医用高分子的应用

1、医用高分子材料的应用 医用高分子材料医用高分子材料是生物医用材料中的是生物医用材料中的重要组成部分，主要用于人工器官、外科重要组成部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗医疗领域，对抢救、延长患者生命和提高医疗领域，对抢救、延长患者生命和提高患者生存质量具有重要的意义。患者生存质量具有重要的意义。医用高分子专家樱井靖久将医用高分子材料分医用高分子专家樱井靖久将医用高分子材料分五大类：五大类：（1 1）与生物体组织不直接接触的材料）与生物体组织不直接接触的材料 这类材料虽在医疗卫生部门使用，但不直接这类材料虽在医疗卫生部门使用，但不直接与生

2、物体组织接触。与生物体组织接触。如：药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用品等。（2 2）与皮肤、粘膜接触的材料）与皮肤、粘膜接触的材料与人体肌肤与粘膜接触，但不与人体内部组与人体肌肤与粘膜接触，但不与人体内部组织、血液、体液接触，要求无毒、无刺激，织、血液、体液接触，要求无毒、无刺激，有一定的机械强度。有一定的机械强度。如：手术用手套、麻醉用品（吸氧管、口罩、气管插管等）诊疗用品 、绷带、橡皮膏等。（3 3）与人体组织短期接触的材料）与人体组织短期接触的材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工器官。器官的人工器官

3、。如：人造血管、人工心脏、人工肺、人工肾脏渗析膜、人造皮肤等。这类材料在使用中需与肌体组织或血液接触，要求有较好的生物体适应性和抗血栓性。用途：对脊柱手术后或创伤后椎管周围软组织缺损进行修复。 特点：易缝合，可重复消毒，防粘连脊柱膜人工硬脑膜（4 4）长期植入体内的材料）长期植入体内的材料这类材料制造的人工脏器或医疗器具，一经植入人这类材料制造的人工脏器或医疗器具，一经植入人体内，将伴随人的终生，不再取出。要求有非常优体内，将伴随人的终生，不再取出。要求有非常优异的生物体适应性和抗血栓性，并有较高的机械强异的生物体适应性和抗血栓性，并有较高的机械强度和稳定的化学、物理性质。度和稳定的化学、物理

4、性质。主要包括：人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人工骨骼、人工关节、手术缝合线、组织粘合剂等。特点特点：配合器具可实现皮下缝合，减少愈合疤痕，可吸收无需取出。用途用途：用于表皮下皮肤缝合。 手术用缝合线可分为非吸收型和可吸收型手术用缝合线可分为非吸收型和可吸收型两大类。两大类。非吸收类包括天然纤维非吸收类包括天然纤维 (如蚕丝、木棉、麻及马毛如蚕丝、木棉、麻及马毛等等) 和合成纤维和合成纤维 (如如 PET、PA、PP、PE 单丝、单丝、PTFE及及 PU 等等) 。可吸收类包括天然高分子材料可吸收类包括天然高分子材料 (如羊肠线、骨胶原、如羊肠线、骨胶原、纤维蛋白等纤维蛋白等) 和合成高分子材

5、料和合成高分子材料 (如聚乙烯醇、聚如聚乙烯醇、聚羟乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羟基乙酸羟乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羟基乙酸等等) 。其中其中 , 由聚乳酸和聚羟基乙酸或两者的共聚由聚乳酸和聚羟基乙酸或两者的共聚物制成的缝合线因性能优越而倍受关注。物制成的缝合线因性能优越而倍受关注。这种缝这种缝合线强度可靠合线强度可靠 , 对创口缝合能力强对创口缝合能力强 , 又可生物降解又可生物降解而被肌体吸收而被肌体吸收 , 是一种是一种理想的医用缝合线理想的医用缝合线。（5）药用高分子）药用高分子 包括包括大分子化药物大分子化药物和和药物高分子药物高分子。大分子化药物是将传统的小分子药物大分子

6、大分子化药物是将传统的小分子药物大分子化。化。如：聚青霉素。药物高分子是本身就有药理功能的高分子。药物高分子是本身就有药理功能的高分子。如：阴离子聚合物型的干扰素诱发剂。医用高分子材料必须具备的基本要求医用高分子材料必须具备的基本要求（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应应（2）对人体组织不会引起炎症或异物反应）对人体组织不会引起炎症或异物反应（3）不会致癌）不会致癌（4）具有良好的血液相容性，具有抗凝血性）具有良好的血液相容性，具有抗凝血性能，不造成血液中蛋白质变质，不破坏血液中能，不造成血液中蛋白质变质，不破坏血液中的有效成分的有效成分（5）长期植入

