２０１　６年第１　５卷第２１期　

聚乳酸在医疗器械领域的应用研究　

口蒋峰崔海波　

【内容摘要】聚乳酸类生物可降解材料具备特有的理化性能，日益凸显不可替代的发展潜力。目前，聚乳酸在医疗器械领域主　

要用于可吸收缝合线、可吸收医用防粘连材料、骨科内固定材料及相关制品等。本文综述了聚乳酸的发展现状，阐　

述了聚乳酸类生物可降解材料在医疗器械方面运用的概况和优势，最后对其应用前景进行了展望。　

【关键词】聚乳酸；医疗器械；可降解材料　【作者单位】蒋峰，崔海波；上海理工大学医疗器械与食品学院　

一、聚乳酸概述　聚乳酸是一种重要的可降解材料，在医疗器械领域尤其　是在组织工程中逐渐被业界所认识和开发，其不可替代的内　

在特性Ｅｌ益显现。在２０世纪３０年代，科学家采用直接缩合　

的方法将乳酸在真空状态与有机溶剂的状态下获得聚乳酸，　由于材料脆性度大、亲水性差、对水和热敏感、易降解等缺　

点，长期以来未被引起足够重视，一直处于实验室状态。聚　乳酸在体内降解的中间产物是乳酸，而乳酸是人体内正常的　

代谢产物，最终降解为二氧化碳和水，对人体无毒害，对组织　

无积累，这一特性也是其他大多数高分子材料所不具备的。　

制备聚乳酸（ＰＬＡ）的常规工艺有两种，一种是直接缩聚　法，在真空状态下，采取化学的方法使乳酸脱水缩聚，去除缩　

聚产生的副产物，最终制得的聚乳酸（ＰＬＡ）分子量在３０万左　

右；另一种是非溶剂法，采取乳酸生产环状二聚体：丙交酯（Ｌ　

型或Ｄ型），通过离子聚合、配位聚合等方法制得聚乳酸　

（ＰＬＡ），其分子量可达百万，工业制作较多采取后者。　

目前，市场化的聚乳酸（ＰＬＡ）存在形式有多种，较普遍　

的有：左旋聚乳酸（ＰＬＬＡ）、外消旋聚乳酸（ＰＤＬＬＡ）、聚乙醇　

酸／聚乳酸共聚物（ＰＧＬＡ或ＰＬＧＡ）、聚乙二醇／聚乳酸共聚　物（ＰＥＬＡ）等。　二、聚乳酸类生物可降解材料在医疗器械领域的应用　

聚乳酸具有良好的物理机械性能和特异的化学分子结　

构，在医疗、纺织、服装、包装等方面应用前景广阔。在医疗方　

面，已被ＦＤＡ批准为药用辅料，可用于注射用微胶囊、微球及　埋置剂等缓释剂的辅料，可用作组织工程细胞培养的多孔泡　

沫支架等，而在医疗器械方面也是运用广泛，广泛用于可吸收　

手术缝合线、可吸收手术防粘连膜、骨科内固定装置等方面，本　文着重探讨聚乳酸（ＰＬＡ）在医疗器械方面的发展和运用。　

