功能高分子材料-第七章生物醫(yī)用高分子材料

1、12 7.7.1 1 概述概述 一一、醫(yī)用高分子的發(fā)展簡史醫(yī)用高分子的發(fā)展簡史 生命科學(xué)是生命科學(xué)是2121世紀(jì)備受關(guān)注的新型學(xué)科。而世紀(jì)備受關(guān)注的新型學(xué)科。而與人類健康休戚相關(guān)的與人類健康休戚相關(guān)的醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)在生命科學(xué)中占有相在生命科學(xué)中占有相當(dāng)重要的地位。當(dāng)重要的地位。醫(yī)用材料醫(yī)用材料是生物醫(yī)學(xué)的分支之一，是生物醫(yī)學(xué)的分支之一，是由生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料等學(xué)科交叉形成的是由生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料等學(xué)科交叉形成的邊緣學(xué)科。而邊緣學(xué)科。而醫(yī)用高分子材料則是生物醫(yī)用材料醫(yī)用高分子材料則是生物醫(yī)用材料中的重要組成部分中的重要組成部分，主要用于人工器官、外科修，主要用于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診

2、斷檢查、患疾治療等醫(yī)療領(lǐng)域。復(fù)、理療康復(fù)、診斷檢查、患疾治療等醫(yī)療領(lǐng)域。3 眾所周知，生物體是有機高分子存在的最基本眾所周知，生物體是有機高分子存在的最基本形式，有機高分子是生命的基礎(chǔ)。動物體與植物體形式，有機高分子是生命的基礎(chǔ)。動物體與植物體組成中最重要的物質(zhì)組成中最重要的物質(zhì)蛋白質(zhì)、肌肉、纖維素、淀蛋白質(zhì)、肌肉、纖維素、淀粉、生物酶和果膠粉、生物酶和果膠等都是高分子化合物。因此等都是高分子化合物。因此，可可以說，生物界是天然高分子的巨大產(chǎn)地。高分子化以說，生物界是天然高分子的巨大產(chǎn)地。高分子化合物在生物界的普遍存在，決定了它們在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域合物在生物界的普遍存在，決定了它們在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的特殊地

3、位。在各種材料中，高分子材料的分子中的特殊地位。在各種材料中，高分子材料的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和理化性質(zhì)與生物體組織最為接近，結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和理化性質(zhì)與生物體組織最為接近，因此最有可能用作醫(yī)用材料因此最有可能用作醫(yī)用材料。4 醫(yī)用高分子材料發(fā)展的動力來自醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的醫(yī)用高分子材料發(fā)展的動力來自醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的客觀需求。當(dāng)人體器官或組織因疾病或外傷受到客觀需求。當(dāng)人體器官或組織因疾病或外傷受到損壞時，需要器官移植。然而，只有在很少的情損壞時，需要器官移植。然而，只有在很少的情況下，人體自身的器官（如少量皮膚）可以滿足況下，人體自身的器官（如少量皮膚）可以滿足需要。采用同種異體移植或異種移植，往往具有需要。

4、采用同種異體移植或異種移植，往往具有排異反應(yīng)，嚴(yán)重時導(dǎo)致移植失敗。在此情況下，排異反應(yīng)，嚴(yán)重時導(dǎo)致移植失敗。在此情況下，人們自然設(shè)想人們自然設(shè)想利用其他材料修復(fù)或替代受損器官利用其他材料修復(fù)或替代受損器官或組織或組織。 5 早在早在公元前公元前35003500年年，埃及人就用棉花纖維、，埃及人就用棉花纖維、馬鬃縫合傷口。墨西哥印地安人用木片修補受傷馬鬃縫合傷口。墨西哥印地安人用木片修補受傷的顱骨。的顱骨。公元前公元前500500年年的中國和埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)的中國和埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)假牙、假鼻、假耳。假牙、假鼻、假耳。 進入進入2020世紀(jì)世紀(jì)，高分子科學(xué)迅速發(fā)展，新的合，高分子科學(xué)迅速發(fā)展，新的合成

5、高分子材料不斷出現(xiàn)，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了更多成高分子材料不斷出現(xiàn)，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了更多的選擇余地。的選擇余地。19361936年發(fā)明了有機玻璃后，很快就年發(fā)明了有機玻璃后，很快就用于制作假牙和補牙，至今仍在使用。用于制作假牙和補牙，至今仍在使用。19431943年，年，賽璐珞薄膜開始用于血液透析。賽璐珞薄膜開始用于血液透析。 6 19491949年，美國首先發(fā)表了醫(yī)用高分子的展望性論年，美國首先發(fā)表了醫(yī)用高分子的展望性論文。在文章中，第一次介紹了利用文。在文章中，第一次介紹了利用PMMAPMMA作為人的頭作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨，利用聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨，利用聚酰胺纖維作為手術(shù)

6、縫合線的臨床應(yīng)用情況。線的臨床應(yīng)用情況。5050年代，有機硅聚合物被用于年代，有機硅聚合物被用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，使人工器官的應(yīng)用范圍大大擴大，包括醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，使人工器官的應(yīng)用范圍大大擴大，包括器官替代和整容等許多方面。器官替代和整容等許多方面。 此后，一大批人工器官在此后，一大批人工器官在5050年代試用于臨床。年代試用于臨床。 如人工尿道（如人工尿道（19501950年）、人工血管（年）、人工血管（19511951年）、人年）、人工食道（工食道（19511951年）、人工心臟瓣膜（年）、人工心臟瓣膜（19521952年）、人年）、人工心肺（工心肺（19531953年）、人工關(guān)節(jié)（年）、人工關(guān)節(jié)（19

7、541954年）、人工肝年）、人工肝（19581958年）等。年）等。 7 進入進入6060年代，醫(yī)用高分子材料開始進入一個年代，醫(yī)用高分子材料開始進入一個嶄新的發(fā)展時期。嶄新的發(fā)展時期。6060年代以前，醫(yī)用高分子材料年代以前，醫(yī)用高分子材料的選用主要是根據(jù)特定需求，從已有的材料中的選用主要是根據(jù)特定需求，從已有的材料中篩篩選選出合適的加以應(yīng)用。由于這些材料不是專門為出合適的加以應(yīng)用。由于這些材料不是專門為生物醫(yī)學(xué)目的設(shè)計和合成的，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了許生物醫(yī)學(xué)目的設(shè)計和合成的，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了許多問題，多問題，如凝血問題、炎癥反應(yīng)、組織病變問題、如凝血問題、炎癥反應(yīng)、組織病變問題、補體激活與免疫反

8、應(yīng)問題補體激活與免疫反應(yīng)問題等。人們由此意識到必等。人們由此意識到必須針對醫(yī)學(xué)應(yīng)用的特殊需要，須針對醫(yī)學(xué)應(yīng)用的特殊需要，設(shè)計合成設(shè)計合成專用的醫(yī)專用的醫(yī)用高分子材料。用高分子材料。 8 目前用高分子材料制成的人工器官中，比較目前用高分子材料制成的人工器官中，比較成功的有成功的有人工血管人工血管、人工食道人工食道、人工尿道人工尿道、人工人工心臟瓣膜心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)、人工骨人工骨、整形材料整形材料等。已等。已取得重大研究成果，但還需不斷完善的有取得重大研究成果，但還需不斷完善的有人工腎人工腎、人工心臟人工心臟、人工肺人工肺、人工胰臟人工胰臟、人工眼球人工眼球、人造人造血液血液等。等。 另

