膨体聚四氟乙烯在生物医学的应用.doc

膨体聚四氟乙烯在生物医学的应用姓名：王志响班级：高Z09学号：091478摘要：膨体聚四氟乙烯是一种新型的医用高分子材料，由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成，无毒、无致癌、无致敏等副作用。由于其特有的微孔结构，而且人体组织细胞及血管可长入其微孔，形成组织连接，如同自体组织一样。这种组织长入的组织愈合方式，较传统硅橡胶的纤维包裹的组织愈合方式更加优越，从医学角度考虑，膨体聚四氟乙烯已经成为医学上的重要填充材料，是目前最为理想的生物组织代用品。Abstract: Polytetrafluoroethylene is a new type of medical polymer materials, made of PTFE resin by stretching and other special processing methods, non-toxic, non-carcinogenic, non-allergenic and other side effects. Because of its unique microporous structure, and human tissue cells and blood vessels can grow into its porous formation of the organization to connect, like autologous tissue. Tissue ingrowth of tissue healing way than the traditional Silastic fiber wrapped organizations healing way more superior, from a medical perspective, expanded polytetrafluoroethylene has become an important filler material for medical, is the most ideal biological organizational substitutes.关键词：PTFE，EPTFE，生物材料，医用材料，医用高分子Key word: PTFE，EPTFE，Biological materials，Medical materials，Medical polymer1.概况我国医用高分子材料的研究是从50年代末以研制塑料输液袋、输血袋开始的，近十多年有了较大的发展。从颅骨到脚趾关节、从心脏瓣膜到心血管、人工皮肤及整形外科、口腔科、五官科、计划生育等诸方面都在使用高分子材料。硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、无毒聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯等都相继在临床中应用。本来，用拉伸法成型的聚四氟乙烯(expanded Polytetrafluoro ethylene，以下简称EPTFE)医用制品在我国尚属空白。上海市塑料研究所于1979年从研究人工血管人手，开始进行EPTFE医用制品的研究，先后开展了人工器官、人体器官修补材料、医疗器械用材料等方面的研究，现已研制出不同规格、性能各异的EPTFE医用产品20余种。填补了国内医学界的多项空白【1】。2.成型方法及性能成型EPTFE医用制品的方法是拉伸法。其工艺过程大致为：以聚四氟乙烯分散树脂为原料，加人液状助挤剂，混合均匀后，预压成坯体，将其放在专用设备上，按需要挤成管状、棒状制品，再经干燥去除助挤剂。此时对管状制品可进行拉伸；而对棒状制品则要经压延后，方可干燥、拉伸。被拉伸的制品应在特定的温度范围内热定型，经冷却后便可得到EPTFE医用制品。其工艺流程图如下：图1.EPTFE工艺流程用拉伸法制备的EPTFE医用制品，其结构很新颖。在产品中具有以纤维连接节点的多孔网状结构。人体内纤维组织细胞通过微纤维间的孔隙由制品的外表面长人内表面使之与人体组织融为一体。因产品的材质是聚四氟乙烯和独特的多孔网络结构，使其具有作为医用材料的诸多优良性能:无毒，组织相容性好，不致癌，耐生物老化，抗血栓性能优良，不漏血、无需进行预凝血处理，消毒容易，白色，柔软，富有弹性【2】。产品性能见表1.表1. EPTFE医用制品的性能指标3.应用EPTFE材料是纯惰性的，具有非常强的生物适应性，不会引起机体的排斥，对人体无生理副作用，可用任何方法消毒，且具有多微孔结构，从而可用于多种康复解决方案，包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合。