第八章人工器官中应用的高分子材料(下)

1、第三节 人工膀胱(Artificial Bladder) 人工膀胱是一种替代膀胱的人工装置，对膀胱肿瘤或因病变所致膀胱挛缩等症，患者在施行膀胱摘除术时，植入人工膀胱储存和排除尿液，不仅可维持患者正常生活，而且可以克服一般尿道改道等手术带来的各种并发症及给患者生活带来的不便。早期采用自体肠管组织移作人工膀胱，至今仍在临床广泛应用。五十年代末和六十年代初，Bohne、田口等利用上皮细胞的再生能力研制各种类型的膀胱支架，使人工膀胱向体内植入型发展。自从年Friedm等用硅橡胶制成人工膀胱、聚四氟乙烯制成输尿管和尿道，置狗腹腔内实现有效排尿以来，许多作者用各类型高分子材料研制人工膀胱并进行了大量动物实

2、验，取得了很大进展。一、人工膀胱的类型有生物材料的、非生物材料的及全置换体内植入型三种：.生物材料的人工膀胱自体组织移作人工膀胱：临床主要应用肠代膀胱，通过对肠管的选择、输尿管肠吻合技术、尿粪合流与分流手术的设计以及术后并发症防治等的基础研究，发展了各种肠管重建输尿管和膀胱手术。异体组织移作人工膀胱：主要指用其它生物体的生物膜，经一定处理后作为人工膀胱支架植入全切膀胱患者体内。例如：采用经化学处理的牛心包组织制做人工膀胱。 .非生物材料人工膀胱体外留置型人工膀胱：指采用各种造口术，用引流管将尿液引至体外、用集尿袋作人工膀胱积蓄尿液。膀胱的移行上皮细胞再生型人工膀胱：利用膀胱的移行上皮细胞具有良

3、好再生能力的原理，在膀胱切除后，盆腔内设置膀支架，使残留的膀胱及尿道组织沿支架再生成一个膀胱，最后去除埋入的膀胱支架。其膀胱支架可分为两类：其一是不能吸收的膀胱支架。例如用聚乙烯或明胶海绵等材料制成的膀胱支架，这种支架在用后需自体内取出；其二是生物降解材料制膀胱支架。例如以聚氨基酸膜做膀胱支架材料。.全置换体内植入型人工膀胱 由人工输尿管、单向止逆瓣、集尿器、人工括约肌装置和人工尿道五个部分组成。上联单向止逆瓣防止尿液返流肾脏，下接人工括约肌以控制尿液的排放。二、人工膀胱的材料 作为人工膀胱用的非生物材料必须具备如下条件： .组织相容性：人工膀胱材料必须和盆腔周围及输尿管、尿道组织有良好的组织

4、相容性，否则易产生炎症，继发感染发生脓肿。 .尿液相容性：人工膀胱的内面相当于人体膀胱的粘膜，长期与尿中的各种有机、无机成分接触，应不产生钙质沉积及诱发结石生成。长期应用，材料的机械物理性能不发生明显变化，保持一定的强度和柔韧性。 .对泌尿系统其它器官不产生刺激，不导致尿路梗阻、炎症、致癌及诱发泌尿系本身的疾病。 .密封性良好，与输尿管、尿道易于缝合及结合，不产生漏尿，如发生漏尿则可引起致命的腹膜炎。 .易于手术及消毒。 全置换人工膀胱用过的材料有硅橡胶、聚四氟乙烯、涤纶、聚丙烯、聚氨酯、天然橡胶。再生型人工膀胱支架用过的不能降解材料有聚乙烯海绵、白明胶海绵和天然胶乳、nobecutan涂层纸

5、，能降解材料有聚氨基酸、戊二醛处理牛心包等。 三、人工膀胱的研究方向 .注意全面模拟人体膀胱功能。 例如，人工膀胱排尿时不能排尽尿液，易由于细菌感染而使残尿产生沉淀，进而导致结石的形成；蓄尿时膀胱内压应控制在 cm水柱左右，大高的压力易产生材料对组织长期性刺激。 .新的单向止逆瓣的研制。这是防止尿液从膀胱返流入肾导致长期肾积水而产生肾导致长期肾积水而产生肾功能衰竭的措施。 .由于近年对膀胱癌行全摘术时主张将尿道摘除，因此，人工膀胱须设人工括约肌装置。 .继续研究新的人工尿道与人工输尿管软质硬材料，以替代传统的聚乙烯等材料，使与人体组织的缝合性能提高，使漏尿等生理现象得到克服。第四节 人工皮肤(