9、有一些功能較為復(fù)雜的器官，如另有一些功能較為復(fù)雜的器官，如人工肝臟人工肝臟、人工胃人工胃、人工子宮人工子宮等。則正處于大力研究開發(fā)之等。則正處于大力研究開發(fā)之中。中。 9 醫(yī)用高分子材料研發(fā)過程中遇到的一個巨大醫(yī)用高分子材料研發(fā)過程中遇到的一個巨大難題是材料的難題是材料的抗血栓問題抗血栓問題。當(dāng)材料用于人工器官。當(dāng)材料用于人工器官植入體內(nèi)時，必然要與血液接觸。由于人體的自植入體內(nèi)時，必然要與血液接觸。由于人體的自然保護性反應(yīng)將產(chǎn)生排異現(xiàn)象，其中之一即為在然保護性反應(yīng)將產(chǎn)生排異現(xiàn)象，其中之一即為在材料與肌體接觸表面產(chǎn)生凝血，即材料與肌體接觸表面產(chǎn)生凝血，即血栓血栓，結(jié)果將，結(jié)果將造成手術(shù)失敗，嚴(yán)

10、重的還會引起生命危險。對高造成手術(shù)失敗，嚴(yán)重的還會引起生命危險。對高分子材料的抗血栓性研制是醫(yī)用高分子研究中的分子材料的抗血栓性研制是醫(yī)用高分子研究中的關(guān)鍵問題，至今尚未完全突破。將是今后醫(yī)用高關(guān)鍵問題，至今尚未完全突破。將是今后醫(yī)用高分子材料研究中的首要問題分子材料研究中的首要問題。10 二、二、醫(yī)用高分子的分類醫(yī)用高分子的分類 醫(yī)用高分子是一門較年輕的學(xué)科，發(fā)展歷史醫(yī)用高分子是一門較年輕的學(xué)科，發(fā)展歷史不長，因此醫(yī)用高分子的定義至今尚不十分明確。不長，因此醫(yī)用高分子的定義至今尚不十分明確。另外，由于醫(yī)用高分子是由多學(xué)科參與的交叉學(xué)另外，由于醫(yī)用高分子是由多學(xué)科參與的交叉學(xué)科，根據(jù)不同學(xué)科領(lǐng)

11、域的習(xí)慣出現(xiàn)了不同的分類科，根據(jù)不同學(xué)科領(lǐng)域的習(xí)慣出現(xiàn)了不同的分類方式。方式。 目前醫(yī)用高分子材料隨來源、應(yīng)用目的等可目前醫(yī)用高分子材料隨來源、應(yīng)用目的等可以分為多種類型。各種醫(yī)用高分子材料的名稱也以分為多種類型。各種醫(yī)用高分子材料的名稱也很不統(tǒng)一。很不統(tǒng)一。11 1 1、按材料的來源分類按材料的來源分類 （1 1）天然醫(yī)用高分子材料）天然醫(yī)用高分子材料 如膠原、明膠、絲蛋白、如膠原、明膠、絲蛋白、角質(zhì)蛋白角質(zhì)蛋白、纖維素、纖維素、多、多糖、甲殼素及其衍生物等。糖、甲殼素及其衍生物等。 （2 2）人工合成醫(yī)用高分子材料）人工合成醫(yī)用高分子材料 如聚氨酯、硅橡膠、聚酯等。如聚氨酯、硅橡膠、聚酯等

12、。12 （3 3）天然生物組織與器官）天然生物組織與器官 取自患者自體的組織，例如采用自身隱靜脈作取自患者自體的組織，例如采用自身隱靜脈作為冠狀動脈搭橋術(shù)的血管替代物；為冠狀動脈搭橋術(shù)的血管替代物； 取自其他人的同種異體組織，例如利用他人角取自其他人的同種異體組織，例如利用他人角膜治療患者的角膜疾?。荒ぶ委熁颊叩慕悄ぜ膊。?來自其他動物的異種同類組織，例如采用豬的來自其他動物的異種同類組織，例如采用豬的心臟瓣膜代替人的心臟瓣膜，治療心臟病等。心臟瓣膜代替人的心臟瓣膜，治療心臟病等。13 2 2、按材料與活體組織的相互作用關(guān)系分類按材料與活體組織的相互作用關(guān)系分類 （1 1）生物惰性高分子材料）

13、生物惰性高分子材料 在體內(nèi)不降解、不變性、不會引起長期組織在體內(nèi)不降解、不變性、不會引起長期組織反應(yīng)的高分子材料，適合長期植入體內(nèi)。反應(yīng)的高分子材料，適合長期植入體內(nèi)。 （2 2）生物活性高分子材料）生物活性高分子材料 指植入生物體內(nèi)能與周圍組織發(fā)生相互作用，指植入生物體內(nèi)能與周圍組織發(fā)生相互作用，促進肌體組織、細胞等生長的材料。促進肌體組織、細胞等生長的材料。 14 （3 3）生物吸收高分子材料）生物吸收高分子材料 這類材料又稱這類材料又稱生物降解高分子材料生物降解高分子材料。這類材。這類材料在體內(nèi)逐漸降解，其降解產(chǎn)物能被肌體吸收代料在體內(nèi)逐漸降解，其降解產(chǎn)物能被肌體吸收代謝，謝，或或通過排

14、泄系統(tǒng)排出體外，對人體健康沒有通過排泄系統(tǒng)排出體外，對人體健康沒有影響。如用聚乳酸制成的體內(nèi)手術(shù)縫合線、體內(nèi)影響。如用聚乳酸制成的體內(nèi)手術(shù)縫合線、體內(nèi)粘合劑。粘合劑。15 3 3、按生物醫(yī)學(xué)用途分類按生物醫(yī)學(xué)用途分類 （1 1）硬組織相容性高分子材料）硬組織相容性高分子材料 如骨科、齒科用高分子材料如骨科、齒科用高分子材料。 （2 2）軟組織相容性高分子材料）軟組織相容性高分子材料 皮膚、食道、呼吸道等軟組織替代修復(fù)。皮膚、食道、呼吸道等軟組織替代修復(fù)。 （3 3）血液相容性高分子材料）血液相容性高分子材料 血管、血液凈化膜血管、血液凈化膜 （4 4）高分子藥物和藥物控釋高分子材料）高分子藥物

15、和藥物控釋高分子材料16 4 4、按與肌體組織接觸的關(guān)系分類按與肌體組織接觸的關(guān)系分類 （1 1）長期植入材料長期植入材料 如人工血管、人工關(guān)節(jié)、人工晶狀體等。如人工血管、人工關(guān)節(jié)、人工晶狀體等。 （2 2）短期植入（接觸）材料短期植入（接觸）材料 如透析器、心肺機管路和器件等。如透析器、心肺機管路和器件等。 （3 3）體內(nèi)體外連通使用的材料體內(nèi)體外連通使用的材料 如心臟起搏器的導(dǎo)線、各種插管等。如心臟起搏器的導(dǎo)線、各種插管等。 （4 4）與體表接觸材料及一次性醫(yī)療用品材料與體表接觸材料及一次性醫(yī)療用品材料17 目前在實際應(yīng)用中，更實用的是僅將醫(yī)用高目前在實際應(yīng)用中，更實用的是僅將醫(yī)用高分子分

