刘熙高分子092班 5701109065生活中的高分子材料——医用高分子材料摘要：我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。

医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。

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。

关键词：生物医用高分子材料科技关爱健康，医用高分子材料的应运而生是医疗技术发展史上的一次飞跃。

高分子材料充分体现了人类智慧，是人类科学技术的重要科技进步成果之一。

高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。

高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。

所有的生命体都可以看作是高分子的集合。

而医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生, 具有特殊功能作用的合成高分子材料, 可以利用聚合的方法进行制备, 是生物医用材料的重要组成之一。

由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质, 以满足不同的需求, 耐生物老化, 作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能, 易加工成型, 原料易得, 便于消毒灭菌, 因此受到人们普遍关注, 已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种, 近年来发展需求量增长十分迅速。

目前全世界应用的90多个品种, 西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%～20%的速度增长。

以美国为例, 每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍, 需进800万次手术进行修复, 年耗资超过400亿美元, 器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半。

随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求, 我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。

1 医用高分子材料的特点及基本条件医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触, 有的甚至要求永久性植入体内。

因此, 这类材料必须具有优良的生物体替代性(力学性能、功能性) 和生物相容性。

一般要满足下列基本条件:(1) 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;(2) 对周围组织不会引起炎症反应;(3) 不会产生遗传毒性和致癌;(4) 不会产生免疫毒性;(5) 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;(6) 具有良好的血液相容性;(7) 能经受必要的灭菌过程而不变形;(8) 易于加工成所需要的、复杂的形态。

其次医用高分子材料还要满足一些特殊要求：（1）生物功能性: 因各种医用高分子材料的用途而异, 如: 作为缓释药物时, 药物的缓释性能就是其生物功能性。

（2）生物相容性：医用高分子材料的生物相容性包括2个方面：一是材料反应, 主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效等；二是宿主反应, 包括局部和全身反应，如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致畸和免疫反应等。

对于非降解型医用高分子材料，稳定性和相容性是重要的，这些问题包括与细胞组织(包括血液)的相容、水解的稳定性，与药物和药物处理的反应，钙化作用，长期的功能，诱变的或致癌的作用以及无菌性。

对于生物降解型医用高分子材料，关键问题是可吸收性和它的测量及定义界限以及对细胞组织部位的效果, 酶和其他活性物质对于高分子材料吸收性的作用，退化产品的吸收作用，消毒对于功能度和退化性能不稳定的释放媒介物渗到高分子材料行为的作用，以及材料对于伤口愈合的效果。

（3）可加工性: 能够成型、消毒(紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒、酒精消毒等)。

2 医用高分子材料的原材料及应用以多种应用为目的的功能性高分子材料的研究进展日新月异，在医用高分子材料方面也不例外。

目前已开发并实用的医用高分子材料的原材料分类列于表1中, 这些医用高分子材料的用途分类列于表2。

下面分别介绍这些材料的概况。

表1医用材料的原材料分类表2医用高分子材料的应用3 医用高分子材料的种类（1） 通用医疗用材料在医院等使用的不直接与体内组织接触的物品有医院用的床单、手术、白衣、口罩等,它们多数是由纤维素、尼龙、聚酯等通用纤维材料制的, 但这里要求其具有耐灭菌处理性及防尘性。

