【正文】 起全身性反應(yīng)。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),31,第三十一頁，共一百六十六頁。,（3）不會致癌 根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論認(rèn)為，人體致癌的原因是由 于正常細(xì)胞發(fā)生(fāshēng)了變異。當(dāng)這些變異細(xì)胞以極其迅 速的速度增長并擴散時，就形成了癌。而引起細(xì)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。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),32,第三十二頁，共一百六十六頁。,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(ɡ242。u xi224。nɡ)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子材料中 所含的雜質(zhì)、殘留單體、添加劑都可能與致癌因素 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，高分子材料本身并沒有比 其他材料更多的致癌可能性。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),33,第三十三頁，共一百六十六頁。,（4）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，必然 要長時間與體內(nèi)(tǐ n232。i)的血液接觸。因此，醫(yī)用高分子對 血液的相容性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，還有待于各國 科學(xué)家的共同努力。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),34,第三十四頁，共一百六十六頁。,（5）長期植入體內(nèi)不會減小機械強度(qi225。ngd249。) 許多人工臟器一旦植入體內(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)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。 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(yuǎn)保持不變。 我們僅希望變化盡可能少一些，或者說壽命盡可能 長一些。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),35,第三十五頁，共一百六十六頁。,一般來說，化學(xué)穩(wěn)定性好的，不含易降解基團 的高分子材料，機械穩(wěn)定也比較好。如聚酰胺的酰 胺基團在酸性(suān x236。nɡ)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)損失其機械強度，故 一般不適宜選作植入材料。而聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn) 定性較好，其在生物體內(nèi)的穩(wěn)定性也較好。表9—1 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。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),36,第三十六頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),表9—1 高分子材料在狗體內(nèi)(tǐ n232。i)的機械穩(wěn)定性,37,第三十七頁，共一百六十六頁。,（6）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)滅菌、γ射線滅菌。國內(nèi)大多采用前兩種 方法。因此(yīncǐ)在選擇材料時，要考慮能否耐受得了。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),38,第三十八頁，共一百六十六頁。,（7）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，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(fh233。)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)。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),39,第三十九頁，共一百六十六頁。,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)用高分子材 料，往往又有一些具體要求。在醫(yī)用高分子材料進(jìn) 入臨床應(yīng)用之前，都必須對材料本身的物理化學(xué)性 能、機械性能以及材料與生物體及人體的相互適應(yīng) 性進(jìn)行全面評價，然后經(jīng)國家管理(guǎnlǐ)部門批準(zhǔn)才能進(jìn) 入臨床使用。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),40,第四十頁，共一百六十六頁。,2. 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)、性質(zhì)如何，都是外來異物。出于本能的自我保 護(hù)，一般都會出現(xiàn)排斥現(xiàn)象(xi224。nxi224。ng)。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 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。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),41,第四十一頁，共一百六十六頁。,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組織相容性和血液相容性 兩種。組織相容性是指材料與人體組織，如骨骼、 牙齒、內(nèi)部器官、肌肉、肌腱、皮膚等的相互適應(yīng)(sh236。y236。