新型医用高分子材料

新型医用高分子材料的现状前景5.4.2.3.1.概述

分类主要材料新工艺前景展望一、概述生命科学是21世纪备受关注的新型学科。而与人类健康休戚相关的医学在生命科学中占有相当重要的地位。医用材料是生物医学的分支之一，是由生物、医学、化学和材料等学科交叉形成的边缘学科。而医用高分子材料则是生物医用材料中的重要组成部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。1.1定义医用高分子材料有两种定义。一种是广义医用高分子材料，涵盖所有在医疗活动中使用的高分子材料。另外一种定义是指符合特殊医用要求，在医学领域应用到人体上，以医疗为目的的，具有特殊要求的功能性高分子材料。1.2发展简史★公元前3500年，埃及人就用棉花纤维、马鬃缝合伤口；★墨西哥印地安人用木片修补受伤的颅骨；★公元前500年中国和埃及墓葬中发现假牙、假鼻、假耳；★1936年发明了有机玻璃，很快就用于制作假牙和补牙；★1943年，赛璐珞薄膜开始用于血液透析；★

50年代，有机硅聚合物被用于医学领域；★60年代发展了血液相容性高分子材料，以用于与血液接触的人工器官制造，如人工心脏等★从70年代始，高分子科学家和医学家积极开展合作究，使医用高分子材料快速发展起来；★80年代以来，发达国家的医用高分子材料产业化速度加快，基本形成了一个崭新的生物材料产业；★有人预计，在21世纪，医用高分子将进入一个全新的时代。除了大脑之外，人体的所有部位和脏器都可用高分子材料来取代。仿生人也将比想象中更快地来到世上。

二、分类☆日本医用高分子专家樱井靖久将医用高分子分成：（1）与生物体组织不直接接触的材料（2）与皮肤、粘膜接触的材料（3）与人体组织短期接触的材料（4）长期植入体内的材料（5）药用高分子除此之外，还有以下一些常用的分类方法：（1）按材料的来源分类

1）天然医用高分子材料

2）人工合成医用高分子材料

3）天然生物组织与器官（2）按与肌体组织接触的关系分类

1)长期植入材料如人工血管、人工关节、人工晶状体等。

2)短期植入（接触）材料如透析器、心肺机管路和器件等。

3)体内体外连通使用的材料如心脏起搏器的导线、各种插管等。

4)与体表接触材料及一次性医疗用品材料目前在实际应用中，更实用的是仅将医用高分子分为两大类，一类是直接用于治疗人体某一病变组织、替代人体某一部位或某一脏器、修补人体某一缺陷的材料。如用作人工管道（血管、食道、肠道等）、人造玻璃体（眼球）、人工脏器（心脏、肺、胰脏等）、人造皮肤、人造血管，手术缝合用线、组织粘合剂、整容材料（假耳、假眼、假鼻、假肢等）的材料。

另一类则是用来制造医疗器械、用品的材料，如注射器、手术钳、血浆袋等2.2基本要求（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应；（2）对人体组织不会引起炎症或异物反应；（3）不会致癌；（4）具有良好的血液相容性；（5）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性；（7）易于加工成需要的复杂形状；

除了对医用高分子材料本身具有严格的要求外，还要防止医用高分子材料生产、加工过程中引入对人体有害的物质。首先，严格控制合成医用高分子材料原料的纯度，不能带入有害杂质，重金属含量不能超标。第二，医用高分子材料得加工助剂必须符合医用标准。第三，对于体内应用的高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别。

三、主要材料★聚氨酯：高分子主链上含有氨基甲酸酯基团的聚合物，简称PU，是由异氰酸酯和羟基或氨基化合物通过逐步聚合反应制成的，其微相分离表面结构与生物膜相似，具有良好的生物相容性和血液相容性。目前医用聚氨酯被用于人工心脏、心血导管、人工瓣膜等领域。

★铜氨纤维素：铜氨纤维是一种再生纤维素纤维，通过一些列化学反应，生成的水合纤维素经后加工即得到铜氨纤维。目前主要用于人工肾（血液渗析器）。★微孔聚丙烯：聚丙烯中空纤维膜通常可通过熔融纺丝-冷却拉伸或热致相分离的方法制备。聚丙烯微孔膜价格低廉,化学稳定性和热绝缘性均优于醋酸纤维素膜和混合纤维素膜。聚丙烯膜主要用于血液氧合器。★聚甲基丙烯酸酯：通常与聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯基吡啶等共聚，制成透光性较好的材料，主要用于人工角膜和接触眼镜。但氧气的透过性不高，因此有待进一步发展。★聚乳酸：使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，降解后留下的通道可以生长血管，并被骨质填充。★热塑性聚酯PETG：透明性非常优异，光泽度良好，抗刮划性能，韧性好，抗冲击弯曲，优异的耐化学腐蚀，流动性能好，加工性能良好。通过共混改性研究，制备出综合性能优异的正畸口腔矫治材料。★硅橡胶：以Si-O-Si为主链的直链状高分子量的聚有机硅氧烷为基础，添加某些特定组分，按照一定的工艺要求加工后，制成具有一定强度和伸长率的橡胶态弹性体。硅橡胶具有良好的生物相容性、血液相容性及组织相容性，植入体内无毒副反应，易于成型加工、适于做成各种形状的管、片、制品，是目前医用高分子材料中应用最广、能基本满足不同使用要求的一类主要材料。具体应用有:静脉插管、透析管、导尿管、胸腔引流管、输血、输液管以及主要的医疗整容整形材料

另外，硅橡胶多孔海绵是制作人造皮肤的种重要材料。这两种人造皮肤使用时手术简便，抗排异性好，移植成活率高，已应用于临床。此外，聚氨基酸、骨胶原、角蛋白衍生物等天然改性聚合物也都是人造皮肤的良好材料。★胶原蛋白：动物体内含量最多、分布最广的蛋白质，由于胶原是大分子蛋白质，其具有良好的理化性质和优良的生物学性能，被广泛用于外科手术缝合线、止血材料、创伤敷料、人工皮肤、药物控释放载体、组织工程等领域。新型的高分子绷带材料是由纱布上浸渍了由异氰酸酯封端的聚氨脂预聚体制成的。使用时，将这种材料现在水中浸润一下，然后一层层缠绕在患者需要的部位。在水的作用下这些预聚体很快反应，生成聚氨基甲酸酯，并形成交联结构，这样把骨折的部位固定起来。这种医用纱布织的非常疏松，纱与纱之间的空隙很大，空气容易流通，体内的汗液也容易散法。不仅如此，这种纱布重量轻，厚度小，也利于患者的移动。人造组织可用高分子材料人造组织可用高分子材料血管人工红细胞人工血浆胆管鼓膜食道喉头晶状体角膜气管腹膜耳朵聚乙烯醇缩甲醛、聚酯纤维、聚四氟乙烯、胶原全氟烃羟乙基纤维素，聚乙烯吡咯酮硅橡胶硅橡胶聚硅酮聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯硅橡胶、硅油、聚乙烯醇水凝胶聚乙烯醇、胶原复合体、聚甲基丙烯酸羟乙酯聚乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯，聚硅酮，聚酯纤维聚乙烯、聚硅酮，聚酯纤维硅橡胶、聚氨酯、聚乙烯、天然橡胶、胶原关节、骨皮肤角膜眼玻璃体乳房心脏膜瓣牙齿牙托头盖骨尿道肌腱鼻超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，聚酰胺，硅橡胶火棉胶，土聚硅酮的尼龙织物，聚酯、聚氨酯、热缩性聚酯聚甲基丙烯酸甲酯，