂料、粘结剂等.生物医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料,十分重要.

1 医用高分子材料的重大需求

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.用不到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.广义地说,生物医用材料泛指医学中使用到的各类材料,其中,光是治疗器官的衰竭和组织的缺损所涉与的医用材料就十分惊人.以美国为例,每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍,需进行800万次手术进行修复,年耗资超过400亿美元,器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半,而其中生物材料的费用几乎占"半壁江山". 中国是一个人口大国,患者的数量一定十分庞大.随着人民生活水平的提高和对于生命质量的追求,我国在此方面的医疗费用也会不断增加.可见,生物材料是一个巨大的产业.生物材料的不可缺少性、尤其是进口材料动辄上万元的价格决定了我国必须加强具有自主知识产权的生物材料的研究开发.此外,随着我国医疗制度的改革,必须自费的医疗费用中的一大块是生物材料,尤其是进口材料,这给工薪阶层带来了沉重负担.因此,加强材料的研发不仅是一个科学技术问题,还是一个重要的经济和政治问题.

按照材料的组成和性质分,生物医用材料可分为医用金属材料、医用陶瓷材料和医用高分子材料三大类〔当然还可以由它们组合而成复合材料〕.三类材料均有广阔市场,其中,高分子材料的物理化学性能与金属、陶瓷等材料相比,与人体组织更加匹配〔骨密质等除外〕,因此适用面最广.

医用材料的分类并无绝对标准,不同人从不同角度可以有不同的分类方

法.简单地说,从材料是否进入体内可以分为非介入式和介入式〔如插管等〕两大类,其中非介入式的材料有可以分为非接触性〔不直接与人体接触,如：一次性针筒等医疗器械〕和接触性〔与人体组织接触但不进入体内,如：导尿管等〕两种.以下"医用高分子材料"一般指介入式、至少是接触性的生物医用功能高分子材料.

2 医用高分子材料的特殊要求

医用高分子材料是要用在人身上的,对其要求也十分严格,按照作者的理解,可以概括为以下四方面：

〔1〕生物功能性：因各种生物材料的用途而异,如：作为缓释药物时,药物的缓释性能就是其生物功能性.

〔2〕生物相容性：可概括为材料和活体之间的相互关系,主要包括血液相容性和组织相容性〔无毒性、无致癌性、无热原反应、无免疫排斥反应等〕.

〔3〕化学稳定性：耐生物老化性〔特别稳定〕或可生物降解性〔可控降解〕.

〔4〕可加工性：能够成型、消毒〔紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒、酒精消毒等〕.

正因为对于生物医用高分子材料的要求严格,相关的研发周期一般较长,需要经过体外实验、动物实验、临床实验等不同阶段的试验,材料市场化需要经国家药品和医疗器械检验部门的批准,且报批程序复杂、费用高.所以生物材料的研发成本高、风险大.这也是生物材料的市场价格居高不下的一个重要原因.

3 生物医用高分子的主要类别和用途

根据不同的角度、目的甚至习惯,医用高分子材料有不同的分类方法,尚无统一标准.本论文将从以下分类来介绍生物医用高分子材料的主要用途.

3.1人工脏器

<1>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〕；<2>人工肾〔透析型、过滤型、吸附型〕；〔3〕人工肝脏〔透析等〕；〔4〕人工胰脏〔如：可采用包膜法,即在移植的异体胰岛或动物胰岛表面覆盖一层高分子半透膜,能允许胰岛素向膜外渗透,但阻止淋巴细胞和抗体进入膜内而引起排异损伤〕；〔5〕人工心脏瓣膜；〔6〕心脏起搏器电极的高分子

包覆层；〔7〕其它〔人工心脏、人工血管、人工喉、人工气管、人工食管、人工膀胱等〕

3.2人工组织

指用于口腔科、五官科、骨科、创伤外科和整型外科等用材料,包括：〔1〕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〕；〔2〕眼科材料〔人工角膜、人工晶状体、人工玻璃体、人工眼球、人工视网膜、人工泪道、隐型眼镜〕；〔3〕骨科材料〔人工关节、人工骨、接骨材料等〕；〔4〕肌肉与韧带材料〔人工肌肉、人工韧带〕；〔5〕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、组织膨胀器等〕；〔6〕整形外科材料〔人工乳房〔一般为硅橡胶包膜内填充硅凝胶或空气〕、人工鼻与鞍鼻整形、人工下颌骨、人工耳朵、假肢〔支撑或外层装饰〕等〕；〔7〕人造血液,含人造血浆〔水溶性聚合物辅以营养液〕、人造血液〔能携带氧气,日本开发的FLUOSOL-DA的全氟碳化合物为基料的物质,有20％全氟三丙基胺、表面活性剂、羟已基淀粉等,经乳化制成〕等

3.3护理和医疗用具相关的医用材料

〔1〕高分子医疗用具与制品,如：一次性高分子用品〔注射器、输血输液袋等〕、高分子绷带材料〔弹性绷带、高分子代用石膏绷带、防滑脱绷带〕、医用缝合线等；〔2〕护理用高分子材料,如：吸水性树脂〔尿不湿、卫生巾、弹性冰〔无数小冰晶封闭于水溶性聚合物交联网络之中〕等〕、防褥疮护理材料等

3.4药用高分子

〔1〕高分子缓释药物载体：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〔脉冲释放方式〕；〔2〕高分子药物〔带有高分子链的药物和具有药效的高分子〕：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、高分子止血剂；〔3〕药物制剂和包装用高分子材料〔这里的包装材料不涉与外包装材料,特指药物在制备过程中需要的高分子材料,它们往往对提高药效、方便药物起作勇等方面有一定效果〕：药物制剂用高分子材料〔液状制剂中的高分子增稠剂、稀释剂、分散剂和消泡剂；固体制剂中的高分子粘合剂、包衣剂、膏剂和涂膜剂〕、微胶囊等.

3.5其它除上述四类材料之外,用于医疗诊断〔如免疫荧光微球〕和生物工程试剂等方面的生物材料也构成了作为补充的一类.

可见,医用高分子材料用途十分广泛.