16、為兩大類，分子分為兩大類， 一類是一類是直接用于治療人體某一病變組織、替直接用于治療人體某一病變組織、替代人體某一部位或某一臟器、修補人體某一缺陷代人體某一部位或某一臟器、修補人體某一缺陷的材料的材料。如用作人工管道（血管、食道、腸道、。如用作人工管道（血管、食道、腸道、尿道等）、人造玻璃體（眼球）、人工臟器（心尿道等）、人造玻璃體（眼球）、人工臟器（心臟、腎臟、肺、胰臟等）、人造皮膚、人造血管，臟、腎臟、肺、胰臟等）、人造皮膚、人造血管，手術(shù)縫合用線、組織粘合劑、整容材料（假耳、手術(shù)縫合用線、組織粘合劑、整容材料（假耳、假眼、假鼻、假肢等）的材料。假眼、假鼻、假肢等）的材料。 18 另一類則

17、是另一類則是用來制造醫(yī)療器械、用品的材料用來制造醫(yī)療器械、用品的材料，如注射器、手術(shù)鉗、血漿袋等。這類材料用來為如注射器、手術(shù)鉗、血漿袋等。這類材料用來為醫(yī)療事業(yè)服務(wù)，但本身并不具備治療疾病、替代醫(yī)療事業(yè)服務(wù)，但本身并不具備治療疾病、替代人體器官的功能，因此不屬功能高分子的范疇。人體器官的功能，因此不屬功能高分子的范疇。 本章討論直接用于治療人體病變組織，替代本章討論直接用于治療人體病變組織，替代人體病變器官、修補人體缺陷的高分子材料。人體病變器官、修補人體缺陷的高分子材料。 19 三、三、對醫(yī)用高分子材料的基本要求對醫(yī)用高分子材料的基本要求 醫(yī)用高分子材料是一類特殊用途的材料。它醫(yī)用高分子材

18、料是一類特殊用途的材料。它們在使用過程中，常需與生物肌體、血液、體液們在使用過程中，常需與生物肌體、血液、體液等接觸，有些還須長期植入體內(nèi)。由于醫(yī)用高分等接觸，有些還須長期植入體內(nèi)。由于醫(yī)用高分子與人們的健康密切相關(guān)，因此對進入臨床使用子與人們的健康密切相關(guān)，因此對進入臨床使用階段的醫(yī)用高分子材料具有嚴(yán)格的要求，要求有階段的醫(yī)用高分子材料具有嚴(yán)格的要求，要求有十分優(yōu)良的特性。歸納起來，一個具備了以下七十分優(yōu)良的特性。歸納起來，一個具備了以下七個方面性能的材料，可以考慮用作醫(yī)用材料。個方面性能的材料，可以考慮用作醫(yī)用材料。20 （1 1）化學(xué)）化學(xué)惰惰性性，不會因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng)，不會因與體

19、液接觸而發(fā)生反應(yīng) 人體環(huán)境對高分子材料主要有以下一些影響：人體環(huán)境對高分子材料主要有以下一些影響： 1) 1)體液引起聚合物的降解、交聯(lián)和相變化；體液引起聚合物的降解、交聯(lián)和相變化； 2) 2)體內(nèi)的自由基引起材料的氧化降解反應(yīng)；體內(nèi)的自由基引起材料的氧化降解反應(yīng)； 3) 3)生物酶引起的聚合物分解反應(yīng)；生物酶引起的聚合物分解反應(yīng)； 4) 4)在體液作用下材料中添加劑的溶出；在體液作用下材料中添加劑的溶出； 5) 5)血液、體液中的類脂質(zhì)、類固醇及脂肪等物血液、體液中的類脂質(zhì)、類固醇及脂肪等物 質(zhì)滲入高分子材料，使材料增塑，強度下降。質(zhì)滲入高分子材料，使材料增塑，強度下降。21 但對醫(yī)用高分子

20、來說，在某些情況下，但對醫(yī)用高分子來說，在某些情況下，“老老化化”并不一定都是貶意的，有時甚至還有積極的并不一定都是貶意的，有時甚至還有積極的意義。意義。 如作為醫(yī)用粘合劑用于組織粘合，或作為醫(yī)如作為醫(yī)用粘合劑用于組織粘合，或作為醫(yī)用手術(shù)縫合線時，在發(fā)揮了相應(yīng)的效用后，反倒用手術(shù)縫合線時，在發(fā)揮了相應(yīng)的效用后，反倒不希望它們有太好的化學(xué)穩(wěn)定性，而是希望它們不希望它們有太好的化學(xué)穩(wěn)定性，而是希望它們盡快地被組織所分解、吸收或迅速排出體外。在盡快地被組織所分解、吸收或迅速排出體外。在這種情況下，對材料的附加要求是：這種情況下，對材料的附加要求是：在分解過程在分解過程中，不應(yīng)產(chǎn)生對人體有害的副產(chǎn)物中

21、，不應(yīng)產(chǎn)生對人體有害的副產(chǎn)物。22 （2 2）對人體組織不會引起炎癥或異物反應(yīng)）對人體組織不會引起炎癥或異物反應(yīng) 有些高分子材料本身對人體有害，不能用作有些高分子材料本身對人體有害，不能用作醫(yī)用材料。而有些高分子材料本身對人體組織并醫(yī)用材料。而有些高分子材料本身對人體組織并無不良影響，但在合成、加工過程中不可避免地?zé)o不良影響，但在合成、加工過程中不可避免地會殘留一些單體，或使用一些添加劑。當(dāng)材料植會殘留一些單體，或使用一些添加劑。當(dāng)材料植入人體以后，這些單體和添加劑會慢慢從內(nèi)部遷入人體以后，這些單體和添加劑會慢慢從內(nèi)部遷移到表面，從而對周圍組織發(fā)生作用，引起炎癥移到表面，從而對周圍組織發(fā)生作用

22、，引起炎癥或組織畸變，嚴(yán)重的可引起全身性反應(yīng)?；蚪M織畸變，嚴(yán)重的可引起全身性反應(yīng)。23 （3 3）不會致癌）不會致癌 根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論認為，人體致癌的原因是根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論認為，人體致癌的原因是由于正常細胞發(fā)生了變異。當(dāng)這些變異細胞以極由于正常細胞發(fā)生了變異。當(dāng)這些變異細胞以極其迅速的速度增長并擴散時，就形成了癌。而引其迅速的速度增長并擴散時，就形成了癌。而引起細胞變異的因素是多方面的，有化學(xué)因素、物起細胞變異的因素是多方面的，有化學(xué)因素、物理因素，也有病毒引起的原因。理因素，也有病毒引起的原因。24 當(dāng)醫(yī)用高分子材料植入人體后，高分子材料當(dāng)醫(yī)用高分子材料植入人體后，高分子材料本身的性質(zhì)，如本

23、身的性質(zhì)，如化學(xué)組成、交聯(lián)度、相對分子質(zhì)化學(xué)組成、交聯(lián)度、相對分子質(zhì)量及其分布、分子鏈構(gòu)象、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子量及其分布、分子鏈構(gòu)象、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子材料中所含的雜質(zhì)、殘留單體、添加劑材料中所含的雜質(zhì)、殘留單體、添加劑都可能與都可能與致癌因素有關(guān)。但研究表明，在排除了小分子滲致癌因素有關(guān)。但研究表明，在排除了小分子滲出物的影響之外，與其他材料相比，高分子材料出物的影響之外，與其他材料相比，高分子材料本身并沒有比其他材料更多的致癌可能性。本身并沒有比其他材料更多的致癌可能性。25 （4 4）具有良好的血液相容性）具有良好的血液相容性 當(dāng)高分子材料用于人工臟器植入人體后，必當(dāng)高分子材料用于人工臟

