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高分子材料在现代医疗中的应用综述 摘 要：本文介绍了高分子材料的发展现状及其应用，其中着重介绍高分子在现代医疗中的应用。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。关键词：高分子 材料 医用高分子 正文部分：引言 材料、能源和信息作为科学技术的三大支柱促进了社会的迅速发展。其中材料是工业发展的基础，是一个国家科学技术水平、经济发展水平和人民生活水平的重要标志。高分子材料由于原料来源丰富、合成相对容易、加工方便、能源和投资较省、效益显著、品种繁多、用途广泛,且有不少性能为其它材料所无或比其它材料更为优越,因此在材料领域中的地位日益突出,增长最快,所占比重越来越大。医用高分子是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。1.高分子材料概述1. 1.高分子材料的种类和应用高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。1. 1.1 通用高分子材料按用途一般将通用高分子材料分为五类，即塑料、橡胶、纤维、涂料和黏合剂。（1）塑料 按用途区分,塑料可分为通用塑料和工程塑料。然而这种划分是相对的,并无严格界限,不能截然分开。聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氛乙烯、酚醛塑料、氨基塑料6大品种,产量大,用途广,价格低,被称为通用塑料,主要用来生产日常生活用品、包装材料和一般零件。工程塑料是指可作为工程材料使用的塑料,它们具有良好的力学性能和尺寸稳定性,能代替金属作为结构材料,用以制造机械零部件。(2)橡胶 除与天然橡胶性质相近的异戊橡咬、顺丁橡胶、丁苯橡胶等可制作轮胎、胶鞋、胶管等通用橡胶外,还有各种特种合成像胶,如耐油的丁睛橡胶或氯醇像胶、耐老化的乙丙橡胶、不透气的用作内胎的丁基橡胶等。(3)纤维 最通用的合成纤维有从植物制得的再生纤维素人造丝、代替羊毛的聚丙烯睛、代替丝绸的尼龙、代替棉布的维尼纶,还有十分挺括的聚醋涤纶以及富有弹性的聚氨醋纤维。 (4)涂料 涂料的主要组分是高分子,普通内墙涂料含聚乙烯醇缩甲醛,外墙涂料含聚丙烯酸酯,地面涂料用聚过氯乙烯,用于木器装饰的涂料有醇酸树酯、硝基纤维素、氨基树酯等,用于金属表面装饰的有氯化橡胶、环氧树酯、聚氨酯等。 (5)粘合剂 除皮胶、骨胶、浆糊等天然粘合剂外.有用于飞机、汽车等制造业的酚醛一丁腊及环氧一丁睛导结构胶、快速固化的聚a一氰基丙烯酸醋胶，还有可粘结带油表面的丙烯酸酷反应胶、用于紧固螺栓的厌氧胶、热加涂布的聚酰胺或SBS热熔胶、广泛用于包装及标签的密封胶。1. 1. 2.特种高分子除一般的结构材料外，一些高分子材料还具有光电磁等性能。(1)高强度高分子材料 新近发展起来的液晶高分子具有很高的强度,由于在其成型时处于液晶态,大分子取向好,因而强度很高。而将高分子与玻璃纤维、碳纤维或石墨纤维复合而成灼复合材料强度更大。 (2)耐高温高分子 一般高分子材料的特点是不耐热,但目前有些高分子如聚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚苯丙咪唑、氟橡胶等已能在200长期使用,在300短期使用。(3)光敏高分子 这是在光作用下能迅速友生化学和物理变化的高分子,或是通过光化学反应而获得的高分子材料。光敏高分子在成像体系中用于光加工工艺、非银盐照相、复制、信息记录和显示等方面,用于光加工工艺的光敏高分子称称光刻胶,大量应用于印刷制版和电子工业的光刻技术中;在非图像体系中用于光固化涂层、印刷油墨、粘合剂和医用材料方面。(4)塑料光纤 塑料光纤不但可用于接入网的最后1001000米，也可以用于各种汽车、飞机、等运载工具上，是优异的短距离数据传输介质。 (5)高分子阻尼材料 具有吸声、隔热、防振等功能的高分子材料的总称。现已在许多领域内得到应用。如降低地铁车轮的噪声,减少洲际导弹引爆装置的机械振动等。 (6)高分子功能膜 包括离子交换膜及选择性透过分离膜。前者是含有离子基团的，对溶液内的离子具有选择透过能力的高分子膜,可用于电渗析脱盐工艺、苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。选择性透过分离膜可用于气体分离及提纯,耗质耗能少,效率高,在氮与氧分离过程中可使氧从20%富集至30%。(7)医用高分子材料 医用高分子材料主要有二个方面：1)用于制造人工组织及人工器官,必须是在体内不会引起人体反应的高分子材料,如抗血栓的硅橡胶、聚醚聚氨酯橡肢、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。用聚乙烯加羟基磷酸钙可制造人造骨骼；2)硅橡胶、聚甲基丙烯酸羧乙酯等能在药物制剂中用作载体,制成微囊或细片薄膜,以控制药物缓慢释放,也可将低分子药物接在高分子上制成药物,使药物发挥持续治疗的作用. (8)导电高分子材料 一般高分子材料多半是绝缘体。通过加入炭黑、石墨或金属粉共混,可形成有一定限度的导电材料。不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。2.医用高分子2. 1. 医用的类别和用途 医用高分子有各种不同的分类方法，尚无统一标准。本文按照具体用途将其分为如下若干种类别并详述。(1) 人工脏器 人工用于制造接触血液的人工脏器的医用材料特别要求血液相容性好，不凝血，不破坏红细胞（无溶血作用）和血小板，不改变血液蛋白，有良好的抗细菌粘附性，并且具有与人体器官相似的弹性和延展性，以及良好的耐疲劳性等。如人工心脏、人工肾脏、人工肺、人工胰腺等。(2)人工组织 指用于口腔科、五官科、骨科、创伤外科和整型外科等的材料，包括牙科材料、眼科材料、骨科材料、肌肉与韧带材料、皮肤科材料、整形外科材料、医用粘合剂、人造血液。(3)护理和医疗 1)高分子医疗用具及制品，如：一次性高分子用品（注射器、输液器、输血输液袋和管、医用手套、导管、检查器具等.2) 护理用高分子材料，如：吸水性树脂，包括尿不湿、卫生巾、消毒湿巾、弹性冰（无数小冰晶封闭于水溶性聚合物交联网络之中），以及防褥疮护理材料等。(4)药用高分子1) 高分子缓释药物载体：药物的缓释是近年来人们研究的热点。目前的部分药物尤其是抗癌药物和抗心血管病类药物（如强心苷）具有极高的生物毒性而较少有生物选择性，通常利用生物吸收性材料作为药物载体，将药物活性分子投施到人体内以扩散、渗透等方式实现缓慢释放。通过对药物医疗剂量的有效控制，能够降低药物的毒副作用，减少抗药性，提高药物的靶向输送，减少给药次数，减轻患者的痛苦，并且节省财力、人力、物力。2)高分子药物 （带有高分子链的药物和具有药理活性的高分子）：如抗癌高分子药物（非靶向、靶向）、用于心血管疾病的高分子药物（治疗动脉硬化、抗血栓、凝血）、抗菌和抗病毒高分子药物（抗菌、抗病毒、抗支原体感染）、抗辐射高分子药物、高分子止血剂等。3) 药物制剂和包装用高分子材料 这里的包装材料不涉及外包装材料，特指药物在制备过程中需要的高分子材料，它们往往对提高药效、方便药起作用等方面有一定效果。这里的制剂用高分子材料包括液状制剂中的高分子增稠剂、稀释剂、分散剂和消泡剂、固体制剂中的高分子粘合剂、包衣剂、膏剂和涂膜剂、微胶囊等。2.医用高分子的特殊要求 (1)生物功能性 生物功能性:因各种生物材料的用途而异,如:作为缓释药物时,药物的缓释性能就是其生物功能性。(2)生物相容性 可概括为材料和活体之间的相互关系,主要包括血液相容性和组织相容性。组织相容性主要指无毒性,无致癌性,无热原反应,无免疫排斥反应,不破坏邻近组织等。血液相容性一般指不引起凝血,不破坏红细胞,不破坏血小板,不改变血中蛋白,不扰乱电解质平衡。(3)化学稳定性 耐生物老化性或可生物降解性。