【正文】 管路和器件等。ili224。ng)的是僅將醫(yī)用高分 子分為兩大類，一類是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(bǔ)人體某 一缺陷的材料。o),26,第二十六頁，共一百六十六頁。i)人體 器官的功能，因此不屬功能高分子的范疇。ili224。)肌體、血液、體液等接 觸，有些還須長期植入體內(nèi)。ili224。ng)下材料中添加劑的溶出； 5)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(qiáng)度下降。,但對(duì)醫(yī)用高分子來說，在某些情況下，“老化” 并不一定都是貶意的，有時(shí)甚至還有積極的意義。ili224。ng)或異物反應(yīng) 有些高分子材料本身對(duì)人體有害，不能用作醫(yī) 用材料。ili224。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。,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(duì)分子質(zhì)量及 其分布、分子鏈構(gòu)象(ɡ242。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。i)的血液接觸。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ngd249。 我們僅希望變化盡可能少一些，或者說壽命盡可能 長一些。,一般來說，化學(xué)穩(wěn)定性好的，不含易降解基團(tuán) 的高分子材料，機(jī)械穩(wěn)定也比較好。表9—1 是一些高分子以纖維形式植入狗的動(dòng)脈后其機(jī)械強(qiáng) 度的損失情況。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。,（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。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。否 則，即使各項(xiàng)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。h233。ili224。在醫(yī)用高分子材料進(jìn) 入臨床應(yīng)用之前，都必須對(duì)材料本身的物理化學(xué)性 能、機(jī)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(píng)價(jià)，然后經(jīng)國家管理(guǎnlǐ)部門批準(zhǔn)才能進(jìn) 入臨床使用。,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。ng)。ili224。y236。o),42,第四十二頁，共一百六十六頁。n)也可能 引起組織反應(yīng)。,（1）材料中滲出的化學(xué)成分對(duì)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(huì)導(dǎo)致不同 類型的組織反應(yīng)，例如炎癥(y225。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(qiáng)。,例如，聚氨酯和聚氯乙烯中可能存在的殘余單 體有較強(qiáng)的毒性，滲出后會(huì)引起人體(r233。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。,（2）高分子材料的生物降解對(duì)生物反應(yīng)的影響 高分子材料生物降解對(duì)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。ng)或慢性炎癥反應(yīng)。o),46,第四十六頁，共一百六十六頁。植入材料與生物組 織之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也會(huì)引發(fā)較嚴(yán)重的組織反應(yīng)。,曾對(duì)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(jì)(tǒngj236。ili224。o),表9—2 不同(b249。n)周期為兩年,49,第四十九頁，共一百六十六頁。ili224。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。o),51,第五十一頁，共一百六十六頁。ng)是高分子材料植入動(dòng)物體內(nèi)后， 對(duì)肌體組織造成刺激，促使肌體的新陳代謝加速的 結(jié)果。,影響高分子材料表面鈣化的因素(yīn s249。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。但是，許多試驗(yàn)動(dòng)物研究 表明(biǎom237。ili224。 