醫用高分子材料的種類

醫用高分子材料主要用來診斷、治療與器官(guan)再生(sheng)與合成，是一種新型(xing)高分子材料。當(dang)前，較為普遍的(de)應(ying)用在藥物控制釋放、組織(zhi)工程、人工器官(guan)合成、牙齒治療等領域，其高技(ji)術含量與科學意(yi)義非常顯著(zhu)，并與患者(zhe)的(de)康復緊(jin)密相關(guan)，在醫療領域發揮著(zhu)重(zhong)要價值。

目前，醫用高分(fen)子材(cai)料主要(yao)有聚醚(mi)聚氨酯、聚四氟乙(yi)烯、聚乙(yi)烯醇(chun)、聚丙烯、聚苯(ben)乙(yi)烯、聚乙(yi)二醇(chun)等，它們主要(yao)被用于置入性生物材(cai)料與人工臟器等醫用器械中，分(fen)類如(ru)下：

①可(ke)置入體內(nei)的長久性替(ti)代器(qi)官或相關的組織，例(li)如，人(ren)工(gong)(gong)血管、人(ren)工(gong)(gong)關節、 人(ren)工(gong)(gong)食管及(ji)人(ren)工(gong)(gong)膽管等;

②可修復人體的部分缺陷組織(zhi)，例如，人工皮膚和骨修復材料;

③作為一次(ci)(ci)使(shi)用的無菌器(qi)械，例如，一次(ci)(ci)使(shi)用無菌輸(shu)液瓶、 輸(shu)液袋(dai)、 輸(shu)液器(qi)、注射(she)器(qi)、導(dao)管檢驗(yan)用具以(yi)及手術室用具等;

④作(zuo)為(wei)藥用(yong)高分(fen)子(zi)材料，其優點(dian)在于低毒、高效(xiao)、長(chang)效(xiao)及定點(dian)釋(shi)放等;

⑤作為醫藥(yao)包(bao)裝高(gao)(gao)分子(zi)材料，主要有軟硬兩種類型的包(bao)裝用高(gao)(gao)分子(zi)材料。

由(you)于醫(yi)用高(gao)分子材料一般都是和人(ren)體直接(jie)接(jie)觸，它(ta)必須同時(shi)具(ju)備(bei)(bei)生物相容性(xing)和加工物理機械(xie)性(xing)能的(de)特點。通常(chang)在醫(yi)療(liao)中，醫(yi)用高(gao)分子材料和血液、體液、皮膚(fu)直接(jie)接(jie)觸的(de)應用較多，有時(shi)也會需(xu)要短(duan)期(qi)或者長期(qi)植入人(ren)的(de)身體之內。所(suo)以，它(ta)必須具(ju)備(bei)(bei)如下性(xing)能：

1、穩(wen)定的(de)(de)力學性(xing)能(neng)。不論醫用(yong)高(gao)分子材料在(zai)人(ren)體的(de)(de)使用(yong)時(shi)間長短(duan)，其(qi)必須具備匹配的(de)(de)模(mo)量、強度、耐疲勞度、耐磨性(xing)和(he)(he)尺寸穩(wen)定性(xing)。例如，人(ren)工關節(jie)是(shi)植入人(ren)身體內部并需要長期植入的(de)(de)，因此耐磨性(xing)好，耐疲勞強度高(gao)和(he)(he)模(mo)量高(gao)是(shi)它必備的(de)(de)性(xing)能(neng)。

2、化(hua)學惰性較好。首(shou)先，醫用高分(fen)子(zi)材料在加工上必須(xu)容(rong)易成型(xing)。其次(ci)，它必須(xu)在和(he)人體(ti)進(jin)行血液、體(ti)液、皮(pi)膚、相關組織進(jin)行接觸時(shi)，不會引(yin)發(fa)任何的化(hua)學反應，這也是有效防止排(pai)異反應的一種(zhong)做(zuo)法，不會導致人體(ti)產(chan)生炎癥。

3、物(wu)理性能(neng)穩(wen)定(ding)。醫用高(gao)分子材(cai)料在經過滅菌后，仍然能(neng)夠保持(chi)原型，且(qie)相關性能(neng)也保持(chi)穩(wen)定(ding)，所以它的耐高(gao)溫(wen)性能(neng)也是極好的。