对于长期植入的医用高分子材料,生物稳定性要好;对于暂时植入的医用高分子材料,则要求在确定时间内降解为无毒的单体或片段,通过吸收、代谢过程排出体外。(4)可加工性 首先,严格控制用于合成医用高分子材料的原料纯度,不能带入有害物质,重金属含量不能超标;其次,材料加工助剂必须符合医用标准;第三,对于体内应用的高分子材料,生产环境应当具有符合标准的洁净级别;第四,便于消毒灭菌(紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒和酒精消毒等)。(5)机械强度 在极其复杂的人体环境中，长期植入体内不会减小机械强度。(6)抗消毒性 能接受环氧乙烷气体消毒、酒精消毒、紫外灭菌、高压煮沸等而不产生变性。(7) 材料可降解吸收性 生物医用高分子材料作为永久性材料使用时；不仅要求组织相容性好,而且要求其耐生物老化性好,即要求在活体内非常稳定。而作为非永久性植入材料时,要求其在发挥作用后能自动被吸收,最好能参与正常的代谢循环而被排出体外,如可吸收手术线,吸收就可避免拆线。药物释放体系也是备受青睐的材料。生物降解高分子在活体内的分解可分为水解和酶解两大类。2. 3.医用高分子的发展方向我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60多种,制品达400余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300 t。然而,我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段,还没有能够建立在分子设计的基础上。因此,应该以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几个方面：1）组织工程材料 组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建,延长寿命和提高健康水平。2）生物医用纳米材料药物控释材料及基因治疗载体材料 高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的。一次性注射或口服的高分子疫苗制剂的开发,将克服普通疫苗需多次注射方能奏效的缺点,而深受人们的重视。3）复合生物材料 作为硬组织修复材料的主体,复合生物材料受到广泛重视,它具有强度高、韧性好的特点,目前已广泛用于临床。通过具有不同性能材料的复合,可以达到“取长补短”的效果,可以有效地解决材料的强度、韧性及生物相容性问题,是生物材料新品种开发的有效手段。提高复合材料界面之间的相容性是复合材料研究的主要课题。4）生物材料表面改性 除了设计、制备性能优异的新材料外,还可通过对传统材料进行表面化学处理、表面物理改性和生物改性提高材料性能。材料表面改性是生物材料研究的永久性课题。展望未来,高新技术的注入将极大地增强医用高分子材料产业的活力。常规医学材料的应用中所面临的人工关节失效的磨损碎屑问题,心血管器件的抗凝血问题,材料的降解机制问题,评价材料和植入体长期安全性、可靠性的可靠方法和模型等问题有望得到改善。但同发达国家相比,我国的医用高分子相关产业的规模以及研究开发的水平都还有较大的差距。我国加入WTO后医用材料产业将面临重大挑战和机遇,所以应在国家的大力支持下,跨部门、跨学科通力合作,通过走自力更生与技术引进相结合之路,在生物材料、分子设计、仿生模拟、智能化药物控施等方面重点投入。医用高分子材料必将为造福人类作出更大贡献。参考文献：1 李伯耿，高分子材料的发展现状与趋势，化工生产与技术，1996年，第四期2谢洪泉，高分子材料的发展及应用，湖北化工，1991年，第四期 3杨北平、陈利强、朱明霞，功能高分子材料发展现状及展望，广州化工，2011年，39卷第6期 4杨晓红、王海英，新型高分子材料发展，科技资讯，2009. 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