《生物医学高分子》演示PPT

1、1 沈沈 新新 元元 东华大学材料科学与工程学院东华大学材料科学与工程学院 2 生物材料（biomedical materials）包括生物医 学材料、生物模拟材料和仿生设计新材料。 生物医学材料是用于生命系统接触和发生相互作 用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替 换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能 材料。 生物医学材料包括金属生物医学材料、无机非金 属生物医学材料和高分子生物医学材料。 生物医学高分子材料也称医用高分子（Biomedica1 Polymer）材料，它是一类用于临床医学的高分子及 其复合材料。 。 3 1.按来源分类 （1） 天然医用高分子材料天然医用高分

2、子材料 如胶原、明胶、丝蛋如胶原、明胶、丝蛋 白、角质蛋白、纤维素、粘多糖、甲壳素及其衍白、角质蛋白、纤维素、粘多糖、甲壳素及其衍 生物等。生物等。 （2） 人工合成医用高分子材料人工合成医用高分子材料 如聚氨酯、硅橡如聚氨酯、硅橡 胶、聚酯等。胶、聚酯等。 （3 3） 天然生物组织与器官天然生物组织与器官 包括：包括：取自患者自体的组织取自患者自体的组织 取自其他人的同种异体组织取自其他人的同种异体组织 来自其他动物的异种同类组织。来自其他动物的异种同类组织。 4 合成高分子生物医学材料 有四种聚合物是专门为生物医学应用而开发的： 聚乙交酯（PGA） 聚（丙交酯）（PLA） 聚乙交酯-丙交酯

3、（PGLA） 聚-对-二氧杂环已酮（PDS） 5 有几种已工业化生产的聚合物，虽不是专 门为生物医学应用而生产，但通过用专门的技 术进行加工后也可以制成供生物医学方面应用 的纤维、细丝、微孔材料和管状材料。 聚四氟乙烯（用做微孔织物和薄膜） 聚丙烯（用做微孔薄膜和中空纤维膜 ) 聚丙烯腈（用做中空纤维膜） 聚酰胺纤维 6 2.按材料与活体组织的相互作用关系分类 生物惰性（bioinert）高分子材料 指在体内不降解、不变性、不引起长期组织反应 的生物医学高分子材料 ，适合长期植入体内。 生物活性（bioaciive）高分子材料 指植入高分子材料能够与周围组织发生相互作用， 一般指有益的作用。

4、生物吸收（bioabsorbable）高分子材料 在体内逐渐降解，其降解产物被肌体吸收代谢。 7 3.按生物医学用途分类 硬组织相容性生物医学高分子材料 软组织相容性生物医学高分子材料 血液相容性生物医学高分子材料 药物和药物控释生物医学高分子材料 8 l(一）一） 对医用高分子材料本身性能的要求对医用高分子材料本身性能的要求 l1.耐生物老化性。对于长期植入的医用高分子材料，耐生物老化性。对于长期植入的医用高分子材料， 生物稳定性要好，但对于暂时植入的医用高分子材料，生物稳定性要好，但对于暂时植入的医用高分子材料， 则要求能够在确定时间内降解为无毒的单体或片断，则要求能够在确定时间内降解为无

5、毒的单体或片断， 通过吸收、代谢过程排出体外。通过吸收、代谢过程排出体外。 l2.物理和力学稳定性。针对不同的用途，在使用期内物理和力学稳定性。针对不同的用途，在使用期内 医用高分子材料的强度、弹性、尺寸稳定性、耐曲挠医用高分子材料的强度、弹性、尺寸稳定性、耐曲挠 疲劳性、耐磨性应适当。对于某些用途，还要求具有疲劳性、耐磨性应适当。对于某些用途，还要求具有 界面稳定性。界面稳定性。 l3.易于加工成型。易于加工成型。 l4.材料易得，价格适当。材料易得，价格适当。 l5.便于消毒灭菌。便于消毒灭菌。 9 l（二）对医用高分子材料的人体效应的（二）对医用高分子材料的人体效应的 要求要求-生物相容