4、生物(wu)相容性較佳。醫(yi)用(yong)高分子(zi)材(cai)料應(ying)用(yong)到醫(yi)療中，就要求(qiu)其(qi)(qi)必(bi)須(xu)比其(qi)(qi)他(ta)高分子(zi)材(cai)料更為(wei)嚴(yan)格。生物(wu)相容性包括(kuo)組(zu)織相容性、血液相容性降解產(chan)(chan)物(wu)可吸收(shou)性三(san)個(ge)方面(mian)。只(zhi)有具(ju)備(bei)良好的生物(wu)相容性，才能將(jiang)醫(yi)用(yong)高分子(zi)材(cai)料放心的應(ying)用(yong)到人(ren)體當(dang)中去(qu)，保(bao)障其(qi)(qi)不會產(chan)(chan)生排(pai)異(yi)反應(ying)。

5、材料不(bu)會過分昂貴，適用于平民消費，且材料容易獲取。因(yin)此，這也是醫用高分子材料能夠得到廣泛應用的原因(yin)之一。

1、血液相容性

當高分子材(cai)料(liao)與血(xue)液(ye)接觸(chu)時(shi)，將不會引(yin)發凝血(xue)或者是血(xue)小板凝聚(ju)的情況，這種(zhong)情況就被(bei)稱為(wei)血(xue)液(ye)相容性，溶血(xue)情況很少(shao)發生。鑒于高分子材(cai)料(liao)與血(xue)液(ye)接觸(chu)建立在材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)，建立在材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)合成設計是抗凝血(xue)材(cai)料(liao)的主要工作。

2、組織相容性

組(zu)織(zhi)相容(rong)性就是指生(sheng)物活(huo)體組(zu)織(zhi)與材(cai)(cai)(cai)料接(jie)觸時，細(xi)胞、組(zu)織(zhi)功(gong)能(neng)依然(ran)正常，并沒(mei)有(you)引發炎(yan)癥、癌變的情況。而使(shi)用合成高分子(zi)依然(ran)存(cun)在(zai)(zai)一些弊端，可游離的有(you)毒物質(zhi)將在(zai)(zai)接(jie)觸生(sheng)物組(zu)織(zhi)過(guo)程(cheng)中產生(sheng)有(you)毒物質(zhi)，長期在(zai)(zai)人體中存(cun)在(zai)(zai)將產生(sheng)異化反(fan)應。組(zu)織(zhi)相容(rong)性要(yao)(yao)確(que)保材(cai)(cai)(cai)料無毒、無害、不損傷(shang)組(zu)織(zhi)結構，要(yao)(yao)想解決這一問題可以通過(guo)改性材(cai)(cai)(cai)料實現(xian)。

1、醫用硅橡膠

硅(gui)(gui)橡膠指(zhi)的(de)是在酸性或堿性催化劑的(de)作用下，主(zhu)要(yao)是由基(ji)硅(gui)(gui)氧烷單體(ti)及其他(ta)有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)進一步(bu)聚合成的(de)一類線型高聚物。

醫用(yong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)主(zhu)要特點為無(wu)毒、耐生物老化及生理惰性，在(zai)(zai)置入人(ren)體(ti)后對人(ren)體(ti)內周圍組(zu)織不造成任何影響。在(zai)(zai)臨床實(shi)踐(jian)檢驗中，一般(ban)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)可在(zai)(zai)20℃溫(wen)度(du)下長期開展工作(zuo)，通(tong)用(yong)型硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)脆性溫(wen)度(du)一般(ban)情(qing)況下為-60℃，苯基(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)在(zai)(zai)-112℃仍具(ju)有一定的(de)彈性。

目(mu)前(qian)，硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)模擬制(zhi)在現代醫療中被廣泛采(cai)用(yong)，主(zhu)要(yao)(yao)用(yong)于制(zhi)作(zuo)人工制(zhi)品，臨床(chuang)上可(ke)在制(zhi)作(zuo)腦(nao)(nao)積(ji)水引流裝(zhuang)置、人工肺、視(shi)網(wang)膜(mo)植入(ru)(ru)物(wu)、人工腦(nao)(nao)膜(mo)、 耳膜(mo)等(deng)婦外(wai)科制(zhi)品的各種導(dao)管中發揮重(zhong)要(yao)(yao)的作(zuo)用(yong)，腦(nao)(nao)積(ji)水引流裝(zhuang)置可(ke)作(zuo)為較早的硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)置入(ru)(ru)物(wu)。

