醫(yī)用高分子材料及其核心硅橡膠

1、human body, organ, drug formuI at i ons and med i caI dev ices,化工新材料級:化工121名:朱元超號:12081101462015 年 6 月 22 a扌商 要：隨著高分子材料在社會得各個領(lǐng)域得廣泛應(yīng)用，尤其就是 在航天工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得應(yīng)用。醫(yī)用高分子材料就是用以制造人體 內(nèi)臟、體外器官、藥物劑型及醫(yī)療器械得聚合物材料，其中硅橡膠就 是合成這一類人工器官不可或缺得一員。本文對醫(yī)用高分子材料作了 簡要分析，并著重介紹了以硅橡膠為主得醫(yī)用高分子材料得用途及其 特殊要求，并淺談了其未來得發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：高分子材料 醫(yī)用高分子 人工人體

2、器官 硅橡膠Abstract： With the wide appi i cat ion of po I ymer materials in var i OUS fields of soc i ety, espec i a I Iy in the fields ofAerospace Eng ineering, medicine and so on、 Medical polymer mater i a I i s a po I ymer mater i a I with manufactur i ng organs of the including siIicone rubber is a m

3、ember of an integraI part of the syn thesis of thi s class of artificial organs、 In thi s paper： a brief an a I ys i s of medical po lymer mater i a I s i s made, and the appIi cat ion of med ical poIymer mater i a Is and i ts spec ia I requi rements, and its future development trends are discussed、

4、Key word： P olymer mater ia I s Med ica I p o I ymerArtificial human organsSi Iicone rubber、前言:醫(yī)用高分子材料指得就是在醫(yī)學(xué)上使用得高分子材料，就是一 門介于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與高分子科學(xué)之間得新興學(xué)科它涉及到物理學(xué)化學(xué) 生物化學(xué)病理學(xué)醫(yī)學(xué)輸血學(xué)等多種邊緣學(xué)科。醫(yī)用高分子材料就是一 類可對有機(jī)體組織進(jìn)行修復(fù)、替代與再生，具有特殊功能作用得合成 高分子材料，可以利用聚合得方法進(jìn)行制備，就是生物醫(yī)用材料得 重要組成之一問。醫(yī)用高分子材料就是生物材料得重要組成部分，目 前，醫(yī)用高分子材料得應(yīng)用已遍及整個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域（如：

5、人工器官外科 修復(fù)理療康復(fù)診斷檢查治療病患等領(lǐng)域），其用量處于持續(xù)穩(wěn)定增長 得態(tài)勢?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)得發(fā)展，對材料得性能提出了復(fù)雜而嚴(yán)格得多功 能要求，這就是大多數(shù)金屬材料與無機(jī)材料難以滿足得；而合成高分 子材料與生物體（天然高分子）有著極其相似得化學(xué)結(jié)構(gòu)，化學(xué)結(jié)構(gòu)得 相似性決定了它們在性能上能夠彼此接近從而可能用聚合物制作人 工器官，作為人體器官得替代物。另外，除人工器官用材料之外，醫(yī)藥用高分子材料、臨床檢查診斷與治療用高分子材料得開發(fā)研究也在積 極地展開，它們被統(tǒng)稱為醫(yī)用高分子材料。正文:醫(yī)用高分子材料得特點與性能:醫(yī)用高分子材料一般直接用于人體，按照其醫(yī)用目得得不同，有 得需要與人體得皮膚接觸、

6、有得需要與體液接觸、有得需要與血液接 統(tǒng)、有得需要短期植入人體、有得甚至需要長期植入人體。因此，這 類材料除具有良好得加工性能與物理機(jī)械性能之外，還必須具有優(yōu)良 得生物相容性。醫(yī)用高分子材料得性能要求隨著使用目得得不同、 就是否與人體接觸以及接鮭時間得長短不同而不同，因此，醫(yī)用高分 子必須要具備以下性能:(1) 力學(xué)性能穩(wěn)定：在使用期限內(nèi)，針對不同得用途，材料得尺寸 穩(wěn)定性、耐磨性、耐疲勞度、強(qiáng)度、模量等應(yīng)適當(dāng)。比如，用超高分 子量聚乙烯材料做人工關(guān)節(jié)時，應(yīng)該用模量高、耐疲勞強(qiáng)度好、耐磨 性好得材料。(2) 具有良好得化學(xué)惰性。不會與體液、血液接觸而發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)，不會引起周圍組織得炎癥反應(yīng)；

