聚氨酯医学运用

聚氨酯医学使用

1人体修复用材料

1.1医用胶黏剂

基的预聚物。当遇到渗出的体液、血液等后,聚氨酯系胶黏剂通过以高

反应性异氰酸基为中心的复杂交联反应,就能在短时间内最后变成柔软

的黏接力较大的弹性体状生成物。这种聚氨酯具有黏稠的特性,并且能

够包容其它的一些药物,如：活性药剂,局部麻醉剂,抗生素,局部类固

醇药,酵素,组织兴奋剂,凝结剂及抗凝剂,抗真菌剂等7。松田等开发了用有全氟烷撑基的氟化脂肪族二异氰酸酯、1、1、6、6-四氢全氟己撑

二异氰酸酯(OCN-CH2C4F8CH2-NCO)制造的医用弹性胶黏剂(特开平1-227762)。其Ames实验呈阴性,致癌可能性小;与使用结构大致相同的

多醇制造的TDI系列黏胶相比,其在水中的黏接力较大,硬化物的弹性

模量较低,矿柔软性优良,且有水解速度快的优点。这就是说,这种医用

弹性黏胶能在数周内保持黏接力直到身体组织依靠本身的再生水平牢

固的接合,而在发挥应有的作用之后又能分解成安全性的物质,迅速地

排泄出身体。所以可认为这种氟化二异氰酸酯制造的医用弹性黏胶具

有高的可靠性8。

1.2人工皮肤(创口覆膜)

创口覆膜是创伤区(如烧伤、灼伤)皮肤再生前的临时替代膜和保护膜。其要求是具有黏性、弹性、柔顺性、细菌不透过、易操作、无毒以及

高的水蒸气透过性(以避免覆膜下的液体在创口处积聚),并且也允许适

当的水蒸气能从覆膜渗透以防止创面的干缩。为避免更换覆膜给新生

皮肤带来的损伤,现很多研究者均在研究将生物降解材料作为创口覆膜。Yannas和Burke描述了用于覆盖在全皮(烧伤)创面的双层人工皮肤的

概念。其底层是可生物降解的,多孔的,它的功能为使皮肤再生的临时

替代膜。其顶层是透气防水保护膜。根据这个概念Bruin等9最新研

究合成了一种皮肤替代物,其顶层为微孔透气性防水防菌聚醚聚氨酯,

而隔离底层为可生物降解的聚酯型聚氨酯弹性体网状结构。这种设计

能迅速降解出无毒降解产物,从而可使覆膜从创面上毫无痛苦的剥离而

不损伤其新生表皮。通过对鼠中厚皮创口愈合的研究,发现用该覆膜覆

盖的创口手术后2d的上皮再生率为85%,而用常用的覆膜裹覆或暴露于空气中的创口再生率分别为66%和35%。用该覆膜覆盖的创口在手术后

3d可获得100%的上皮再生,比其它的创口提前了1d。在覆膜使用过程中,其隔离底层逐渐降解,所以手术后5d覆膜既可从创面上毫无痛苦的

剥离而不损伤其新生表皮。通过临床和组织学观察,其愈合水准较好,

且极大的减轻了伤者的痛苦,所以在临床上具有良好的发展前景。

1.3引导性组织再生材料

引导性组织再生是用外科手术方法放置一物理屏障来分隔不同的组织,其主要目的是建立一能使生物再生功能得到最大水准发挥的有利环境。传统的引导性组织再生材料采用非降解性材料制成,在细胞再生完成后

依然存有,会引起机械摩擦和机体的炎症反应。所以当前的研究方向是

以生物降解材料来制作引导性组织再生材料。作为合适的生物降解型

引导性组织再生材料,理应具备以下性质10：良好的弹性和生物相容性;材料降解时间与组织再生时间平衡;降解产物不会引起体内的不良反应。神经导管(NGCs)是一种引导性组织再生材料,它为临床上具有难度的较

大的神经断裂的修复提供了一种可能。Borkenhagen等11以聚(R)-3-

羟基丁酸-co-3羟基戊酸二醇(PHB),和聚乙交酯-己内酯实行共缩聚,并以2,2,4-三甲基环己烷二异氰酸酯(TMD)为扩链剂制成了相分离的弹性嵌段PU。用此材料制成NGCs并经环氧乙烷蒸汽消毒后,植入雄鼠体内,用于其坐骨神经的修复。神经断端用尼龙线缝合。观察发现,植入4周后,再生神经组织的轴索已经形成,所有NGCs的轴线上均出现大的裂缝。植入12周后,轴索的密度未变,但其平均体积显著增大。而NGCs表面

产生了很多裂缝,导管断分裂为2～3片。24周后,神经轴索的状态基本稳定下来,并且很难在新生组织区分辨出导管材料。即材料降解时间与

组织再生时间能够达到平衡。整个过程中,聚合物降解的碎片引起的炎

症反应主要集中在碎片表面,并未影响到再生的神经组织(这可能是因

为该PU材料的降解产物较小,可被巨噬细胞吞噬)。能够得出结论,该

PU聚合物系统适合用作引导性组织再生材料,其降解时间与新生神经组

织的生成和定形时间较吻合,且降解产物不引起炎症反应。再加上该材料极低的膨胀率和良好的弹性、生物相容性,就较之其他的可吸收材料有了更大的优势。

1.4医用缝线

一些学者实行了生物降解型聚氨酯作为医用缝线的探讨。如Alok等12报道生物降解型聚氨酯具有良好的加工成型性,机械强度高,作为手术后缝线力学强度好,但因降解较慢,所以至今未见其临床应用报道。

2作为智能药物缓释材料

当前,在药物缓释材料的研究中,对“用智能材料,使药物释放体系(DDS)智能化——即生物响应给药系统”的研究成为其中的热点13。该体系的特点为药物是否需要可由药剂本身判断。它能够感知疾病所引起的化学物质及物理量变化的信号,药剂能对信号响应,并自主的控制药物释放。例如因为肿瘤细胞表面富集神经氨酸,其微环境比正常细胞更显酸性,因而可将PH响应药物释放体系应用于肿瘤化疗等14,15。Woo等16设计了一种将无毒的HDI和PCL以及喹啉共聚而得到的新型的抗生素释放系统,当感染症状出现时,由炎症释放出的尿素可触发含有抗生素的聚酯聚氨酯聚合物的降解,以引起抗生素的释放,加速药物的传输。这种抗生素释放系统被直接的应用于植入人体的医疗装置的表面,以防止细菌感染。相比起传统的用于防止医疗装置植入性感染的方法(如：表面改性、直接涂附抗生素等),它具有以下一些优点,其实用效果更加明显：(1)在细菌黏附生长以前就可将其杀死;(2)明显提升了感染区域的抗生素浓度;(3)抗生素在较长时间内保持高浓度,不会产生短时的快速流失。为了验证其降解性能,聚合物以用14C放射性同位素标记的HDI合成。在降解实验中根据聚合物放射性的减少速率推算出聚合物以2.09×105每分钟(dpm)/mg的速率分解,并且前10d的分解速率很快,后来就越来越慢了。能够预见,智能化、微囊化药物的成功应用将全面促动新型生物医学高分子材料的应用与开发。

3作为组织工程材料