浅谈几种生物医用高分子材料的应用

随着生物医学的发展, 生物医用材料的种类越来越多, 新品种不断涌现, 这些材料的生物相容性也越来越受关注。临床安全使用我们最关注的问题。在医用材料中, 高分子聚合物是比较成熟普遍的应用。下面我就跟别介绍几种高分子聚合物的特性以及应用。

1 聚乳酸

聚乳酸 (PLLA) 是FDA (美国食品和药物管理局) 认可的一种可完全生物降解, 对环境无污染的聚酯类高分子材料, 属于人工合成的科生物降解的热塑性脂肪族聚酯。聚乳酸合成的主要原料是乳酸, 乳酸是一类可再生的资源, 而且具有无毒无刺激的特性。PLLA具有适应的生物降解特性、良好的生物相容性和可加工性, 以及优良的力学强度。已广泛应用于可吸收缝合线、药物缓释材料、人工血管、止血剂、外科粘合剂和骨折内固定等领域, 近几年来引起人们广泛的关注。

1.1 PLLA用于支架材料

此应用是基于组织工程的生物装置。是为了保证人体细胞和组织的生长, 从而达到理想的身体组织功能。PLLA作为一种工程支架材料, 具有工程支架材料所必需的两个条件:一是细胞生长和输送营养所必需的孔结构;二是助于细胞生长所需要的几何形状和机械强度。PLLA组织工程支架最早经过在材料上培养组织细胞且不断演变为组织和器官, 在这一过程中会缓慢的降解不断地被组织肌体所吸收。

1.2 PLLA用于骨科和牙科材料

在高分子医用材料发张起来之前, 骨科的固定和牙科的填充物多数是金属材料。比如骨科的固定多数是不锈钢等材料, 但是这些金属材料会引发一个问题, 那就是“应力屏蔽效应”造成金属材料周围的骨组织因为收不到引力刺激形成骨质疏松和骨退化。这种效应的原因是金属在刚度上远远超过人骨, 在力学性能上难以跟随骨折的恢复情况适时调整。而聚乳酸等高分子材料在强度刚度韧性上和人体接近, 而且随着骨折的愈合会被慢慢的降解吸收, 不仅发挥了良好的性能, 也避免了二次手术, 减轻病人的痛苦。

1.3 PLLA纳米纤维编织缝合线

以PLLA为原料, 采用静电纺丝和圆盘定向收集得到具有有序排列的纳米纤维束, 并将其编织成线, 得到PLLA纳米纤维缝合线。这是一种新的应用。对新型可吸收PLLA缝线的微观形貌、血液相容性、细胞毒性进行了性能表征, 并测试了其力学性能。结果表明, 纳米纤维在一定的圆盘转速下表现出较好的定向性, 力学性能良好。MTT实验结果表明缝线材料无细胞毒性, 且显示出较高的增殖率, 说明新型可吸收PLLA纳米纤维缝线具有良好的生物相容性和安全性。缝线在溶血试验中溶血率<5%, 符合医用材料的溶血要求。

2 聚丙烯腈

丙烯腈又称PAN, 是重要的合成纤维原料, PAN含量为89%共聚物称为腈纶, 用于医学应用中的人工血管、超滤装置、和透析型人工肾中中空纤维的制造。用以超滤清除中大分子的物质, 但是有无其是憎水性的, 所以在应用中应与亲水性单体共聚来改性, 这个是医用材料研究表面改改性的部分。PAN纤维经高温碳化可以制成碳纤维, 用于增强复合材料以制作假肢、假牙、人工肌腱、韧带、牙槽骨、下颌骨以及软骨等。此外, 丙烯腈还可以和其他的聚合物形成共聚物应用于医学的其他方面, 例如脑动脉瘤加固保护剂等。PAN基的碳纤维还具有良好的吸附特性, 可以用于制作吸附性人工肾, 人工肝等。

3 聚四氟乙烯

聚四氟乙烯主要应用于隆鼻术, 他是一种惰性膨体聚合物, 其内部由许多结节组成, 结与结之间细小的纤维多方向立体交织在一起, 形成超微多空的结构。他的主要性能如下:非极性、线性结晶聚合物, 一般结晶度在55%~75%之间, 有时高达94%;分子量一般为40万到100万之间, 化学稳定性良好, 耐强酸强碱强氧化剂等, 甚至于耐受王水的腐蚀, 对很多物质均无黏附作用。所以这种材料可以耐受反复的高温消毒灭菌, 流变性好, 易于加工成型。其具体优点如下: (1) 性能稳定, 无毒, 耐高低温, 耐腐蚀; (2) 有海绵状、膜状、块状、片状等不同形状, 而且容易塑形, 可随意雕成各种形状; (3) 材料光滑, 黏性系数摩擦系数极小, 有弹性和一定的柔韧性, 不易撕断; (4) 内部的超微多孔结构可以允许周围的组织血管和肉芽组织长入, 从根本上避免了术后远期发生假体活动等不良效果; (5) 材料具有坚实柔软且允许组织长入的特点, 隧道填充效果完美且与周围组织紧密镶嵌, 作为隆鼻材料可以使鼻子外观更趋于自然, 形状手感自然逼真。聚四氟乙烯在心血管系统也有很多引用, 比如血管的修复, 人工瓣膜的低缓, 阻塞球和缝合环包布, 人工肺气体交换膜, 燃供肾和人工肝的解毒罐, 心血管导管引导钢丝的表面涂层等。是在人体内如果磨损产生颗粒, 对其生物相容性就会产生不利的影响。

4 结语

以上我介绍了三种高分子聚合物的特性及应用, 当然有的材料优点很多但在实际引用中还应考虑制造工艺以及成本问题, 例如膨体聚四氟乙烯, 如果在工艺上能改进, 降低成本, 相信可以得到广泛引用。

摘要：生物医用材料的种类越来越多, 而生物高分子材料在医学上已经得到广泛引用的, 高分子材料一般不管是在生物相容性还是机械性能上都有很大的优势, 本文主要介绍几种医用高分子材料的特性应用。

关键词：聚乳酸,聚丙烯腈,聚四氟乙烯,医学应用

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