7、体内不会减小机械强度）长期植入体内不会减小机械强度（6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生变）能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性性（7）易于加工成需要的复杂形状）易于加工成需要的复杂形状高分子材料的高分子材料的生物相容性生物相容性 生物相容性生物相容性是指植入生物体内的材料与肌体之间的适应性。 对生物体来说，植入的材料不管其结构、对生物体来说，植入的材料不管其结构、性质如何，都是性质如何，都是外来异物外来异物。出于本能的自我。出于本能的自我保护，一般保护，一般都会出现排斥现象都会出现排斥现象。这种排斥反。这种排斥反应的严重程度，决定了材料的生物相容性。应的严重程度，决定了材料的生物相容性。 1

8、. 组织相容性组织相容性是指材料与与生物活体组织及体液接触后，不引起细胞、组织的功能下降，组织不发生炎症、癌变以及排异反应等。 2.血液相容性血液相容性则是指材料与血液接触后，不引起血浆蛋白的变性，不破坏血液的有效成分，不导致血液的凝固和血栓的形成。 实际上完全没有不良作用的材料很难找到，但必须尽量降低材料的不良反应，并使其在人体的忍受范围内。生物相容性又可分为：生物相容性又可分为：1.高分子材料的高分子材料的组织相容性组织相容性 无毒性无毒性和无肿瘤引发性无肿瘤引发性是材料生物相容性的最基本要求。对不同表面结构的研究发现，无论材料的本征结构如何，大体积薄片植入诱发肿瘤的概率总是最高，而海绵体

9、，纤维状和粉末状植入物几乎不诱发肿瘤（表4-1）。不同形状的材料植入白鼠中引起不同形状的材料植入白鼠中引起肿瘤发生肿瘤发生的情况（的情况（%）形形 状状材材 料料薄片薄片大孔薄片大孔薄片海绵状海绵状纤维状纤维状粉末状粉末状玻玻 璃璃33.318000纤维素纤维素2319000聚脂聚脂188000尼尼 龙龙427100聚四氟乙烯聚四氟乙烯205000聚苯乙烯聚苯乙烯2810010聚聚 氨氨 酯酯3311110聚氯乙稀聚氯乙稀240200硅硅 橡橡 胶胶4116000 1.1.材料的植入使周围的细胞代谢受到障材料的植入使周围的细胞代谢受到障碍，营养和氧的供应不充分以及长期受到碍，营养和氧的供应不充

10、分以及长期受到异物刺激而使细胞异常分化、产生变异所异物刺激而使细胞异常分化、产生变异所致。致。 2. 2.而当植入材料为海绵状、纤维状和粉而当植入材料为海绵状、纤维状和粉末状时，组织细胞可围绕材料生长，不会末状时，组织细胞可围绕材料生长，不会由于营养和氧的不足而变异，致癌危险性由于营养和氧的不足而变异，致癌危险性较小。较小。2 .高分子材料的高分子材料的血液相容性血液相容性 多数体内植入材料和体内应用的材料都要与多数体内植入材料和体内应用的材料都要与血液接触，血液在血管中的流动，在正常情况血液接触，血液在血管中的流动，在正常情况下是畅通无阻的。血液异常在以下两种情况会下是畅通无阻的。血液异常在

11、以下两种情况会发生：发生： 一是当血管（不论是动脉，静脉或毛细血管）一是当血管（不论是动脉，静脉或毛细血管）受到损伤，血液离开血管进入组织时，会自动受到损伤，血液离开血管进入组织时，会自动凝血；另一种是当血液与异物表面接触时，可凝血；另一种是当血液与异物表面接触时，可能发生溶血或凝血，从而形成血栓。能发生溶血或凝血，从而形成血栓。通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液会自动凝固，称为会自动凝固，称为血栓血栓。 血液与异物表面接触血浆蛋白吸附血小板粘附血小板放出凝血因子血小板血栓血栓形成红血球粘附溶血凝血致活酶活化凝血酶原活化纤维蛋白朊沉积血栓形成过程示

12、意图血栓形成过程示意图 生物吸收性生物吸收性高分子材料高分子材料 许多高分子材料植入人体内后只是起到暂时替代作用。例如：高分子手术缝合线用于缝合体内组织时，当肌体组织痊愈后，缝合线的作用即告结束，这时希望用作缝合线的高分子材料能尽快地分解并被人体吸收，以最大限度地减少高分子材料对肌体的长期影响。 生物降解性和生物吸收性生物降解性和生物吸收性 降解：高分子主链的断裂，使分子量降低。 降解性高分子材料：降解性高分子材料：在生物体内经水解、酶解等过程，逐渐降解成低相对分子质量化合物或单体，降解产物能被排出体外或能参加体内正常新陈代谢而消失地材料。 优点：优点：能在体内生理环境下逐步降解或溶解并被机体

