醫(yī)用高分子的應用

1、醫(yī)用高分子材料的應用 醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)用材料中的是生物醫(yī)用材料中的重要組成部分，主要用于人工器官、外科重要組成部分，主要用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷檢查、患疾治療修復、理療康復、診斷檢查、患疾治療醫(yī)療領域，對搶救、延長患者生命和提高醫(yī)療領域，對搶救、延長患者生命和提高患者生存質量具有重要的意義?；颊呱尜|量具有重要的意義。醫(yī)用高分子專家櫻井靖久將醫(yī)用高分子材料分醫(yī)用高分子專家櫻井靖久將醫(yī)用高分子材料分五大類：五大類：（1 1）與生物體組織不直接接觸的材料）與生物體組織不直接接觸的材料 這類材料雖在醫(yī)療衛(wèi)生部門使用，但不直接這類材料雖在醫(yī)療衛(wèi)生部門使用，但不直接與生

2、物體組織接觸。與生物體組織接觸。如：藥劑容器、血漿袋、輸血輸液用具、注射器、化驗室用品、手術室用品等。（2 2）與皮膚、粘膜接觸的材料）與皮膚、粘膜接觸的材料與人體肌膚與粘膜接觸，但不與人體內(nèi)部組與人體肌膚與粘膜接觸，但不與人體內(nèi)部組織、血液、體液接觸，要求無毒、無刺激，織、血液、體液接觸，要求無毒、無刺激，有一定的機械強度。有一定的機械強度。如：手術用手套、麻醉用品（吸氧管、口罩、氣管插管等）診療用品 、繃帶、橡皮膏等。（3 3）與人體組織短期接觸的材料）與人體組織短期接觸的材料大多用來制造在手術中暫時使用或暫時替代病變大多用來制造在手術中暫時使用或暫時替代病變器官的人工器官。器官的人工器官

3、。如：人造血管、人工心臟、人工肺、人工腎臟滲析膜、人造皮膚等。這類材料在使用中需與肌體組織或血液接觸，要求有較好的生物體適應性和抗血栓性。用途：對脊柱手術后或創(chuàng)傷后椎管周圍軟組織缺損進行修復。 特點：易縫合，可重復消毒，防粘連脊柱膜人工硬腦膜（4 4）長期植入體內(nèi)的材料）長期植入體內(nèi)的材料這類材料制造的人工臟器或醫(yī)療器具，一經(jīng)植入人這類材料制造的人工臟器或醫(yī)療器具，一經(jīng)植入人體內(nèi)，將伴隨人的終生，不再取出。要求有非常優(yōu)體內(nèi)，將伴隨人的終生，不再取出。要求有非常優(yōu)異的生物體適應性和抗血栓性，并有較高的機械強異的生物體適應性和抗血栓性，并有較高的機械強度和穩(wěn)定的化學、物理性質。度和穩(wěn)定的化學、物理

4、性質。主要包括：人工瓣膜、人工氣管、人工尿道、人工骨骼、人工關節(jié)、手術縫合線、組織粘合劑等。特點特點：配合器具可實現(xiàn)皮下縫合，減少愈合疤痕，可吸收無需取出。用途用途：用于表皮下皮膚縫合。 手術用縫合線可分為非吸收型和可吸收型手術用縫合線可分為非吸收型和可吸收型兩大類。兩大類。非吸收類包括天然纖維非吸收類包括天然纖維 (如蠶絲、木棉、麻及馬毛如蠶絲、木棉、麻及馬毛等等) 和合成纖維和合成纖維 (如如 PET、PA、PP、PE 單絲、單絲、PTFE及及 PU 等等) ?？晌疹惏ㄌ烊桓叻肿硬牧峡晌疹惏ㄌ烊桓叻肿硬牧?(如羊腸線、骨膠原、如羊腸線、骨膠原、纖維蛋白等纖維蛋白等) 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、聚羥乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羥基乙酸羥乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羥基乙酸等等) 。其中其中 , 由聚乳酸和聚羥基乙酸或兩者的共聚由聚乳酸和聚羥基乙酸或兩者的共聚物制成的縫合線因性能優(yōu)越而倍受關注。物制成的縫合線因性能優(yōu)越而倍受關注。這種縫這種縫合線強度可靠合線強度可靠 , 對創(chuàng)口縫合能力強對創(chuàng)口縫合能力強 , 又可生物降解又可生物降解而被肌體吸收而被肌體吸收 , 是一種是一種理想的醫(yī)用縫合線理想的醫(yī)用縫合線。（5）藥用高分子）藥用高分子 包括包括大分子化藥物大分子化藥物和和藥物高分子藥物高分子。大分子化藥物是將傳統(tǒng)的小分子藥物大分子

6、大分子化藥物是將傳統(tǒng)的小分子藥物大分子化。化。如：聚青霉素。藥物高分子是本身就有藥理功能的高分子。藥物高分子是本身就有藥理功能的高分子。如：陰離子聚合物型的干擾素誘發(fā)劑。醫(yī)用高分子材料必須具備的基本要求醫(yī)用高分子材料必須具備的基本要求（1）化學隋性，不會因與體液接觸而發(fā)生反）化學隋性，不會因與體液接觸而發(fā)生反應應（2）對人體組織不會引起炎癥或異物反應）對人體組織不會引起炎癥或異物反應（3）不會致癌）不會致癌（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，不造成血液中蛋白質變質，不破壞血液中能，不造成血液中蛋白質變質，不破壞血液中的有效成分的有效成分（5）長期植入

