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做座高分子材料在医疗技术领域的应用上

发布时间:2021-10-09 17:30:13 阅读: 来源:捻线机厂家
做座高分子材料在医疗技术领域的应用上

高分子材料在医疗技术领域的应用(上)

摘要:本文从医用高分子材料、医药包装用高分子材料、医用可生物降解高分子材料和医疗器械用高分子材料等四个方面,详细阐述了高分子材料在医疗技术的应用,同时对我国医用高分子材料未来的发展趋势进行了展望。

关键词:医用高分子材料,医疗技术,医药包装,生物降解,医疗器材及制品 我国从上世纪50年代就开展了人工器官的研究,经过50多年的发展,已经取得了很大的成就,对于在医学上应用的高分子材料,常见的有硅橡胶、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯纤维、水凝胶等60多种医用高分子材料。医用高分子制品研究包括人工器官、医疗用品和药用高分子三大类,约有1000多个品种规格[1]。由于医用高分子材科在医学上有独特的功效和性能,有广阔的前途,因而各国专家、学者竞相研究,发展极快,医用高分子是当代新型材料中发展较快的门类之一。

从发展历史来看,医用高分子的研究及应用可以分为三个时期。五、六十年代,由于石油化学工业的友展,合成了许多高分子材料,当时经过简单的选择就可以把有些高分子材料用到临床医学上来,这是“第一代医用高分子”。七十年代,根据临床需要开发了Avcothanesl(多嵌段聚氨酯和聚硅氧烷的共混物)和水凝胶(聚甲基丙烯酸羟乙酯)(1),其标志是医用级有机硅橡胶的出现,随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚(醚-氨)酯心血管材料,从此进人了以分子工程研究为基础的发展时期。目前进入了第三代,即开发了高功能性医用高分子材料。其研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料。其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成,在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能,其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度。

根据使用情况可将医用高分子材料分成以下几个方面:医用高分子材料、医药包装用高分子材料、医用可生物降解高分子材料和医疗器械用高分子材料。

1.医用高分子材料

1.1与血液接触的高分子材料[2]

与血液接触的高分子材料是指用来制造人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工肺等的生物医用材料,要求这种材料要有良好的抗凝血性、抗细菌粘附性,即在材料表面不产生血栓、不引起血小板变形,不发生以生物材料为中心的感染。此外,还要求它具有与人体血管相似的弹性和延展性以及良好的耐疲劳性等。人工血管用材料有尼龙、聚酯、聚四氟乙烯、聚丙烯及聚氨酯等。人工心脏材料多用聚醚氨酯和硅橡胶等。人工肺则多用聚四氟乙烯、硅橡胶、超薄聚砜(涂在多孔PP膜上)、超薄乙基纤维(涂在PE无纺布或多孔PP膜上)等材料。人工肾用材料除要求具备良好的血液相容性外,还要求材料具有足够的湿态强度、有适宜的超滤渗透性等,可充当这一使命的材料有乙酸纤维素、铜氨再生纤维素、尼龙、聚砜及聚醚砜等。

为提高人造器官的血液相容性,现阶段的研究重点是对现有生物材料的表面进行改性和修饰,方法有:接枝亲水性长侧链;引入生物活性物质抑制血液与外源材料的相互作用;使材料具有微相分离结构以及在聚合物表面种植内皮细胞等。

1.2组织工程用高分子材料

组织工程学是应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织的结构-功能关系,以及研制生物代用品以恢复、维持或改善其功能的一门科学。细胞大规模培养技术的日臻成熟和生物相容性材料的开发与研究,使得创造由活细胞和生物相容性材料组成的人造生物组织或器官成为可能。生物相容性材料的开发是组织工程核心技术之一。组织工程中的生物材料主要发挥下列作用:(1)提供组织再生的支架或三维结构;(2)调节细胞生理功能;(3)免疫保护。当完成自己的使命后,作为组织生长骨架的生物高分子材料则降解为无毒的小分子被机体吸收。作为这种材料使用的聚合物主要有聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)及其共聚物(PLGA)等。

1.3药用高分子材料

包括食品生产、加工、包装、运输、储存、销售和使用进完全清洗测力油缸、活塞或进行抛光和更换测力计的油缸或活塞程中用于食品的包装材料、容器、工具和装备与低分子药物相比,药用高分子具有低毒、高效、缓释、长效、可定点释放等优点。作为药用高分子必须具备下列条件:1)本身及其分解产物应无毒,不会引起炎症和组织变异反应,无致癌性;2)进入血液系统的药物不会引起血栓;3)具有水溶性,能在体内水解为具有药理活性的基团;4)能有效到达病灶处,并积累一定浓度;5)口服药剂的高分子残从而致使装备零件老化松动基能通过排泄系统排出体外;对于导入方式进入循环系统的药物,聚合物主链必须易于降解。使之有可能排出体外或被人体吸收。