表3一般医用纤维材料而对纱布、包扎带、脱脂棉、止血塞子、橡皮膏、缝合线等的卫生材料来说,要求其符合于药品管理法规。

这些材料从原料到最终制品包装发货的全过程都受到《医药品制造及品质管理的基准》的限制。

上述通用医用材料消费量的大部分是亚麻材料。

尽管这些纤维素材料大体上符合要求, 但为了适应老龄化社会的需要, 还必须要满足更严格的要求。

另一方面, 具有更高功能性的消臭纤维, 抗菌防臭纤维、或者芳香纤维等的开发也在进行。

合成高分子材料中, 最多应用于医疗的通用材料是聚氯乙烯。

其中, 软质聚氯乙烯多用于血液袋及体外循环用输血软管等, 而硬质聚氯乙烯一般大量消费于医疗用容器。

为了防止感染, 注射器由以前使用玻璃制的再次使用型到现在多使用一次性的塑料制注射器。

其原料主要是聚丙烯、聚甲基戊烯、苯乙烯一氢化丁二烯嵌段共聚物、天然橡胶等。

表4列出通用一次性的用具的种类。

联通体内外的导管主要用于营养补给、药物投送、输出、血液循环、导尿、浸出液排出等。

如经口导管等一般是聚氯乙烯制的, 但再使用型的导管通常使用天然橡胶与硅酮。

与血液接触的导管主要使用硅酮、氟系高分子、聚氨醋等。

输液与输血导管等, 前者多使用聚氯乙烯或聚丙烯, 而后者多使用软质聚氯乙烯。

表4通用一次性用具的种类（2）血液净化用材料含有血液中的不良物质, 例如立氧化碳通过肺与氧气交换, 毒性物质经肝脏分解。

同时, 代谢废物经过肾脏过滤而排泄。

如果血液中的某物质是病因的话, 可暂时将血液从患者体内循环到体外, 在体外除去病因物质后再将净化了的血液返还于患者的体内。

这种治疗称为血液净化疗法。

与此相对应, 人们分别将这种血液净化装置称为人工肾脏、人工肝脏、人工肺、血浆交换器等。

现在全世界上约万的患者依赖于人工肾脏。

人工肾脏的血液透析器中主要组成部分膜分离组体的材料主要使用纤维素、聚丙烯睛、聚甲基丙烯酸甲酷、芳香族聚酸胺、聚矾等。

为了今后使用方便, 人们期待着装着式人工肾脏等小型人工肾脏的开发, 或者腹膜透析法的开发。

近年发展迅速的膜型人工肺, 要求使用可与生体的肺胞膜相匹敌的膜材料。

最近中空纤维型的人工肺显示了有效性, 其材料主要用聚丙烯及硅酮中空纤维膜。

（3）手术用材料现在临床应用的代表性局部止血剂有再生胶原, 氧化纤维素、血纤维蛋白糊等, 但能完全满足要求的没有。

现在外科手术时的止血剂的改良研究正在进行, 开发了不使用甲醛水溶液的动物胶糊, 碱性可溶胶原、甲壳质止血剂等。

另外以反应性聚氨酷为基本骨架的新型医疗用弹性粘接剂也正在开发, 获得了良好的结果。

（4）组织用材料其中组织用材料分为软组织用材料和硬组织用材料。

现在实用的人工血管用材料只有聚醋和聚四氟乙烯纤维, 但为了使其具有像血管那样的柔软性, 两种材料都要在外面施行蛇腹加工, 用螺旋形单纤维加工, 形成凹凸结构,作为抗血栓性比较优秀的人工血管材料有聚氨酷、长链烃类聚合物、Biomer、PVA等。

但是现在开发的技术表明小口径人工血管长期在生体内发挥抗血栓性是不可能的。

目前正在开发通过植入后徐徐释放肝素等使其在短期内发挥强的抗血栓性, 然后在人工血管内面覆盖具有天然抗血栓性的内皮细胞, 使其获得永久性抗血栓性。

作为人工皮肤或者创伤被覆材料, 以硅酮处理的尼龙纱布、凡士林油涂布的白织布、再生胶原不织布等为开端, 现正开发聚乳酸、胶原、甲壳质等的纤维素材, 现在代用皮肤与培养皮肤等是临床应用的中心。

代用皮肤有冻结干燥的猪皮、变性牛皮、胶原膜等, 但不适合长期有效果的覆盖。

所以使用患者本人的细胞, 以永久性的活接为目的的培养皮肤的开发获得较大的关注。

在人工气管及食道方面, 应用了多孔性管型、网状型高分子合成材料, 正在开发在有机硅管两端缝合涂纶织物、平织的高密度聚乙烯纤维、松紧织的聚丙烯等。

覆盖有胶原的复合材的有效性也正在评价。

人工心脏是严格要求血液适合性与运动耐久性的人工脏器之一现在主要利用嵌段化聚氨酷材料作为补助心脏系统。

修补身体轮廓的材料基本上使用化学稳定且柔软的有机硅材料。

人工乳房中使用凝胶化的有机硅, 而耳、鼻的补缀是用硅橡胶, 但它们在长期使用后多数仍被排斥, 其改良研究正在进行。

人工筋膜用素材主要有聚醋、聚丙烯、聚四氟乙烯、碳纤维等。

眼科用人工材料主要包括：隐形眼镜用材料（硬型PMMA、软型PHEMA、软型PVA材料），眼内镜片材料（PMMA、PHEMA），人工角膜（PTFE、PMMA），人工水晶体（硅油、透明质酸水溶液）。

人工骨、人工关节除了应用金属与陶瓷外, 在高分子材料中主要使用高密度聚乙烯。

作为硬组织修复材料, 要求其具有生体适合性外, 还要有能耐长期使用的高强度, 所以将超高分子量聚乙烯与生体适合性好的经基磷灰石、铝陶瓷复合化, 以及与高模量的碳纤维、芳香族聚酸胺、超高强力聚乙烯纤维等的复合化也在开发中。

最近, 有资料详细报道了PVA作为人工关节软骨的有效性。

人工韧带用材料, 主要应用芳香族聚酷,聚丙烯和等, 但仍不能满足要求。

另外以人工材料为中心诱生自身组织, 最终长成生物学韧带的研究也在进行。

试用以碳纤维上覆有, 或者再生胶原, 以及聚醋纤维等也获得良好的效果。

牙科用材料其强度及耐久性是重要因素。

作为取牙型的印象材料, 使用水与胶体或室温固化型硅橡胶。

以前常用的是藻酸盐、硫酸钙及磷酸钠等的混合物。

牙的缺损修复主要采用以无机填充物与甲基丙烯酸甲醋类单体的复合树脂。

人工牙用高分子材料主要是PMMA系,但聚矾制的牙也在临床应用中。

4 结语高分子材料虽不是万能的，不可能指望它解决一切医学问题，但通过分子设计的途径，通过人们的努力合成出具有生物医学功能的理想医用高分子材料的前景是十分广阔的。

接着高分子将进入一个全新的时代。

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