24、器植入人體后，必然要長時間與體內(nèi)的血液接觸。因此，然要長時間與體內(nèi)的血液接觸。因此，醫(yī)用高分醫(yī)用高分子對血液的相容性子對血液的相容性是所有性能中最重要的。是所有性能中最重要的。 高分子材料的血液相容性問題是一個十分活高分子材料的血液相容性問題是一個十分活躍的研究課題，但至今尚未制得一種能完全抗血躍的研究課題，但至今尚未制得一種能完全抗血栓的高分子材料。這一問題的徹底解決，還有待栓的高分子材料。這一問題的徹底解決，還有待于各國科學(xué)家的共同努力。于各國科學(xué)家的共同努力。26 （5 5）長期植入體內(nèi)不會減小機械強度）長期植入體內(nèi)不會減小機械強度 許多人工臟器一旦植入體內(nèi)，將長期存留，許多人工臟器一旦

25、植入體內(nèi)，將長期存留，有些甚至伴隨人們的一生。因此，要求植入體內(nèi)有些甚至伴隨人們的一生。因此，要求植入體內(nèi)的高分子材料在極其復(fù)雜的人體環(huán)境中，不會很的高分子材料在極其復(fù)雜的人體環(huán)境中，不會很快失去原有的機械強度?？焓ピ械臋C械強度。 事實上，在長期的使用過程中，高分子材料事實上，在長期的使用過程中，高分子材料受到各種因素的影響，其性能不可能永遠保持不受到各種因素的影響，其性能不可能永遠保持不變。變。 我們僅希望變化盡可能少一些，或者說壽命我們僅希望變化盡可能少一些，或者說壽命盡可能長一些。盡可能長一些。 27 一般來說，化學(xué)穩(wěn)定性好的，不含易降解基一般來說，化學(xué)穩(wěn)定性好的，不含易降解基團的高

26、分子材料，機械穩(wěn)定也比較好。如團的高分子材料，機械穩(wěn)定也比較好。如聚酰胺聚酰胺的酰胺基團在酸性和堿性條件下都易降解，因此，的酰胺基團在酸性和堿性條件下都易降解，因此，用作人體各部件時，均會在短期內(nèi)損失其機械強用作人體各部件時，均會在短期內(nèi)損失其機械強度，故一般不適宜選作植入材料。而度，故一般不適宜選作植入材料。而聚四氟乙烯聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性較好，其在生物體內(nèi)的穩(wěn)定性也較的化學(xué)穩(wěn)定性較好，其在生物體內(nèi)的穩(wěn)定性也較好。表好。表7-7-1 1是一些高分子以纖維形式植入狗的動是一些高分子以纖維形式植入狗的動脈后其機械強度的損失情況。脈后其機械強度的損失情況。28表表7-1 高分子材料在狗體內(nèi)的機械

27、穩(wěn)定性高分子材料在狗體內(nèi)的機械穩(wěn)定性材料名稱材料名稱植入天數(shù)植入天數(shù)機械強度損失機械強度損失 / /尼龍尼龍6 676176174.674.61073107380.780.7滌綸樹脂滌綸樹脂78078011.411.4聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯6706701.01.0聚四氟乙烯聚四氟乙烯6776775.35.329 （6 6）能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變性）能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變性 高分子材料在植入體內(nèi)之前，都要經(jīng)過嚴(yán)格高分子材料在植入體內(nèi)之前，都要經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌消毒。的滅菌消毒。 目前滅菌處理一般有三種方法：蒸汽滅菌、化學(xué)目前滅菌處理一般有三種方法：蒸汽滅菌、化學(xué)滅菌、滅菌、射線

28、滅菌。國內(nèi)大多采用前兩種方法。射線滅菌。國內(nèi)大多采用前兩種方法。因此在選擇材料時，要考慮能否耐受得了。因此在選擇材料時，要考慮能否耐受得了。30 （7 7）易于加工成需要的復(fù)雜形狀）易于加工成需要的復(fù)雜形狀 人工臟器往往具有很復(fù)雜的形狀，因此，用人工臟器往往具有很復(fù)雜的形狀，因此，用于人工臟器的高分子材料應(yīng)具有優(yōu)良的成型性能。于人工臟器的高分子材料應(yīng)具有優(yōu)良的成型性能。否則，即使各項性能都滿足醫(yī)用高分子的要求，否則，即使各項性能都滿足醫(yī)用高分子的要求，卻無法加工成所需的形狀，則仍然是無法應(yīng)用的。卻無法加工成所需的形狀，則仍然是無法應(yīng)用的。 此外還要防止在醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工此外還要防止在醫(yī)

29、用高分子材料生產(chǎn)、加工工程中引入對人體有害的物質(zhì)。應(yīng)嚴(yán)格控制原料工程中引入對人體有害的物質(zhì)。應(yīng)嚴(yán)格控制原料的純度。加工助劑必須符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)環(huán)境的純度。加工助劑必須符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)當(dāng)具有適宜的潔凈級別，符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)當(dāng)具有適宜的潔凈級別，符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。31 與其他高分子材料相比，對醫(yī)用高分子材料與其他高分子材料相比，對醫(yī)用高分子材料的要求是非常嚴(yán)格的。對于不同用途的醫(yī)用高分的要求是非常嚴(yán)格的。對于不同用途的醫(yī)用高分子材料，往往又有一些具體要求。在醫(yī)用高分子子材料，往往又有一些具體要求。在醫(yī)用高分子材料進入臨床應(yīng)用之前，都必須對材料本身的材料進入臨床應(yīng)用之前，都必須對材料本

30、身的物物理化學(xué)性能、機械性能以及材料與生物體及人體理化學(xué)性能、機械性能以及材料與生物體及人體的相互適應(yīng)性的相互適應(yīng)性進行全面評價，然后經(jīng)國家管理部進行全面評價，然后經(jīng)國家管理部門批準(zhǔn)才能進入臨床使用。門批準(zhǔn)才能進入臨床使用。32 7. 7.2 2 高分子材料的生物相容性高分子材料的生物相容性 生物相容性是指植入生物體內(nèi)的材料與肌體生物相容性是指植入生物體內(nèi)的材料與肌體之間的適應(yīng)性。之間的適應(yīng)性。 對生物體來說，植入的材料不管其結(jié)構(gòu)、性對生物體來說，植入的材料不管其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)如何，都是質(zhì)如何，都是外來異物外來異物。出于本能的自我保護，。出于本能的自我保護，一般都會出現(xiàn)一般都會出現(xiàn)排斥現(xiàn)象排斥現(xiàn)象

