生物医用高分子材料

1、生物医用高分子材料作者:日期:生物医用高分子材料080804 1 0 6 黄涛摘 要二阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况，综述了生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望了未来的生物医用高分子材料的发 展趋势。关键词：生物医用高分子材料分类 进展综述发展趋势 1概述在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料可谓异军突起，目前已成为发 展最快的一个重要分支。生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、 修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料。研究领域涉及 材料学、化学、医学、生命科学。虽已有四十多年的研究历史，但蓬勃发展始于 20世纪70年代。简单地说，所谓生

2、物医用高分子材料(Poly mer i c bio-ma t e r i a ls)是指在生理环境中使用的高分子材料，它们中有的可以全部植入 体内，有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外，或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。近十年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其 制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应 用。2 生物医用高分子材料分类生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。2 . 1天然生物材料天然生物材料并得到迅速推广应用的一类天然生物材料。由家蚕丝脱胶后可得到纯丝素 蛋 L2 2合成高分子材料合成高分子材料因

3、与人体器官组织的天然高分子有着极 其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器 佛。因此，在现代 医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱 I I 苏料。与天然生物材料相比，合成高分 子材料具有优异的生物相容性，不会 因与体液接触 而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过： .- ' . , V j -<选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合,前为止，开发的具有生态可降解性的高分子材料主要以国外产品为主，国内方面还远远不能满足需要，尚处于国外产品的

4、复制和仿制阶段。聚 乳酸高分子是目前已开发应用于生命科学新增长点一组织工程的生物可降解材料。一般以组织工程为应用目的的生物材料应符合1）表面能使细胞黏附并生长；2 ）植入体内后，高分子材料及其降解产物不会引起炎症及毒副作穗1 ；3）材料能加工成三维结构；4 ）为了保证细 胞2高分子反应能大面积进行，并 他供细胞外再生的 足够空间，且在体外人工培养时有最小的扩散 ，材料 孔隙率1j得降低于90 % ; 5）在完成组织再生后，高分子能立即被机体吸收；6） 见分子支架的降解速率应控制在与不同组织细胞再生速度相匹配。对聚乳常高分子材料进行的研究，在力求符合上述要求时已形成了多种品种，如未经田织的单纤维

5、合成材料，经编织的网状合成材料，具有包裹的多孔海绵状材 姆S生物医用高分子材料特性减例 ，A 人性。医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触 ，有的甚至要求永久性 植入体内。因此，这类材料必须具有优良的生物体替代性(力学性能、功能性)和生物相容性。一般要满足下列基本条件：(1)在化学上是不活泼的，不会因与体液或血液接触而发生变化；(2)对周围组织不会引起炎症反应；(3 )不会产生遗传毒性和致癌；(4)不会产生免疫毒性；(5) 长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能；(6)具有良好的血液相容性；(7)能经受必要的灭菌过程而不变形；(8)易于加工成所需要的、复杂的形态。3国内

6、外研究进展近年来，美国、欧洲和日本对生物医用高分子材料的研究与开发突飞猛 进，从人工器官到高效缓释高分子药物都取得了很多成果和巨大效益。据美国健康工业制造者协会资料报告，1 9 95年世界市场达1 20 0亿美元，美国为510 亿美元，预计在21世纪将成为国民经济的支柱产业。目前，除人脑外的大部分 人体器官都可用高分子材料来制作，有保健作用的功能高分子也在开发之中。目前植入的人工器官市场已达30亿美元/ a，人工心脏导管市场的年增长率 为10 % ,1 9 99年达到6亿美元。预计药物释放系统的营业额将从1993年的50亿美元增长到2 0 0 0年的7 0亿美元。目前，生物材料制品的总 产值已

7、达 40亿美元，其中生物高分子及制品的产值为25亿美元。据统计:截至1 9 90年，美国、日本和西欧等国发表的有关医用高分子的学术论文和 专利已超过3万篇。我国生物医学高分子研究起步较晚。自20世纪7 0年代末起，北京大学 和南开大学从事这一领域的研究。“九五”期间由何炳林与卓仁禧主持的国家自然科学基金重大项目组织大批科研力量进行研究，在此领域取得了显著成绩。1 9 98年“生物医学高分子”项目获教育部科技进步一等奖。例如，冯 新德等设计合成的链段化聚醴氨酯以及由铀离子引发的接枝聚合物，具有良好的抗凝血性能；通过内交酯与己内酯的开环共聚合反应制备了恒速降解的生物降 解高分子，可用作药物缓释材料

8、。何炳林等根据分子识别原理设计合成的血液净 化材料不仅可通过血液灌流消除肝衰竭、肾衰竭、自免疫疾病患者体内积蓄的内源性物质，而且还可以救治安眠药等药物中毒患者，已在临床试用千余例；在医用固定化酶和高分子修饰酶研究中，发展了若干有效的反应方法，使生物高分子保持高活性的前提下达到较高的固载量。卓仁禧等不仅设计合成了大量的始 于药物控释的生物降解聚磷酸酯，而且发展了以42二甲氨基叱噬催化磷酸酯的 缩聚反应制备高分子量聚磷酸酯和用脂肪酶催化含磷杂环化合物的开环聚合方 法，并研究发现聚磷酸酯的免疫活性。林思聪等提出设计抗凝血材料的表面结构 的“维持正常构象”假说，并发展了聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯姓的表面接 枝反应，合成了多种表面抗凝血性能良好的新材料。这些研究成果不仅在国际上产生了重要影响，而且对于我国生物医用高分子领域的发展奠定了基础。如1988年在昆明召开了国际高分子生物材料讨论会，它是继在日本召开的Biomat eri a