ng) 性，而血液相容性則是指材料與血液接觸是不是會 引起凝血、溶血等不良反應(yīng)。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),42,第四十二頁，共一百六十六頁。,2.1 高分子材料的組織相容性 2.1.1 高分子材料植入對組織反應(yīng)的影響 高分子材料植入人體后，對組織反應(yīng)的影響因 素包括材料本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（如微相結(jié)構(gòu)、親水 性、疏水性、電荷等）、材料中可滲出的化學(xué)成分 （如殘留單體、雜質(zhì)、低聚物、添加劑等）、降解 或代謝產(chǎn)物等。此外，植入材料的幾何形狀(x237。ngzhu224。n)也可能 引起組織反應(yīng)。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),43,第四十三頁，共一百六十六頁。,（1）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（如添加劑、 雜質(zhì)、單體、低聚物以及降解產(chǎn)物等）會導(dǎo)致不同 類型的組織反應(yīng)，例如炎癥(y225。nzh232。ng)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、滲出速率和持 續(xù)期限等密切相關(guān)。一般而言，滲出物毒性越大、 滲出量越多，則引起的炎癥反應(yīng)越強。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),44,第四十四頁，共一百六十六頁。,例如，聚氨酯和聚氯乙烯中可能存在的殘余單 體有較強的毒性，滲出后會引起人體(r233。ntǐ)嚴(yán)重的炎癥反 應(yīng)。而硅橡膠、聚丙烯、聚四氟乙烯等高分子的毒 性滲出物通常較少，植入人體后表現(xiàn)的炎癥反應(yīng)較 輕。 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的生 物吸收性高分子材料容易引起慢性無菌性炎癥。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),45,第四十五頁，共一百六十六頁。,（2）高分子材料的生物降解對生物反應(yīng)的影響 高分子材料生物降解對人體組織反應(yīng)的影響取 決于降解速度、產(chǎn)物的毒性、降解的持續(xù)期限等因 素。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產(chǎn)物毒性 大，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的急性(j237。x236。ng)或慢性炎癥反應(yīng)。如有報 道采用聚酯材料作為人工喉管修補材料出現(xiàn)慢性炎 癥的情況。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),46,第四十六頁，共一百六十六頁。,（3）材料物理形態(tài)等因素對組織(zǔzhī)反應(yīng)的影響 高分子材料的物理形態(tài)如大小、形狀、孔度、 表面平滑度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物學(xué) 因素以及植入技術(shù)等人為因素也是不容忽視的。 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)。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),47,第四十七頁，共一百六十六頁。,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(jìn)行過統(tǒng)計(tǒngj236。)，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 引起腫瘤（見表9—2）。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),48,第四十八頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),表9—2 不同(b249。 t243。nɡ)形狀的材料對產(chǎn)生腫瘤的影響* （%）,* 試驗(sh236。y224。n)周期為兩年,49,第四十九頁，共一百六十六頁。,原因可能是由于材料的植入使周圍的細(xì)胞代謝 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(xì)胞異常分化、產(chǎn)生變異所致。而當(dāng)植 入材料為海綿狀、纖維狀和粉末狀時，組織細(xì)胞可 圍繞材料生長，因此(yīncǐ)不會由于營養(yǎng)和氧的不足而變 異，因此致癌危險性較小。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),50,第五十頁，共一百六十六頁。,2.1.2 高分子材料在體內(nèi)的表面(biǎomi224。n)鈣化 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)鈣化合物在材料表面 沉積的現(xiàn)象，即鈣化現(xiàn)象。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。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酯在大鼠、倉 鼠、荷蘭豬的皮下也發(fā)現(xiàn)有鈣化現(xiàn)象。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),51,第五十一頁，共一百六十六頁。,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)鈣化層中以鈣、磷兩種元素為主，鈣磷 比為1.61～1.69，平均值1.66，與羥基磷灰石中的 鈣磷比1.67幾乎相同，此外還含有少量的鋅和鎂。 這表明，鈣化現(xiàn)象(xi224。nxi224。ng)是高分子材料植入動物體內(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。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),52,第五十二頁，共一百六十六頁。