31、。這種排斥反應(yīng)的嚴(yán)重程。這種排斥反應(yīng)的嚴(yán)重程度，決定了材料的生物相容性。因此提高應(yīng)用高度，決定了材料的生物相容性。因此提高應(yīng)用高分子材料與肌體的生物相容性，是材料和醫(yī)學(xué)科分子材料與肌體的生物相容性，是材料和醫(yī)學(xué)科學(xué)家們必須面對的課題。學(xué)家們必須面對的課題。33 由于不同的高分子材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用目的由于不同的高分子材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用目的不同，生物相容性又可分為不同，生物相容性又可分為組織相容性組織相容性和和血液血液相容性相容性兩種。兩種。 組織相容性是指材料與人體組織，如組織相容性是指材料與人體組織，如骨骼、骨骼、牙齒、內(nèi)部器官、肌肉、肌腱、皮膚牙齒、內(nèi)部器官、肌肉、肌腱、皮膚等的相互等的相互

32、適應(yīng)性。適應(yīng)性。 血液相容性則是指材料與血液接觸是不是血液相容性則是指材料與血液接觸是不是會引起會引起凝血、溶血凝血、溶血等不良反應(yīng)。等不良反應(yīng)。34 一一、高分子材料的組織相容性高分子材料的組織相容性 1 1、高分子材料植入對組織反應(yīng)的影響高分子材料植入對組織反應(yīng)的影響 高分子材料植入人體后，對組織反應(yīng)的影響高分子材料植入人體后，對組織反應(yīng)的影響因素包括材料本身的因素包括材料本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（如微相結(jié)構(gòu)、如微相結(jié)構(gòu)、親水性、疏水性、電荷等親水性、疏水性、電荷等）、材料中可滲出的）、材料中可滲出的化化學(xué)成分學(xué)成分（如殘留單體、雜質(zhì)、低聚物、添加劑如殘留單體、雜質(zhì)、低聚物、添加劑等）、

33、降解或代謝產(chǎn)物等）、降解或代謝產(chǎn)物等。此外，植入材料的等。此外，植入材料的幾幾何形狀何形狀也可能引起組織反應(yīng)。也可能引起組織反應(yīng)。35 （1 1）材料中滲出的化學(xué)成分對生物反應(yīng)的影響）材料中滲出的化學(xué)成分對生物反應(yīng)的影響 材料中逐漸滲出的各種化學(xué)成分（材料中逐漸滲出的各種化學(xué)成分（如添加劑、如添加劑、雜質(zhì)、單體、低聚物以及降解產(chǎn)物等雜質(zhì)、單體、低聚物以及降解產(chǎn)物等）會導(dǎo)致不）會導(dǎo)致不同類型的組織反應(yīng)，例如炎癥反應(yīng)。組織反應(yīng)的同類型的組織反應(yīng)，例如炎癥反應(yīng)。組織反應(yīng)的嚴(yán)重程度與滲出物的毒性、濃度、總量、滲出速嚴(yán)重程度與滲出物的毒性、濃度、總量、滲出速率和持續(xù)期限等密切相關(guān)。一般而言，率和持續(xù)期限

34、等密切相關(guān)。一般而言，滲出物毒滲出物毒性越大、滲出量越多，則引起的炎癥反應(yīng)越強性越大、滲出量越多，則引起的炎癥反應(yīng)越強。 36 例如，例如，聚氨酯和聚氯乙烯聚氨酯和聚氯乙烯中可能存在的殘余中可能存在的殘余單體有較強的毒性，滲出后會引起人體嚴(yán)重的炎單體有較強的毒性，滲出后會引起人體嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。而癥反應(yīng)。而硅橡膠、聚丙烯、聚四氟乙烯硅橡膠、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分等高分子的毒性滲出物通常較少，植入人體后表現(xiàn)的炎子的毒性滲出物通常較少，植入人體后表現(xiàn)的炎癥反應(yīng)較輕。癥反應(yīng)較輕。 如果滲出物的持續(xù)滲出時間較長，則可能發(fā)如果滲出物的持續(xù)滲出時間較長，則可能發(fā)展成慢性炎癥反應(yīng)。如某些被人體分解吸收較慢

35、展成慢性炎癥反應(yīng)。如某些被人體分解吸收較慢的的生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料容易引起慢性無菌性炎容易引起慢性無菌性炎癥。癥。37 （2 2）高分子材料的生物降解對生物反應(yīng)的影響）高分子材料的生物降解對生物反應(yīng)的影響 高分子材料生物降解對人體組織反應(yīng)的影響高分子材料生物降解對人體組織反應(yīng)的影響取決于取決于降解速度、產(chǎn)物的毒性、降解的持續(xù)期限降解速度、產(chǎn)物的毒性、降解的持續(xù)期限等因素等因素。降解速度慢而降解產(chǎn)物毒性小，一般不。降解速度慢而降解產(chǎn)物毒性小，一般不會引起明顯的組織反應(yīng)。但若降解速度快而降解會引起明顯的組織反應(yīng)。但若降解速度快而降解產(chǎn)物毒性大，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的急性或慢性炎癥反產(chǎn)物

36、毒性大，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的急性或慢性炎癥反應(yīng)。如有報道采用應(yīng)。如有報道采用聚酯聚酯材料作為人工喉管修補材材料作為人工喉管修補材料出現(xiàn)慢性炎癥的情況。料出現(xiàn)慢性炎癥的情況。38 （3 3）材料物理形態(tài)等因素對組織反應(yīng)的影響）材料物理形態(tài)等因素對組織反應(yīng)的影響 高分子材料的物理形態(tài)如高分子材料的物理形態(tài)如大小、形狀、孔度、大小、形狀、孔度、表面平滑度表面平滑度等因素也會影響組織反應(yīng)。另外，試等因素也會影響組織反應(yīng)。另外，試驗動物的種屬差異、材料植入生物體的位置等生驗動物的種屬差異、材料植入生物體的位置等生物學(xué)因素以及植入技術(shù)等人為因素也是不容忽視物學(xué)因素以及植入技術(shù)等人為因素也是不容忽視的。的。 一般

37、來說，植入體內(nèi)材料的體積越大、表面一般來說，植入體內(nèi)材料的體積越大、表面越平滑，造成的組織反應(yīng)越嚴(yán)重。植入材料與生越平滑，造成的組織反應(yīng)越嚴(yán)重。植入材料與生物組織之間的相對運動，也會引發(fā)較嚴(yán)重的組織物組織之間的相對運動，也會引發(fā)較嚴(yán)重的組織反應(yīng)。反應(yīng)。39 曾對不同形狀的材料植入小白鼠體內(nèi)出現(xiàn)腫曾對不同形狀的材料植入小白鼠體內(nèi)出現(xiàn)腫瘤的情況進行過統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)當(dāng)植入材料為大體積瘤的情況進行過統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)當(dāng)植入材料為大體積薄片時，出現(xiàn)腫瘤的可能性比在薄片上穿大孔時薄片時，出現(xiàn)腫瘤的可能性比在薄片上穿大孔時高出一倍左右。而海綿狀、纖維狀和粉末狀材料高出一倍左右。而海綿狀、纖維狀和粉末狀材料幾乎不會引起腫

38、瘤（見表幾乎不會引起腫瘤（見表7-7-2 2）。）。40表表7-2 不同形狀的材料對產(chǎn)生腫瘤的影響不同形狀的材料對產(chǎn)生腫瘤的影響* （%） 形形 狀狀材材 料料薄片薄片大孔薄片大孔薄片海綿狀海綿狀纖維狀纖維狀粉末狀粉末狀玻玻 璃璃33.333.318180 00 00 0賽賽 璐璐 珞珞232319190 00 00 0滌綸樹脂滌綸樹脂18188 80 00 00 0尼尼 龍龍42427 71 10 00 0聚四氟乙烯聚四氟乙烯20205 50 00 00 0聚苯乙烯聚苯乙烯282810100 01 10 0聚聚 氨氨 酯酯333311111 11 10 0聚氯乙稀聚氯乙稀24240 02 2

