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盘点医疗器械中用到的高分子材料(PLA是亮点)

2016-09-20 00:19
华静一
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  目前几种常用可降解高分子材料的性能和降解特性,包括聚乙交酯、聚乳酸、(乙交酯–丙交酯)共聚物、聚己内酯、聚二恶烷酮、聚羟基脂肪酸酯、聚三亚甲基碳酸酯和聚氨酯与聚醚氨酯等,同时综述了它们在医疗器械中的应用,包括植入物、组织工程支架、药物控释载体等。

盘点医疗器械中用到的高分子材料(PLA是亮点)

  生物材料在疾病治疗和医疗保健中发挥了重要的作用,按材料性质,生物材料可分为惰性材料与可降解性材料两种,目前生物材料的发展呈现出由惰性向可降解性(水解和酶降解)转变的趋势,这表明现在许多发挥临时治疗作用(帮助机体修复或再生受损组织)的生物惰性器械将被可降解材料器械替代。

  与惰性材料相比,可降解高分子材料是一种更为理想的医疗器械材料,惰性器械普遍存在长期相容性差和需要二次手术的问题,而可降解高分子材料器械不存在这些缺陷。

  最近20年生物医学中出现了一些新的医疗技术,包括组织工程,药物控释,再生医学,基因治疗和生物纳米技术等,这些新的医疗技术都需要可降解高分子材料作支撑,它们也相应地促进了可降解高分子材料的发展。

  可降解高分子材料在整个降解过程中都需要具有良好的相容性,主要包括以下几点:

  植入人体后不引起持续的炎症或毒性反应;

  合适的降解周期;

  在降解过程中,具有与治疗或组织再生功能相对应的的力学性能;

  降解产物是无毒的,能够通过代谢或渗透排出体外;

  可加工性。影响可降解高分子材料生物相容性的因素很多,材料本身的一些性能,如植入物的形状与结构、亲水亲油性、吸水率、表面能、分子量和降解机理等都需要考虑。

  聚氨酯(PUR)和聚醚氨酯(PEU)

  不可降解PUR和PEU具有良好的生物相容性和力学性能,可用于制作长期医学植入物,如心脏起搏器、人工血管等。因不可降解PUR具有良好的生物学性能和多样性的合成途径,研究者开始尝试发展可降解PUR。

  PUR一般通过二异氰酸酯与二醇/二胺的缩聚反应制备,但是常见的二异氰酸酯,如4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)等毒性太大,故研究者开发其它脂肪族二异氰酸酯[如1,4-丁烷二异氰酸酯(BDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、琥珀酰氯(LDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和赖氨酸三异氰酸酯等]来合成可降解PUR。

  LDI与DL–LA,CL及其它单体反应可制备降解PEU,它的性能可以在很大范围内进行调节。在这些PEU中,脂肪族聚酯构成软段,多肽构成硬段。

  J.Podporska-Carroll等利用相逆转技术制备了聚(酯-氨酯)脲(PEUU)三维多孔支架,将人骨肉瘤MG–63细胞接种到支架中培养4周,结果表明该支架具有支持细胞吸附,生长和增殖的作用,是一种潜在的松质骨替代品。

  J.R.Martin等制备了选择性降解的聚硫缩酮氨酯(PTK–UR)组织工程支架,它可被细胞产生的活性氧(ROS)选择性降解,从而实现组织生长和材料降解之间的协调,ROS是调节细胞功能的关键介质,特别是在炎症和组织愈合部位,机体对植入物的自然反应便是产生炎症和ROS。

  另外研究者也制备了对PH敏感的PUR,它可以自组装形成胶束,有望成为多功能活性细胞内药物运输载体。

  在组织工程中,研究者正在开发PEU(Degrapol®)作为支架材料;在骨科中,研究者开发出了一种可注射的双组分PUR(PolyNova®),它以液体的形态在关节镜下使用,在原位中体温下聚合后提供合适的连接和支撑力,展现出来的性能等同或优于常用的骨水泥,另外它还可以促进细胞粘附和增殖。

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