另外，硅橡膠(jiao)在整容和(he)修復方面(mian)具(ju)有較(jiao)好的作用，可在人(ren)工顱(lu)骨(gu)的修復中廣泛(fan)使(shi)用。使(shi)用尼龍、聚醋纖維等增強后可制作人(ren)造皮膚，還能做出提高視(shi)力的隱形眼(yan)鏡;修補(bu)人(ren)體面(mian)容的缺陷。

硅橡膠(jiao)還可(ke)用于導管(guan)短期植(zhi)入人體的(de)部位，是一種重要(yao)的(de)輔助材料，例如，為肝(gan)功能(neng)不全、腸瘺、燒傷等患者(zhe)進行補液用的(de)靜(jing)脈插管(guan)等。

2、PLLA醫(yi)用高(gao)分子(zi)材料(liao)

PLLA醫用高分子(zi)材料有著較為廣(guang)泛(fan)的應用。

PLLA可作(zuo)為一(yi)種(zhong)工程(cheng)(cheng)支架材料(liao)(liao)，因其具備細(xi)胞生長和(he)輸送營(ying)養所(suo)必(bi)須的(de)(de)孔結構和(he)幫助細(xi)胞生長，同(tong)時(shi)使其形(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)定的(de)(de)幾何形(xing)狀和(he)機械(xie)強度(du)。PLLA組織工程(cheng)(cheng)可進一(yi)步對(dui)上述材料(liao)(liao)進行有效的(de)(de)組織細(xi)胞的(de)(de)培養，在不斷演變成(cheng)(cheng)對(dui)應(ying)的(de)(de)組織與器官的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)中，該醫用高分子材料(liao)(liao)會逐漸被組織肌體所(suo)吸收(shou)。

PLLA還多(duo)用(yong)于(yu)骨科(ke)與(yu)牙科(ke)材(cai)料(liao)(liao)，在(zai)此(ci)之(zhi)前(qian)，骨科(ke)的(de)固定(ding)與(yu)牙科(ke)的(de)填充(chong)物大(da)多(duo)使用(yong)的(de)是(shi)金屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)，但是(shi)，這些金屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)在(zai)一定(ding)的(de)情況下會出(chu)現不(bu)同程度的(de)“應力屏(ping)蔽效應”，導致金屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)周(zhou)圍的(de)骨組織造成(cheng)一定(ding)的(de)影(ying)響(xiang)，進而發生(sheng)骨質疏松與(yu)骨退化(hua)。

PLLA所制(zhi)作(zuo)的(de)骨科(ke)(ke)與(yu)牙科(ke)(ke)材(cai)料，在(zai)很(hen)大程度(du)上解(jie)決(jue)了這(zhe)個問題(ti)，它會隨著傷(shang)口的(de)愈合而慢慢地被降解(jie)吸收(shou)掉(diao)，使患者免受第二次手術的(de)折磨(mo)。

3、聚丙烯腈

聚(ju)丙(bing)烯腈(jing)(jing)又叫(jiao)作PNA，它是合成纖維的(de)(de)(de)重要(yao)(yao)原料之一，PNA中含有(you)80%左右(you)的(de)(de)(de)腈(jing)(jing)綸;臨床醫學中主要(yao)(yao)用(yong)于人(ren)工血管、超(chao)濾(lv)(lv)裝置及透析型(xing)人(ren)工腎中中空纖維的(de)(de)(de)制造，同時，PNA可作用(yong)于超(chao)濾(lv)(lv)清除(chu)中的(de)(de)(de)大(da)分子(zi)物(wu)質(zhi)。

經過高溫碳化(hua)制作(zuo)成一定(ding)的(de)碳纖維，用來制作(zuo)人(ren)體的(de)假肢假牙(ya)、人(ren)工肌腱(jian)、韌帶、牙(ya)槽骨、下頜骨及軟(ruan)骨等。聚丙烯腈可和其(qi)他的(de)聚合物(wu)組(zu)合形成一定(ding)的(de)共聚物(wu)，制作(zuo)腦動脈瘤加固保護劑。

4、聚四氟乙烯

聚四(si)氟(fu)乙烯作(zuo)為一(yi)種惰性膨(peng)體聚合物，內(nei)部主要是由(you)許多(duo)的結節組成，結與結間的細(xi)小(xiao)纖維可呈(cheng)現方向(xiang)立體交織(zhi)，形成一(yi)定的超(chao)維多(duo)空(kong)的結構。