7、易于加工成型。(3) 經(jīng)過滅菌過程，制品不變形、性能不發(fā)生改變；材料易得，價格 適當(dāng)。(4) 具有良好得生物相容性。包括血液相容性與組織相容性，對可 降解材料還涉及到降解產(chǎn)物得可吸收性兩?？傊?，與其她材料相比，醫(yī)用高分子材料得要求就是相當(dāng)嚴(yán)格得。除具有上述性能要求外，醫(yī)用高分子材料制品在臨床應(yīng)用之前，都必 須對材料本身得生物學(xué)性能、化學(xué)性能、物理機(jī)械性能進(jìn)行全面得評 價，經(jīng)國家藥監(jiān)部門批準(zhǔn)后才能用于臨床使用。醫(yī)用高分子得特殊要求:醫(yī)用高分子材料就是在醫(yī)療過程中使用，就是直接或間接與人體組織相接統(tǒng)得材料所以，醫(yī)用高分子材料從原料、助劑、 聚合物得合成到制品結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工都有別于一般工業(yè)用得高 分

8、子材料，有它得特殊要求。以下為醫(yī)用高分子材料得基本特性 ：1、無毒性：材料不會引起異常變態(tài)反應(yīng)，不引起過敏反應(yīng), 對人體無刺激性等；2、組織相容性：材料對接觸得周圍組織不引 起炎癥與異物反應(yīng)等肌體應(yīng)；3、血液相容性：當(dāng)材料與血液接觸 時，不會引起血液凝固而成血栓，也不破壞血型;4、耐生物老化 性：長期放置體內(nèi)得材料，其化學(xué)特性與物理機(jī)械性能不發(fā)生明 顯變伙;5、消毒性：材料不因煮沸、干燥滅菌、藥液與環(huán)氧乙烷 等一方法得消毒而發(fā)生變質(zhì)。由此可見對醫(yī)用高分子材料得要 求就是十分嚴(yán)格得。而且由于使用得部位與目得不同，對材料還有特殊要求例如，用作人工血管、血液凈化器、禮工心臟瓣膜等就特別要求 材料具有

9、很好得血液相容性，要能抑制血小板體系得活化，抑 制凝固體系得活化，能促進(jìn)血栓溶解或促使偽內(nèi)膜得形成等。一般應(yīng)就是具有微相分離結(jié)構(gòu)得材料。又如，用作人工皮膚、 隱形眼鏡、人工尿管、人工氣管等得材料，則要求具有優(yōu)良得組織相容性，對生物組織無刺激性，同生物組織有相當(dāng)強(qiáng)得結(jié)合 性。還要求材料柔軟，有透氣性、吸水性與透濕性。而用作重 建用膜、縫合線、控制藥物釋放材料與粘合劑等則要求體內(nèi)分 解吸收型材料。這類材料在體內(nèi)得損傷部位得到修復(fù)之前要發(fā) 揮應(yīng)起得作用，修復(fù)之后又能在體內(nèi)被分解吸收，又不產(chǎn)生毒 性與副作用。特別希望材料在體內(nèi)被分解得速度與器官組織功 能恢復(fù)得速度相平衡，當(dāng)器官組織得功能全部復(fù)原后，所

10、用材 料也全部分解掉，這樣就不會出現(xiàn)有任何異物得感覺。醫(yī)用高分子材料得種類與應(yīng)用:目前所應(yīng)用得醫(yī)用高分子材料有聚S4聚氨酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、硅橡膠、聚酯、尼龍、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙 烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚乳酸夭然高分 子材料等，被廣泛應(yīng)用于植入性生物材料與人工臟器、介入器 材、口腔材料、衛(wèi)生材料及敷料、醫(yī)用縫合(粘合)材料、醫(yī)用 高分子與醫(yī)用橡膠制品、體外循環(huán)設(shè)備。主要分類如下叫(1) 植入體內(nèi)，永久性替代損傷得器官或組織。例如人工血管、人工心臟瓣膜、人工晶體、左心輔助裝置、人工關(guān)節(jié)、人 工食管、人工膽管等。此外，在體外替代損傷器官得有人工腎、 人工肺等。(2)

11、修復(fù)人體某部分缺陷得組織。如人工皮膚、骨修復(fù)材料等。(3) 醫(yī)療器械中，一次性使用得無菌高分子材料。例如一次性使用無菌輸液瓶、輸液袋、輸液器、注射器、靜脈留置針、 腹膜透析液袋、血袋等；以及各種插管、導(dǎo)管檢驗用具、手術(shù)室 用具、診療用具與繃帶等。(4) 藥用高分子材料。與低分子藥物相比，藥用高分子材料具有低毒、高效、緩釋、長效、可定點釋放等優(yōu)點。(5) 醫(yī)藥包裝用高分子材料。包裝藥物得高分子材料可分為軟、硬兩種類型。硬性材料(如聚酯等)得特點就是強(qiáng)度高、透 明性好、尺寸穩(wěn)定、氣密性好，可替代玻璃容器與金屬容器。軟 性材料(如：聚乙烯、聚丙烯)可加工成復(fù)合薄膜。四、高分子材料得目前狀況:人得健康