7、體內(nèi)不會減小機械強度）長期植入體內(nèi)不會減小機械強度（6）能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變）能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變性性（7）易于加工成需要的復雜形狀）易于加工成需要的復雜形狀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體內(nèi)的材料與肌體之間的適應性。 對生物體來說，植入的材料不管其結構、對生物體來說，植入的材料不管其結構、性質如何，都是性質如何，都是外來異物外來異物。出于本能的自我。出于本能的自我保護，一般保護，一般都會出現(xiàn)排斥現(xiàn)象都會出現(xiàn)排斥現(xiàn)象。這種排斥反。這種排斥反應的嚴重程度，決定了材料的生物相容性。應的嚴重程度，決定了材料的生物相容性。 1

8、. 組織相容性組織相容性是指材料與與生物活體組織及體液接觸后，不引起細胞、組織的功能下降，組織不發(fā)生炎癥、癌變以及排異反應等。 2.血液相容性血液相容性則是指材料與血液接觸后，不引起血漿蛋白的變性，不破壞血液的有效成分，不導致血液的凝固和血栓的形成。 實際上完全沒有不良作用的材料很難找到，但必須盡量降低材料的不良反應，并使其在人體的忍受范圍內(nèi)。生物相容性又可分為：生物相容性又可分為：1.高分子材料的高分子材料的組織相容性組織相容性 無毒性無毒性和無腫瘤引發(fā)性無腫瘤引發(fā)性是材料生物相容性的最基本要求。對不同表面結構的研究發(fā)現(xiàn)，無論材料的本征結構如何，大體積薄片植入誘發(fā)腫瘤的概率總是最高，而海綿體

9、，纖維狀和粉末狀植入物幾乎不誘發(fā)腫瘤（表4-1）。不同形狀的材料植入白鼠中引起不同形狀的材料植入白鼠中引起腫瘤發(fā)生腫瘤發(fā)生的情況（的情況（%）形形 狀狀材材 料料薄片薄片大孔薄片大孔薄片海綿狀海綿狀纖維狀纖維狀粉末狀粉末狀玻玻 璃璃33.318000纖維素纖維素2319000聚脂聚脂188000尼尼 龍龍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 膠膠4116000 1.1.材料的植入使周圍的細胞代謝受到障材料的植入使周圍的細胞代謝受到障礙，營養(yǎng)和氧的供應不充分以及長期受到礙，營養(yǎng)和氧的供應不充

10、分以及長期受到異物刺激而使細胞異常分化、產(chǎn)生變異所異物刺激而使細胞異常分化、產(chǎn)生變異所致。致。 2. 2.而當植入材料為海綿狀、纖維狀和粉而當植入材料為海綿狀、纖維狀和粉末狀時，組織細胞可圍繞材料生長，不會末狀時，組織細胞可圍繞材料生長，不會由于營養(yǎng)和氧的不足而變異，致癌危險性由于營養(yǎng)和氧的不足而變異，致癌危險性較小。較小。2 .高分子材料的高分子材料的血液相容性血液相容性 多數(shù)體內(nèi)植入材料和體內(nèi)應用的材料都要與多數(shù)體內(nèi)植入材料和體內(nèi)應用的材料都要與血液接觸，血液在血管中的流動，在正常情況血液接觸，血液在血管中的流動，在正常情況下是暢通無阻的。血液異常在以下兩種情況會下是暢通無阻的。血液異常在

11、以下兩種情況會發(fā)生：發(fā)生： 一是當血管（不論是動脈，靜脈或毛細血管）一是當血管（不論是動脈，靜脈或毛細血管）受到損傷，血液離開血管進入組織時，會自動受到損傷，血液離開血管進入組織時，會自動凝血；另一種是當血液與異物表面接觸時，可凝血；另一種是當血液與異物表面接觸時，可能發(fā)生溶血或凝血，從而形成血栓。能發(fā)生溶血或凝血，從而形成血栓。通常，當人體的表皮受到損傷時，流出的血液通常，當人體的表皮受到損傷時，流出的血液會自動凝固，稱為會自動凝固，稱為血栓血栓。 血液與異物表面接觸血漿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紅血球粘附溶血凝血致活酶活化凝血酶原活化纖維蛋白朊沉積血栓形成過程示