39、0 00 0硅硅 橡橡 膠膠414116160 00 00 0* 試驗周期為兩年試驗周期為兩年41 原因可能是由于材料的植入使周圍的原因可能是由于材料的植入使周圍的細胞代細胞代謝受到障礙，營養(yǎng)和氧的供應(yīng)不充分以及長期受謝受到障礙，營養(yǎng)和氧的供應(yīng)不充分以及長期受到異物刺激而使細胞異常分化、產(chǎn)生變異到異物刺激而使細胞異常分化、產(chǎn)生變異所致。所致。而當(dāng)植入材料為海綿狀、纖維狀和粉末狀時，組而當(dāng)植入材料為海綿狀、纖維狀和粉末狀時，組織細胞可圍繞材料生長，因此不會由于營養(yǎng)和氧織細胞可圍繞材料生長，因此不會由于營養(yǎng)和氧的不足而變異，因此致癌危險性較小。的不足而變異，因此致癌危險性較小。42 2 2、高分子

40、材料的致癌性高分子材料的致癌性 雖然目前尚無足夠的證據(jù)說明高分子材料的雖然目前尚無足夠的證據(jù)說明高分子材料的植入會引起人體內(nèi)的癌癥。但是，許多試驗動物植入會引起人體內(nèi)的癌癥。但是，許多試驗動物研究表明，當(dāng)高分子材料植入鼠體內(nèi)時，只要植研究表明，當(dāng)高分子材料植入鼠體內(nèi)時，只要植入的材料是固體材料而且面積大于入的材料是固體材料而且面積大于1cm1cm2 2，無論材，無論材料的種類（料的種類（高分子、金屬或陶瓷高分子、金屬或陶瓷）、形狀（）、形狀（膜、膜、片狀或板狀片狀或板狀）以及材料本身是否具有化學(xué)致癌性，）以及材料本身是否具有化學(xué)致癌性，均有可能導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。這種現(xiàn)象稱為均有可能導(dǎo)致癌癥的發(fā)生

41、。這種現(xiàn)象稱為固體致固體致癌性癌性或或異物致癌性異物致癌性。43 3 3、高分子材料在體內(nèi)的表面鈣化高分子材料在體內(nèi)的表面鈣化 觀察發(fā)現(xiàn)，高分子材料在植入人體內(nèi)后，再觀察發(fā)現(xiàn)，高分子材料在植入人體內(nèi)后，再經(jīng)過一段時間的試用后，會出現(xiàn)鈣化合物在材料經(jīng)過一段時間的試用后，會出現(xiàn)鈣化合物在材料表面沉積的現(xiàn)象，即表面沉積的現(xiàn)象，即鈣化現(xiàn)象鈣化現(xiàn)象。鈣化現(xiàn)象往往是。鈣化現(xiàn)象往往是導(dǎo)致高分子材料在人體內(nèi)應(yīng)用失效的原因之一。導(dǎo)致高分子材料在人體內(nèi)應(yīng)用失效的原因之一。試驗結(jié)果證明，鈣化現(xiàn)象不僅是膠原生物材料的試驗結(jié)果證明，鈣化現(xiàn)象不僅是膠原生物材料的特征，一些高分子水溶膠，如聚甲基丙烯酸羥乙特征，一些高分子水

42、溶膠，如聚甲基丙烯酸羥乙酯在大鼠、倉鼠、荷蘭豬的皮下也發(fā)現(xiàn)有鈣化現(xiàn)酯在大鼠、倉鼠、荷蘭豬的皮下也發(fā)現(xiàn)有鈣化現(xiàn)象。象。 44 用等離子體發(fā)射光譜法分析鈣化沉積層的元用等離子體發(fā)射光譜法分析鈣化沉積層的元素組成，發(fā)現(xiàn)鈣化層中以素組成，發(fā)現(xiàn)鈣化層中以鈣鈣、磷磷兩種元素為主，兩種元素為主，鈣磷比為鈣磷比為1.611.611.691.69，平均值，平均值1.661.66，與羥基磷灰，與羥基磷灰石中的鈣磷比石中的鈣磷比1.671.67幾乎相同，此外還含有少量的幾乎相同，此外還含有少量的鋅和鎂。鋅和鎂。 這表明，鈣化現(xiàn)象是高分子材料植入動物體這表明，鈣化現(xiàn)象是高分子材料植入動物體內(nèi)后，對肌體組織造成刺激，促

43、使肌體的新陳代內(nèi)后，對肌體組織造成刺激，促使肌體的新陳代謝加速的結(jié)果。謝加速的結(jié)果。45 影響高分子材料表面鈣化的因素很多，包括影響高分子材料表面鈣化的因素很多，包括生物因素（如物種、年齡、激素水平、血清磷酸生物因素（如物種、年齡、激素水平、血清磷酸鹽水平、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)吸附、局部血流動力學(xué)、鹽水平、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)吸附、局部血流動力學(xué)、凝血等凝血等）和）和材料因素（親水性、疏水性、表面缺材料因素（親水性、疏水性、表面缺陷陷）等。一般而言，材料植入時，）等。一般而言，材料植入時，被植個體越年被植個體越年青，材料表面越可能發(fā)生鈣化青，材料表面越可能發(fā)生鈣化。多孔材料的鈣化。多孔材料的鈣化情況比無孔材料

44、要嚴(yán)重。情況比無孔材料要嚴(yán)重。46 二、二、高分子材料的血液相容性高分子材料的血液相容性 1 1、高分子材料的凝血作用高分子材料的凝血作用 （1 1）血栓的形成）血栓的形成 通常，當(dāng)人體的表皮受到損傷時，流出的血通常，當(dāng)人體的表皮受到損傷時，流出的血液會自動凝固，稱為液會自動凝固，稱為血栓血栓。實際上，血液在受到。實際上，血液在受到下列因素影響時，都可能發(fā)生血栓：下列因素影響時，都可能發(fā)生血栓： 血管壁特性與狀態(tài)發(fā)生變化；血管壁特性與狀態(tài)發(fā)生變化； 血液的性質(zhì)發(fā)生變化；血液的性質(zhì)發(fā)生變化； 血液的流動狀態(tài)發(fā)生變化。血液的流動狀態(tài)發(fā)生變化。47 根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的觀點，對血液的循環(huán)，人體根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)

45、的觀點，對血液的循環(huán)，人體內(nèi)存在兩個對立系統(tǒng)，即促使血小板生成和血液內(nèi)存在兩個對立系統(tǒng)，即促使血小板生成和血液凝固的凝固的凝血系統(tǒng)凝血系統(tǒng)和由肝素、抗凝血酶以及促使纖和由肝素、抗凝血酶以及促使纖維蛋白凝膠降解的溶纖酶等組成的維蛋白凝膠降解的溶纖酶等組成的抗凝血系統(tǒng)抗凝血系統(tǒng)。當(dāng)材料植入體內(nèi)與血液接觸時，血液的流動狀態(tài)當(dāng)材料植入體內(nèi)與血液接觸時，血液的流動狀態(tài)和血管壁狀態(tài)都將發(fā)生變化，凝血系統(tǒng)開始發(fā)揮和血管壁狀態(tài)都將發(fā)生變化，凝血系統(tǒng)開始發(fā)揮作用，從而發(fā)生血栓。作用，從而發(fā)生血栓。48 血栓的形成機理是十分復(fù)雜的。一般認為，血栓的形成機理是十分復(fù)雜的。一般認為，異物與血液接觸時，首先將吸附血漿內(nèi)