（一）可吸收缝合线方面的应用。　１．发展概括。１９６２年，Ｅｔｈｉｃｏｎ公司率先开发并上市聚乳　

酸可吸收缝合线（商品名为Ｄｅｘｏｎ），之后该公司又开发了乙　

交酯与ｌ一丙交酯（ＰＧＬＡ）缝合线（商品名为Ｖｉｃｒｙ１），上述缝　

合线为复线型可吸收缝合线。２０世纪８０年代，开发上市了　单丝型可降解缝合线，主要有ＰＤＳ缝合线和Ｍａｘｏｎ缝合线，　

为单线型可吸收缝合线。复丝型缝合线具有摩擦阻力大，通　

过器官组织困难，容易出现毛细管现象，产生感染并发症等　缺点，逐渐被单丝型缝合线所取代。对于单丝型缝合线而　言，制备此类缝合线需要加捻，捻度稳定度是考量缝合线制　

品性能的重要指标，研究表明制备单丝型聚乳酸可吸收缝合　

线的最佳工艺参数是，热定形温度６０￣Ｃ，热定形时间１５ｍｉｎ，　

捻因数为２８５。　２．优点。一是机械强度适宜，纤维柔韧性好，有弹性，其　

打结性、持结性符合临床手术要求；二是完全生物相容性，分　解的中间产物为Ｌ一乳酸是人体的正常代谢产物，属人体内　

源性活性物质，无毒、无致畸、无致突变等；三是产品稳定性　

可靠，在体外，易保存，耐消毒，易灭菌；在体内，在一定植入　

时间内，强度保持稳定，利于伤口的愈合和吸收；四是在伤口　

愈合后自动降解并吸收，不用拆线，无需第二次手术；五是术　

后不良反应少，伤口不易出现疤痕、硬结，术后感染率低，出　现凹陷，鼓起，变形等概率低。　

３．缺点。一是单纯聚乳酸机械强度不理想，无法满足各　

类临床手术需求；二是亲水性弱，不利于细胞进入孑Ｌ隙、黏　

附、生长；三是降解的产物乳酸为偏酸性产物，在使用部位产　

生不同程度的肿胀，产生非特异无菌性炎症反应；四是分子　

链中的基团单一，与生物活性分子复合的难度大。　

４．近期研发方向。一是采用两种或两种以上高分子材料　

进行聚合，克服单纯聚乳酸酸机械强度不理想的问题，如将Ｌ　

一乳酸与８一己内酯进行共聚熔融，其产品抗张强度高达　

４００Ｍｐａ以上，可以与Ｅｔｈｉｃｏｎ生产的ＰＤＳ］］（聚对二氧环己酮缝　

合线）强度相媲美，目前已有此类产品上市，ＰＣＬ（商品名普思　

乐，由美国ｓｕ哂ｃａｌ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ研发生产）。二是调节共聚物各　组分的比例，制备适合手术愈合时间需求的高聚合物材料缝　合线，如按一定比例聚合而成的聚乙交酯一丙交酯可吸收缝　

