硅橡膠在生物醫(yī)學(xué)(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上硅橡膠在生物醫(yī)學(xué)田科基 （北京化工大學(xué) 材料學(xué)院 ） 摘要：介紹了硅橡膠在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括長(zhǎng)期留王人體內(nèi)的囂官或組織的代用品、短期留置人體內(nèi)的輔助醫(yī)療器械、整容醫(yī)療器械、藥物緩釋體系、體外用等醫(yī)用硅橡膠的應(yīng)用情況，硅橡膠的生物相容性缺點(diǎn)等。關(guān)鍵詞：硅橡膠，藥物緩釋，醫(yī)用，相容性Silicone Rubber in the BiomedicineTian keji（BUCT College of materials ） Abstract:Introduces the main application of silicone rubber in the medica

2、l field.Including the long-term stay in the body, or the king grabbed the tissue substitutes, short term assistant medical instrument, the body of cosmetic medical devices, drug delivery system, in vitriol using medical silicone rubber application, shortcoming of silicon rubbers biocompatibility. Ke

3、ywords: silicone rubber, releasing-control system, medical,compatibility前言： 醫(yī)用高分子材料除了從原料到成品都必須進(jìn)行嚴(yán)格控制外，還必須滿足以下要求：化學(xué)惰性、不受組織液侵蝕；與周圍組織相適應(yīng)，不引發(fā)炎癥，不與生物體反應(yīng)，異物反應(yīng)盡可能少；不致癌；不引起過(guò)敏反應(yīng)、表面凝血；植入體內(nèi)，長(zhǎng)期使用不喪失拉伸強(qiáng)度、彈性等機(jī)械性能；不變形，能經(jīng)受必要的消毒措施；易于加工成復(fù)雜的形狀等1。硅橡膠具有耐熱、耐寒、無(wú)毒、耐生物老化、生理惰性、對(duì)人體組織反應(yīng)極小、植入人體組織后不引起異物反應(yīng)、對(duì)周圍組織不引發(fā)炎癥及較好的物理機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)

4、，符合醫(yī)用高分子材料的要求；在醫(yī)療衛(wèi)生、醫(yī)學(xué)方面獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用2,3。1、醫(yī)用硅橡膠的歷史 硅橡膠的醫(yī)用特性大約是在1945年發(fā)現(xiàn)的。即當(dāng)在玻璃表面上涂一層在顯微鏡下才能看到的那樣薄的硅橡膠液體膜時(shí)，水在其上面不粘附，這一結(jié)果就表明了青霉素和血液完全可以從貯存瓶中倒出來(lái)。而且還發(fā)現(xiàn)當(dāng)將血液分別貯存在用硅橡膠處理和未處理的兩個(gè)瓶中時(shí)，其血液的凝固速度前者比后者要慢，顯示出了良好的抗凝血性。 1954年，Mc Douglall 報(bào)道了“對(duì)外界影響極為敏感的熱血?jiǎng)游锏母鞣N細(xì)胞組織與液態(tài)、半液態(tài)和類似橡膠態(tài)的硅酮制品接觸時(shí)，其細(xì)胞組織的發(fā)育狀態(tài)未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象”的研究結(jié)果，表明硅橡膠不會(huì)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)

5、產(chǎn)生不良的影響4 。2、我國(guó)對(duì)醫(yī)用硅橡膠制品的研發(fā)和應(yīng)用 我國(guó)對(duì)醫(yī)用硅橡膠制品的研發(fā)和應(yīng)用是始于20世紀(jì) 年60代，但大量的基礎(chǔ)研究及產(chǎn)品試制工作還是在20世紀(jì)70年代以后進(jìn)行的。特別是近十幾年來(lái)，硅橡膠作為生物適應(yīng)材料的研究已取得了很大的進(jìn)展，并且有許多功能化、系列化的醫(yī)用硅橡膠制品投入了臨床應(yīng)用。這些制品根據(jù)其用途，大致可分為：（1）腦外科用人工顱骨5、腦積水引流管、人工腦膜；（2）耳鼻喉科用人工鼻梁、鼻孔支架、鼻腔止血帶氣囊分道導(dǎo)管、人工耳廓、人工下頜、 “T”型中耳炎通氣管、人工鼓膜、人工喉、喉罩、“T”型氣管插管、淚道栓、吸氧機(jī)波紋管；（3）胸外科用體外循環(huán)機(jī)泵管、胸腔引流管、人工肺