46、蛋白質(zhì)，異物與血液接觸時，首先將吸附血漿內(nèi)蛋白質(zhì)，然后粘附血小板，繼而血小板崩壞，放出血小板然后粘附血小板，繼而血小板崩壞，放出血小板因子，在異物表面凝血，產(chǎn)生血栓。此外，紅血因子，在異物表面凝血，產(chǎn)生血栓。此外，紅血球粘附引起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形球粘附引起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原因。（見圖成血栓的原因。（見圖7-17-1) ) 49圖圖7-17-1 血栓形成過程示意圖血栓形成過程示意圖 血液與異物表面接觸血漿蛋白吸附血小板粘附血小板放出凝血因子血小板血栓血栓形成紅血球粘附溶血凝血致活酶活化凝血酶原活化纖維蛋白朊沉積50 （2 2）影響血小板在材料表面粘附的因素）

47、影響血小板在材料表面粘附的因素 1) 1) 血小板的粘附與材料表面能有關(guān)血小板的粘附與材料表面能有關(guān) 實驗發(fā)現(xiàn)，血小板難粘附于表面能較低的有實驗發(fā)現(xiàn)，血小板難粘附于表面能較低的有機硅聚合物，而易粘附于尼龍、玻璃等高能表面機硅聚合物，而易粘附于尼龍、玻璃等高能表面上。上。 此外，在聚甲基丙烯酸此外，在聚甲基丙烯酸- - -羥乙酯、接枝聚羥乙酯、接枝聚乙烯醇、主鏈和側(cè)鏈中含有聚乙二醇結(jié)構(gòu)的乙烯醇、主鏈和側(cè)鏈中含有聚乙二醇結(jié)構(gòu)的親水親水性性材料表面上，血小板的粘附量都比較少。這可材料表面上，血小板的粘附量都比較少。這可能是由于容易被水介質(zhì)潤濕而具有較小的表面能。能是由于容易被水介質(zhì)潤濕而具有較小的表

48、面能。因此，有理由認為，因此，有理由認為，低表面能低表面能材料具有較好的抗材料具有較好的抗血栓性。血栓性。51 2) 2) 血小板的粘附與材料的含水率有關(guān)血小板的粘附與材料的含水率有關(guān) 有些高分子材料與水接觸后能形成高含水狀有些高分子材料與水接觸后能形成高含水狀態(tài)（態(tài)（20209090以上）的水凝膠。在水凝膠中，以上）的水凝膠。在水凝膠中，由于含水量增加而使高分子的實質(zhì)部分減少，因由于含水量增加而使高分子的實質(zhì)部分減少，因此，植入人體后，與血液的接觸機會也減少，相此，植入人體后，與血液的接觸機會也減少，相應(yīng)的血小板粘附數(shù)減少。實驗表明，丙烯酰胺、應(yīng)的血小板粘附數(shù)減少。實驗表明，丙烯酰胺、甲基丙

49、烯酸甲基丙烯酸- - -羥乙酯和帶有聚乙二醇側(cè)基的甲羥乙酯和帶有聚乙二醇側(cè)基的甲基丙烯酸酯與其他單體共聚或接枝共聚的水凝膠，基丙烯酸酯與其他單體共聚或接枝共聚的水凝膠，都具有較好的抗血栓性。都具有較好的抗血栓性。52 一般認為，水凝膠與血液的相容性，一般認為，水凝膠與血液的相容性，與其交聯(lián)與其交聯(lián)密度、親水性基團數(shù)量密度、親水性基團數(shù)量等因素有關(guān)。含親水基團等因素有關(guān)。含親水基團太多的聚合物，往往抗血栓性反而不好。因為水太多的聚合物，往往抗血栓性反而不好。因為水凝膠表面不僅對血小板粘附能力小，而且對蛋白凝膠表面不僅對血小板粘附能力小，而且對蛋白質(zhì)和其他細胞的吸附能力均較弱。在流動的血液質(zhì)和其他

50、細胞的吸附能力均較弱。在流動的血液中，聚合物的親水基團會不斷地由于被吸附的成中，聚合物的親水基團會不斷地由于被吸附的成分被分被“沖走沖走”而重新暴露出來，形成永不惰化的而重新暴露出來，形成永不惰化的活性表面，使血液中血小板不斷受到損壞。研究活性表面，使血液中血小板不斷受到損壞。研究認為，抗血栓性較好的水凝膠，其含水率應(yīng)維持認為，抗血栓性較好的水凝膠，其含水率應(yīng)維持在在65657575。53 3) 3) 血小板的粘附與材料表面疏水親水平衡有關(guān)血小板的粘附與材料表面疏水親水平衡有關(guān) 綜合上述討淪不難看出，無論是疏水性聚合綜合上述討淪不難看出，無論是疏水性聚合物還是親水性聚合物，都可在一定程度上具有

51、抗物還是親水性聚合物，都可在一定程度上具有抗血栓性。進一步的研究表明，材料的抗血栓性，血栓性。進一步的研究表明，材料的抗血栓性，并不簡單決定于其是疏水性的還是親水性的，而并不簡單決定于其是疏水性的還是親水性的，而是決定于它們的平衡值。一個親水疏水性調(diào)節(jié)是決定于它們的平衡值。一個親水疏水性調(diào)節(jié)得較合適的聚合物，往往有足夠的吸附力吸附蛋得較合適的聚合物，往往有足夠的吸附力吸附蛋白質(zhì)，形成一層隋性層，從而減少血小板在其上白質(zhì)，形成一層隋性層，從而減少血小板在其上層的粘附。層的粘附。54 例如，例如，甲基丙烯酸甲基丙烯酸- - -羥乙酯羥乙酯/ /甲基丙烯酸乙酯甲基丙烯酸乙酯共聚物共聚物比單純的比單純

52、的聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸- - -羥乙酯羥乙酯對血液對血液的破壞性要??；的破壞性要小；甲基丙烯酸乙酯甲基丙烯酸乙酯/ /甲基丙烯酸共甲基丙烯酸共聚物聚物也比單純的聚甲基丙烯酸對血液的破壞性要也比單純的聚甲基丙烯酸對血液的破壞性要小。小。 55 4) 4) 血小板的粘附與材料表面的電荷性質(zhì)有關(guān)血小板的粘附與材料表面的電荷性質(zhì)有關(guān) 人體中正常血管的內(nèi)壁是帶負電荷的，而血人體中正常血管的內(nèi)壁是帶負電荷的，而血小板、血球等的表面也是帶負電荷的，由于同性小板、血球等的表面也是帶負電荷的，由于同性相斥的原因，血液在血管中不會凝固。因此，對相斥的原因，血液在血管中不會凝固。因此，對帶適當(dāng)負電荷的材料表面，