6、性生物相容性 l 生物相容性是描述生物医用材料与生生物相容性是描述生物医用材料与生 物体相互作用情况的概念。如果说某种物体相互作用情况的概念。如果说某种 材料的生物相容性好，是指这种材料能材料的生物相容性好，是指这种材料能 够与肌体相互适应，即材料对肌体没有够与肌体相互适应，即材料对肌体没有 显著或严重的不良反应，肌体也不引起显著或严重的不良反应，肌体也不引起 材料性能的改变。材料性能的改变。 l 生物相容性生物相容性包括血液相容性、组织包括血液相容性、组织 相容性和生物降解吸收性。相容性和生物降解吸收性。 10 l1 1 血液相容性血液相容性 l指材料与血液接触时，不发生溶血或凝血。指材料与

7、血液接触时，不发生溶血或凝血。 l具有抗血栓性能的材料的表面结构有以下具有抗血栓性能的材料的表面结构有以下 特征。特征。 l (1)(1)带负电荷表面带负电荷表面 l （2 2）具亲水性或疏水性均衡的表面）具亲水性或疏水性均衡的表面 l （3 3）具微相分离结构表面）具微相分离结构表面 l （4 4）具接枝或涂覆抗凝血物质表面天然）具接枝或涂覆抗凝血物质表面天然 的抗凝血物质有尿激酶、肝素、前列腺素的抗凝血物质有尿激酶、肝素、前列腺素 等。等。 l (5)(5)伪内膜形成表面伪内膜形成表面 11 l2.2.组织相容性组织相容性 l指材料与血液以外的生物组织接触时，指材料与血液以外的生物组织接触

8、时， 材料本身的性能满足使用要求而对生物材料本身的性能满足使用要求而对生物 体无刺激性、不使组织和细胞发生炎症、体无刺激性、不使组织和细胞发生炎症、 坏死和功能下降，并能按照需要进行增坏死和功能下降，并能按照需要进行增 殖和代谢。殖和代谢。 l具体来说，要求材料置于一般组织表面、具体来说，要求材料置于一般组织表面、 器官空间组织内等处后，活体组织不发器官空间组织内等处后，活体组织不发 生排斥反应，材料自身也不因与活体组生排斥反应，材料自身也不因与活体组 织、体液中多成分长期接触发生性质劣织、体液中多成分长期接触发生性质劣 化，功能下降。化，功能下降。 12 l3 3生物降解吸收性生物降解吸收性

9、 l 指材料在活体环境中可发生速度能控指材料在活体环境中可发生速度能控 制的降解，并能被活体在一定时间内自制的降解，并能被活体在一定时间内自 行吸收代谢或排泄。行吸收代谢或排泄。 l 按照在生物体内降解方式可分为水按照在生物体内降解方式可分为水 解型和酶解型两种。解型和酶解型两种。 13 l（三）具备效果显示功能（三）具备效果显示功能 l 具有显示其医用效果的功能，即生物功具有显示其医用效果的功能，即生物功 能性。能性。 l 1.1.可检查、诊断疾病可检查、诊断疾病 l 2 2可辅助治疗疾病如注射器、缝合线和可辅助治疗疾病如注射器、缝合线和 手套等手术用品材料手套等手术用品材料 l 3.3.可

10、分别满足各脏器对维持或延长生命功可分别满足各脏器对维持或延长生命功 能的性能要求能的性能要求 l 4.4.具备支持活体、保护软组织、脑和内脏具备支持活体、保护软组织、脑和内脏 的功能等。的功能等。 l 5.5.具备可改变药物吸收途径，控制药物释具备可改变药物吸收途径，控制药物释 放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能。放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能。 14 l（四）对医用高分子材料生产与加工的要求（四）对医用高分子材料生产与加工的要求 l要防止在医用高分子材料生产、加工工程中要防止在医用高分子材料生产、加工工程中 引入对人体有害的物质。引入对人体有害的物质。 l1.严格控制用于合成医用

11、高分子材料的原料严格控制用于合成医用高分子材料的原料 的纯度，不能代入有害杂质，重金属含量不的纯度，不能代入有害杂质，重金属含量不 能超标。能超标。 l2.医用高分子材料的加工助剂必须是符合医医用高分子材料的加工助剂必须是符合医 用标准。用标准。 l3.对于体内应用的医用高分子材料，生产环对于体内应用的医用高分子材料，生产环 境应当具有适宜的洁净级别。境应当具有适宜的洁净级别。 15 l1甲壳素的存在 l 甲壳质（chitin）又名几丁质、甲壳素、壳 多糖，广泛存在于节足动物（蜘蛛类、甲壳类） 的翅膀或外壳及真菌和藻类的细胞壁中。在自 然界中，甲壳质的年生物合成量约100亿吨， 是地球上除纤维