,影響高分子材料表面鈣化的因素(yīn s249。)很多，包括生 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)、凝血 等）和材料因素（親水性、疏水性、表面缺陷） 等。一般而言，材料植入時，被植個體越年青，材 料表面越可能發(fā)生鈣化。多孔材料的鈣化情況比無 孔材料要嚴(yán)重。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),53,第五十三頁，共一百六十六頁。,2.1.3 高分子材料的致癌性 雖然目前尚無足夠的證據(jù)說明高分子材料的植 入會引起人體內(nèi)的癌癥。但是，許多試驗動物研究 表明(biǎom237。ng)，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1cm2，無論材料的種類 （高分子、金屬或陶瓷）、形狀（膜、片狀或板 狀）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)象稱為固體致癌性或異物 致癌性。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),54,第五十四頁，共一百六十六頁。,根據(jù)癌癥的發(fā)生率和潛伏期，高分子材料對大 鼠的致癌性可分為三類。 ①能釋放出小分子致癌物的高分子材料，具有 高發(fā)生率，潛伏期短的特征。 ②本身具有癌癥原性的高分子材料，發(fā)生率較 高，潛伏期不定； ③只是作為簡單異物(y236。w249。)的高分子材料，發(fā)生率較 低，潛伏期長。顯然只有第三類高分子材料才有可 能進(jìn)行臨床應(yīng)用。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),55,第五十五頁，共一百六十六頁。,研究發(fā)現(xiàn)，異物致癌性與慢性炎癥反應(yīng)、纖維 化特別是纖維包膜厚度密切相關(guān)。例如當(dāng)在大鼠體 內(nèi)植入高分子材料后，如果前3～12 個月內(nèi)形成的 纖維包膜厚度大于0.2 mm，經(jīng)過一定的潛伏期后通 常會出現(xiàn)癌癥。而低于此值，癌癥很少發(fā)生(fāshēng)。因此 0.2 mm可能是誘發(fā)鼠體癌癥的臨界纖維包膜厚度。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),56,第五十六頁，共一百六十六頁。,2.2 高分子材料的血液相容性 2.2.1 高分子材料的凝血作用 （1）血栓的形成 通常，當(dāng)人體的表皮受到損傷時，流出的血液 會自動凝固，稱為血栓。實際上，血液在受到下列 因素(yīn s249。)影響時，都可能發(fā)生血栓：① 血管壁特性與 狀態(tài)發(fā)生變化；② 血液的性質(zhì)發(fā)生變化；③ 血液 的流動狀態(tài)發(fā)生變化。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),57,第五十七頁，共一百六十六頁。,根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)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凝固 的凝血系統(tǒng)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抗凝血系統(tǒng)。當(dāng)材料植 入體內(nèi)與血液接觸(jiēch249。)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)揮作用，從而發(fā) 生血栓。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),58,第五十八頁，共一百六十六頁。,血栓的形成機理是十分復(fù)雜的。一般認(rèn)為，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，放出血小板因子， 在異物表面凝血，產(chǎn)生(chǎnshēng)血栓。此外，紅血球粘附引 起溶血；凝血致活酶的活化，也都是形成血栓的原 因。（見圖9—1),第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),59,第五十九頁，共一百六十六頁。,圖9—1 血栓形成(x237。ngch233。ng)過程示意圖,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),60,第六十頁，共一百六十六頁。,（2）影響血小板在材料表面(biǎomi224。n)粘附的因素 1) 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機 硅聚合物，而易粘附于尼龍、玻璃等高能表面上。 此外，在聚甲基丙烯酸－β－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)的親水性材料 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。因此，有 理由認(rèn)為，低表面能材料具有較好的抗血栓性。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),61,第六十一頁，共一百六十六頁。,也有觀點認(rèn)為(r232。nw233。i)，血小板的粘附與兩相界面自由 能有更為直接的關(guān)系。界面自由能越小，材料表面 越不活潑，則與血液接觸時，與血液中各成分的相 互作用力也越小，故造成血栓的可能性就較小。大 量實驗事實表明，除聚四氟乙烯外，臨界表面張力 小的材料，血小板都不易粘附（見表9—3）。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),62,第六十二頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。o),表9—3 材料表面張力(biǎomi224。nzhāngl236。)與血小板粘附量的關(guān)系,* ① 人血浸漬(j236。nz236。)3分鐘； ② 狗血循環(huán)1分鐘。,63,第六十三頁，共一百六十六頁。,2) 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態(tài) （20％～90％以上）的水凝膠。在水凝膠中，由于(y243。uy