聚四(si)氟乙烯(xi)(xi)屬于非極性(xing)、線性(xing)的(de)結晶聚合物(wu)，一(yi)(yi)般的(de)結晶度處于55%～75%，無明顯的(de)毒性(xing)，且(qie)(qie)耐(nai)(nai)高溫，而且(qie)(qie)具有較(jiao)強的(de)耐(nai)(nai)強酸、強堿(jian)、強氧化劑的(de)性(xing)能，對于很多的(de)物(wu)質其均沒有黏附(fu)作用，且(qie)(qie)具有一(yi)(yi)定的(de)彈性(xing)與柔韌性(xing)，不容易撕(si)斷。但(dan)是，聚四(si)氟乙烯(xi)(xi)又容易塑(su)形，可根據具體的(de)需要隨意雕刻成(cheng)各(ge)種(zhong)形狀。

還由于聚四氟乙(yi)烯高分子(zi)材(cai)料的(de)(de)內(nei)部具有超微(wei)多孔結構(gou)，它可以(yi)為周(zhou)圍的(de)(de)組織(zhi)血管和肉(rou)芽(ya)組織(zhi)提供(gong)生長的(de)(de)空(kong)間，在一定(ding)程度上(shang)避免了手術(shu)后遠期發生假體活動不良的(de)(de)現象。此外(wai)，聚四氟乙(yi)烯還是隆(long)鼻的(de)(de)常用材(cai)料之一，它可以(yi)使鼻子(zi)的(de)(de)外(wai)觀與手感(gan)更為自(zi)然與逼真。

醫用(yong)高分子材(cai)料是(shi)一個多(duo)(duo)學科(ke)交叉的(de)領域，涉及(ji)到材(cai)料學、化(hua)學、生(sheng)物(wu)醫學、臨床(chuang)醫學等10多(duo)(duo)個學科(ke)，主(zhu)要(yao)是(shi)要(yao)求(qiu)材(cai)料在生(sheng)理(li)環(huan)境(jing)下(xia)要(yao)保(bao)(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)，即要(yao)求(qiu)具有生(sheng)物(wu)惰性(xing)。但沒有一種(zhong)材(cai)料能保(bao)(bao)障在生(sheng)理(li)環(huan)境(jing)下(xia)保(bao)(bao)持(chi)相對的(de)穩(wen)定(ding)，總要(yao)與生(sheng)理(li)系統發生(sheng)一定(ding)的(de)相互作用(yong)。隨(sui)著(zhu)認知(zhi)和研(yan)究(jiu)的(de)深入，近(jin)年來醫用(yong)高分子材(cai)料的(de)研(yan)究(jiu)熱點主(zhu)要(yao)包括以(yi)下(xia)幾方(fang)面：

1、非聚氯(lv)乙烯(PVC)材(cai)料(liao)和(he)增塑劑DEHP替(ti)代(dai)品(pin)的研制

PVC是目(mu)前醫療領域應用較為廣泛的一類醫用高分子材(cai)料，大量用于輸液器(qi)等(deng)管(guan)路(lu)產(chan)品中(zhong)。PVC材(cai)料具有生產(chan)工(gong)藝簡單、價格低、綜合物理機械(xie)性能(neng)優良等(deng)優點。然而，采(cai)用PVC作一次醫療器(qi)械(xie)有以下幾方(fang)面的缺點：

①PVC中殘留有極少量的氯乙烯單體，該化(hua)合物已被證實是致(zhi)癌(ai)物質(zhi)。

②PVC軟制品在加工時(shi)必須(xu)使用如鄰苯(ben)酸二辛酯(DEHP)等增塑劑。動物試(shi)驗表明(ming)，DEHP對生殖系統(tong)、肝臟(zang)(zang)、肺臟(zang)(zang)以及(ji)心(xin)血管等系統(tong)有不同(tong)程度的(de)毒性作用，給(gei)人類(lei)健康帶(dai)來風險(xian)。

③有研究證明，PVC對(dui)某些藥(yao)物(如硝酸甘油、尼莫(mo)地(di)平(ping)等(deng))具(ju)有吸附作用(yong)(yong)，使用(yong)(yong)藥(yao)劑(ji)量不準確，影響(xiang)效(xiao)果。

④PVC加工時加有多種(zhong)含金屬的化合物作穩(wen)定劑，如鈣、鋅(xin)等，在輸液過程中會可能進入(ru)人體，對人的身體健康帶來(lai)危(wei)害。