12、素以外的第二大有机资源，是 人类可充分利用的巨大自然资源宝库。 16 17 2.甲壳素的研究开发现状 l 甲壳质及其衍生物工业正在崛起，研究开发 正方兴未艾。 l 从20世纪80年代以来，美国和日本等国都已 经投入了大量人力、物力进行这方面的开发与 研究。 l 我国的甲壳质资源极其丰富，而且曾是研究 开发甲壳质制品较早的国家之一。早在1958年， 就对甲壳质的性能及生产进行过研究，并用于 纺织染整上作上浆剂。进入20世纪80年代后期， 甲壳质资源的开发利用引起了一些科研院所的 重视，并开始了在医疗和保健等领域的研究与 开发。 l 18 l1) 抗菌、杀菌作用 l 脱乙酰度为30和70的甲壳质能

13、提高宿主抗 Sendai病毒及大肠杆菌感染能力。壳聚糖可抑制细菌、 霉菌生长。 l2) 抗肿瘤作用 l 甲壳质可选择性地凝聚白血病的L1210细胞， Ehrlich腹水癌C，对正常的红血球骨髓细胞无影响。 19 l3) 促进组织修复及止血作用 l 甲壳质及其降解产物都带有正电荷，可以从血清中 分离出血小板因子-4，增加血清中H6水平，或促进血 小板聚集或凝血素系统。作为止血剂有促进伤口愈合、 抑制伤口愈合纤维增生、并促进组织生长的功能，对 烧、烫伤有独特疗效。 l4) 增强免疫力 l 壳聚糖能增强巨噬细胞的吞噬作用和水解酶的活性， 刺激巨噬细胞产生淋巴因子，启动免疫系统，且不增 加抗体的产生。

14、 l 此外，壳聚糖为天然抗酸剂，具中和胃酸、抗溃 疡作用，还可降低肾病患者血清胆固醇、尿素及肌酸 水平。在医药、农药制剂开发中作缓释剂载体辅料， 合成人工器官（人工皮肤、粘膜、腿、牙、骨）及骨 固定棒材。 20 l4.甲壳质及壳聚糖的制备 l以虾蟹壳为原料，通过以下步骤制备： l 原料预处理 l 将虾蟹壳的肉质、污物尽可能剔除，后用水 洗净，注意虾蟹壳一定要新鲜的，腐败的应去 掉。 l 浸酸 l 取洗净的新鲜虾蟹壳，加HCI溶液浸泡，除 去其中CaCO3、Ca3（PO4）2等矿物质成分。 l 碱煮 l 将浸酸后的软壳浸泡于NaOH溶液中煮沸1h左 右，目的是使蛋白质被碱液溶解，油脂皂化溶 于碱

15、水中，同时色素也遭到破坏。 l 氧化脱色 l 将碱煮后的虾蟹壳浸于清水中，滴入KMnO4 酸性溶液，以氧化原料中的色素和一些未被碱 除去的杂质。 l 还原 l 将氧化后的原料浸泡清水中，并滴入草酸溶 液，直至蟹虾壳的褐色完全褪尽，色泽呈纯白 为止。滤干后干燥，得到甲壳质。 l 脱乙酰基 l 将甲壳质浸泡于NaOH溶液中可达到脱乙酰目 的。脱乙酰基后滤干后干燥，即得壳聚糖。 l 21 l5甲壳质、壳聚糖及其衍生物的应用 l （1）医药及医疗领域 l-生产药物的原料 l壳聚糖及其水解的壳聚寡糖、氨基葡萄糖等已 用作生产药物的中间体、载体或辅料。 l-药用辅料 l 甲壳质及其衍生物作为新型的药用辅料