6、薄膜、胸腔隔離膜、人工心瓣；（4）內(nèi)科用胃管、十二指腸管、胃造瘺管；（5）腹外科用腹膜透析管、腹腔引流管、“T”型或“Y”型管，毛細(xì)引流管、人工腹膜；（6）泌尿科和生殖系統(tǒng)用單腔導(dǎo)尿管、梅花型導(dǎo)尿管、雙腔或三腔帶氣囊分道導(dǎo)管、膀胱造瘺管、腎盂造瘺管、陰莖假體、子宮造影導(dǎo)管、人工節(jié)育器、皮下植入型避孕藥物緩釋膠棒、胎兒吸引器；（7）骨科用人工指關(guān)節(jié)、人工月骨、人工肌腱、人工膝蓋膜、減振足墊；（8）皮膚科用人工皮膚、軟組織擴(kuò)張器、瘡疤帖；（9）整形用人工乳房、修補(bǔ)材料等幾大類6。3、醫(yī)用硅橡膠的發(fā)展方向 硅橡膠在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，但想有更大發(fā)展，仍需解決有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。一是硅橡膠的疏水

7、性，其制品植入人體后仍有輕微的異物感?？刹捎帽砻娓男越鉀Q，如在硅橡膠制品表面涂覆親水性物質(zhì)，或用輻射、等離子體處理，或通過(guò)共混改性，提高硅橡膠的親水性；二是對(duì)皮下避孕埋植系統(tǒng)而言，以硅橡膠為載體的長(zhǎng)效皮下埋植荊在放置有效期滿后必須取出，增加了使用者的痛苦和花費(fèi)，而且難于保證所有使用者均能按期取出，從而增加了避孕失敗的危險(xiǎn)。因此引發(fā)了可生物降解型皮下避孕埋植劑的研究，即以一種具備生物降解性和甾體藥物透過(guò)性的聚合物代替硅橡膠作為釋放孕激素的載體；孕激素釋放完畢后，載體在體內(nèi)降解吸收而無(wú)須取出。單根型埋植劑、生物降解埋植劑是主要的研究開(kāi)發(fā)方向。三是隨著生物醫(yī)學(xué)工程、組織工程的發(fā)展，對(duì)材料的技術(shù)、性能

8、要求日益提高；如何使硅橡膠充分應(yīng)用于生物工程與組織工程將是今后研究工作的主要方向。如生物傳感器是當(dāng)今引人注目的一項(xiàng)生物技術(shù)。生物傳感器的微型化、與生物體的適應(yīng)性等，將成為與人工臟器相關(guān)的重要課題?？傊?，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的應(yīng)用，但其潛力仍有待挖掘；隨著技術(shù)的發(fā)展，它將為人類做出更大的貢獻(xiàn)7。4、醫(yī)用硅橡膠的一些具體應(yīng)用4.1長(zhǎng)期留置于人體內(nèi)的器官或組織代用品 這類器官或組織包括腦積水引流裝置、人工肺、視網(wǎng)膜植入物、人工腦膜、喉頭、人工手指、手掌關(guān)節(jié)、人造鼓膜、牙齒印模及托牙組織面軟襯墊、人工心臟瓣膜附件等。腦積水引流裝置是最早的硅橡膠植入物。1955年

9、美國(guó)道康寧公司生產(chǎn)出世界上第一套硅橡膠腦積水引流裝置，可把腦積水引到胸腔或腹腔內(nèi)，效果甚佳；至今仍被成功地應(yīng)用于醫(yī)療方面，而且至今為止，硅橡膠仍是這一裝置的唯一材料8。 硅橡膠優(yōu)異的透氣性能使它可作為人工肺使用，從而確保胸細(xì)胞器官外科手術(shù)的順利進(jìn)行。美國(guó)GE公司用聚二甲基硅氧烷與聚碳酸酯嵌段共聚物(MEM一213)制成人工肺膜。改性的加成型硅橡膠是很好的氧氣富集材料。 世界上治療視網(wǎng)膜脫離的方法是將柔軟的硅橡膠鞏膜海綿植入眼窩骨和眼球壁之問(wèn)，促進(jìn)視網(wǎng)膜再植。這些硅橡膠視網(wǎng)膜植人物主要包括環(huán)扎帶、環(huán)扎輪。復(fù)合人工腦膜采用室溫硫化硅橡膠和尼龍織物為原料，可用于修補(bǔ)外傷性硬腦膜缺損及因切除腫瘤在硬膜

