生物醫(yī)用高分子材料

1、生物醫(yī)用高分子材料作者:日期:生物醫(yī)用高分子材料080804 1 0 6 黃濤摘 要二闡述了生物醫(yī)用高分子材料的應用研究與發(fā)展狀況，綜述了生物醫(yī)用高分子材料的分類、特性及研究成果，展望了未來的生物醫(yī)用高分子材料的發(fā) 展趨勢。關鍵詞：生物醫(yī)用高分子材料分類 進展綜述發(fā)展趨勢 1概述在功能高分子材料領域，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、 修復或替換生物體組織或器官，增進或恢復其功能的高分子材料。研究領域涉及 材料學、化學、醫(yī)學、生命科學。雖已有四十多年的研究歷史，但蓬勃發(fā)展始于 20世紀70年代。簡單地說，所謂生

2、物醫(yī)用高分子材料(Poly mer i c bio-ma t e r i a ls)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，或置于體外而通過某種方式作用于體內(nèi)組織。近十年來，由于生物醫(yī)學工程、材料科學和生物技術的發(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、無毒性等優(yōu)異性能而獲得越來越多的醫(yī)學臨床應 用。2 生物醫(yī)用高分子材料分類生物醫(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并得到迅速推廣應用的一類天然生物材料。由家蠶絲脫膠后可得到純絲素 蛋 L2 2合成高分子材料合成高分子材料因

3、與人體器官組織的天然高分子有著極 其相似的化學結構和物理性能，因而可以植入人體，部分或全部取代有關器 佛。因此，在現(xiàn)代 醫(yī)學領域得到了最為廣泛的應用，成為現(xiàn)代醫(yī)學的重要支柱 I I 蘇料。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 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： .- ' . , V j -<選用不同成分聚合物和添加劑，改變表面活性狀態(tài)等方法可進一步改善其抗血栓性和耐久性，從而獲得高度可靠和適當有機物功能響應的生物合,前為止，開發(fā)的具有生態(tài)可降解性的高分子材料主要以國外產(chǎn)品為主，國內(nèi)方面還遠遠不能滿足需要，尚處于國外產(chǎn)品的

4、復制和仿制階段。聚 乳酸高分子是目前已開發(fā)應用于生命科學新增長點一組織工程的生物可降解材料。一般以組織工程為應用目的的生物材料應符合1）表面能使細胞黏附并生長；2 ）植入體內(nèi)后，高分子材料及其降解產(chǎn)物不會引起炎癥及毒副作穗1 ；3）材料能加工成三維結構；4 ）為了保證細 胞2高分子反應能大面積進行，并 他供細胞外再生的 足夠空間，且在體外人工培養(yǎng)時有最小的擴散 ，材料 孔隙率1j得降低于90 % ; 5）在完成組織再生后，高分子能立即被機體吸收；6） 見分子支架的降解速率應控制在與不同組織細胞再生速度相匹配。對聚乳常高分子材料進行的研究，在力求符合上述要求時已形成了多種品種，如未經(jīng)田織的單纖維

5、合成材料，經(jīng)編織的網(wǎng)狀合成材料，具有包裹的多孔海綿狀材 姆S生物醫(yī)用高分子材料特性減例 ，A 人性。醫(yī)用高分子材料需長期與人體體表、血液、體液接觸 ，有的甚至要求永久性 植入體內(nèi)。因此，這類材料必須具有優(yōu)良的生物體替代性(力學性能、功能性)和生物相容性。一般要滿足下列基本條件：(1)在化學上是不活潑的，不會因與體液或血液接觸而發(fā)生變化；(2)對周圍組織不會引起炎癥反應；(3 )不會產(chǎn)生遺傳毒性和致癌；(4)不會產(chǎn)生免疫毒性；(5) 長期植入體內(nèi)也應保持所需的拉伸強度和彈性等物理機械性能；(6)具有良好的血液相容性；(7)能經(jīng)受必要的滅菌過程而不變形；(8)易于加工成所需要的、復雜的形態(tài)。3國內(nèi)

6、外研究進展近年來，美國、歐洲和日本對生物醫(yī)用高分子材料的研究與開發(fā)突飛猛 進，從人工器官到高效緩釋高分子藥物都取得了很多成果和巨大效益。據(jù)美國健康工業(yè)制造者協(xié)會資料報告，1 9 95年世界市場達1 20 0億美元，美國為510 億美元，預計在21世紀將成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。目前，除人腦外的大部分 人體器官都可用高分子材料來制作，有保健作用的功能高分子也在開發(fā)之中。目前植入的人工器官市場已達30億美元/ a，人工心臟導管市場的年增長率 為10 % ,1 9 99年達到6億美元。預計藥物釋放系統(tǒng)的營業(yè)額將從1993年的50億美元增長到2 0 0 0年的7 0億美元。目前，生物材料制品的總 產(chǎn)值已

7、達 40億美元，其中生物高分子及制品的產(chǎn)值為25億美元。據(jù)統(tǒng)計:截至1 9 90年，美國、日本和西歐等國發(fā)表的有關醫(yī)用高分子的學術論文和 專利已超過3萬篇。我國生物醫(yī)學高分子研究起步較晚。自20世紀7 0年代末起，北京大學 和南開大學從事這一領域的研究?！熬盼濉逼陂g由何炳林與卓仁禧主持的國家自然科學基金重大項目組織大批科研力量進行研究，在此領域取得了顯著成績。1 9 98年“生物醫(yī)學高分子”項目獲教育部科技進步一等獎。例如，馮 新德等設計合成的鏈段化聚醴氨酯以及由鈾離子引發(fā)的接枝聚合物，具有良好的抗凝血性能；通過內(nèi)交酯與己內(nèi)酯的開環(huán)共聚合反應制備了恒速降解的生物降 解高分子，可用作藥物緩釋材料

8、。何炳林等根據(jù)分子識別原理設計合成的血液凈 化材料不僅可通過血液灌流消除肝衰竭、腎衰竭、自免疫疾病患者體內(nèi)積蓄的內(nèi)源性物質，而且還可以救治安眠藥等藥物中毒患者，已在臨床試用千余例；在醫(yī)用固定化酶和高分子修飾酶研究中，發(fā)展了若干有效的反應方法，使生物高分子保持高活性的前提下達到較高的固載量。卓仁禧等不僅設計合成了大量的始 于藥物控釋的生物降解聚磷酸酯，而且發(fā)展了以42二甲氨基叱噬催化磷酸酯的 縮聚反應制備高分子量聚磷酸酯和用脂肪酶催化含磷雜環(huán)化合物的開環(huán)聚合方 法，并研究發(fā)現(xiàn)聚磷酸酯的免疫活性。林思聰?shù)忍岢鲈O計抗凝血材料的表面結構 的“維持正常構象”假說，并發(fā)展了聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯姓的表面接 枝反應，合成了多種表面抗凝血性能良好的新材料。這些研究成果不僅在國際上產(chǎn)生了重要影響，而且對于我國生物醫(yī)用高分子領域的發(fā)展奠定了基礎。如1988年在昆明召開了國際高分子生物材料討論會，它是繼在日本召開的Biomat eri a