16、已收 载于药剂辅料大全及药用辅料应用技 术，它们可用作制剂的填充剂、分散剂、粘 结剂、崩解剂、包衣剂、制粒剂、稳定剂、植 入剂的载体、控释制剂的赋形剂和控释膜材料、 微囊和微球的囊材、抗癌药物的复合物、片剂 的稀释剂等。 l -人工皮肤（医用敷料） l 用甲壳质和壳聚糖制作的外用撒粉、药膏及 填充物已广泛用于外科敷料的生产。 l 用甲壳质、壳聚糖等原料制成的人工皮肤 （医用敷料）用于整形内科、皮肤科，作为被 覆保护材料。 l 22 l -手术缝合线 l用甲壳质材料制成的外科手术缝合线，具有柔 软、易打结、易吸收无炎症反应等特点，加 速愈合。 - 抗凝剂 l外科手术中已采用壳聚糖作止血材料，它比

17、常 规止血剂的止血效果好，且操作简便，不易感 染。 l-人工器官 l 用甲壳质及衍生物的中空纤维膜 制成的人工 肾可以经受高温消毒，而且有较大的机械强度。 在对血液透析时，克服了长期使用醋酸纤维和 铜氨纤维膜制成的人工肾对中、低分子有毒物 质透过率低的缺点。 l-骨修复材料 l 甲壳质可制成骨缺损支架材料，骨细胞可在 其支架上爬行替代，生长良好。由壳聚糖配以 适当的无机盐制造的“骨钉”，在骨外科手术 中用于取代钢板以固定骨骼。 l- 接触眼镜材料 l 甲壳质类物质是制备硬性或软性接触眼镜的 理想材料。所得产品透气性能优异且具促进眼 内伤口或创面愈合作用。若加入染色剂还可制 作新颖的彩色接触镜。

18、 l 23 l l(2)化妆品领域 l 甲壳质、壳聚糖具有良好的增稠、保湿、重 金属络合、防静电性能，广泛用于各类膏霜及 护发用品等化妆品中，起到吸湿、保湿、护发、 润肤等功效 l l（3） 农业领域 l l-作植物种子处理剂 l 以壳聚糖处理的植物种子，发芽率有提高， 增加了抗土壤真菌的能力。 l l-杀菌剂 l、 壳聚糖能阻止植物病原菌细胞的发育生长， 诱导出宿主植物对病原菌的防护机能，减少菌 类对植物的危害。 l l（4） 其他 l 壳聚糖、甲壳质在纺织印染行业中作污水处 理剂；食品工业中的增稠剂、絮凝剂；造纸工 业中的新型助剂；贵金属提取络合剂；涂料、 颜料、染料添加剂等。 l 24

19、l甲壳素类纤维纺丝原液的制备 以壳聚糖为原料时，多选用5%以下的醋酸水溶液 作为溶剂。 甲壳素纺丝原液的制备多采用溶解性能优异的有 机溶剂,加适当的氯化锂助溶。 l甲壳素类纤维的成型 制备甲壳素类纤维可采用干法纺丝、湿法纺丝和 干-湿法纺丝等不同的成型工艺 。 l甲壳素类纤维的后处理 甲壳素类纤维的后处理包括拉伸和还原等工序。 拉伸可在纺丝成型时连续进行，也可以在制成初 生纤维后再进行后拉伸。 对于某些甲壳素衍生物纺制的纤维，可将该类纤 维直接应用，也可根据需要 25 甲壳素类纤维是由甲壳素类物质作为原 料制得的，因此它们具有甲壳素类物质的一些 性能，如良好的生物活性、生物相容性和生物 可降解

20、性等。同时纤维成型过程中超分子结构 发生的改变和形成的形态结构对纤维的性能也 有一定的影响。另外必须指出，不同种类的甲 壳素类纤维由于其化学结构的不同，导致其超 分子结构也有一定差异。 26 断裂强度 品种 线密度 /tex 强度/cN.dtex-1伸长/% 打结强 度 /cN.dt ex-1 干强湿强干伸 湿伸 甲壳素纤 维 0.17- 0.44 0 . 9 7 - 2.20 0.35- 0.97 4-83-8 0.44- 1.44 壳聚糖纤 维 0.17- 0.44 0 . 9 7 - 2.73 0.35- 1.23 4-86-12 0.44- 1.32 表:甲壳素和壳聚糖纤维的质量指标