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。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。例如當(dāng)在大鼠體 內(nèi)植入高分子材料后，如果前3～12 個(gè)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(huì)出現(xiàn)癌癥。ili224。)影響時(shí)，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(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。,根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)，對(duì)血液的循環(huán)，人體內(nèi) 存在兩個(gè)對(duì)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)。ili224。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。,圖9—1 血栓形成(x237。o),60,第六十頁，共一百六十六頁。這可能是由于 容易被水介質(zhì)潤濕而具有較小的表面能。o),61,第六十一頁，共一百六十六頁。界面自由能越小，材料表面 越不活潑，則與血液接觸時(shí)，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。o),62,第六十二頁，共一百六十六頁。nzhāngl236。,63,第六十三頁，共一百六十六頁。) 含水量增加而使高分子的實(shí)質(zhì)部分減少，因此，植 入人體后，與血液的接觸機(jī)會(huì)也減少，相應(yīng)的血小 板粘附數(shù)減少。o),64,第六十四頁，共一百六十六頁。含親水基團(tuán)太 多的聚合物，往往抗血栓性反而不好。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ngd249。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。 用作人工心臟材料的聚醚型聚氨酯，具有(j249。o),67,第六十七頁，共一百六十六頁。但也有實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，血小板中的凝 血因子在負(fù)電荷表面容易活化。o),68,第六十八頁，共一百六十六頁。據(jù) 研究知，材料表面若有3μm以上凹凸不變的區(qū)域， 就會(huì)在該區(qū)域形成血栓。o),69,第六十九頁，共一百六十六頁。ili224。研究表明， 血小板不能粘附于用聚氧化乙烯處理過的玻璃上。,添加聚氧化乙烯（分子量為6000）于凝血酶溶 液中，可防止凝血酶對(duì)玻璃的吸附。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。y232。ili224。同樣，具有微相分離結(jié)構(gòu)的接枝共聚物、親水 /疏水型嵌段共聚物等都有一定的抗凝血性。,（4）高分子材料的肝素化 肝素是一種(yī zhǒnɡ)硫酸多糖類物質(zhì)（見下式），是最 早被認(rèn)識(shí)的天然抗凝血產(chǎn)物之一。,肝素的作用(zu242。在高分子材料結(jié)構(gòu)中引 入肝素后，在使用過程中，肝素慢慢地釋放，能明 顯提高抗血栓性。,（5）材料表面?zhèn)蝺?nèi)膜化 人們發(fā)現(xiàn)，大部分高分子材料的表面容易沉漬 血纖蛋白而凝血。這樣就相當(dāng)于在材料表面 上覆蓋了一層光滑的生物層—偽內(nèi)膜。o),77,第七十七頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。 ji224。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。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子； 而通過與水或體液接觸(jiēch249。ili224。ng)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(jìn)行的正常生理過程。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。,3.1.2 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， 其分解和吸收速度必須與組織愈合速度同步。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。xū)保持適當(dāng)?shù)臋C(jī)械 性能和功能。o),83,第八十三頁，共一百六十六頁。ili224。主鏈上含有易水解基團(tuán)如 酸酐、酯基、碳酸(t224。