根据药用高分子结构与制剂的形式,药用高分子可分为三类:(1)具有药理活性的高分子药物。它们本身具有药理作用,断链后即失去药性,是真正意义上的高分子药物。天然药理活性高分子有激素、肝素、葡萄糖、酶制剂等。合成药理活性高分子如聚乙烯吡咯烷酮和聚4-乙烯吡啶-N-氧撑是较早研究的代用血浆。有些阳离子或阴离子聚合物也具有良好的药理活性。例如主链型聚阳离子季铵盐具有遮断副交感神经、松驰骨骼筋作用,是治疗痉挛性疾病的有效药物;阴离子聚合物二乙烯基醚与顺丁烯二酐的吡喃共聚物是一种干扰素诱发剂,具有广泛的生物活性,不仅能抑制各种病毒的繁殖,具有持久的抗肿瘤活性,而且还有良好的抗凝血性。(2)低分子药物的高分子化。将低分子药物与高分子结合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。所用载体为聚乙烯胺。(3)药用高分子微胶囊。将细微的药粒用高分子膜包覆起来形成微小的胶囊是近年来生物医药工程的一场革命。药物经微胶囊化处理后可以达到下列目的:延缓、控制释放药物,提高疗效;掩蔽药物的毒性、刺激性和苦味等不良性质,减小对人体的刺激;使药物与空气隔离,防止药物在存放过程中的氧化、吸潮等不良反应,增加贮存的稳定性。所用高分子材料有天然高分子,如骨胶、明胶、海藻酸钠、琼脂等;半合成的高分子有纤维素衍生物等;合成高分子有聚葡萄糖酸、聚乳酸及乳酸与氨基酸的共聚物等。

1.4眼科用高分子材料

隐形眼镜是最常见的眼科用高分子材料制品。对这类材料的基本要求是:①具有优良的光学性质,折光率与角膜相接近;②良好的润湿性和透氧性;③生物惰性,即耐降解且不与接触面发生化学反温度校准时箱体封闭应;④有一定的力学强度,易于精加工及抗污渍沉淀等。常用的隐形眼镜材料有聚甲基丙烯酸β-羟乙酯,聚甲基丙烯酸β-羟乙酯-N-乙烯吡咯烷酮,聚甲基丙烯酸β-羟乙酯-甲基丙烯酸戊酯,聚甲基丙烯酸甘油酯-N-乙烯吡咯烷酮等。人工角膜可用硅橡胶、聚甲基丙烯酸酯类或聚酪等薄膜制备。人工晶状体的主体材料可用聚甲基丙烯酸酯类等。

1.5.医用粘台剂与缝合线用高分子材料

生物医用粘合剂是指将组织粘合起来的组织粘合剂,它们除了应具备一般软组织植入物所应有的条件外,还应满足下列要求:①在活体能承受的条件下固化,使组织粘合;②能迅速聚合而没有过量的热和毒副产物产生;③在创伤愈合时粘合剂可被吸收而不干扰正常的愈合过程。医用粘合剂可粘合各种组织,例如可进行牙齿粘合,血管、组织、肌肉粘合,脑动脉瘤表面补强,防止破裂粘合,及骨粘合等。常用的粘合剂有α-氰基丙烯酸烷基酯类,甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物及亚甲基丙二酸甲基烯丙基酯等。

手术用缝合线可分为非吸收型和可吸收型两大类。非吸收类包括天然纤维(如蚕丝、木棉、麻及马毛等)和合成纤维(如PET、PA、PP、PE单丝、PTFE及PU等)。可吸收类包括天然高分子材料(如羊肠线、骨胶原、纤维蛋白等)和合成高分子材料(如聚乙烯醇、聚羟乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羟基乙酸等)。其中,由聚乳酸和聚羟基乙酸或两者的共聚物制成的缝合线因性能优越而倍受关注。这种缝合线强度可靠,对创口缝合能力强,又可生物降解而被肌体吸收,是一种理想的医用缝合线。

1.6在生物制药工业中的高分子材料[3]

目前,世界热门研究课题是利用缓释生物技术药物,发展缓释生物技术药物体现在利用合成高分子材料与自然界已存在的多肽、蛋白质结核形成共轭或共聚物,形成高分子载体药物(如:肠溶性与胃溶性缓释包衣、激素类粘贴型药物、长效微胶囊口服避孕药、PH敏感给药、热敏给药、生化响应给药等);

开发与高分子链连接的低分子药物(如:与固相酶及固相激素结合、与离子交换树脂作用形成离子交换剂、具有高分子链的合成药物等)。

应用具有药理作用的高分子(如:聚赖氨酸、聚乙烯基氨、内毒素、氧化淀粉、聚丙烯酰胺、合成肝素、葡聚糖硫酸钠、聚乙烯硫酸钠、聚已烷二甲胺基丙基溴、聚马来酸酐等)特殊包覆药物等几个方面,这些缓释生物技术药物,将于近期为人类服务。

1.7药用控释膜用高分子材料

膜控释制剂是指药物颗料、微丸、片剂的表面,经包衣工艺覆盖一层或几层薄膜而制成的一类控释制剂。控释制剂能够提供理想的血药浓度,提高药物的安全性和有效性。在膜控释制剂中起主要控释作用的是高分子控释膜,它的结构和性质直接影响膜控释制剂的释药速率,制作控释膜的高分子成膜材料有乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、丙烯酸树脂等。如对注射剂来说,运用过静电力确定相互作用参数有关。

1.8介入治疗用高分子材料

介入治疗用的微导管是和电解脱弹簧圈(GDC)配套使用的一种国外最新型的脑介入治疗用微导管,主要用于颅内动脉瘤,颈动脉窦瘘及血管畸形等疾病的介入治疗,该技术是一种操作简单准确、安全可靠、病残率与死亡率均较低的介入治疗新技术,对于那些因心机梗塞、动脉硬化、血管瘤位置隐蔽等高危险性而无法手术的脑血管病

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