生物降解材料的体内降解机理.pdf

国外医学生物医学工程分册 年 月第 卷第 8 C文献标识码 D文章编号 E 2 9 L1G3 3 1 F 3 F 23 F G 3 7 0MI G G GN N 1 7 J INH7 N 7G3H 1 F 2H 23 G 1 1 O O J GN 7 GK F G 3 7 L1G3 7 1 K F 23 F G 3 7 1 GN 3 N 1 7 J 23 G 1 7 8 9 F 23 F G 3 7 P 1 O O P N 1 7 J 23 G 1 PI H 3 PF 3 Q RS C 9 JJ3 H U8 1 7N 0 6 JT 77 F H 1 1 3 V G 1 J I IG T IN IN 1 1 J F 3 9 6 1 8 WWC8 W QXX RS C T CC CB DY B J 3IN 2 1 G I3 G 17 1 7Z G G 77 12 T 1 3 12 1 3 2 1 3 G 1 9 G G N1 8 WWC8 Q WB I 1G 8 3 Z 98 B 2 3 U L1 G 1 J F 1 J 3 G 1 FH 3 F 1 1G N 1 7G 2 1 I3 G 1T 1 7 1G 3 I 3 7 FH 3 MT H I G G 1 G I3 G 7 9 7G B 17G3 6 328 8 Q RS W TWCC Z Z 8 Z N 3 Y8 7N Z K Y8 G 0 G I F 1 1 G 1 1 1 1 I 3 7 NH 3 MH I G G F 1 K GN 2 1 1 F 1 3IN 2 1 G I3 G 1 9 1 a3GN I8 WWC8 Q Z Z 8 V Z 58 Z N 3 Y I IG T I G F O 1 7Z 1 2 1 7 33 3 J 3 F 1 3IN 2 1 G I3 G 1 9 9 a3T GN I B 78 WW 8 WS W TW 6 G 8 aZ 8 Y 3 N Y8 G 23 F I HT 8 bT G TI H GNH 1 2 H F Z I H 3 7 5 O 3H 7H7G J 3 1 12 F 1 9 9 1 9 1G 6 32 D 8 8 C B J GN N I 3 1 F 1 12 1 J J F3 1 G 1 1 GG N 1G 1 7I3 12 J N T 1 F 1 T 3 O 7 9 9 6 8 WWX8 CS C UD8 V 7 B BcU6 G G3 I IG F 1 7 G 7G F 7G7 1 1T N F G7 J F3 1 G 1T G N 7 1 9 1 8 WW 8 S T X d 3Z BD8 U O 7 5 8 1 3 69 8 G 6 3J 12 1 3 12 J I H Q G RFH 1G3 I 1G J JH 12 7I 7 9 5 3 78 8 B F 1 D8 d 3Z8 e 12 8 G H H7 1 TcBcU6 7 F 1 G 7 3J J 3 J 3 I HQ G R 9 G 3 78 8 S C XT C B V 1 D8 Y H 08 G I IG 7 3J 7 GN G 3 2 G T N 7 18 7I3 128 HG 7Z G 32 1 V G 18 1 1 3 V G 1 J GN G3 M I 7 G FH 7G F 7GT Z 9 G N1 3 28 WWW8 X Q RS WT C 32 B68U 85 68 D1 77 77 1G J GN 7G3 12GN J c CT X N 7 1 G N H J 7 3J 7 9 G 3 78 WWW8 S T X W 12 f 8 B N YL8 3Z 58 G Y 1 7G I3 2 1 G 3 23 KGN 1 JJ 3 1G 1 1 7H1GN G F 23 F 7G3 G 3 7 JG 3 7 3J J G 1 9 1 8 8 