医药用高分子材料——聚乳酸(精)

医药用高分子材料——聚乳酸

聚乳酸（PAL）也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。它是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。

聚乳酸作为一种新型的高分子聚合材料有良好的生物相容性和生物降解性，是FDA认可的一类生物降解材料，最终降解产物是二氧化碳和水，对人体无毒、无刺激，因此聚乳酸及其共聚物已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一。20世纪50年代，由丙交酯（LA）开环聚合制得了高分子量的聚乳酸，但由于这类脂肪族聚酯对热和水比较敏感，长时间未引起人们的足够重视。直到20世纪60年代，科学工作者重新研究PAL对水敏感这一特征时，发现聚乳酸适合作为可降解手术缝合线材料。1966年，Kulkami等提出低分子量的PAL能够在体内降解，最终的代谢产物是CO2和H2O，中间产物乳酸也是体内正常代谢的产物，不会在体内积累，因此PAL在生物体内降解后不会对生物产生不良影响。随后报道了高分子量的PAL也能在人体内降解，由此引发了以这类材料作为生物医用材料的开端。

1 聚乳酸及其共聚物在缓释药物中的作用

缓释、控释制剂又称为缓释控释给药系统（sustained and controlled release drug delivery system）,不需要频繁给药，能够在较长时间内维持体内有效的药物浓度，从而可以大大提高药效和降低毒副作用[4]。聚乳酸及其共聚物被用作一些半衰期短、稳定性差、易降解及毒副作用大的药物控释制剂的载体，有效的拓宽了给药的途径，减少了给药的次数和给药量，提高了药物的生物利用度，最大限度的减少药物对全身特别是肝、肾的毒副作用。高相对分子量聚乳酸用作缓释药物制剂的载体可分为两种:一是使用聚乳酸制作药物胶囊，可有效抑制吞噬细菌的作用，让药物定量持续释放以保持血药相当平稳；另一种是作为-囊膜材料用于药物酶制剂、生物制品微粒及微球的微型包覆膜，更有效控制药物剂量的平稳释放。

聚乳酸作为释放剂的优点：熔融温度低，且易溶于溶剂中；聚乳酸水解产物为乳酸，对人体无害；低聚乳酸容易制备。

2 聚乳酸在骨内固定及组织工程方面的应用

20世纪80年代美国科学家Langer与Vacanti提出了“组织工程”这一再生医学新概念，并于20世纪90年代初将其定义为研究开发具有修复、改善、代替人体组织或功能的生物装置的生命科学工程技术[12]。目前组织工程研究主要集中于以下几个方面：细胞外基质替代物的研究；种子细胞的立体培养；组织工程化组织对各种病损组织的替代研究。其中寻找一种理想的材料作为细胞外基质替代物是组织研究工程研究的一个重要课题。作为一种理想的材料，临床上应满足以下几点：组织相容性好、无排斥反应；生物可降解性、降解可调性及降解无毒性；易于塑形；适应种子细胞生长、繁殖需要的物理和化学条件；可灭菌并对其性能没有本质上的影响。

聚乳酸材料代替钢板、钢针，避免了金属固定物的几个缺点：弹性模量不匹配，产生应力遮挡。大量证据表明，坚硬接骨加压内固定时骨折发生愈合的同时，可诱发局部骨质疏松。由于固定骨板，皮质骨空隙过度增加，壁变薄，骨力学性能下降，因而在固定骨板取出之后，固定骨板有再骨折的可能。有些报道表明，再骨折发生率甚至高达２０％；生物相容性差。金属钢板可破坏骨折愈合及再塑性，可降解材料可随时间的增加而逐渐失去强度，使正常的应力沿骨干传递；金属腐蚀的例子产生无菌性炎症反应。金属、合金等固定物腐蚀释放的金属离子与局部组织的炎症反应及疼痛密切相关。所以，骨修复材料选择组织相容性好且可免除手术摘除的可降解高分子材料是理想的选择。

3 聚乳酸作为外科手术缝合线的应用

聚乳酸及其共聚物作为外科手术缝合线，由于其生物降解性，在伤口愈合后自动降解并吸收，无需二次手术，这也要求聚合物具有较强的初始抗张强度且稳定的维持一段时间，同时能有效的控制聚合物降解速率，随着伤口的愈合，缝合线缓慢降解。近年来主要集中在以下几个方面：为提高缝合线的机械强度，需要合成高分子的PAL，改进缝线加工工艺；光学活性聚合物的合成。半结晶的PDLA、PLLA比无定形PDLLA具有较高的机械强度、较大的拉伸比率及较低的收缩率，更适合于手术缝合线；缝合线的多功能化。缝合线中惨入非甾体抗炎药来抑制局部炎症及异物排斥反应，在缝线中加入增塑剂，如骨胶原、低分子量PLA及其他无机盐增加缝线的韧性和调节聚合物的降解速率，此外，用丙交酯与己内酯共聚物作为可吸收手术纱布，Kricheldrof等已经成功临床用于30位病人。

聚乳酸缝合线的降解是由多种因素共同作用的结果，其影响因素主要有材料本身的因素，如水解性、亲水性、结晶度大小、分子量高低以及分子量的分布等；植入部位的坏境因素，如PH大小、金属离子、酶的种类和浓度等；物理因素，如外应力的存在、消毒方式和保藏时间等。在这些因素中，起决定作用的还是材料本身的化学结构。通过溶液纺丝制得的缝合线还与所采用的溶液有关。研究发现对于干纺／热拉伸制得的ＰＬＬＡ纤维，其降解速率与溶剂的挥发性有关，溶剂的挥发性越好，降解速率就越快。

近年来研究发现，对于植入人体的体积较大的聚乳酸片材，会由于在降解过程中产生乳酸的浓度过大并积累，从而造成非感染性炎症，局部严重积水，需要进行手术引流处理。但对于手术缝合线而言，由于体积较小，与周围组织的接触比表面积大，它的降解产物能在降解后迅速被周围的组织吸收，不会造成感染。

４展望

聚乳酸及其共聚物的研究与应用是近年来生物医学材料研究的重要方向，为生物医学的发展提供了新的手段。目前国内外学者正从基础和应用两方面广泛展开对聚乳酸的研究开发，随着研究的深入以及生物医学与材料学的逐步结合，聚乳酸材料在医学领域的应用将会越来越广。