12、長壽依賴于醫(yī)學(xué)得發(fā)展?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)得進(jìn)步已經(jīng)越來越依賴于生物材料與器械得發(fā)展，沒有醫(yī)用材料得醫(yī)學(xué)診斷 與治療在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中幾乎就是不可想象得。目前全球大量用于 醫(yī)療器械得生物醫(yī)學(xué)材料主要有20種，其中醫(yī)用高分子12 種，金屬4種，陶瓷2種，其她2種冋O利用現(xiàn)有得生物醫(yī) 學(xué)材料已開發(fā)應(yīng)用得醫(yī)用植入體、人工器官等近300種，主要 包括:起搏器、心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、骨板、骨螺釘、縫線、牙 種植體，以及藥物與生物活性物質(zhì)控釋載體等何。作為世界人口最多得國家，生物材料得市場潛力十分巨大。據(jù)民政部門報告：我國現(xiàn)有得肢體不自由患者已超過1 500萬，其中肢殘患者約800萬；由類風(fēng)濕引發(fā)得大骨節(jié)病患者有數(shù)百萬；冠心

13、病患者已超過1 000萬；白內(nèi)障盲人約500萬;牙缺損與牙缺失患者高達(dá)3億4億人;肝炎病毒攜帶者1、2億；心血管病患者2 000萬；需計劃生育得育齡婦女2 000萬;伴隨人口老齡化（60歲以上得老年人口已達(dá)1、39億人，約占全國人口得W、69 %）得骨質(zhì)疏松患者7 000萬；每年由于疾病、交通事故與運動創(chuàng)傷等造成得骨缺損與缺失患者人數(shù)近1 000萬人；需要進(jìn)行顱頜面與胸部美容整形得人數(shù)有數(shù)千萬人。這還不包括數(shù)目龐大得各類軟組織、血液與器官疾病患者人數(shù)何近年來，西方國家在醫(yī)學(xué)上消耗得高分子材料每年以W %20 %得速度增長，而國內(nèi)也以20 %左右得速度迅速增長。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)得發(fā)展，尤其就是生

14、物技術(shù)得重大究破，生物高分子材料得應(yīng)用將更加廣泛，需求量也隨之越來越大。生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展如此迅猛，主要動力來自于人口老齡化、中青年創(chuàng)傷得增多、疑難疾病患者得增加與高新技術(shù)得發(fā)展。生物材料得研究與開發(fā)被許多國家列入高技術(shù)關(guān)鍵新材料發(fā)展計劃，并迅速成為國際高技術(shù)制高點之一口叭五、在人工器官中扮演重要角色得硅橡膠:5、1、硅橡膠得槪述:硅橡膠除了滿足醫(yī)用高分子材料得基本要求外，還具有耐熱耐寒無毒耐生物老化對人體組織得反應(yīng)極小較好得物理機(jī)械性能等特點，符合醫(yī)用高分子材料得要求，從而成為醫(yī)用高分子材料中最為典型得有機(jī)硅高分子材料，并且在醫(yī)療衛(wèi)生方面獲得越來越廣泛得應(yīng)用硅橡膠導(dǎo)管就是醫(yī)用硅橡膠制品中發(fā)

15、展最快用途最廣得產(chǎn)品。按用途分為體外用與體內(nèi)用兩種。用于體外得主要就是各類泵管，如人工心肺機(jī)泵管，與各種器械得連接管，制藥廠得輸液管等，用于體內(nèi)得就是各類插管、導(dǎo)管引流管等，如輸血管靜脈插管腹膜透析管中耳炎通氣管鼻插管等呵。目前，用于人體得醫(yī)用導(dǎo)管得發(fā)展趨勢就是微型化、薄壁多腔一管多功能等。對于留置體內(nèi)得導(dǎo)管來說，無論就是短期還就是長期使用，硅橡膠材質(zhì)得導(dǎo)管得優(yōu)勢都就是無可替代得。5、2、硅橡膠在醫(yī)療衛(wèi)生中得重要地位:硅橡膠作為醫(yī)用材料經(jīng)過幾十年得臨床應(yīng)用，已得到醫(yī)學(xué)界得認(rèn)同，應(yīng)用越來越廣泛，其制品涉及醫(yī)學(xué)各部門，有上百個品種，形成了產(chǎn)品系列網(wǎng)。作為一種典型得醫(yī)用高分子材料,硅橡膠得應(yīng)用領(lǐng)域主