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。親水性強(qiáng)的高分子能 夠吸收水、催化劑或酶，一般有較快的降解速度。ili224。)態(tài)可分為結(jié)晶態(tài)、玻 璃態(tài)、橡膠態(tài)。o),87,第八十七頁，共一百六十六頁。)，并作 為營養(yǎng)物質(zhì)被肌體吸收。o),88,第八十八頁，共一百六十六頁。下面對(duì)一些重要的生物 吸收性天然高分子材料作簡單介紹。,3.2.1 膠原 膠原是人體組織中最基本的蛋白質(zhì)類物質(zhì)，至 今已經(jīng)鑒別出13種膠原，其中 I～I(xiàn)II、V和 XI 型膠 原為成纖維膠原。牛和豬 的肌腱、生皮、骨骼是生產(chǎn)膠原的主要原料。,由各種物種和肌體組織制備的膠原差異很小。研究證明，端肽是 免疫原性識(shí)別點(diǎn)，可通過酶解將其除去。o),91,第九十一頁，共一百六十六頁。 戊二醛和環(huán)氧化合物是常用的交聯(lián)劑。ili224。ngch233。ili224。)至 90～100℃。ili224。人 和牛的纖維蛋白原分子量在330000～340000之間， 二者之間的氨基酸組成(zǔ ch233。纖 維蛋白原在人體內(nèi)的主要功能是參與凝血過程。,纖維蛋白具有良好的生物(shēngw249。通過交聯(lián)和改變其聚 集狀態(tài)是控制其降解速度的重要手段。,目前，人的纖維蛋白(xiān w233。纖維蛋白粉可用作止血粉、創(chuàng)傷輔 料、骨填充劑（修補(bǔ)因疾病或手術(shù)造成的骨缺損） 等。ili224。昆蟲殼皮、蝦蟹殼中均含有豐富的甲 殼素。o),98,第九十八頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。其抗拉強(qiáng)度優(yōu)于其他類 型的手術(shù)縫合線。n)傷 口愈合的功能，可用作傷口包扎材料。o),100,第一百頁，共一百六十六頁。因此，人工 合成的生物吸收性高分子材料有了快速發(fā)展的時(shí)間 和空間。o),101,第一百零一頁，共一百六十六頁。例如隨著單體中碳/氧比增加，聚酯的疏 水性增大，酯鍵的水解性降低。,脂肪族聚酯有通過混縮聚和均縮聚制備的兩類 產(chǎn)品。此外，混縮聚聚酯的內(nèi)聚能較 低，結(jié)晶性差，難以(n225。o),103,第一百零三頁，共一百六十六頁。)于加工成不同的形狀，以 滿足不同的醫(yī)用目的。o),104,第一百零四頁，共一百六十六頁。由單純的D －乳酸或L－乳酸制備的聚乳酸是光學(xué)活性的，分 別稱為聚D－乳酸（PDLA）和聚L－乳酸（PLLA）。,由兩種異構(gòu)體乳酸(rǔ suān)的混合物消旋乳酸(rǔ suān)制備的聚 乳酸稱為聚DL－乳酸（PLA），無光學(xué)活性。ili224。但是用這些方 法合成的聚α－羥基酸酯的分子量往往只有幾千， 很難超過20000。ili224。 目前，商品聚α－羥基酸酯一般采用陽離子開 環(huán)聚合制備。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。h233。o),109,第一百零九頁，共一百六十六頁。當(dāng)其組成(摩爾比)在25:75～75:25之間時(shí)，共 聚產(chǎn)物為無定形玻璃態(tài)高分子，性能接近于PLA， 玻璃轉(zhuǎn)化溫度在50～60℃。o),110,第一百一十頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。但目前已經(jīng)能夠(n233。ili224。o),表9—4 PGA、PLA及其共聚物的物理性質(zhì)(w249。 ěr)比）的共聚產(chǎn)物,113,第一百一十三頁，共一百六十六頁。如果將乙 交酯與1,3－二氧環(huán)己酮－2共聚，則可得到柔順性 較好的聚（乙交酯－碳酸酯），用于制造(zh236。ili224。因此人們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了一類具有較好柔順 性生物吸收性高分子—聚醚酯，以彌補(bǔ)PGA和PLLA 的不足。ili224。在這些共聚物 中，硬段和軟段是相分離的，結(jié)果其機(jī)械性能和親 水性均得以改善。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ngsh249。而且它們能夠通過酶和非酶催 化降解，有可能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。,聚酸酐、聚磷酸酯和脂肪族聚碳酸酯等高分 子也有大量(d224。 聚α－氰基丙烯酸酯也是一種生物可降解的 高分子。ili224。i)人工臟器、人工血管、人工骨 骼、人工關(guān)節(jié)等的醫(yī)用材料，正在越來越廣泛地得 到運(yùn)用。o),119,第一百一十九頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。nɡ)五大類。ili224。ili224。o),123,第一百二十三頁，共一百六十六頁。