生物醫(yī)用高分子的機能介紹及研究展望

1、生物醫(yī)用高分子的機能介紹及研究展望生物醫(yī)用高分子的機能介紹及研究展望摘要：要：本文介紹了生物醫(yī)用高分子的應用狀況及基本機能，其中主要介紹了聚乳酸、聚氨酯、硅橡膠、氟塑料、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯這幾種常用生物醫(yī)用高分子的應用。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：醫(yī)用高分子，聚乳酸，硅橡膠，氟塑料，聚氨酯ThefunctionaldeionprospectofbiomedicalpolymersAbstract:Thisarticleintroduc

2、estheapplicationsituationbasicmechanismofBiomedicalpolymerswhichincludingPolylacticacidpolyurethanesiliconerubberfluineplasticpolyethylenepolypropylenepolyvinylalcoholpolyvinylchlide.Keywds:BiomedicalpolymersPolylacticac

3、idSiliconerubberFluineplasticPolyurethane前言前言生物醫(yī)用高分子材料是生物材料的重要組成部分，它發(fā)展最早、應用最廣泛、用量最大、品種繁多，主要包括：塑料、橡膠、纖維、粘合劑等。隨著醫(yī)學的發(fā)展，這些材料在醫(yī)學領域得到廣泛的應用。正是由于高分子材料在醫(yī)學上的獨特作用，因而在高分子化學上出現(xiàn)了一個新的分支—醫(yī)用高分子(Medicalhighpolymers)。它是把高分子化學的理論、研究方法、臨床醫(yī)學的

4、需要結(jié)合起來，用于研究生物體的結(jié)構(gòu)、生物體器官的功能及醫(yī)用材料的應用等的一門年輕而邊緣性的學科[10]。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，不同學科的科學家進行了廣泛合作，從而使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景。人體組織和器宮的修復，將從簡單的利用器械機械固定發(fā)展到再生和重建有生命的人體組織和器宮；從短壽命的組織和器官的修復發(fā)展至永久性的修復和替換。這一醫(yī)學革命（特別是外科學），對生命利學和材料等相關(guān)學科的發(fā)展提出了諸多需求，對生物醫(yī)學材

5、料的發(fā)展產(chǎn)生了重要的促進作用。生物醫(yī)用材料是材料科學與工程的重要分支，其最大特點是學科交叉廣泛、應用潛力巨大、挑戰(zhàn)性強。生物醫(yī)用材料的研究與開發(fā)已經(jīng)被許多國家列入高技術(shù)關(guān)鍵新材料發(fā)展計劃并迅速成為國際高技術(shù)制高點，是當今材料學研究最活躍的領域之一[11]。據(jù)歐盟醫(yī)療器械委員會的統(tǒng)計數(shù)字，2008年全球醫(yī)械市場總銷售額大約有3360億美元，比2007年純增11%，而2007年這一數(shù)字為3000億美元。2010年我國醫(yī)療器械對外貿(mào)易突破20

6、0億美元，達到226.56億美元，同比增長23.47%。其中，出口額為146.99億美元，同比增長20.05%；進口額為79.57億美元，同比增長30.35%。進出口額均同時創(chuàng)造歷史最高記錄，進口增速高于出口增速10.3個百分點。五年來，我國醫(yī)療器械進出口總額從2006年的105.52億美元增長到了2010年的226.56億美元，復合增長率為21.05%。而且醫(yī)療器械的出口金額要遠高于進口金額，20062010年，醫(yī)療器械貿(mào)易順差從31

7、.90億美元增長到67.42億美元，復合增長率為20.57%。1.醫(yī)用高分子的基本機能及分類醫(yī)用高分子的基本機能及分類醫(yī)用高分子材料多用于人體直接關(guān)系到人的生命和健康，因此對于醫(yī)用高分子材料的性能有一些相對于通用高分子的特殊的要求[12]:⑴安全性：必須無毒或副作用極少。這就要求聚合物純度高，生產(chǎn)環(huán)境非常潔凈，聚合物助劑的殘留少，雜質(zhì)含量為106級，確保無病無毒傳播條件。⑵物理、化學和機械性能：需滿足醫(yī)用所需設置和功能的要求。如硬度、彈

8、性、機械強度、疲勞強度、蠕變、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和體內(nèi)老化性等。⑶適應性：包括與醫(yī)療用品中其他材料的適應性，材料與人體各種組織的適應性（生物相容性）。材料植入人體后，要求長期對體液無影響；與血液相容性好，對血液成分無害，不溶血，不凝血，不形成血栓；在人體內(nèi)不損傷組織，不致癌致畸，無異物反應，不會導致炎癥壞死及組織增生等。⑷特殊功能：在不同的應用領域，要求材料分別具有一定的特殊功能。例如：具有分離透析機能的人工腎用過濾膜、人工肺