12、意圖血栓形成過程示意圖 生物吸收性生物吸收性高分子材料高分子材料 許多高分子材料植入人體內(nèi)后只是起到暫時替代作用。例如：高分子手術縫合線用于縫合體內(nèi)組織時，當肌體組織痊愈后，縫合線的作用即告結束，這時希望用作縫合線的高分子材料能盡快地分解并被人體吸收，以最大限度地減少高分子材料對肌體的長期影響。 生物降解性和生物吸收性生物降解性和生物吸收性 降解：高分子主鏈的斷裂，使分子量降低。 降解性高分子材料：降解性高分子材料：在生物體內(nèi)經(jīng)水解、酶解等過程，逐漸降解成低相對分子質量化合物或單體，降解產(chǎn)物能被排出體外或能參加體內(nèi)正常新陳代謝而消失地材料。 優(yōu)點：優(yōu)點：能在體內(nèi)生理環(huán)境下逐步降解或溶解并被機體

13、吸收或代謝，因此免除了患者二次手術的痛苦。生物醫(yī)用可降解聚合物材料目前已經(jīng)生物醫(yī)用可降解聚合物材料目前已經(jīng)在許多醫(yī)學領域得到了相當廣泛的應在許多醫(yī)學領域得到了相當廣泛的應用，其中應用最為廣泛且比較成功的用，其中應用最為廣泛且比較成功的領域是領域是組織工程，緩釋控釋系統(tǒng)，骨組織工程，緩釋控釋系統(tǒng)，骨科以及醫(yī)用手術縫合線?？埔约搬t(yī)用手術縫合線。人工髖關節(jié) 瓣膜支架接骨板、 固定螺釘韌 帶固定器 按照來源，可降解生物材料一般分為按照來源，可降解生物材料一般分為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兩類。兩類。天然可降解生物材料：天然可降解生物材料：（1）

14、膠原蛋白：）膠原蛋白：成纖維狀，是哺乳動物中含量最成纖維狀，是哺乳動物中含量最為豐富的動物蛋白。能與各種細胞結合以構成性能為豐富的動物蛋白。能與各種細胞結合以構成性能各異地組織，如軟骨，皮膚，骨骼和肌腱，是一類各異地組織，如軟骨，皮膚，骨骼和肌腱，是一類優(yōu)良地可用于引導組織再生的生物材料。膠原具有優(yōu)良地可用于引導組織再生的生物材料。膠原具有無抗原性，生物相容性好的優(yōu)點，可參與組織愈合無抗原性，生物相容性好的優(yōu)點，可參與組織愈合過程，能在止血，促進傷口愈合，燒傷創(chuàng)面敷料，過程，能在止血，促進傷口愈合，燒傷創(chuàng)面敷料，骨移植替代材料，組織再生誘異物等方面進行廣泛骨移植替代材料，組織再生誘異物等方面進

15、行廣泛的應用。的應用。臨床科別應用范圍臨床科別應用范圍皮膚科骨科神經(jīng)外科軟組織附加物骨折或骨缺損神經(jīng)修復腫瘤科一般外科泌尿科藥物輸送耳外科修復尿失禁膠原制品的臨床應用膠原制品的臨床應用（2）纖維蛋白）纖維蛋白 纖維蛋白本身作為天然細胞外基質成分，纖維蛋白本身作為天然細胞外基質成分，有有較好的細胞間信號傳導及相互作用的性能。較好的細胞間信號傳導及相互作用的性能。用纖維蛋白把軟骨細胞交聯(lián)起來，用纖維蛋白把軟骨細胞交聯(lián)起來，以此模型構建以此模型構建成的組織工程軟骨在組織成分上類似機體軟骨。成的組織工程軟骨在組織成分上類似機體軟骨。纖維蛋白可以與其他材料復合，如把纖維蛋白膠纖維蛋白可以與其他材料復合，

16、如把纖維蛋白膠黏劑與致密微晶羥基磷灰石顆粒混合在一起，使黏劑與致密微晶羥基磷灰石顆?；旌显谝黄穑褂媚竵碚{節(jié)成形時間，用凝血酶來調節(jié)成形時間，HA（羥基磷灰石）（羥基磷灰石）加于纖維蛋白多聚網(wǎng)上，形成復合物。加于纖維蛋白多聚網(wǎng)上，形成復合物。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，應用最在人工合成可降解高分子材料中，研究最多，應用最廣地就是脂肪族聚酯，特別是廣地就是脂肪族聚酯，特別是聚乳酸（聚乳酸（PLA），聚乙），聚乙醇酸（醇酸（PGA）及他們地共聚物。）及他們地共聚物。PLA,PGA及其共聚及其共聚物具有很好地組織相容性，在體液這樣地環(huán)境中通過物具有很好地組織相容性，在體液這樣地環(huán)境中通過酯鍵水解而降解，其最終產(chǎn)物為酯鍵水解而降解，其最終產(chǎn)物為CO2和和H2O,中間產(chǎn)中間產(chǎn)物如算也是體內(nèi)爭產(chǎn)糖代謝地產(chǎn)物，不會在重要器官物如算也是體內(nèi)爭產(chǎn)糖代謝地產(chǎn)物，不會在重要器官聚集，因此具有優(yōu)異的可生物降解吸收性聚集，因此具有優(yōu)異的可生物降解吸收性。吸收過程：吸收過程：生物體為了攝取營養(yǎng)，通過腎臟、生物體為了攝取營養(yǎng)，通過腎臟、汗腺或消化道排泄廢物所進行的正常生理過汗腺或消化道排泄廢物所進行的