医用高分子材料的功能性质和发展前景

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医用高分子材料的功能性质和发展前景

一、医用高分子材料的定义和分类

医用高分子材料有两种定义。一种是广义医用高分子材料，涵盖所有在医疗活动中使用的高分子材料，甚至包括药剂包装用高分子材料，医疗器械用高分子材料，医用一次性高分子材料等。另外一种定义是指符合特殊医用要求，在医疗领域应用到人体上，以医疗为目的的，具有特殊要求的功能型高分子材料。

医用高分子材料按照材料的性质划分包括生物惰性高分子材料

和可生物降解高分子材料两类。前者是为了提高材料在使用过程中的生物相容性，不与相接触的生物组织发生不利反应并延长其使用寿命。后者是医疗过程中需要临时使用的材料，希望其功能发挥过后可以用无害的方式吸收分解。生物惰性材料要求不受体液中酶、酸、碱等环境的破坏，主要有聚硅氧烷、聚乙烯等。多用于韧带、肌腱、皮肤、血管、骨骼、牙齿、乳-房等人体软、硬组织器官的修复和替换。生物可降解材料需要有能在生物环境下发生分解的化学结构，主要有聚氨基酸、聚乳酸、多糖和蛋白质等；在医疗上主要用于手术缝合线、生物粘合剂、骨固定材料等。复合医用材料是用两种以上材料相互复合或者同类复合构成的，采用多种材料复合的方法能够克服单一材料的某些缺点，获得更好的使用性能。

二、医用高分子材料的特殊要求

由于医用高分子材料直接用于医疗目的，有些需要长期接触或者植入活体内部，因此对材料的要求比较高。医用高分子材料的要求基本上可以分成三个方面。一是材料学方面的要求，要求材料满足医疗过程中对其机械、物理和化学方面的标准，如机械强度、稳定性、外观效果等。二是医学方面的要求，如药物的控制释放、人造血液的粘度、渗透压、人造皮肤的促进愈合作用等均属于医疗方面的要求。只有能满足医学方面要求的材料才具有临床应用意义。除此之外，作为医用高分子材料还必须满足生物学方面的要求，要能够和生物活体长期和平共处，就必须不影响活体正常的生物活动和适应活体的生理反应，并且耐受生理环境。生物活体对医用高分子材料的一般要求包括

以下几项：1）血液相容性: 一般指不引起凝血，不破坏红细胞，不破坏血小板，不改变血中蛋白，不扰乱电解质平衡。2)组织相容性：是指材料在于肌体组织接触过程中不发生不利的刺激性，不发生炎症，不发生排斥反应，没有致癌作用，不发生钙沉淀。3）生物惰性：是指材料在生物内部环境下自身不发生有害的化学反应和物理破坏，也不对生物体产生不利影响。4）可生物降解性：在某些场合需要医用高分子材料具有可生物降解性，即材料仅有有限的使用寿命，试用期过后材料可以被生物体分解和吸收。

三、医用高分子材料在我国的市场需求：

作为世界人口最多的国家生物材料的市场潜力十分巨大。据民政部门报告我国现有的肢体不自由患者已超过1500万其中肢残患者约800万由类风湿引发的大骨节病患者有数百万冠心病患者已超过1000万白内障盲人约500万牙缺损和牙缺失患者高达3亿～4亿人肝炎病毒携带者1.2亿心血管病患者200万需计划生育的育龄妇女2000万伴随人口老龄化(60岁以上的老年人口已达1.39亿人约占全国人口的10.69%)的骨质疏松患者7000万每年由于疾病、交通事故和运动创伤等造成的骨缺损和缺失患者人数近1000万人需要进行颅颌面和胸部美容整形的人数有数千万人。这还不包括数目庞大的各类软组织、血液和器官疾病患者人数。我国医用高分子材料研制和生产迅速发展初具规模已经成为一个新兴产业总产值的增长率远高于国民经济平均发展速度。可见生物材料是一个巨大的产业生物材料的不可缺少性尤其是进口材料动辄上万元的价格决定了我国必须加强具有自主知

识产权的生物材料的研究开发。

五、医用高分子材料的发展及展望：

我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究现有医用高分子材料60多种制品达400余种用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300然而我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段,还没有能够建立在分子设计的基础上。因此应该以材料的结构与性能关系材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。