9、用氣體交換膜，以及人造血液用吸附氣體的物質(zhì)等，都要求有各自特殊的分離透過機能。醫(yī)用材料的設計和制造的目的就是能夠替代人體臟器的機能，或者說有與之相對應的輔助機高層次生物功能化學測量，化學反應，生物功能生物傳感器，生物反應器，雜化人器官高分子材料基本可用時上述的所有應用實例，因此在作為醫(yī)用高分子時應具有上述相應的功能性。1.1物理機能1.1.1強度支持，構(gòu)造保持（力學性能）醫(yī)用材料的種類很多，如人工器官、軟組織硬組織、牙科、骨科、整形外科

10、等用的材料都要求一定的力學性能。一般常用的高分子材料，其力學性能都會滿足人工器官的基本要求，當材料被制備和加工能不痛類型的人工器官后，其力學性能會有所改變。這是因為不同人工器官所需要的材料的力學性能是不同的。牙科、骨科用的材料要求比較高的強度。比如人工骨，由于人體對骨的力學強度要求很高，單純使用高分子作為骨科用材料，其力學性能很難滿足要求。所以高分子材料通常與無機非金屬材料，如陶瓷等符合制備人工牙齒和骨[12]。湯愛明[6]等人以季戊四

11、醇四丙烯酸酯、氮化硅為原料，制備了用于牙科黏合的復合材料，研究和討論了該膠的原料配比等對它性能的影響。另外由于高分子材料的一些特殊性質(zhì)，主要是粘彈性，蠕變和應力松弛等，作為生物醫(yī)用材料使用時也是需要注意的一點。要注意材料的使用條件及年限防止粘彈性，蠕變和應力松弛等影響了生物醫(yī)用材料的性能。1.1.2涂覆和修復機能損傷部位的修復材料是生物體本身的組織進行物理接合。該類材料一般應具有一定的活性能促進損傷部位的修復.口腔種植是修復牙列缺損、缺

12、失最有效的手段之一。已在臨床上得到了廣泛的應用和發(fā)展。種植體在臨床上主要分為金屬及其合金、陶瓷，高分子材料等[4]。其中高分子材料的優(yōu)勢在于能夠方便地制作成理想的形狀。即便是在碳涂層的情況下，它們也能促進纖維反應。但它們的機械性能和化學反應較差限制了它們的應用。它們在體內(nèi)易老化，在體液環(huán)境中易發(fā)生不同程度的降解，導致物理性能下降并且產(chǎn)生對機體組織有刺激的物質(zhì)。目前對其長期植入效果尚存在爭議。臨床上用得最多的高分子材料如PMMA，有學者認

13、為PMMA有以下優(yōu)勢：彈性、溫度、電惰性的低模量；合理的表面孔隙；容易保持和制作：良好的生物相容性和價格便宜。但PMMA在口腔種植牙中的應用還不是很廣泛。殼聚糖作為天然多糖材料已廣泛應用于很多領域[4]。施艷娟[5]等人研究發(fā)現(xiàn)晨光醫(yī)用高分子制藥廠生產(chǎn)的EB型防齲涂料就是一種優(yōu)良的乳牙齲壞防治藥物。1.1.3導管、泵類人工血管、食管和器官等要求必須有一定的柔軟性，且人工血管與氣管還必須與宿主材料的力學特性一致。1.1.4電性能對生物體組

14、織直接使用電刺激時，應該讓金屬導線與體液隔絕，所以在表面需要使用用高分子制成的絕緣生物材料，而用于神經(jīng)修復的材料、生物傳感器材料等則要求具有導電性。1.1.5光學性能光學性能主要是對眼科使用的默寫高分子材料的要求。要求材料的光學性能與眼睛默寫部位一致。包括角膜和水晶體的折射率、曲率半徑和厚度等。常見的制成品有人工眼球，眼睛片，隱形眼鏡等。傳統(tǒng)的光學樹脂材料有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚雙烯丙基二甘

15、醇碳酸酯(CR39)，新型的光學樹脂有環(huán)氧樹脂及聚氨酯類樹脂[7]。1.2.物理化學機能1.2.1接合、填充生物體組織與人工材料之間化學接合用的醫(yī)用黏合劑的研究目前非?；钴S?；瘜W黏合劑是醫(yī)用黏合劑的的主要組成部分目前應用于臨床的主要是此類產(chǎn)品。它包括:（1）α氰基丙烯酸酯類黏合劑；（2）聚氨酯類黏合劑；(3)明膠系列；（4）有機硅系黏合劑；（5）聚甲基丙烯酸羥乙酯系黏合劑；（6）氯乙烯乳液系黏合劑；（7）火棉膠系黏合劑等。1.2.2物質(zhì)