合线，其强度和柔韧性都优于普通合成纤维，在人体内维持强　

度可达４周以上，吸收周期可２至３月以上，保证外科手术切　

Ｉ：１愈合充分，此类缝合线在表皮下手术、黏膜表层、脉管缝合手　

术方面开始推广运用。三是采取一系列先进制备工艺和技　

术，如静电纺丝与原盘定向收集，制备的具备有序排列聚乳酸　

纳米纤维，编制成线，制备ＰＩ　纳米纤维缝合线，具备良好的　力学性能和生物相容性。采用高速熔融纺丝，制造单丝缝合　线，通过后处理工艺和涂层来改进其性能等。　

（二）可吸收医用防粘连材料方面的应用。　

１．发展概况。粘连是肌缔组织纤维与相邻组织器官异　常的结合在一起，是一种常见的外科临床现象。粘连现象在　

Ｔｎｄｌｌ　－．ｒｉ矗ｌ＆　Ｉ’｛ｐｎＩ’ｐ　ＴｒｉｈＩｌｎｉ

￣　腹腔、盆腔、骨骼等手术中容易出现，甚至引发严重的术后并　

发症。目前常见防止粘连途径：一种是药理生理的治疗方　

法，采取控制炎症、溶解纤维蛋白等；另一种是物理阻断隔离　

的方法，采用防粘连类的医疗器械产品。　

２．常见市场化的聚乳酸类防粘连材料产品。一是聚乙　

醇酸／聚乳酸共聚物ＰＧＬＡ膜，如诺奇（商品名），是由聚一ＤＬ　

一乳酸一聚乙醇酸共聚而成，用于腹腔肠、肝脏、十二指肠的　粘连，盆腔内脏器粘连等，也用于骨科椎板切除后硬膜疤痕　

粘连、肌腱、韧带粘连等；二是外消旋聚乳酸ＰＤＬＬＡ膜，如粘　克（商品名），用于防止胆囊炎、阑尾炎、椎间盘症等外科手术　

后粘连；三是聚乳酸凝胶，如瑞术康（商品名），是聚乳酸溶解　

于Ｎ一甲基吡咯烷酮等溶剂中，手术使用时，涂布于创面，快　

速固化成膜，具有不受体位改变影响的优点，用于妇科手术，　

普外科胃癌、直肠、结肠根治手术，肠梗阻松解术，骨科腰椎　

间盘突出术，泌尿外科前列腺增生术等。四是可吸收防粘连　

纤维膜，产品以聚（丙交酯一乙交酯）无规共聚物（ＰＬＧＡ）及　

聚丙交酯一聚乙二醇两嵌段共聚物（ＰＥＬＡ）为原料，经Ｎ，Ｎ　

一二甲基甲酰胺、丙酮溶解后纺丝制成的白色薄膜，是一种　无菌、可生物吸收的白色纤维膜；该产品适应于辅助减少腹　

部开放性手术切口和切口下脏器之间粘连的发生。　３．缺点。一是传统工艺制备的聚乳酸防粘连膜，由于玻　

璃化的影响，缺乏良好的多孔结构，不利于细胞与环境进行　

物质交换，不利于细胞的迁移和生长。二是防粘连膜固定时　缝合存在再粘连的风险，降解物质残留的风险依然存在。三　

是纤维刚度、脆度大，柔韧性差，只适用局部创面治疗。四是　

制造成本大，成品价格高昂。　４．近期研发方向。一是静电纺丝技术制备聚乳酸防粘　

连膜，克服了常规工艺制备的聚乳脆度高，柔韧性差的缺点，　

具有纤维直径小，空隙大，比表面积大，组织细胞易吸附、浸　

润和生产。二是多种表面改性技术和方法，在膜材料表面引　入特定的官能基团，提供细胞识别信号能力，提高防粘连膜　

的生物相容性，如表面水解、等离子处理、物理吸附、化学接　

枝、仿生物表面等。三是采用一些引导组织再生膜材料与聚　

乳酸酸类进行混纺，制备具有良好生物相容性和一定力学强　度的复合膜材料，如从蛋壳膜（ｅｇｇｓｈｅｌｌ　ｍｅｍｂｒａｃｅ，ＥＳＭ）中提　取可溶性蛋壳膜蛋白，与ＰＧＬＡ采用静电纺丝等适当的加工　