10、的基蒂或浸潤(rùn)區(qū)所造成的硬腦膜和硬脊膜缺損。 用高抗撕硅橡膠制成的人造喉頭可取代在喉頭切除手術(shù)中除去的軟骨，術(shù)后患者能迅速恢復(fù)說(shuō)話、飲食和呼吸等功能(如山東大學(xué)采用國(guó)產(chǎn)ST01高抗撕硅橡膠制成的人造喉頭)，無(wú)異?，F(xiàn)象發(fā)生。 硅橡膠人工指關(guān)節(jié)從1963年起推向市場(chǎng)9。在過(guò)去的幾十年中，世界上已有90多個(gè)國(guó)家的成千上萬(wàn)名患者植入了硅橡膠指關(guān)節(jié)。但該產(chǎn)品的研制在我國(guó)只進(jìn)行了很短一段時(shí)間，主要原因一是因類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎引起的手指關(guān)節(jié)畸形發(fā)病率不如西方國(guó)家高；二是手術(shù)要求非常精細(xì)及使用專用的器械。稍有不慎便不能成功。1960年，國(guó)外開(kāi)始了人造鼓膜的研究；我國(guó)從1975年起開(kāi)始研制硅橡膠人造鼓膜，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出I、

11、lI、IlI型和薄膜型人造鼓膜。人造鼓膜的結(jié)構(gòu)是用硅橡膠做成與人體鼓膜的厚度和大小相同的薄膜或帶框架的薄膜裝置，將其貼補(bǔ)在穿孔的鼓膜上，可促進(jìn)鼓膜愈合、提高聽(tīng)力。室溫硫化硅橡膠可做成假牙基托的軟襯墊，在患者口腔中直接成型和粘接；使用后無(wú)壓痛感，并能增強(qiáng)固位力。這種軟襯墊具有牙齦的彈性，可有效防止假牙的松動(dòng)和脫落。開(kāi)發(fā)人工心臟瓣膜產(chǎn)品始于1964年。我國(guó)的科研人員用硅橡膠制成了人造球形二尖瓣，臨床應(yīng)用結(jié)果表明，植人該產(chǎn)品的患者心臟功能恢復(fù)正常，且能勝任一般的體力勞動(dòng)。1953年起，國(guó)內(nèi)外就開(kāi)始采用各種材料制作人工腱。作為肌腱的永久性替代物，人工肌腱必須滿足下列條件：植入后無(wú)異物反應(yīng)，可屆性和繞彎

12、性好、不變形，可與受體腱牢固結(jié)合，結(jié)合部與肌腱本身都能承受一定拉力而不斷裂，與周圍組織不發(fā)生粘連，容易消毒。篩選了多種材料后，發(fā)現(xiàn)用硅橡膠管作為人工腱材料修復(fù)屈肌腱的可行性較大；這是由于包裹硅橡膠管形成的假鞘能防止受體腱與周圍組織粘連，使病人很快恢復(fù)功能1。4.2、在整容和修復(fù)方面的應(yīng)用 如人工顱骨的修復(fù)，在用尼龍聚酯纖維等增強(qiáng)后作人造皮膚提高視力的隱性眼鏡修補(bǔ)面容的缺陷修補(bǔ)前額鼻下頜顎脖頸等 治療外耳的缺損以及現(xiàn)在爭(zhēng)議一直很大的人工乳房等。 近年來(lái)發(fā)現(xiàn)硅橡膠乳房植入體對(duì)人體有不良的副作用一是拉伸強(qiáng)度不夠植入體內(nèi)經(jīng)使用一定時(shí)間后有破裂和撕裂發(fā)生使美容成毀容二是對(duì)X射線只部分透過(guò)使乳房部位可能存

13、在的腫瘤無(wú)法檢出從而貽誤治療危及生命基于這種高風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)在Corvita公司己開(kāi)發(fā)研究聚氨酯/聚碳酸酯共聚物與有機(jī)硅聚合物復(fù)合材料代替硅橡膠作乳房植入材料10,11,12。4.3、在醫(yī)療器械上的應(yīng)用 可作為導(dǎo)管短期置入人體的某個(gè)部位 作為搶救和治療各種病例的重要輔助材料和手段13,14,如為肝功能不全腸瘺燒傷等患者進(jìn)行補(bǔ)液用的靜插管 治療急慢性功能衰竭患者解除藥物中毒的動(dòng)靜外瘺管和腹膜透吸管以及導(dǎo)尿管輸液管泄壓管胸腔引流管中耳炎通氣管洗胃管灌腸器等一次用品 還可用于人工心肺機(jī) 膜式人工肺胎兒吸引器的吸頭醫(yī)用電極板基質(zhì)生物傳感器的包裝材料等在許多醫(yī)療領(lǐng)域都采用了醫(yī)用硅膠管 用于人體的醫(yī)用硅膠管的發(fā)展