WQ RS X N 1 Y 8 6N H B8 e 118 G 3 7 I H 3 7 JJ 7 7 3J T J K GN BcU 1N 1 F 1 GG N 1G 1 JJ 3 1G 1 1 O G3 9 9 5 G 3 B 78 收稿日期 8 年人工骨植入人体以来 其发展至今已成为一类应 用成熟 种类繁多的生物医用材料 其中高分子生 物降解材料包括胶原 聚酯类 AB CA CAB 等 纤维素 凝胶等 它们可在生物环境下发生结 构破坏和性能蜕变 降解产物可通过正常新陈代谢 排出体外或被吸收利用 对高分子降解材料降解机 理的研究表明 其体内降解可以分为两种方式 化 学降解和生物降解D E 体内化学降解 主要是指高分子材料水解形成小分子单体 小 分子单体离开材料本体 造成材料质量损失的过 程 由于体外实验比较容易模拟材料的体内化学水 解过程 所以对其降解机理研究较为深入 高分子 降解材料植入生物体内后是处于一个盐溶液环境 中 这一环境非常有利于水解的进行 材料首先会 吸水发生膨胀和浸析 在这一溶胀过程中材料体积 会变大 结构会产生空隙 液体随之进入材料内部 这就为材料的进一步水解创造了条件 随后材料的 主链受水溶液的作用 上面的化学键断裂 形成一 个个大分子齐聚物片段 这些片断同样会受溶液断 裂化学键的作用而形成更小的齐聚物片段 直至材 料最终被水解成相应的小分子单体 这时我们可以 观察到材料平均分子量的下降DF E 不同的化学键其 水解活性是有差异的 按水解动力学数据的推导 酸酐 G H 1IH 3 7 在水溶液中的半衰期只有 几分钟 而酯键 G H 7J 37 的半衰期长达几年D E 高分子聚合物主链降解活性的不同在很大程度上 决定了材料的水解速率 除主链降解活性外 高分 子材料水解的速率还受其它多方面因素的影响 材 料的水解不是一个过程单一的反应 在材料水解的 同时会发生齐聚物和单体等无定型分子链的重排 对于一些半结晶材料就会造成材料结晶度的升高 而结晶度的升高会减缓材料的水解速率 降解产物 在局部蓄积可能带来的局部环境GK值的变化 溶 液GK值的变化会显著影响材料水解的速率 在生 物体内材料的水解还会受生物活性物质的影响 此 时材料的降解过程是在化学和生物两种作用下进 行的 体内生物降解 高分子类降解材料的生物降解又称为生物浸 蚀 L 3 7 1 主要有酶 脂质体 微生物以及巨噬 细胞等生物活性物质参与其中 降解过程大致是 材料植入体内后 从生物免疫的角度分析 植入时 的创伤 材料及其降解产物的异物刺激必定会引起 机体的炎症反应 生物体会分泌各种细胞介质和 酶 产生许多自由基和过氧化物阴离子 这些生物 活性物质有的会加速材料的水解 有的会直接裂解 材料的化学键 从而推动生物降解的进行 生物降 解过程中还有这样一个现象 对于一些因为溶胀过 程不明显而降解缓慢的材料 先期水解和酶等物质 对材料表面的腐蚀会造成材料上出现较深的孔洞 低分子物质如自由基和过氧化物等借此渗入材料 内部 造成材料的整体浸蚀 L M 3 7 1 加速材料 的降解 许多研究表明 高分子降解材料的降解速 率与材料介导的机体炎症反应的强弱 局部巨噬细 胞的数量有密切的关系 而植入材料后机体炎症反 应的强弱除了受生物体个体差异 材料本身性质等 一般因素影响外 材料片段颗粒的分子量大小 浓 度 表面形态 聚合程度等对其都有影响D NE 在降解过程中随着高分子聚合物材料的裂解 产生了大量的材料单体小分子或小片段齐聚物 此 时表现为材料平均分子量的下降 而当小分子颗粒 的量蓄积到一定程度 它们就会离开材料结构扩散 到周围环境中去 材料就出现失重和力学性能的改 变 材料小分子颗粒在生物体内环境中的扩散一方 面遵循溶剂在溶液中的热力学扩散过程 另一方面 受到诸如巨噬细胞吞噬作用等生物转运系统的影 响DN E 生物陶瓷类降解材料 生物陶瓷可分为惰性的生物陶瓷 表面活性的 生物陶瓷 可吸收的生物陶瓷和生物陶瓷与其它材 