六、医用材料的研究和发展方向：

生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置来维护、增进人体细胞和组织的生长以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建延长寿命和提高健康水平。其方法是将特定组织细胞种植于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料上形成细胞生物材料复合物生物。

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医用高分子材料的应用与发展前景2017-04-07 08:53 | #2楼

医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料，已经被应用到医学领域的各个方面，近年来得到了很快的发展。医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗、以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。简单地说，医用高分子材料学，是介于现代医学和高分子科学之间，并且涉及到物理、化学、生物学、医学等的一门交叉学科。目前，医用高分子材料的发展可谓异军突起，医用高分子材料的应用如雨后春笋遍及整个医学领域，其用量也在持续稳定地增长1。因此探索发现医用高分子材料应用的新领域具有十分重要的意义，必将为造福人类做出更大贡献。

1医用高分子材料的性质

医用高分子材料的发展动力来自医学领域的客观需要。医用高分子材料应用技术在医学领域中占有十分重要的地位，而医学方面对于高分子材料也有严格要求，因此其必须具有必要的特点满足基本要求。

1.1 医用高分子材料的特点

同普通高分子材料相比，医用高分子材料对单体及其聚合物的锌、铅、镉、铜、钡、锡等金属离子的残留量及树脂纯度、分子量分布等都有较高要求。但是在塑料类医疗器械的制备和产业化过程中，决定医疗器械质量和水平的不仅仅是医用塑料本身的性能。实际上在塑料类医疗器械的制备中，加工工艺和技术装备条件在塑料类医疗器械的质量和水平中起着决定性的作用。医用高分子材料的特点如下：

（1）优良的热稳定性、化学稳定性及可杀菌消毒；

（2）优良的生物体替代性和生物体相容性，不会引起炎症和过敏，不会致癌，具有抗血栓性；

（3）长期埋植在体内，不会丧失拉伸强度和弹性模量等物理力学性能； 1

（4）易于加工成所需要的复杂的形状2。

1.2医用高分子材料的基本要求

大部分医用高分子材料是要用于人体的，它在植入后将会与人体发生一系列的相互作用，为保证其使用的安全性和有效性，目前国内外对所有进入临床应用的医用高分子材料的要求都是十分严格的。生物医用高分子材料是指在生理环境中使用的高分子材料,它们中有的可以全部植入体内,有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外, 或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。医用高分子材料多用于人体，直接关系到人的生命和健康，需长期与人体体表、血液、体液接触, 有的甚至要求永久性植入体内3。因此,这类材料必须具有优良的生物体替代性和生物相容性。生物医用高分子材料需要满足的基本条件:在化学上是不活泼的,不会因与体液或血液接触而发生变化; 对周围组织不会引起炎症反应;不会产生遗传毒性和致癌;不会产生免疫毒性;长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能;具有良好的血液相容性;能经受必要的灭菌过程而不变形;易于加工成所需要的、复杂的形态4。

2 医用高分子材料的医用

随着高分子材料学科和医学的日益发展以及相互渗透，人类已经逐步实现用医用高分子材料修补人体缺损以增进健康。另一方面愈来愈多的医疗器械和药物也以高分子材料料作为原材料，因此的高分子材料将会体现到医学领域的各个方面，更多得造福人类。

2.1高分子材料在药物中的应用

高分子材料在药物中的应用随着人民生活水平的提高，大家对与健康息息相关的医药品也投入了极大的关注，寻找高效、稳定、毒副作用小的药品已成为大家关注的焦点。故为了满足现代药物制剂技术的发展要求，各种高分子材料都被应用到其中，无论是高分子材料药物、药用制剂还是包装用高分子材料甚至是高分子材料被用作缓释药物的载体，这都与高分子材料息息相关。

高分子材料所制成的药物简称高分子药物，其主要包括带有高分子链的药物和具有药理活性的高分子。作为高分子药物其必须满足几个条件，如：本身无毒且在体内不会产生变异、进入血液不会引起血栓、具有水溶性且能有效达到患病处、进入体内高分子链必须降解以被吸收或排出体外。与低分子药物相比，高分子药物有以下几个优点：

（1）高分子材料几乎无副作用，可以缓释药物的浓度，不至于引起中毒或过敏，同时它在生物体的新陈代谢慢，能够起到很好的疗效； 2

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（2）高分子药物对进入体内的指定部位有选择性，药量很少但效果很好。故高分子药物具有很好的市场前景，对于治疗一些心血管疾病和癌症更是体现了它的优越性和无法替代性。