3.1在心脏瓣膜上的应用梁勇【3】将片状超微孔膨体聚四氟乙烯材料缝制于弹性支架上做成人工心脏瓣膜，以 Baxter 人工双叶机械瓣作对照，对新型瓣膜进行了静态泄漏和定常流测试。试验结果显示两种瓣膜静态泄漏率无显著差异（P0.05），定常流下高分子瓣膜跨瓣压差更低，两组间存在显著差异（P0.001），这说明新型高分子人工心脏瓣膜体外流体动力学性能优于 Baxter机械瓣。对研制的25#和27#四瓣叶、无支架、带腱索人工二尖瓣-超微孔膨体聚四氟乙烯人工心脏瓣膜（UPMV）进行体外脉动流检测，了解其体外脉动流力学特征，结果证明25#和27#UPMV 在体外脉动流下的平均跨瓣压差、有效开口面积和返流百分比均符合国家标准。对25#UPMV进行体外脉动流检测，主要观察指标：使用 TH-1200 型人工心脏瓣膜体外脉动流试验台对两组瓣膜进行检测，观察流量为 2，3，4，5，6Lmin- 1时的甲均跨瓣压差、开口面积和返流量。结果说明，（1）平均跨瓣压差，25#UPMV 组在不同流量时均小于 10mmHg，不同流量下 25#UPMV组平均跨瓣压差均低于 25#人工机械瓣组（P=0.000）；（2）有效开口面积，25#UPMV 组在不同流量时均高于1.5 cm2，流量为3，5，6 Lmin- 1时，25# UPMV 组有效开口面积大于25#人工机械瓣组（P0.01）；（3）返流百分比，25#UPMV组在不同流量时均小于 10%，流量为2 和 3Lmin- 1时，25#UPMV 组返流百分比低于25#人工机械瓣组（P0.01）。这说明 25#UPMV在体外脉动流下的平均跨瓣压差、有效开口面积和返流百分比均符合国家标准，总体表现优于25#CL-型人工机械心脏瓣膜【4】。李海波【5】测试膨体聚四氟乙烯人工二尖瓣的体外耐久性，结果表明：（1）瓣膜大体观察，6 个膨体聚四氟乙烯人工二尖瓣在每个周期的循环中均能够完全开放与闭合，每个膨体聚四氟乙烯人工二尖瓣的腱索均处于张紧状态，瓣膜大小瓣间对合严密，无肉眼可见的缝隙。（2）腱索长度变化，腱索长度随时间（实验次数）的增加而增加，但增加速度逐渐减慢，0.5 亿次时平均增加（0.7950.037）mm，1 亿次时增加（0.5870.044）mm，以后增加缓慢，不超过（0.1680.021）mm。总体上随时间变化腱索增长差异有显著性意义（F=5025.909，P=0.000），腱索长度增加各腱索间差异无显著性意义（F=2.119，P=0.067）。（3）平均跨瓣压差，疲劳实验后平均跨瓣压差略高于实验前，差异无显著性意义分别为（4.5401.846），（4.498 1.430）mm Hg，F=0.013，P=0.912。（4）瓣膜有效开口面积，疲劳实验后瓣膜有效开口面积略高于实验前，差异无显著性意义分别为（2.6331.077），（2.4741.074）cm2，F=0.651，P=0.427。（5）瓣膜反流量，疲劳实验后瓣膜反流量低于实验前，差异有显著性意义分别为（1.2911.028），（2.1281.250）mL，F=8.606，P=0.007。（6）瓣膜反流率，疲劳实验后瓣膜反流率低于实验前，差异有显著性意义分别为（3.4912.998）%，（5.1471.736）%，F=5.849，P=0.023。结果说明膨体聚四氟乙烯人工二尖瓣具有良好的体外耐久性及流体力学特性。3.2在鼻部整形上的应用陈滔【6】对100例患者采用“开放式”切口，根据鼻部具体情况，将膨体材料雕刻成所需形状，埋置于相应部位，构建鼻部假体支架，改善鼻部形态，取得良好效果。张召【7】系统回顾了其所在医院两年150例实施膨体聚四氟乙烯假体隆鼻术的患者的情况，统计了相关数据，重点介绍了其中21例并发症（主要为假体外露及慢性感染）的观察结果及处理过程。经过再次处理，并发症的患者均基本满意，随访612个月，未见异常。结果：大部分并发症的产生与施术者对手术方式的选择、手术操作以及适应证处理不当有明显的关系，根据鼻部不同的条件，选择不同的手术方式，依靠膨体聚四氟乙烯的特点，及自身组织移植，把握好适应证，正确操作可以达到理想的效果。潘宝华【8】选择隆鼻术后效果不佳的68例患者，手术取出原有的硅橡胶鼻假体，将膨体聚四氟乙烯加强型补片，根据患者的脸型、鼻型要求以及医学美学观点，进行雕刻后置入体内。其中24例取自体耳软骨，固定于假体的鼻尖部位，以改观鼻尖效果。结果表明，膨体聚四氟乙烯是较理想的隆鼻材料替代品，尤其适合硅橡胶隆鼻术后，外观不佳、鼻尖部张力过大导致鼻尖皮肤变薄的患者；假体复合自体耳软骨能有效延长鼻长度，抬高鼻尖。叶明【9】发明了复合型鼻假体，在由固体硅橡胶制成的假L型或柳叶型的鼻背部开一长槽，长槽内粘接有膨体聚四氟乙烯制成的与长槽相应的长条体。