⑤為了(le)提(ti)高金屬(shu)穩(wen)(wen)定(ding)劑的(de)穩(wen)(wen)定(ding)效果，在加工中還加入了(le)含磷(lin)(lin)的(de)輔助穩(wen)(wen)定(ding)劑——亞磷(lin)(lin)酸苯(ben)二異辛酯等，增加了(le)PVC材(cai)料的(de)毒性。

⑥PVC材料(liao)在(zai)加工時會分解產生有毒的(de)煙霧和微量的(de)氯化氫，對操作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)健康會帶來(lai)威脅，同時對加工設備也造成腐蝕(shi)。

⑦廢棄的PVC材料燃燒處理比較困難(nan)，焚燒會(hui)產生氯(lv)化氫(qing)和二惡英氣體。氯(lv)化氫(qing)會(hui)形成酸雨，二惡英氣體是致癌物質，掩(yan)埋會(hui)對土壤造成嚴重污染。

因(yin)此(ci)，非(fei)PVC材料(liao)的(de)研制和不含DEHP増塑劑PVC的(de)研制就(jiu)成了(le)當前研究的(de)一個(ge)熱(re)點問題(ti)。非(fei)PVC材料(liao)的(de)應用(yong)將是今后發展的(de)一個(ge)方向，目(mu)前的(de)替代材料(liao)主要有熱(re)塑性(xing)彈性(xing)體(TPE)、乙烯-硝酸乙烯共聚(ju)物(EVA)、熱(re)塑性(xing)聚(ju)氨酯彈性(xing)體(TPU)等，增塑劑鄰苯酸二辛脂(zhi)(DEHP)的(de)替代品主要有環己烷1，2-酸二異(yi)壬基(ji)脂(zhi)(DINCH)。

2、組織工程材料

組(zu)織工(gong)程的中心任務是(shi)(shi)設(she)計和(he)(he)構建用于(yu)受損組(zu)織和(he)(he)器(qi)官的替(ti)代物。醫用高(gao)分(fen)子材(cai)料是(shi)(shi)組(zu)織工(gong)程的重要研究(jiu)內容，必須與活細胞在體(ti)內或體(ti)外(wai)相(xiang)容，近年(nian)來(lai)已經受到各國科學家(jia)的廣(guang)泛(fan)關注。目前，研究(jiu)的熱(re)點(dian)材(cai)料有膠原(yuan)、明(ming)膠、殼(ke)多糖、聚(ju)乳酸及其共聚(ju)物等。產品有人工(gong)血管、神經再生導管、人工(gong)肝、人工(gong)皮膚、組(zu)織修補網等。

3、藥物控釋材料

藥物緩釋體(ti)(ti)(ti)系開(kai)始于(yu)50年(nian)(nian)代(dai)，控釋型(xing)藥物體(ti)(ti)(ti)系開(kai)始于(yu)70年(nian)(nian)代(dai)，到80年(nian)(nian)代(dai)開(kai)始了靶(ba)向型(xing)藥物釋放(fang)體(ti)(ti)(ti)系的(de)研(yan)究。目前(qian)，常用的(de)藥物載體(ti)(ti)(ti)高分子材料有：明膠、淀粉、白(bai)蛋白(bai)、藻酸(suan)鹽、聚(ju)酸(suan)酐、脂肪族聚(ju)酯(zhi)、聚(ju)乙烯(xi)(xi)醇、聚(ju)醋酸(suan)乙烯(xi)(xi)酯(zhi)、聚(ju)硅氧烷(wan)橡膠、聚(ju)丙(bing)烯(xi)(xi)酸(suan)酯(zhi)等。

4、醫用高(gao)分子(zi)材料的表面改性

由于醫療器械新產品層出不斷(duan)，對材料(liao)的(de)血液相(xiang)(xiang)容性、組織相(xiang)(xiang)容性要求越(yue)來(lai)越(yue)嚴格。在(zai)傳統材料(liao)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)進行表面化學處(chu)理、表面物理改性以提高材料(liao)在(zai)特(te)定(ding)方(fang)面的(de)性能(neng)，已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)醫用高分(fen)子材料(liao)研究(jiu)的(de)一個熱(re)點課題。

在制(zhi)造體內植入導管時，可以(yi)化(hua)學接(jie)枝的(de)方法對材料表面進(jin)行化(hua)學改(gai)性(xing)，以(yi)提高(gao)材料的(de)潤滑性(xing)能;還可用共(gong)聚的(de)方法，對材料進(jin)行親水改(gai)性(xing)，呈微觀體均勻結構狀態，這樣可以(yi)大大提高(gao)抗血栓能力。