,第二類：在體外使用的較為大型的人工臟器裝 置、主要作用是在手術(shù)過程中暫時(shí)替代原有器官的 功能。據(jù)報(bào)道，能夠內(nèi)植的 人工心臟已獲得相當(dāng)年份的考驗(yàn)，在不遠(yuǎn)的將來可 正式投入臨床應(yīng)用。,第三類：功能比較單一，只能部分替代人體臟 器的功能，例如人工肝臟等。這是指那 些功能特別復(fù)雜的臟器，如人工胃、人工子宮等。o),126,第一百二十六頁，共一百六十六頁。 要制成一個(gè)(yī ɡ232。ili224。ngōng)心臟、人工(r233。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。n men)極大的興趣。o),129,第一百二十九頁，共一百六十六頁。作為醫(yī)用高分子材料的嵌段聚醚 氨酯（Segmented Polyether urethane，SPEU）的 一般結(jié)構(gòu)式如下：,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。ili224。,這類聚合物的共同特點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)都是由軟鏈 段和硬鏈段兩部分組成的，分子間有較強(qiáng)的氫鍵和 范得華力。ili224。n)結(jié)構(gòu)等因素密切 相關(guān)。o),133,第一百三十三頁，共一百六十六頁。o),134,第一百三十四頁，共一百六十六頁。) 的兩種水溶性聚電解質(zhì)制成的。o),135,第一百三十五頁，共一百六十六頁。)帶負(fù)電荷的血小板，更有利于抗凝血。o),136,第一百三十六頁，共一百六十六頁。ng)。o),137,第一百三十七頁，共一百六十六頁。此外，聚氨基酸、骨膠原、角 蛋白(d224。ili224。這種人造皮膚的 原料是甲殼質(zhì)材料，從螃蟹殼、蝦殼等物質(zhì)中萃取 出來，經(jīng)過抽制成絲，再進(jìn)行編織。ili224。r然后將有機(jī)硅 膜剝下，多孔層則分解，被人體所吸收。,4.2.3 醫(yī)用粘合劑 粘合劑作為高分子材料中的一大類別，近年來 已擴(kuò)展到醫(yī)療(yīli225。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。由于口腔環(huán)境與體內(nèi) 環(huán)境完全不同，對(duì)粘合劑的要求也不相同。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。 1940年，首次用于齒科修補(bǔ)手術(shù)(shǒush249。1965年出現(xiàn)了以多官能度甲基丙烯酸酯 為基料，無機(jī)粉末為填料的復(fù)合粘合劑，性能大大 提高，至今仍在齒科修復(fù)中廣泛應(yīng)用。,牙科中使用的粘合劑，按照(224。以前軟組織的縫合是通過縫合線手術(shù)完成的。o),144,第一百四十四頁，共一百六十六頁。遺憾的是至 今尚無能全面符合這些條件的理想粘合劑。o),145,第一百四十五頁，共一百六十六頁。EDH組織粘合劑的 組成是α－氰基丙烯酸甲酯、丁腈橡膠和聚異氰酸 酯按100:100:10～20（重量比）的比例配制而成， 再制成6％～7％的硝基(xiāo jī)甲烷溶液。,這種粘合劑具有較好的撓屈性和活體組織(zǔzhī)粘結(jié) 性，最早是用作預(yù)防腦動(dòng)脈瘤破裂的涂層的，后來 發(fā)現(xiàn)對(duì)齒科軟組織的粘合也有很好的效果。o),147,第一百四十七頁，共一百六十六頁。牙本質(zhì) 稍軟，莫氏硬度為4～5，含較多的有機(jī)質(zhì)和水分。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。nɡ y242。,目前最重要的齒科粘合劑是雙酚A—雙(3—甲 基丙烯酰氧基—2—羥丙基)醚,簡稱Bis—GMA。它是一種雙 官能團(tuán)單體，聚合時(shí)放熱少，體積收縮小，聚合后 成體型結(jié)構(gòu)，耐磨，膨脹系數(shù)小。o),150,第一百五十頁，共一百六十六頁。ili224。 其中大部分是對(duì)軟組織的粘合。,表9—15 外用粘合劑的使用(shǐy242。,外科用粘合劑經(jīng)過50多年的發(fā)展，至今已有幾 十種品種。um237。o),154,第一百五十四頁，共一百六十六頁。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。 其中的烷基可以從甲基到辛基變化。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。其聚合過程如下圖所示。,由圖中可見，當(dāng)α氰基丙烯酸酯在空氣中暴 露或與潮濕(ch225。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。α—氰基丙烯酸甲酯 的聚合速度最快，但對(duì)人體組織的刺激性最大。,第八章 醫(yī)用高分子材料(c225。 suān)烷