高分子材料制成的药物制剂主要包括液状制剂中的高分子增稠剂、稀释剂、分散剂，固体制剂中的高分子粘合剂、胞衣剂、膏剂、涂膜剂和微胶囊等。如羧甲基纤维素钠是纤维素分子的羟基被羧甲基部分取代后的产物，因其具有强亲水性，故水溶液具有粘性，且较少受PH和无机盐的影响，所以在缓释制剂中常用作药物膜剂材料和缓释骨架片等；以壳聚糖和海藻酸钠为原料制成的微胶囊，通过调节其浓度和PH值以达到良好的缓释性能，可以延长有效成分的作用时间，减少食用次数和减轻副作用等。而包装材料是指药物在制备过程中所需要的高分子材料，一般有软、硬两种类型，它可以提高药效、方便药物能更好的起作用，其并不涉及外包装材料5。

2.2高分子材料在医疗器械中的应用

高分子材料制的医疗器件有一次性医疗用品( 注射器、输液器、检查器具、护理用具、麻醉及手术室用具等)、血袋、尿袋及矫形材料等。硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚酸酐及聚乙烯醇等都是性能良好的矫形材料, 已广泛用于假肢制造及整形外科等领域。

中国医用塑料及器械产业从上世纪末到现在的十余年间取得了不同凡响的长足发展，应用领域也从药品、药剂包装和点滴瓶等一次性物品，延伸到了外科仪器等非一次性设备。但是由于起步较晚，我国医疗器械的生产水平仍然处于十分落后的局面，其主要原因倒不是材料问题，加工工艺和技术装备才是目前制约我国医疗器械水平的症结。与美国人均300多美元年消费水平比较，中国的年人均消费额只有30多元人民币，差距还是相当大的。目前我国医用塑料制品的产值仅占世界医用塑料制品产值的2%～3%，人均消耗量也不到发达国家的5%。国内企业大都没掌握核心信息，中高档的市场仍然被国外公司占领。为了提高我国医疗器械产品的技术水平，推动医疗器械产业的发展，20世纪90年代开始国家对介入医学和介入导管工业给予了前所未有的重视。科技部将“ 医疗器械关键技术研究及重大产品开发”列入国家“九五”重大攻关项目和“十五”国家科技攻关计划重点项目，国家计委将医用导管及附件的产业化列为高技术产业化示范项目，国家经贸委也三次立项支持介入医疗器械产业化项目。由此可见医疗器械加工技术的重要性和紧迫性6。

3 医用高分子材料的发展前景

医用高分子材料将在医学领域起到重要的作用,其性能将不断提高,应用领域5

也将进一步拓宽。医用高分子材料的发展趋势为：（1）研究开发满足生物相容性和血液相容性材料，以聚烯烃、聚硅氧烷、氟碳聚合物和聚氨酯为重点；（2）开发控制药物释放、人工脏器、医疗器械和控制生育所用材料。（3）发展小型化、便携带、内埋化等类型的人工器官装置。其未来发展方向可概括为四个方面:一是,生物可降解高分子材料的应用前景更加广阔,医用可生物降解高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视,无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料,都将得到巨大的发展;二是,复制具有人体各部天然组织的物理力学性质和生物学性质的生物医用材料,达到高分子的生物功能化和生物智能化,是医用高分子材料发展的重要方向;三是,人工代用器官在材料本体及表面结构的有序化、复合化方面将取得长足进步,以达到与生物体相似的结构和功能,其生物相容性也将明显提高;四是,药用高分子和医药包装用高分子材料的应用将会继续扩大7。

4 结语

医用高分子材料与医疗水平的进步密切相关，其用途十分广泛。中国近来高分子医用材料取得了很大进展，在医学领域取得了不俗的成绩，但同时也对医用材料的开发提出了挑战。我们应该看到医用高分子材料的研究与开发是一个长期的、任重道远的工作,不应急功近利。我们要深入探索医用高分子材料对保障人体健康，以及人类文明的发展有促进作用的领域，积极开展相关的研制工作，并积极推进研究成果的产业化，为人民健康造福。目前各国都在加大人员和经费投入来进行研究和开发，并正在形成新的高科技产业。因此，加速我国对新型医用高分子材料的研究与开发将是今后相关材料领域刻不容缓的艰巨任务。

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