21、27 l 目前甲壳素纤维和壳聚糖纤维的断裂强度较低， 特别是湿强远低于干强，这使它们的加工和应用受 到一定的限制。 l 我们制备的壳聚糖纤维经中国纺织工业协会化 纤产品检测中心测试。线密度为2.01dtex，断裂强 度为2.02.5cN/dtex，断裂伸长率为9%左，达到国 外同类纤维先进水平。 28 l 针织制衣 l甲壳素类短纤维纺纱 l 机织制衣 l 甲壳素类短纤维疏棉成网浸轧 烘干裁切包装消毒医用非织造布 29 l 目前国外的甲壳素类纤维主要用于医疗卫生领域， 特别是日本和美国利用甲壳素及其衍生物制成可吸收 医用缝合线和医用敷料。 l 近年日本开发了服装用的甲壳素/纤维素共混纤维 蟹鳖纶

22、，该纤维具有抗菌、防霉、去臭、吸湿、保温 柔软、染色性好等优点，已引起纤维工作者的高度重 视。 l 30 l1胶原的存在 l胶原是蛋白质中，它主要存在于动物的结缔组 织和硬骨料组织。 l不同组织中的胶原，其化学组成和结构都有差 异，一般按胶原的所在组织称之为皮胶原、骨 胶原、齿胶原等。 31 2胶原蛋白纤维的制备与应用 l 胶原纤维是通过重新组构牛屈肌腱的骨胶 原悬浮液制成的。首先将干净的肌腱薄片用解 酶进行处理，除去骨胶原纤维素中的弹性硬， 使之容易膨胀。之后将肌腱薄片浸在氰乙酸和 甲醇-水的混其膨胀。接着再将得到的混合物 均匀化处理和过滤，然后压入适当的凝固浴里 形成丝条。 32 胶原纤维

23、的基本性能及与其他纤维的比较 表 胶原纤维的基本性能及与其他纤维的比较 项目胶原纤维羊毛乳酪纤 维 大豆蛋白纤 维 干抗张强度/g.d-11.8-2.51.0-1.71.10.7 干伸长率/%40-5025-355060 湿抗张强度/g.d-1）0.8-1.50.76- 1.63 0.60.35 湿伸长率/%42-5025-506060 初始弹性模数/g.d-126-5811-25 相对密度1.391.32 柔韧度很好很好 33 l 胶原纤维几乎与人的皮肤组成相同，具有 最好的亲和性和穿着舒适性，其干强度和湿强 度都超过了羊毛，弹性也远远超过了羊毛，还 具有抑菌作用。胶原纤维可制成外科手术缝合

24、 线，当伤口愈合时，不需拆线，可被人体吸收。 胶原纤维还特别适合制作贴身穿着的内衣和内 裤。 34 1聚乳酸的原料 聚乳酸（PLA）是以乳酸为基本原料制得 的。所有碳水化合物富集的物质，例如粮食、 有机废弃物（如玉米芯或其它农作物的根、茎、 叶、皮，城市有机废物，工业下脚等）都是乳 酸生产的原料。 我国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、 薯干粉等为发酵原料。 乳 酸 菌 35 45 2 OH C 6 H 12 O 6 CH 3 CHCOOH 35 2聚乳酸的合成 l 聚乳酸的合成方法通常有两种，即丙交酯 （乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直 接聚合。 l 利用乳酸直接缩聚制备PLA生产工艺简

25、单， 但得到的聚合物分子量低，且所得聚合物分子 量分布较宽，其力学性能、降解性能等不能满 足生物医学的需要。 l 聚乳酸及其共聚物的最大问题是价格相当 高。分子量超过100000的聚乳酸通常由价格很 贵的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纤维方 面的应用受到限制。 36 l 最近，国外正尝试用生物合成法制取聚乳 酸，即培养、筛选合适的微生物，在体内直接 合成聚乳酸，并通过一定的方法提取聚乳酸。 该法可达到清洁生产，同时可进一步降低生产 成本、提高产品的各种性能指标，扩大市场应 用范围。 l 由于聚乳酸均聚物为疏水性物质，降解周 期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近 年来医用生物降解性高分子材料