工艺技术，模拟和重建天然生物膜的结构和性能。　

（三）骨科内固定及相关产品方面的应用。　１．发展概况。２ｏ世纪７０年代，Ｋｕｌｋａｒｎｉ将开环聚合得到　

的ＰＬＡ制成棒状、片状，用于猴踝骨实验。Ｇｅｔｔｅｒ等将ＰＬＡ制　成骨板和骨钉，用于狗骨固定。进入２０世纪８０年代，大量的　

骨科临床病例证明，ＰＬＡ类骨科内固定材料在治疗时，与金属　

板钉比较，无明显差异。随着各种增强技术的运用和ＰＬＡ分　子量的提高，在近二十年的发展中，已制备出能够满足各种松　

质骨，乃至皮质骨固定需要的各类ＰＬＡ内固定产品，如接骨　

板、螺钉、骨组织支架材料、复合人工骨、接骨板膜垫等。　２．优点。与金属内固定相比，一是不用取出内固定物，　

避免二次手术；二是生物相容性佳，细胞毒性低，符合医用材　

料标准；三是具备材质强度随植入时间的延长而逐渐降低，　

克服金属内固定物应力遮挡的问题，有利于骨折愈合；四是　

植入体内２天内自身发生膨胀，具有加压作用，固定强度稳　

Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｒｉｂｕｎｅ　２０１　６年第１　５卷第２１期　

定；五是采用灭菌一次性使用，无需消毒，使用便利；六是属　

于非金属材料，对患者进行ＣＴ、ＭＲＩ等检查时不受干扰。　

３．缺点。一是单纯以ＰＬＡ为原料的固定物，工艺复杂，　

成本高、强度衰减过快，一般只适合用于非承重骨；二是ｘ一　线常规检查不显影，不便于诊查；三是术后出现一定比例的　

迟发性无菌性炎症反应，研究表明可能为ＰＬＬＡ降解产生的　碎片、降解产生局部酸性环境所致；四是本身不具备骨诱导　作用；五是支撑所需的强度、骨重建所需时间与降解速率之　

间的研究需进一步完善；六是降解速度控制比较困难。　

４．近期研发方向。一是增强工艺技术的运用，主要有自　增强工艺（ｓＲ技术）、挤出成型、热拉伸工艺及成纤模压增强　

工艺等，其制品的初始弯曲强度、初始剪切强度明显增强，如自　身增强聚一Ｌ一乳酸（ｓＲ—ＰＩＪ　Ａ）棒，植入１２周后弯曲强度仍　

有１００ＭＰａ，３６周后才降至松质骨水平。二是与骨形成蛋白　（ＢＭＰ）等具有骨诱导作用的因子进行复合，ＰＬＡ作为骨细胞　培养支架，用壳聚糖与骨形成蛋白因子ＢＭＰ复合物提供缓释　

功能，经研究，该类骨科材料对骨细胞的生长具有良好的骨诱　导效果。三是与Ｂ一磷酸三钙（Ｂ—ＴＣＰ）、纳米羟基磷灰石复　

合胶原等材料进行复合，采用“两步模压成型”等方法制备具　

有较高强度的ＰＬＡ／￣一ＴＣＰ复合骨折内固定材料，在改善其　

力学性能的同时，由于Ｂ—ＴＣＰ溶解产物中和ＰｕＡ体内降解　的弱酸性环境，抑制迟发性无菌性炎症反应，此外，ＴＣＰ材料降　

解后释放的钙离子和磷酸根离子，也是机体骨骼生长的重要　原料。四是采用纳米银颗粒和聚乳酸一羟基乙酸（ＰＬＧＡ）共　

涂层，涂布于金属材料表面，该类材料具有突出的抗菌和骨诱　

导特性，目前在口腔医学种植体领域有广阔前景。　

三、聚乳酸的发展前景及展望　由于医用可吸收高分子材料的研究对探索生命科学的　

奥秘，对人类卫生健康事业发展有着突出的影响，医用可吸　

收高分子材料的研发和应用，逐渐成为一种新型高科技产　

业。随着纳米技术在高分子科学中的应用及新型高分子纳　米粒子的合成，静电纺丝已经能够纺出纳米级的纤维，产品　

的成分上添加亲水性成分更利于产品与组织的贴合，在医学　

中的应用具有更加广泛的发展前景。聚乳酸类高分子材料　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。但它的缺点阻碍了聚乳酸的实际应用，　针对聚乳酸材料的缺陷特别是产品的玻璃化温度，今后的研　

究工作可以从以下几方面展开：研发高效低成本的聚乳酸制　

备方法；在均聚物的合成上，集中研究使用无毒或低残留量　

的催化剂进行聚合反应；研究能够自由控制聚合度并得到相　对分子质量分散度窄的聚合物；添加合适的添加剂控制产品　

的玻璃化温度，利于常温及更高温度的存储和运输；拓展对　

聚乳酸共聚物的合成研究，通过不同单体与丙交酯（包括各　

种异构丙交酯）的二元或多元共聚物，研究合成适应于不同　

医疗或其他用途的、具有优良生物相容性的聚乳酸共聚物高　

分子材料。　

【参考文献】　［１］王莲莲，李景溪，施展．可吸收缝线材料的可降解与临床　

运用［Ｊ］．中国组织工程研究，２０１５，１９（１６）：２６１９～２６２３　

．　１．