藥用材料高分子小故事

藥用材料高分子小故事生物高分子材料的研究已有40多年的歷史，但它的蓬勃發(fā)展開(kāi)始于本世紀(jì)70年代。合成高分子材料與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能，因而可以植入人體，部分或全部取代有關(guān)器官，成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要支柱材料。合成高分子材料一般具有優(yōu)異的生物相容性，不會(huì)因與體液接觸而產(chǎn)生排斥和致癌作用，在人體環(huán)境中的老化不明顯。因此通過(guò)選用不同成分聚合物和添加劑，改變表面活性狀態(tài)等方法可進(jìn)一步改善抗血栓性和耐久性，獲得高度可靠的生物高分子材料。目前，使用于人體植入件的聚合物包括尼龍、環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡膠、硅凝膠等。制作的人工器官幾乎遍及全身，例如：眼球人工玻璃體、人工角膜、人工晶狀體、人工喉管、人工中耳、心臟瓣膜、人工心臟、人工腎、人工肝、人工肺、人工乳房、人工尿道、人工血管、人工皮膚、人工關(guān)節(jié)和軟組織等。人工心臟在人工器官中最重要的也是難度最大的是人工心臟。在各國(guó)疾病死亡統(tǒng)計(jì)中，心臟病占據(jù)首位，僅美國(guó)每年死于心臟病的就有60萬(wàn)人。心臟是血液循環(huán)的加壓站，人工心臟材料既需要有高的抗血凝性，又要有一定的強(qiáng)度和彈性。每天要經(jīng)受十萬(wàn)次以上往復(fù)力的作用。1982年61歲的美國(guó)病人克拉克植入了世界上第一個(gè)人工心臟“杰維克-7”，存活了120天。人工心臟包括心室殼體、隔膜、導(dǎo)管等，早期曾采用過(guò)聚氯乙烯、聚氨酯、硅橡膠等材料?！敖芫S克-7”的人工心室由鋁和聚氨酯制成，隔膜也是聚銨酯樹(shù)脂膜。人工心臟由钚原子電池驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)和壓力系統(tǒng)，控制壓縮空氣來(lái)維持人工心臟的工作。隨后改進(jìn)的人工心臟在心室殼體使用過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯橡膠、聚砜、鈦合金，而隔膜使用了聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯共聚物。心臟瓣膜也屬于重要人工器官，它是用鎢鉻合金、鈦合金制成支持框，再用滌綸或聚四氟乙烯織物覆蓋。底部輪圈與覆蓋層之間襯有硅橡膠海綿，以增加彈性，活門材料為聚乙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、硅橡膠膜。人工腎利用人工腎可以除掉血液中的尿素、肌酸酐等有毒物質(zhì)。人工腎的工作原理有透析型、過(guò)濾型和吸附型幾種。所用聚合物材料可制成平膜、管型和中空纖維形狀，這些材料絕大多數(shù)為纖維素，如銅氨法再生纖維素、醋酸鹽纖維素，其余還有丙烯睛、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯、乙酸乙烯脂共聚物等。人工腎用的中空纖維非常細(xì)，把它們成千上萬(wàn)根地束集在一個(gè)圓筒形容器中，血液在空心絲中心流動(dòng)，透析液在空心絲外側(cè)流動(dòng)，通過(guò)膜壁進(jìn)行滲析。人工腎適應(yīng)于因外傷、輸血反應(yīng)、腎毒性物質(zhì)、分娩合并癥等急癥患者，也適用于腎炎、腎衰竭等慢性病患者。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅日本每年就有三萬(wàn)多病人依靠人造腎維持生命。人工肝肝臟是人體內(nèi)的加工廠和儲(chǔ)存庫(kù)，具有貯藏糖原、合成蛋白質(zhì)和解毒等多種功能。目前的人工肝還不具備這樣復(fù)雜的全功能，只能近似上面談到的人工腎那樣來(lái)開(kāi)展工作。早期的人工肝利用粒狀活性碳來(lái)吸附血液中氨、肌酸酐和尿素等有毒物質(zhì)，現(xiàn)在可以直接使用高分子材料活性碳和高分子材料制成的透析膜，對(duì)肝昏迷患者急救解毒。人工肺早期的人工肺只用于施行外科手術(shù)的病人，以輔助病人呼吸?，F(xiàn)在人工肺已用于肺功能不全的患者，如小兒肺炎、肺栓塞、氣胸等病人。更完善的人工肺可植入人體，長(zhǎng)期使用?，F(xiàn)在世界上大約有一萬(wàn)多病人使用人工肺。人工肺大體有三種類型，即氣泡式、平面接觸式和膜式人工肺。膜式人工肺從1955年開(kāi)始試制，曾采用過(guò)纖維素、聚乙烯、醋酸纖維素、聚四氟乙烯等，但它們對(duì)氣體透過(guò)性不好。1960年以來(lái)，改用硅橡膠、聚酯、尼龍等，它們透氣性高，對(duì)血液適應(yīng)性也較好，目前正在研究使用硅橡膠、聚碳酸酯共聚物、聚烷基砜等。膜式人工肺使用三萬(wàn)根中空纖維集束組成，每根中空纖維表面上布滿了微孔，這些孔極小，使血液滲不出去，但可以排出二氧化碳，吸進(jìn)氧氣，進(jìn)行氣體交換。人工肌肉和人工皮膚人工肌肉是由一根硅橡膠管包著一根滌綸織物管組成。滌綸織物管作為人工肌鍵從硅像膠兩端伸長(zhǎng)，以便附著在天然肌鍵或骨骼上。中央部分的滌綸織物有皺折，以便讓人工肌肉能部分活動(dòng)，但不能超出臂或腿伸直的位置。新型人工肌肉是用導(dǎo)電高分子制成，能吸收電信號(hào)產(chǎn)生膨脹和收縮。人工皮膚實(shí)際上是治療過(guò)程中一種暫時(shí)性的創(chuàng)面保護(hù)覆蓋材料，它能防止體液從創(chuàng)面蒸發(fā)和流失，起到防止細(xì)菌感染和促進(jìn)肉芽和上皮生長(zhǎng)的功能。人工皮膚的品種很多，但基本上是由底層與織物層結(jié)合而成。底層為硅橡膠或聚多肽，織物層為尼龍、滌綸或聚丙烯等纖維。近年來(lái)，混合型人工皮膚已經(jīng)出現(xiàn)，美國(guó)一家研究機(jī)構(gòu)利用小牛皮、鯊魚軟骨和一些合成織物制成混合人工皮膚，表面涂有一層硅膜。將這種人工皮膚植于人體燒傷部位，即可漸漸起到正常皮膚的功能。這種混合皮膚看上