13、吸收或代谢，因此免除了患者二次手术的痛苦。生物医用可降解聚合物材料目前已经生物医用可降解聚合物材料目前已经在许多医学领域得到了相当广泛的应在许多医学领域得到了相当广泛的应用，其中应用最为广泛且比较成功的用，其中应用最为广泛且比较成功的领域是领域是组织工程，缓释控释系统，骨组织工程，缓释控释系统，骨科以及医用手术缝合线。科以及医用手术缝合线。人工髋关节 瓣膜支架接骨板、 固定螺钉韧 带固定器 按照来源，可降解生物材料一般分为按照来源，可降解生物材料一般分为天然可降解天然可降解生物材料生物材料和和人工合成可降解生物材料人工合成可降解生物材料两类。两类。天然可降解生物材料：天然可降解生物材料：（1）

14、胶原蛋白：）胶原蛋白：成纤维状，是哺乳动物中含量最成纤维状，是哺乳动物中含量最为丰富的动物蛋白。能与各种细胞结合以构成性能为丰富的动物蛋白。能与各种细胞结合以构成性能各异地组织，如软骨，皮肤，骨骼和肌腱，是一类各异地组织，如软骨，皮肤，骨骼和肌腱，是一类优良地可用于引导组织再生的生物材料。胶原具有优良地可用于引导组织再生的生物材料。胶原具有无抗原性，生物相容性好的优点，可参与组织愈合无抗原性，生物相容性好的优点，可参与组织愈合过程，能在止血，促进伤口愈合，烧伤创面敷料，过程，能在止血，促进伤口愈合，烧伤创面敷料，骨移植替代材料，组织再生诱异物等方面进行广泛骨移植替代材料，组织再生诱异物等方面进

15、行广泛的应用。的应用。临床科别应用范围临床科别应用范围皮肤科骨科神经外科软组织附加物骨折或骨缺损神经修复肿瘤科一般外科泌尿科药物输送耳外科修复尿失禁胶原制品的临床应用胶原制品的临床应用（2）纤维蛋白）纤维蛋白 纤维蛋白本身作为天然细胞外基质成分，纤维蛋白本身作为天然细胞外基质成分，有有较好的细胞间信号传导及相互作用的性能。较好的细胞间信号传导及相互作用的性能。用纤维蛋白把软骨细胞交联起来，用纤维蛋白把软骨细胞交联起来，以此模型构建以此模型构建成的组织工程软骨在组织成分上类似机体软骨。成的组织工程软骨在组织成分上类似机体软骨。纤维蛋白可以与其他材料复合，如把纤维蛋白胶纤维蛋白可以与其他材料复合，

16、如把纤维蛋白胶黏剂与致密微晶羟基磷灰石颗粒混合在一起，使黏剂与致密微晶羟基磷灰石颗粒混合在一起，使用凝血酶来调节成形时间，用凝血酶来调节成形时间，HA（羟基磷灰石）（羟基磷灰石）加于纤维蛋白多聚网上，形成复合物。加于纤维蛋白多聚网上，形成复合物。合成可降解生物材料合成可降解生物材料脂肪族聚酯脂肪族聚酯在人工合成可降解高分子材料中，研究最多，应用最在人工合成可降解高分子材料中，研究最多，应用最广地就是脂肪族聚酯，特别是广地就是脂肪族聚酯，特别是聚乳酸（聚乳酸（PLA），聚乙），聚乙醇酸（醇酸（PGA）及他们地共聚物。）及他们地共聚物。PLA,PGA及其共聚及其共聚物具有很好地组织相容性，在体液这样地环境中通过物具有很好地组织相容性，在体液这样地环境中通过酯键水解而降解，其最终产物为酯键水解而降解，其最终产物为CO2和和H2O,中间产中间产物如算也是体内争产糖代谢地产物，不会在重要器官物如算也是体内争产糖代谢地产物，不会在重要器官聚集，因此具有优异的可生物降解吸收性聚集，因此具有优异的可生物降解吸收性。吸收过程：吸收过程：生物体为了摄取营养，通过肾脏、生物体为了摄取营养，通过肾脏、汗腺或消化道排泄废物所进行的正常生理过汗腺或消化道排泄废物所进行的