26、的研究热点之 一。 37 3聚乳酸的结构与性能 聚乳酸也称为聚丙交酯，是一种线型聚酯 类高分子。由于原料乳酸是光活性物质，有D 型和L型两种光学结构体，因此聚乳酸亦有聚 D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚D， L-乳酸（PDLLA）之分。 38 PLA的基本性能 PLA类型PDLAPLLAPDLLA 固体结构结晶性结晶性非结晶 性 熔点/0C180180 Tg/0C 56 热分解温度/0C20020018020 0 拉伸率/%20302030 断裂强度/g.d-14.05.05.06.0 水解性（370C生 理盐水中强度减 半时间） 46个月46个月23个 月 39 l 体内试验

27、表明，聚乳酸可发生水解反应。降解 速度与其分子量和结晶度有关。分子量越高，降解 越慢。降解首先发生在聚合物无定型区，降解形成 的较小分子链可能重排成结晶，故聚合物的结晶度 在降解开始阶段有时会升高，材料的外形和质量无 明显变化。随后（约21d），结晶区大分子开始降 解，随着分子量的降低和一些疏水性甲基从大分子 链上断裂，聚合物的机械强度减弱，亲水性和溶解 性增加，随着水分子扩散进入材料的速度加快，水 解反应自动加速，50d后，结晶区完全消失，随后， 材料明显失重和溶解直至完全消失。聚乳酸制成的 塑料和纤维，废弃在自然界中能在六个月内被常见 的微生物完全分解而消失。 40 l 聚乳酸水解的中间产

28、物为乳酸，它是体内 糖的正常代谢产物，可循乳酸的代谢途径参与 体内生化代谢，最终生成无害的小分子水和二 氧化碳。故该聚合物无毒、无刺激性、体内可 吸收，具良好的生物相容性。而且其降解产物 二氧化碳和水通过光合作用又可变成淀粉，这 样可在自然界中循环。因此，聚乳酸被公认为 是一种优异的“绿色”聚合物，具有可持续发 展的广阔使用前景。 41 l l l l l l l l 42 4聚乳酸纤维的制备技术 聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺 丝和熔融纺丝来实现。 聚乳酸的溶液纺丝主要采用干纺-热拉伸 工艺 。通过干纺制得的纤维的机械性能要优于 熔纺纤维。但由于溶液纺丝法的工艺较为复杂， 溶剂回收困难，

29、纺丝环境恶劣。同时所采用的 溶剂有毒，这在聚乳酸合成的成本较高的情况 下，使其最终产品成本更高，从而限制了其应 用。由于熔纺同溶液纺丝相比具有经济上的优 势，因此熔纺领域的研究非常活跃。熔融纺丝 法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断地改 进和完善，它已成为乳酸纺丝成形加工的主流。 43 l 作者等对纺丝条件对聚乳酸的可纺性和初 生纤维结构性能的影响进行了较详细的研究。 发现PLA的纺丝温度窗口很窄。温度过低 （207.5）会产生毛丝严重、生头困难的现象； 过高（215），制得的初生纤维不能进行拉 伸。 44 纤维 品种 Tm () Tg () 密度 (g/cm3 ) 抗张强度 （cN/dtex

30、） 模量 （cN/dtex） PLA170571.273-540-60 PET256691.383-890-100 5.聚乳酸纤维的性能与应用 表 聚乳酸纤维的物理性能 45 领域举例 服装运动服、制服、内衣、汗衫等 建筑材料 种植业用网和无纺织物、地面覆盖增强材料、催 熟膜、沙袋等 农业、林业 用材料 防杂草袋和网、奶酪包布、绑带、种子袋、农用 化学品和化肥袋 渔业用材料鱼网、海带养殖网、鱼线 造纸业用材 料 包装材料 家用制品普通用具、室外休闲用具 卫生医疗制 品 尿布、个人卫生用品、手术缝合线、卫生纱布和 海绵 表 聚乳酸纤维的应用 46 特别是在生物医学领域已在以下四个方 面显示了广阔