N 国外医学生物医学工程分册 年 月第 卷第 8 物理降解 包括由磨损 折断 断裂等物理作用造成的材料结构的破坏和质 量的损耗 化学降解 主要是材料的水解和小分 子降解颗粒的形成与扩散 8 37 A8 B 3C 7 D 48 E 7 3 8 N PG F J Q8 5 3 1 48 R 7F 2 1 48 F H F J FL 1 J 23 K F 1 I 1F3 G F3 ML 3 1 1 H 1F7 1 3 JJ F7 9 F 3 8 8 N STK 9 12 E 8 M B9 6L1FM 7 78 M 3 F 3 D F 1 1 1 G F3 23 K F 1 I 1 I L I F 31 F H LY 7F 3K 1ML 3 7Z J 7 1 HM F 1 3 F 7 9 F 3 78 8 N K O T 9 8 M 8 1 R a 7 3 M H3 23 77 7 1 23 F 1 MK 1 7 1 G G 1 HH F 17 I H L F 9 6H 5 012Y b 12Z8 8 Y ZN OK C P8 6 M1 08 6 M 3 8 F 23 J H LYV8 K F ZKH LY FML 1 2 L ZK 1 FML FM 3 J C H L 37N 7F3 K F 3 7 1 7 3I H3 H 3F 7 3 G 1FF FM 3 7 7 J F 3 7 9 K F 3 78 8 N 6M 1JM 2 P8 9 J7 98 C 98 F 5 3 HM 2 H 3F 1F 3 K F 17N II F I 7 D H 7 F 1 1 7 3I 3 9 5 F 3 a 78 SS 8 ON KT O C 5R8 3 MF cV 0II F7 I J 23 J H L 3 H 3F 7 1 3 F 33 K 3 G 7F3 7F J 7F7 1 G F3 9 F 3 78 SSO Y SZN TTK O S 7 V4 5 M 1 7 7 I J 23 F 1 I H 1F J H L 37 9 R 1 5 F 38 SS 8 Y K ZN SK 9 8 V 7 H7 58 V b 98 F QM J 23 F 1 M 1 7 I HM 7HM F 9 F 3 7 1 1 8 8 N K O V 7 6 1F 7 P8 R 33 d2 7 a 8 a 2 3 6X8 F KQ3 HM 7K HM F 1FN 1 G F3 LF F W FL 9 F 3 78 8 1 4E8 R98 RM 1 B68 F V 23 F 1 J M G 3 I 1 J 3 N R c X FM F 1 I c X E X 9 F K 3 78 SS 8 OY 0G F 1 II F7 I M K F 7 1 I 3 FM WF3 3 F3 W H3 F 1 JL I J3 J 7F7 1 FM 23 FM I F 37 H3 F 1 JL 3 HM 27 9 F 3 78 8 N TK 收稿日期 f Sf O 致读者 新的一年孕育着新的生机 新的一年代表着新的面貌 新的一年意味着新的起点和新的目标 新年伊 始 在辞旧迎新之际 刚刚加盟中华医学会的两大期刊系列 国外医学和中国医学系列杂志 将以崭新的 面貌呈现在广大读者面前 根据卫生部 科技部 新闻出版总署有关科技期刊调整的规定 由卫生部主管的其中 种杂志 自 年 月起正式划归中华医学会主办 为了便于管理 中华医学会将新主办的杂志分为两大系列 中华医 学会国外医学和中国医学系列杂志 并成立了专门的管理办公室 为保持中华医学会系列杂志的一贯特色 两系列杂志统一使用了有中华医学会标识的封面和统一的编 排格式 同时也保留了国外医学和中国医学系列杂志的原有风格 使其成为中华医学会期刊方阵中新的亮点 刚刚迈入中华医学会期刊方阵的新成员们 必将同享中华医学会百年历史底蕴和丰厚专家资源 秉承 中华医学会 服务医药卫生事业 推