在最为关键的鼻背部（包括鼻尖部），采用了和人体组织相融性极佳的膨体聚四氟乙烯长条体结构，使材料植入人体后，人体自身组织细胞长入膨体聚四氟乙烯长条体内部，有效的预防了材料的排异、移动、破溃等现象的发生；同时也防止了对光的反射现象，使整形后的面部形态更加自然、逼真。这种复合鼻假体，基座是固体硅橡胶，有一定的硬度，切削过程简单，植入方便，制作时可预制成特定形状，使之更符合临床应用的需要。该发明由于成本较低，价格合理，符合一般人的承受能力，容易被大多数人接受。3.3人工血管目前该产品主要用于股动脉假性动脉瘤血管移植；主动脉缩窄段切除(或修补)人工血管移植；门静脉高压分流术的架桥材料；上、下腔静脉与右心房搭桥；肠系静脉与右心房搭桥；血液透析等。经上海市胸科医院、北京安贞医院、上海市华山医院、第二军医大学附属长征医院、河南医科大学附属第一医院等单位临床应用百余例，均收到良好效果。最长使用时间达到了9年余【2】。马艳【10】用共价交联的肝素-海藻酸钠水凝胶对小口径膨体聚四氟乙烯人工血管进行表面修饰和改性，考察其血液相容性和组织相容性。结果：（1）修饰后的人工血管，衰减全反射-傅立叶变换红外光谱结果显示在 1626cm- 1处出现了 - CO- NH- 基团的吸收；（2）修饰后人工血管的接触角由（1251）降低为（842）；（3）修饰后的人工血管，具有较长的活化部分凝血激酶时间和凝血酶原时间、较低的溶血度 0.065%、较少数量的血小板黏附；（4）凝血酶失活实验结果显示，凝胶灌注修饰后的人工血管，对凝血酶的活性有较强的抑制作用，因此具有血栓形成的性能且稳定性好。这说明肝素 - 海藻酸钠凝胶修饰的膨体聚四氟乙烯具有良好血液相容性及组织相容性，可应用于小口径人工血管。姜畅【11】用共价交联的海藻酸钠和水蛭素层层自组装后对小口径膨体聚四氟乙烯人工血管进行表面修饰和改性，观察其血液相容性，得出结果：（1）修饰后的人工血管表面吸附的水蛭素浓度为 16.35gcm2；（2）衰减全反射：傅立叶变换红外光谱结果显示出特征峰位，证明水蛭素成功固定到人工血管表面；（3）修饰后人工血管的接触角降低，亲水性能增强；（4）修饰后的人工血管与未修饰的人工血管相比，活化部分凝血激酶时间和凝血酶原时间延长、血小板黏附情况减少，具有更好的血液相容性。这说明共价交联水蛭素/ 海藻酸钠涂层抗凝血修饰可提高膨体聚四氟乙烯人工血管的表面性能及血液相容性。3.4人工气管该管用于战伤、外伤、喉癌手术等各种原因引起的颈部气管软骨较大面积缺损、气管塌陷和不能形成腔管正常呼吸的患者，使其恢复正常呼吸，由残疾人变为社会有用之人。经空军长春医院临床应用10例并随访10年，成活率为100%【2】。3.5其他方面的应用线胤生【12】探讨应用膨体聚四氟乙烯肺模型消除肺切除后残腔的可行性，12 只健康杂种犬，随机分成模型组、填塞组，6只/组，模型组按肺切除手术常规处理，未置入任何材料，1只犬因发生支气管胸膜瘘于术后10天死亡，气管纵隔有移位；填塞组将预先设计的膨体聚四氟乙烯模型直接置入胸腔，胸顶和隔肌缝针疏松固定防止移位，未发生支气管胸膜瘘，无纵隔移位，置入体内的膨体聚四氟乙烯肺模型保持原状，表面覆盖纤维结缔组织，剖面内无积液。肺切除后6、12和24周，两组动物胸膜组织病理变化及超微结构变化基本相似，均未见明显炎症反应。结果说明，肺切除后人工材料填塞消除残腔是可行的，膨体聚四氟乙烯是现阶段理想的填塞材料。王海鹏【13】对比观察了膨体聚四氟乙烯补片与聚丙烯类补片两种不同生物材料在老年腹股沟斜疝中的应用效果。结果表明，膨体聚四氟乙烯补片与聚丙烯类补片用于老年腹股沟疝置入安全有效，并发症少，复发率较传统置入低，其中膨体聚四氟乙烯补片较聚丙烯类补片更为舒适。田田【14】用实验探究高分子材料膨体聚四氟乙烯作为创面覆盖材料的可行性，结果表明，膨体聚四氟乙烯引起的炎性反应及异物反应较小，置于受损创面上未见不良反应，可以将其作为创面覆盖材料。4.结束语膨体聚四氟乙烯已成功应用于人体鼻部整形、心脏瓣膜、人造血管以及消除肺部残腔等方面。膨体聚四氟乙烯作为一种新型的医用高分子材料，正逐步取代传统硅橡胶成为目前最为理想的生物组织代用品，它在人体上的进一步应用及其生物稳定性还有待深入探索。参考文献【1】刘国惠.膨体聚四氟乙烯医用制品的研究J.上海化工,1994,19(3）：1-3.【2】刘国惠.膨体聚四氟乙烯医用制品J上海化工,1992,19(8):23-24.【3】梁勇，王武军，蔡开灿.超微孔膨体聚四氟乙烯人工二尖瓣体外脉动流性能研究J.南方医科大学学报，2007，27（5）:660- 662.【4】李乐凡,李思东,汪志芬.膨体聚四氟乙烯在医学上的应用与研究J.化学工程师,2011,12:46-48.【5】李海波，王武军，蔡开灿.膨体聚