生物醫(yī)用高分子材料

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1、生物醫(yī)用高分子材料080804106黃濤摘要:：闡述了生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用研究與發(fā)展?fàn)顩r,綜述了生物醫(yī)用高分子材料的分類(lèi)、特性及研究成果，展望了未來(lái)的生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：生物醫(yī)用高分子材料分類(lèi)進(jìn)展綜述發(fā)展趨勢(shì)1概述在功能高分子材料領(lǐng)域，生物醫(yī)用高分子材料可謂異軍突起，目前已成為發(fā)展最快的一個(gè)重要分支。生物醫(yī)用高分子材料指用于生理系統(tǒng)疾病的診斷、治療、修復(fù)或替換生物體組織或器官，增進(jìn)或恢復(fù)其功能的高分子材料。研究領(lǐng)域涉及材料學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)。雖已有四十多年的研究歷史，但蓬勃發(fā)展始于20世紀(jì)70

2、年代。簡(jiǎn)單地說(shuō)，所謂生物醫(yī)用高分子材料(Poly-mericbio-materials)是指在生理環(huán)境中使用的高分子材料，它們中有的可以全部植入體內(nèi)，有的也可以部分植入體內(nèi)而部分暴露在體外，或置于體外而通過(guò)某種方式作用于體內(nèi)組織。近十年來(lái)，由于生物醫(yī)學(xué)工程、材料科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、無(wú)毒性等優(yōu)異性能而獲得越來(lái)越多的醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用。2生物醫(yī)用高分子材料分類(lèi)生物醫(yī)用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。2.1　天然生物材料天然生物材料是指從自然現(xiàn)有的動(dòng)、植物體中提取的天然活

3、性高分子,如從各種甲殼類(lèi)、昆蟲(chóng)類(lèi)動(dòng)物體中提取的甲殼質(zhì)殼聚糖纖維,從海藻植物中提取的海藻酸鹽,從桑蠶體內(nèi)分泌的蠶絲經(jīng)再生制得的絲素纖維與絲素膜,以及由牛屈肌腱重新組構(gòu)而成的骨膠原纖維等。這些纖維都具有很高的生物功能和很好的生物適應(yīng)性,在保護(hù)傷口、加速創(chuàng)面愈合方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),已引起國(guó)內(nèi)外醫(yī)務(wù)界廣泛的關(guān)注。甲殼質(zhì)主要存在于甲殼類(lèi)、昆蟲(chóng)類(lèi)的外殼和霉菌類(lèi)細(xì)胞壁中,是甲殼素和殼聚糖的統(tǒng)稱(chēng)(殼聚糖是甲索殼脫酰后的產(chǎn)物),兼有高等動(dòng)物中的膠原質(zhì)和高等植物中纖維素兩者的生物功能,不溶于水、稀酸、稀堿及一般有機(jī)溶劑,可溶于濃無(wú)機(jī)酸和一些

4、特殊的有機(jī)溶劑,其化學(xué)結(jié)構(gòu)為N2乙?；?D2葡胺糖通過(guò)β2(1,4)甙鍵聯(lián)結(jié)的直鏈狀多糖。目前,甲殼質(zhì)殼聚糖纖維已有成熟的制備工藝。由于甲殼素具有極強(qiáng)的生物活性及生物親和性,脫酰后的甲殼質(zhì)(即殼聚糖)具有相容性、粘合性、降解性及良好的成纖、成膜能力,已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、紡織、化工、食品、生物技術(shù)等眾多領(lǐng)域。據(jù)日本、美國(guó)的多項(xiàng)專(zhuān)利介紹,由殼聚糖纖維制得的手術(shù)縫合線(xiàn)既能滿(mǎn)足手術(shù)操作時(shí)對(duì)強(qiáng)度和柔軟性的要求,同時(shí)還具有消炎止痛、促進(jìn)傷口愈合、能被人體吸收的功效,是最為理想的手術(shù)縫合線(xiàn);殼聚糖纖維制造的人造皮膚,通過(guò)血清蛋白質(zhì)對(duì)

5、甲殼素微細(xì)纖維進(jìn)行處理,可提高對(duì)創(chuàng)面浸出的血清蛋白質(zhì)的吸附性,有利于創(chuàng)口愈合,在各類(lèi)人造皮膚中其綜合療效最佳。絲素纖維和絲素膜是近幾年在世界范圍發(fā)展非?？?、并得到迅速推廣應(yīng)用的一類(lèi)天然生物材料。由家蠶絲脫膠后可得到純絲素蛋白成分,絲素蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)材料,具有無(wú)毒、無(wú)刺激性、良好的好的血液相容性和組織相容性。據(jù)研究報(bào)道,已用于酶固定化、細(xì)胞培養(yǎng)、創(chuàng)面覆蓋材料和人工皮膚以及藥物緩釋材料等醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域,尤其各種再生絲素膜在人工皮膚、燒傷感染創(chuàng)面上的應(yīng)用顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),臨床應(yīng)用價(jià)值顯著,前景廣闊。2.2　合成高分子材料

6、合成高分子材料因與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能,因而可以植入人體,部分或全部取代有關(guān)器官。因此,在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了最為廣泛的應(yīng)用,成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要支柱材料。與天然生物材料相比,合成高分子材料具有優(yōu)異的生物相容性,不會(huì)因與體液接觸而產(chǎn)生排斥和致癌作用,在人體環(huán)境中的老化不明顯。通過(guò)選用不同成分聚合物和添加劑,改變表面活性狀態(tài)等方法可進(jìn)一步改善其抗血栓性和耐久性,從而獲得高度可靠和適當(dāng)有機(jī)物功能響應(yīng)的生物合成高分子材料。目前,使用于人體植入產(chǎn)品的高分子合成材料包括聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚乙

7、烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡膠和硅凝膠等。應(yīng)用場(chǎng)合涉及組織粘合、手術(shù)縫線(xiàn)、眼科材料(人工玻璃體、人工角膜和人工晶狀體等)、軟組織植入物(人工心臟、人工腎、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。隨著環(huán)保概念的提出,環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),人們對(duì)生態(tài)可降解一詞已不再陌生,材料的生態(tài)可降解性能要求逐漸被提上日程,生態(tài)可降解高分子材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也隨之日益受到政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的重視。目前為止,開(kāi)發(fā)的具有生態(tài)可降解性的高分子材料主要以國(guó)外產(chǎn)品為主,國(guó)內(nèi)這方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需要,尚處于國(guó)外

8、產(chǎn)品的復(fù)制和仿制階段。聚乳酸類(lèi)高分子是目前已開(kāi)發(fā)應(yīng)用于生命科學(xué)新增長(zhǎng)點(diǎn)———組織工程的生物可降解材料。一般以組織工程為應(yīng)用目的的生物材料應(yīng)符合1)表面能使細(xì)胞黏附并生長(zhǎng);2)植入體內(nèi)后,高分子材料及其降解產(chǎn)物不會(huì)引起炎癥及毒副作用;3)材料能加工成三維結(jié)構(gòu);4)為了保證細(xì)胞2高分子反應(yīng)能大面積進(jìn)行,并提供細(xì)胞外再生的