53、血小板難于粘附，有帶適當(dāng)負電荷的材料表面，血小板難于粘附，有利于材料的抗血栓性。但也有實驗事實表明，血利于材料的抗血栓性。但也有實驗事實表明，血小板中的凝血因子在負電荷表面容易活化。因此，小板中的凝血因子在負電荷表面容易活化。因此，若電荷密度太大，容易損傷血小板，反而造成血若電荷密度太大，容易損傷血小板，反而造成血栓栓。56 5) 5) 血小板的粘附與材料表面的光滑程度有關(guān)血小板的粘附與材料表面的光滑程度有關(guān) 由于凝血效應(yīng)與血液的流動狀態(tài)有關(guān)，血由于凝血效應(yīng)與血液的流動狀態(tài)有關(guān)，血液流經(jīng)的表面上有任何障礙都會改變其流動狀液流經(jīng)的表面上有任何障礙都會改變其流動狀態(tài)，因此材料表面的平整度將嚴(yán)重影響

54、材料的態(tài)，因此材料表面的平整度將嚴(yán)重影響材料的抗血栓性。據(jù)研究知，抗血栓性。據(jù)研究知，材料表面若有材料表面若有3m3m以上以上凹凸凹凸不平的區(qū)域不平的區(qū)域，就會在該區(qū)域形成血栓，就會在該區(qū)域形成血栓。由。由此可見，將材料表面盡可能處理得光滑，以減此可見，將材料表面盡可能處理得光滑，以減少血小板、細胞成分在表面上的粘附和聚集，少血小板、細胞成分在表面上的粘附和聚集，是減少血栓形成可能性的有效措施之一。是減少血栓形成可能性的有效措施之一。57 7.3 7.3 生物吸收性高分子材料生物吸收性高分子材料 許多高分子材料植入人體內(nèi)后只是起到暫時許多高分子材料植入人體內(nèi)后只是起到暫時替代作用，例如高分子替

55、代作用，例如高分子手術(shù)縫合線手術(shù)縫合線用于縫合體內(nèi)用于縫合體內(nèi)組織時，當(dāng)肌體組織痊愈后，縫合線的作用即告組織時，當(dāng)肌體組織痊愈后，縫合線的作用即告結(jié)束，這時希望用作縫合線的高分子材料能盡快結(jié)束，這時希望用作縫合線的高分子材料能盡快地分解并被人體吸收，以最大限度地減少高分子地分解并被人體吸收，以最大限度地減少高分子材料對肌體的長期影響。由于生物吸收性材料容材料對肌體的長期影響。由于生物吸收性材料容易在生物體內(nèi)分解，參與代謝，并最終排出體外，易在生物體內(nèi)分解，參與代謝，并最終排出體外，對人體無害，因而越來越受到人們的重視。對人體無害，因而越來越受到人們的重視。58 一、一、生物吸收性高分子材料的生

56、物吸收性高分子材料的基本性基本性能能 1 1、生物降解性和生物吸收性生物降解性和生物吸收性 生物吸收性高分子材料在體液的作用下完成生物吸收性高分子材料在體液的作用下完成兩個步驟，即兩個步驟，即降解降解和和吸收吸收。前者往往涉及高分子。前者往往涉及高分子主鏈的斷裂，使分子量降低。作為醫(yī)用高分子要主鏈的斷裂，使分子量降低。作為醫(yī)用高分子要求求降解產(chǎn)物（單體、低聚體或碎片）無毒，并且降解產(chǎn)物（單體、低聚體或碎片）無毒，并且對人體無副作用對人體無副作用。 59 高分子材料在體內(nèi)最常見的降解反應(yīng)為高分子材料在體內(nèi)最常見的降解反應(yīng)為水解反水解反應(yīng)應(yīng)，包括，包括酶催化水解和非酶催化水解酶催化水解和非酶催化水

57、解。能夠通過。能夠通過酶專一性反應(yīng)降解的高分子稱為酶催化降解高分酶專一性反應(yīng)降解的高分子稱為酶催化降解高分子；而通過與水或體液接觸發(fā)生水解的高分子稱子；而通過與水或體液接觸發(fā)生水解的高分子稱為非酶催化降解高分子。為非酶催化降解高分子。 從嚴(yán)格意義上講，只有從嚴(yán)格意義上講，只有酶催化降解才稱得上酶催化降解才稱得上生物降解生物降解，但在實際應(yīng)用中將這兩種降解統(tǒng)稱為，但在實際應(yīng)用中將這兩種降解統(tǒng)稱為生物降解。生物降解。 60 吸收過程是生物體為了攝取營養(yǎng)或通過腎臟、吸收過程是生物體為了攝取營養(yǎng)或通過腎臟、汗腺或消化道排泄廢物所進行的正常生理過程。汗腺或消化道排泄廢物所進行的正常生理過程。高分子材料一

58、旦在體內(nèi)降解以后，即進入生物體高分子材料一旦在體內(nèi)降解以后，即進入生物體的代謝循環(huán)。這就要求生物吸收性高分子應(yīng)當(dāng)是的代謝循環(huán)。這就要求生物吸收性高分子應(yīng)當(dāng)是正常代謝物或其衍生物通過可水解鍵連接起來的。正常代謝物或其衍生物通過可水解鍵連接起來的。 在一般情況下，由在一般情況下，由C CC C鍵形成的聚烯烴材料鍵形成的聚烯烴材料在體內(nèi)難以降解。只有某些具有特殊結(jié)構(gòu)的高分在體內(nèi)難以降解。只有某些具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子材料才能夠被某些酶所降解。子材料才能夠被某些酶所降解。61 2 2、生物吸收性高分子材料的分解吸收速度生物吸收性高分子材料的分解吸收速度 用于人體組織治療的生物吸收性高分子材料，用于人體組

59、織治療的生物吸收性高分子材料，其分解和吸收速度必須與組織愈合速度同步。其分解和吸收速度必須與組織愈合速度同步。人人體中不同組織不同器官的愈合速度是不同的，例體中不同組織不同器官的愈合速度是不同的，例如表皮愈合一般需要如表皮愈合一般需要3 31010天，膜組織的痊愈要需天，膜組織的痊愈要需15153030天，內(nèi)臟器官的恢復(fù)需要天，內(nèi)臟器官的恢復(fù)需要1 12 2個月，而硬個月，而硬組織如骨骼的痊愈則需要組織如骨骼的痊愈則需要2 23 3個月等等。個月等等。62 因此，對植入人體內(nèi)的生物吸收性高分子材料因此，對植入人體內(nèi)的生物吸收性高分子材料在組織或器官完全愈合之前，必須保持適當(dāng)?shù)臋C在組織或器官完全

60、愈合之前，必須保持適當(dāng)?shù)臋C械性能和功能。而在肌體組織痊愈之后，械性能和功能。而在肌體組織痊愈之后，植入的植入的高分子材料應(yīng)盡快降解并被吸收高分子材料應(yīng)盡快降解并被吸收，以減少材料長，以減少材料長期存在所產(chǎn)生的副作用。期存在所產(chǎn)生的副作用。 影響生物吸收性高分子材料吸收速度的因素影響生物吸收性高分子材料吸收速度的因素有高分子主鏈和側(cè)鏈的有高分子主鏈和側(cè)鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、凝聚化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)、疏水態(tài)結(jié)構(gòu)、疏水/ /親水平衡、結(jié)晶度、表面積、物親水平衡、結(jié)晶度、表面積、物理形狀理形狀等。其中主鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對降解吸等。其中主鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對降解吸收速度的影響較大。收速度的影響