新型醫(yī)用高分子材料

1、新型醫(yī)用高分子材料的現(xiàn)狀前景,,概述,分類,主要材料,新工藝,前景展望,一、概述,生命科學(xué)是21世紀(jì)備受關(guān)注的新型學(xué)科。而與人類健康休戚相關(guān)的醫(yī)學(xué)在生命科學(xué)中占有相當(dāng)重要的地位。醫(yī)用材料是生物醫(yī)學(xué)的分支之一，是由生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料等學(xué)科交叉形成的邊緣學(xué)科。而醫(yī)用高分子材料則是生物醫(yī)用材料中的重要組成部分，主要用于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷檢查、患疾治療等醫(yī)療領(lǐng)域。,1.1 定義,醫(yī)用高分子材料有兩種定義。一種是廣

2、義醫(yī)用高分子材料，涵蓋所有在醫(yī)療活動(dòng)中使用的高分子材料。另外一種定義是指符合特殊醫(yī)用要求，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用到人體上，以醫(yī)療為目的的，具有特殊要求的功能性高分子材料。,1.2 發(fā)展簡(jiǎn)史,★公元前3500年，埃及人就用棉花纖維、馬鬃縫合傷口；★墨西哥印地安人用木片修補(bǔ)受傷的顱骨；★公元前500年中國和埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)假牙、假鼻、假耳；★ 1936年發(fā)明了有機(jī)玻璃，很快就用于制作假牙和補(bǔ)牙；★ 1943年，賽璐珞薄膜開始用于血液透析；★

3、 50年代，有機(jī)硅聚合物被用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；★ 60年代發(fā)展了血液相容性高分子材料，以用于與血液接 觸的人工器官制造，如人工心臟等,★從70年代始，高分子科學(xué)家和醫(yī)學(xué)家積極開展合作究，使醫(yī)用高分子材料快速發(fā)展起來；★80年代以來，發(fā)達(dá)國家的醫(yī)用高分子材料產(chǎn)業(yè)化速度加快，基本形成了一個(gè)嶄新的生物材料產(chǎn)業(yè)；★有人預(yù)計(jì)，在21世紀(jì)，醫(yī)用高分子將進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。除了大腦之外，人體的所有部位和臟器都可用高分子材料來取代。仿生人也將比

4、想象中更快地來到世上。,二、分類,☆日本醫(yī)用高分子專家櫻井靖久將醫(yī)用高分子分成： （1）與生物體組織不直接接觸的材料 （2）與皮膚、粘膜接觸的材料 （3）與人體組織短期接觸的材料 （4）長(zhǎng)期植入體內(nèi)的材料 （5）藥用高分子,除此之外，還有以下一些常用的分類方法：（1）按材料的來源分類 1）天然醫(yī)用高分子材料 2）人工合成醫(yī)用高分子材料 3）天然生物組織與器官,（2）按與肌體組織接觸的關(guān)系分類

5、 1) 長(zhǎng)期植入材料 如人工血管、人工關(guān)節(jié)、人工晶狀體等。 2) 短期植入（接觸）材料 如透析器、心肺機(jī)管路和器件等。 3) 體內(nèi)體外連通使用的材料 如心臟起搏器的導(dǎo)線、各種插管等。 4) 與體表接觸材料及一次性醫(yī)療用品材料,目前在實(shí)際應(yīng)用中，更實(shí)用的是僅將醫(yī)用高分子分為 兩大類，一類是直接用于治療人體某一病變組織、替代人體某一部位或某一臟器、修補(bǔ)人體某一缺陷的材料。如用作人工

6、管道（血管、食道、腸道等）、人造玻璃體（眼球）、人工臟器（心臟、肺、胰臟等）、人造皮膚、人造血管，手術(shù)縫合用線、組織粘合劑、整容材料（假耳、假眼、假鼻、假肢等）的材料。 另一類則是用來制造醫(yī)療器械、用品的材料，如注射器、手術(shù)鉗、血漿袋等,2.2 基本要求,（1）化學(xué)隋性，不會(huì)因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng)；（2）對(duì)人體組織不會(huì)引起炎癥或異物反應(yīng)；（3）不會(huì)致癌；（4）具有良好的血液相容性；（5）長(zhǎng)期植入體內(nèi)不會(huì)減小機(jī)械強(qiáng)度；（6）