6、Artificial Skin)一、概述 据统计美国每年约有一万人因烧伤而丧生，约有万人在医院接受烧伤治疗。日本的资料表明，它们每年万人口中就有约人烧伤，其中最重为人，死亡为人。 由于皮肤烧伤受损，它保持机体分泌、排泄、调节体温及感觉等功能均损失。就以水分以皮肤的蒸发为例，受伤皮肤表面水分的损失比正常皮肤高倍。同时，体液内的蛋白、离子等有效成分也与渗出液一起丢失。 为治愈烧伤皮肤，解决感染和体液丢失两大问题。一般采用自体皮肤移植或采用他人的皮肤（同种异体）进行移植。 由于皮肤来源困难，同种异体还有免疫排斥的问题，具有一定皮肤功能的材料应用而生。二、人工皮肤的材料 人工皮肤的主要作用概括三个方面

7、：第一防止水分和体液从创面蒸发与流失第二预防感染第三使肉芽和上皮细胞逐渐成长，促进治愈。因此对人工皮肤材料的基本要求包括：（）类似皮肤的柔软性和湿润性。（）与创面组织能贴紧，并具有相容性；（）防止创面引起水分和体液的损失。（）具有吸收创面渗出液的特性。（）类似皮肤的透湿性，水蒸汽透过速率最好在 mg/cm2hr。（）无毒、无刺激不引起免疫反应。（）易于消毒保存。（）治愈后易于脱落。 从材料结构上分，人工皮肤的材料可分为合成高分子和生物高分子材料两大类。.合成高分子材料临床应用的有二种形式，一种是合成纤维织物织成丝绒状表面以利于人体组织的长入和固定，织物的基底层涂布硅橡胶或聚氨基酸。另一种是聚乙

8、烯醇、聚氨酯、硅橡胶、聚乙烯、聚四氟乙烯多孔薄膜性能优异，厚度为微米的硅橡胶薄膜水蒸汽透过性为 mg/cmhr，它与创面密合性良好，有效地防止细菌侵入引起的感染.生物高分子材料 临床应用的有二类。一类是同种异体或异种组织，如人或动物的羊膜、腹膜和皮肤，其中以同种异体皮最好，但来源困难。异种皮中较理想的是猪皮，其结构近似人皮，但使用制备工作较复杂，且有免疫反应。 另一类是胶原蛋白。胶原是蛋白质，广泛存在于哺乳类动物体内，关键是要将胶原的抗原基团去除，胶原蛋白对组织有良好的亲和性，与创面贴附好，能被消化吸收，抗原性微弱，对组织修复有促进作用，又是上皮细胞生长良好的基底。 实际上临床应用效果较好的人

9、工皮肤大多是复合结构的，外层材料，多选用硅橡胶、聚具有屏障作用，可防止蛋白质、电解质的丢失和细菌的侵入，并可控制水分的蒸发。内层材料多选用各种胶原蛋白薄膜或绒片。三、临床应用的人工皮肤 .二度烧伤和供皮创面用人工皮肤 （）和合成敷料（Abrahans)由聚甲基丙烯酸羟乙酯（）和聚乙二醇（）两部分组成，在创面上结合，直接形成保护膜。方法是创面清创后，在无菌下将涂于创面，再将分子量为万，密度为.73 g/cm3，目的粉末均匀撒于其上，数分钟即形成薄膜，半小时后即干燥成膜。 此种合成敷料与创面贴紧、柔软，能透气透湿，透明度好，便于观察创面，且有抑菌作用，并可防止膜外细菌侵入。 （）Biobrane人

10、工皮 外层由极薄的多孔硅橡胶膜与针织尼龙纤维粘合而成，此种人工皮肤贴附性好，弹性好，伸展性大。适用于二度烧伤创面。.三度烧伤创面人工皮肤（）尼龙硅橡胶复合人工皮将尼龙绒片贴于硅佼膜上加压即成。改用泡沫硅像胶作外层，其弹性、柔软性、透气和透湿性均有所提高，但对自体皮扩展影响不明显。（）硅橡胶一多孔胶原软骨素硫酸盐原纤维人工皮外层为硅像胶，内层由牛皮胶皮与沙鱼软骨的硫酸软骨素组成。即胶原加入硫酸软骨素溶液内沉淀（pH3.2)，脱醛冻干成无菌膜，再将硅橡胶于无菌液态状况下粘合于无菌真皮层上，固化、定型，保存于无菌聚乙烯塑料袋内密封备用。其表皮层的排水量与正常皮肤相似。真皮层能缓慢生物降解，而宿主的细胞、血管等能长入真皮