31、的应用前景。 l外科手术缝线 l PLA及其共聚物由于具有生物降解性和体 内可吸收性，用作外科手术缝线能够促进伤 口愈合并随后降解吸收。理想的手术缝线材 料应具有较强的初始抗张强度和与伤口愈合 时间相吻合的降解速率。 1) 1975年上市的聚乙交酯-丙交酯手术缝合 线Vicryl手感好，具有良好的力学性能及组 织相容性。 47 l近年的研究主要集中在： 合成高分子量的PLA，改进缝线加工工艺， 提高缝线机械强度 合成光活性聚合物PDLA、PLLA，因为半结晶 的PDLA、PLLA比无定形PDLA具较高的机械强 度、较大的拉伸比率及较低的收缩率，更适 合作手术缝线； 设计多功能化的缝合线。 48

32、 l骨内固定装置 l PLA纤维可用来增强PLA，大幅度提高固定材 料的初始强度。 l组织工程材料 l 以PLA纤维为原料可以编织或组织工程支架， 通过对支架微环境的调节，实现对细胞生长和功能 的控制，从而开发可移植组织和部件或体外装置， 以达到可修复和重建缺失功能的目的。 l牙周再生片 l 牙周片是一种引导性组织再生器具，即采用 膜状物作为屏障，阻控龈组织与根面的接触，腾出 空间供骨膜韧带及（或）齿槽骨的原有细胞生长， 达到牙周病痊愈的效果。以PLA纤维为原料可以编织 为人体吸收的牙周再生片。 l神经导管 49 l其他 由于PLA纤维具有很好的力学性能和生物 可降解性，因此用作尿布、绷带和用

33、即弃工 作服等，其废弃物埋入土壤后可在6个月内被 分解掉。 50 l l（四）其它医学纤维 l1海藻酸纤维 l海藻酸是从海藻植物中提炼的多糖物质。 其化学结构为C-为羧基的D-甘露糖醛酸和L- 葡萄糖酸、-，结合的共聚物。 l 海藻酸纤维可由湿法纺丝制备，将由海藻酸 钠碱性浓溶液经过喷丝板挤出后送入含钙离子 的酸性凝固浴中，海藻酸钠与钙离子发生离子 交换，即形成不溶于水的海藻酸钙纤维，其缺 点是断裂强度较低。 l当海藻酸钙纤维用于伤口接触层时，它与伤口 之间相互作用，会产生海藻酸钠、海藻酸钙凝 胶。这种凝胶是亲水性的，可使氧气通过而细 菌不能通过，并促进新组织的生成，因此是医 用敷料的理想原料

34、。 l 51 l2聚乙交酯纤维 l 聚乙交酯是由羟乙酸为单体，通过其二聚体 的开环体聚合而成的。与PLA一样，它也可以 制成复丝，然后编织成手术缝合线。这种缝合 线的强度大于肠衣线，而且与普通肠衣线相比， 其炎症反应也少得多。它在活组织内大约在 1018周被吸收，其吸收周期比PGLA缝合线长， 但其强度保持情况比PGLA缝合线差。早在20 世纪60年代，它就以“Dexon”的商品名投放市 场。 l 52 l3聚-羟基丁酸酯及其共聚物 l 聚-羟基丁酸酯（PHB）是一种微生物合成的 聚酯。PHB及其共聚物通称为聚羟基脂肪酸酯 （PHA），是将糖类喂入细菌培养产生的。 PHA存在于细胞内，通过萃取

35、取出，PHA重量 可占细菌重的90%。 l PHB和PHA具有生物降解性，主要发生酶降 解反应，在其它条件下，降解速度很慢或步降 解。 l PHB和PHA已用在医疗、农业和日常生活用 品上。在医疗领域可作中长期降解用的手术缝 合线、骨钉、棒、板、医用敷料、长效药物的 控制释放载体。 l 与PLA一样，PHB和PHA可通过熔体纺丝制 成长丝，然后编织成手术缝合线。 l 53 l4聚已内酯纤维 l 聚已内酯（PCL）是一种半结晶性聚合物，其 熔点为59640C，玻璃化温度为-600C。其结构 重复单元上有五个非极性亚甲基和一个极性酯 基，这样的结构使得PCL具有很好的柔韧性和 加工性，其力学性能与聚烯烃相似。这种材料 具有很好的生物相容性和生物降解性。 l PCL可纺制成长丝，然后编织成手术缝合线， 降解时间在2年左右，常通过共聚改性而加快 其生物吸收速率。 l 54 l(一)甲克质壳聚糖 l1.甲克质壳聚糖纤维 上海市科技发展基金重大科技项目（3项，19