16、要包括以下幾方面叫(1) 、置于體內(nèi):1、1、長期留置于人體內(nèi)，作為器官或組織得代用品。1、2、短期留置體內(nèi)，起到補(bǔ)液、搶救、引流注入、防粘連或飽作用。1、3、作為醫(yī)療機(jī)械上關(guān)鍵性組成部件之一。1、4、硅橡膠也廣泛應(yīng)用于整容與修復(fù)術(shù)方面。例如，用硅橡來修補(bǔ)面容得缺陷，修補(bǔ)前額鼻子下頰、人工乳房、祛疤帖、 足墊等。據(jù)估計，我國每年約有5000人安裝人工乳房。硅橡膠人 工乳房由硅橡膠包膜充填硅凝膠而成，其外形手感均就是其她料所不能及得冋。1、5、硅橡膠在藥物緩釋體系上也有應(yīng)用。(2) 、置于體外。硅橡膠用作體外用品，由于硅橡膠薄膜具有良好得透氧透二氧化碳得特性，具有與人體皮膚水分蒸發(fā)量相近得透 濕

17、性，對人體無毒無害無過敏不易引起異物反應(yīng)或排斥反應(yīng)等優(yōu)點, 在用尼龍聚醋纖維等增強(qiáng)后可用作人工皮膜。(3) 、其她應(yīng)用硅橡膠應(yīng)用廣泛，不僅在基礎(chǔ)研究臨床醫(yī)學(xué)食品發(fā)酵、環(huán)境保護(hù)等方面顯示了美好得前景，而且在活體應(yīng)用方面也已 變成了可能。其中，兩種生物傳感器一生物醫(yī)學(xué)電極與植人傳感器就 是活體應(yīng)用得較為典型得外包裝材料由此可見，在醫(yī)用高分子領(lǐng)域中，硅橡膠可以說就是在扮演主角 得位置，它得作用非常得大，應(yīng)用也非常得廣泛，也深受廣大從事醫(yī)學(xué) 方面人才得青睞。因此，現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)因為硅橡膠得出現(xiàn)而向前邁進(jìn)六、硅橡膠得應(yīng)用前景隨著生物醫(yī)學(xué)工程、組織工程得發(fā)展，對醫(yī)用材料得技術(shù)與性能 要求日益提高。就硅橡膠而

18、言，如何使其充分應(yīng)用于生物工程與組織工程就是今后研究工作得主要方向。如：生物傳感器就是當(dāng)今引人注 目得一項生物技術(shù)。生物傳感器得微型化，與生物體得適應(yīng)性等，將成 為與人工臟器相關(guān)得重要課題。醫(yī)用硅橡膠在生命科學(xué)、醫(yī)療器械、 藥物等領(lǐng)域中已得到廣泛而重要得應(yīng)用，但還有巨大潛力可挖，隨著 生命科學(xué)得發(fā)展及生物材料得研究，它將為人類社會做出更大得貢 獻(xiàn)。七、醫(yī)用高分子材料得發(fā)展趨勢醫(yī)用高分子材料與醫(yī)療水平得進(jìn)歩密切相關(guān)，其用途十分廣泛?，F(xiàn)階段醫(yī)用高分子材料得研制具有重要得科學(xué)意茨與非常巨大得社 會經(jīng)濟(jì)效益生物醫(yī)用高分子材料得發(fā)展對于戰(zhàn)勝危害人類得疾病保 障人民身體健康，探索人類生命奧秘將具有重大意義

19、性 現(xiàn)階段醫(yī)用 高分子材料得研制具有重要得科學(xué)意義與非常巨大得社會經(jīng)濟(jì)效益因此，加速我國對新型醫(yī)用高分子材料得研究與開發(fā)將就是今后 相關(guān)材料領(lǐng)域刻不容緩得艱巨任務(wù)。參考文獻(xiàn)：1 第1 張承媒、醫(yī)用高分子材料得應(yīng)用研究及發(fā)展、中國醫(yī)療器械信息2005年 卷第5期周宗華、醫(yī)用高分子材料得進(jìn)展、材料報導(dǎo)1992,NO、3 程輝，楊欣.醫(yī)用高分子材料得應(yīng)用及發(fā)展前景J.醫(yī)療裝 備,2006,19(10):32-33.4 馬建標(biāo)，李晨曦、功能高分子材料M、第1版、北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2000、5 劉愛堂，高桂芝、醫(yī)用硅橡膠得最新進(jìn)展、Vol 24 No、2, Apr i I 20036 李小靜，段樹桐，田鶏鵬 楊麗