14、趨是微型薄壁多腔一管多用如既能抽樣檢測(cè)又能灌洗輸液等。4.4、在藥物緩釋體系的應(yīng)用 延長(zhǎng)藥物的療效和提高藥物作用的專一性和安全性是藥學(xué)研究中的一個(gè)重要課題。 1957年硅橡膠材料開(kāi)始用作控制釋放藥物的包裹材料。1964年Folkman和Long首先證明在封閉的硅橡膠管內(nèi)，藥物可以緩慢釋放出來(lái)，而且在相當(dāng)氏的一段時(shí)間里可在體內(nèi)維持一定的藥物濃度。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)硅橡膠具有良好的滲透及透過(guò)性，是理想的藥物緩釋材料；藥物正是利用了硅橡膠的這種特性，透過(guò)硅橡膠進(jìn)行有效的控制釋放和緩慢擴(kuò)散15,16。 硅橡膠可作為藥物緩釋體系的載體如包封藥物膠囊皮下埋置劑子宮植入劑陰道環(huán)皮膚吸收型制劑如各種膏藥

15、 還有可注射的硅橡膠可用于手術(shù)女性永久性絕育此外硅橡膠還可用于非手術(shù)的女性輸卵管粘堵絕育17。這種方法比較理想 目前已成為可供接受永久性絕育措施的婦女選擇的重要方法，硅橡膠作為包封藥物膠囊包封的藥物包括各種類固醇化合物前列腺素抗生素鎮(zhèn)靜劑安眠藥抗癌藥麻醉劑等。 此外硅橡膠還可作為消泡劑治療某些疾病如用于搶救急性肺水腫 可迅速疏通呼吸道改善缺氧狀況減少或避免因泡沫阻塞氣流通過(guò)而窒息的死亡患感冒咳嗽是由于支氣管分泌液起泡 吃了含硅油的糖漿便起消泡作用因而咳嗽大為減弱效果顯著等。4.5、基質(zhì)型藥物緩釋制劑 硅橡膠可作為藥物釋放基質(zhì)型藥物緩釋制刺，如促進(jìn)牛生長(zhǎng)的荷爾蒙激素制劑。4.6、皮膚吸收型制劑

16、硅橡膠還可應(yīng)用于皮膚吸收型制劑，如作為冠心病預(yù)防藥硝化甘油的TTS產(chǎn)品。4.7用作體外用品 由于硅橡膠薄膜具有良好的透氧、透二氧化碳特性及與人體皮膚水分蒸發(fā)量相近的透濕性，對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)害、不過(guò)敏、不易引起異物反應(yīng)或排斥反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)尼龍、聚酯纖維等增強(qiáng)后可用作人工皮膚。此外，加成型硅橡膠可用于非手術(shù)的女性輸卵管粘堵絕育，這種方法比較理想；目前已成為接受永久性絕育的婦女可選擇的重要方法。在硫化前，硅橡膠粘度小，便于注射；硫化后，硅橡膠硬度適中、近似軟骨，具有伸展性，對(duì)周圍組織無(wú)刺激作用。不會(huì)引起炎癥和異物反應(yīng)。在以上產(chǎn)品中，大多數(shù)產(chǎn)品用到了醫(yī)用硅橡膠管；所以，醫(yī)用硅橡膠管是硅橡膠制品中發(fā)展最

17、快、用途最廣的產(chǎn)品。包括用于體外的各類泵管、與醫(yī)療器械的連接管、制藥廠的輸液導(dǎo)管、用于體內(nèi)的各類插管、導(dǎo)管、引流管，以及皮下埋植劑所用的外包硅橡膠管等。用于人體的醫(yī)用硅橡膠管的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、薄壁、多腔、一管多能(如既能抽樣檢測(cè)，又能灌洗、輸液等)1。4.8、其它 醫(yī)用硅橡膠除上述幾方面的應(yīng)用外，還能應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，主要包括醫(yī)療用裝置、醫(yī)用電極、生物植入傳感器的外包裝材料等。4.8.1 腹腔內(nèi)的化療輸藥裝置 20多年來(lái)，卵巢惡性腫瘤的發(fā)病率呈逐漸上升的趨勢(shì)。由于發(fā)病部位深，早期缺乏特異性癥狀和體征，至發(fā)現(xiàn)時(shí)多已進(jìn)入晚期；因此，必須采用腹腔內(nèi)化療法。山東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院為了配合治療，研