7、能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變性；（7）易于加工成需要的復(fù)雜形狀；,除了對(duì)醫(yī)用高分子材料本身具有嚴(yán)格的要求外，還要防止醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工過程中引入對(duì)人體有害的物質(zhì)。 首先，嚴(yán)格控制合成醫(yī)用高分子材料原料的純度，不能帶入有害雜質(zhì)，重金屬含量不能超標(biāo)。 第二，醫(yī)用高分子材料得加工助劑必須符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)。 第三，對(duì)于體內(nèi)應(yīng)用的高分子材料，生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)當(dāng)具有適宜的潔凈級(jí)別。,三、主要材料,★聚氨酯 ：高分子

8、主鏈上含有氨基甲酸酯基團(tuán)的聚合物，簡(jiǎn)稱PU，是由異氰酸酯和羥基或氨基化合物通過逐步聚合反應(yīng)制成的，其微相分離表面結(jié)構(gòu)與生物膜相似，具有良好的生物相容性和血液相容性。目前醫(yī)用聚氨酯被用于人工心臟、心血導(dǎo)管、人工瓣膜等領(lǐng)域。,★銅氨纖維素：銅氨纖維是一種再生纖維素纖維，通過一些列化學(xué)反應(yīng)，生成的水合纖維素經(jīng)后加工即得到銅氨纖維。目前主要用于人工腎（血液滲析器）。,★微孔聚丙烯：聚丙烯中空纖維膜通常可通過熔融紡絲-冷卻拉伸或熱致相分離的方法制

9、備。聚丙烯微孔膜價(jià)格低廉,化學(xué)穩(wěn)定性和熱絕緣性均優(yōu)于醋酸纖維素膜和混合纖維素膜。聚丙烯膜主要用于血液氧合器。,★聚甲基丙烯酸酯：通常與聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯基吡啶等共聚，制成透光性較好的材料，主要用于人工角膜和接觸眼鏡。但氧氣的透過性不高，因此有待進(jìn)一步發(fā)展。,★聚乳酸：使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過程制成乳酸，再通過化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，降解后留下的通道可以生長(zhǎng)血管

10、，并被骨質(zhì)填充。,★熱塑性聚酯PETG：透明性非常優(yōu)異，光澤度良好，抗刮劃性能，韌性好，抗沖擊彎曲，優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕，流動(dòng)性能好，加工性能良好。通過共混改性研究，制備出綜合性能優(yōu)異的正畸口腔矯治材料 。,★硅橡膠：以Si-O-Si為主鏈的直鏈狀高分子量的聚有機(jī)硅氧烷為基礎(chǔ)，添加某些特定組分，按照一定的工藝要求加工后，制成具有一定強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的橡膠態(tài)彈性體。硅橡膠具有良好的生物相容性、血液相容性及組織相容性，植入體內(nèi)無毒副反應(yīng)，易于成型加

11、工、適于做成各種形狀的管、片、制品，是目前醫(yī)用高分子材料中應(yīng)用最廣、能基本滿足不同使用要求的一類主要材料。具體應(yīng)用有:靜脈插管、透析管、導(dǎo)尿管、胸腔引流管、輸血、輸液管以及主要的醫(yī)療整容整形材料,另外，硅橡膠多孔海綿是制作人造皮膚的種重要材料。這兩種人造皮膚使用時(shí)手術(shù)簡(jiǎn)便，抗排異性好，移植成活率高，已應(yīng)用于臨床。此外，聚氨基酸、骨膠原、角蛋白衍生物等天然改性聚合物也都是人造皮膚的良好材料。,★膠原蛋白：動(dòng)物體內(nèi)含量最多、分布最廣的蛋白質(zhì)

12、，由于膠原是大分子蛋白質(zhì)，其具有良好的理化性質(zhì)和優(yōu)良的生物學(xué)性能，被廣泛用于外科手術(shù)縫合線、止血材料、創(chuàng)傷敷料、人工皮膚、藥物控釋放載體、組織工程等領(lǐng)域。,新型的高分子繃帶材料是由紗布上浸漬了由異氰酸酯封端的聚氨脂預(yù)聚體制成的。使用時(shí)，將這種材料現(xiàn)在水中浸潤(rùn)一下，然后一層層纏繞在患者需要的部位。在水的作用下這些預(yù)聚體很快反應(yīng)，生成聚氨基甲酸酯，并形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，這樣把骨折的部位固定起來。 這種醫(yī)用紗布織的非常疏松，紗與紗之間的