18、制了一種全硅橡膠植入式腹腔內(nèi)化療導(dǎo)管系統(tǒng)。該裝置以醫(yī)用硅橡膠為原料，由儲(chǔ)藥盒和導(dǎo)管組成，其特點(diǎn)是放置、應(yīng)用簡(jiǎn)單易學(xué)。進(jìn)行手術(shù)時(shí)無(wú)需增加器械設(shè)備，便于普及，有利于卵巢惡性腫瘤病人的治療18。4.8.2 醫(yī)用電極(板) 各種醫(yī)療(保健)電子儀器都必須通過(guò)電極而作用于人體的某個(gè)部位。過(guò)去一直使用金屬材料，但金屬材料與人體接觸后易生銹，從而直接影響儀器的使用和醫(yī)療效果，因此，需選擇其它材料取代金屬材料。電極(板)由于與人體接觸，因此要求材料柔軟、舒適、呈生理惰性、對(duì)人體無(wú)毒、對(duì)皮膚無(wú)刺激、透氣性能好19；在使用過(guò)程中還要承受高溫高壓、有關(guān)溶劑的消毒，而性能卻不能受影響。根據(jù)上述要求，選用硅橡膠作為基質(zhì)

19、較為合適。如浙江東方電子配件廠生產(chǎn)的硅橡膠電極性能穩(wěn)定，取代了傳統(tǒng)電子儀器上的銅片、鉛板和普通橡膠電極。深受用戶歡迎。4.8.3 生物傳感器 生物傳感器是目前生物電子學(xué)研究與開(kāi)發(fā)的主要課題之一。它應(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)等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景，而且在活體應(yīng)用方面也已變成可能。其中，兩種生物傳感器生物醫(yī)學(xué)電極和植入傳感器是活體應(yīng)用較為典型的例子。例如：硅橡膠可作為一種葡萄糖敏感電極的外包裝，用來(lái)監(jiān)控和調(diào)節(jié)糖尿病人血液中的葡萄糖水平20。5、醫(yī)用硅橡膠的生物相容性缺點(diǎn)硅橡膠具有性能穩(wěn)定、易于塑形、產(chǎn)品效益可觀的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。盡管

20、如此。硅橡膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用仍然受到其自身缺陷的挑戰(zhàn)。表面疏水性、自身影像相容性欠佳、長(zhǎng)期植入體內(nèi)后發(fā)生鈣化乃是醫(yī)用硅橡膠制品在生物相容性方面亟待克服的缺點(diǎn)。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外專家針對(duì)以上缺點(diǎn)進(jìn)行了諸多改良研究，熱點(diǎn)主要集中于硅橡膠的表面濕潤(rùn)性增加、X-線阻射功能增強(qiáng)、防鈣化預(yù)處理等方面，取得了階段性成果，但尚未使醫(yī)用硅橡膠的生物相容性達(dá)到理想的境界21。6、結(jié)語(yǔ) 硅橡膠是一種優(yōu)良的醫(yī)用高分子材料 一方面是因?yàn)獒t(yī)用橡膠制品的技術(shù)含量高附加值高經(jīng)濟(jì)效益十分可觀另一方面利用硅橡膠的醫(yī)用特性既能夠解決醫(yī)療上的不少難題 也可使患者獲得滿意的療效和免受疾病之苦醫(yī)用硅橡膠制品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和銷售與普通硅橡膠

21、制品基本上是相同的但對(duì)所有材料制造工藝加工設(shè)備生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)品包裝的要求要比普通制品高得多 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的應(yīng)用但還有巨大潛力隨著橡膠加工技術(shù)和醫(yī)療技術(shù)水平的提高 生命科學(xué)的發(fā)展及生物材料的研究會(huì)有品質(zhì)更優(yōu)價(jià)格更低使用更方便的醫(yī)用硅橡膠制品投入臨床應(yīng)用 它將為人類社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1. 周寧琳編有機(jī)硅聚合物導(dǎo)論北京：科學(xué)出版社，20002272. 晨光化工研究院有機(jī)硅編寫(xiě)組有機(jī)硅單體及聚合物北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19862953. 謝遂志，劉登樣，周鳴巒主編橡膠工業(yè)手冊(cè)第1分冊(cè)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19895854. 沈陽(yáng)橡膠制品研究所譯 硅橡膠

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