可降解生物醫(yī)用材料的臨床應(yīng)用

范光龍（煙臺(tái)市北海醫(yī)院設(shè)備科，山東 煙臺(tái)265701）

1 可降解生物醫(yī)用材料的類別

1.1 高分子可降解生物醫(yī)用材料

1.1.1 天然可降解材料

在生物體內(nèi)，酶是一種具有重要作用的物質(zhì)，因?yàn)樗哂写呋到庾饔?。生物體內(nèi)的多糖核苷酸等天然生物高分子，都可以通過酶的作用迅速降解。這樣的天然可降解高分子物質(zhì)與人體組織結(jié)構(gòu)非常相似，但是其進(jìn)一步應(yīng)用卻得到了限制，因?yàn)樵谌梭w不同組織不同部位，酶的濃度通常不相同，所以研究者無法準(zhǔn)確核算人體內(nèi)物質(zhì)的降解速率[1]，而這些天然可降解物質(zhì)又具有高強(qiáng)度的活性，一旦進(jìn)入人體可能產(chǎn)生排斥作用。天然高分子材料主要有膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖及天然高分子的衍生物等。

1.1.2 合成可降解材料

在實(shí)際的化工生產(chǎn)中，通過控制生產(chǎn)條件的方式，可以制備出醫(yī)療需求的可降解醫(yī)用高分子材料。相較傳統(tǒng)的天然高分子材料來說，合成出的可降解高分子材料，可以經(jīng)過物理或化學(xué)方式方法進(jìn)行簡單的處理，使這些材料具有不同的性能，從而滿足不同的需求[2]。目前來看，化工企業(yè)大多進(jìn)行合成可降解高分子材料的研究和生產(chǎn)。合成高分子材料主要有，聚氨酯，聚酯，聚乳酸以及其他醫(yī)用合成塑料和橡膠等。

1.2 可降解生物陶瓷材料

可降解生物陶瓷材料主要由磷酸三鈣陶瓷構(gòu)成，這種材料進(jìn)入生物組織后，會(huì)逐漸被降解吸收或排出，生物新生組織將會(huì)替代植入的生物陶瓷材料。目前，研究較深入的可降解生物陶瓷名為β-Ca3(PO4)2，簡稱β-TCP[3]。這種材料雖然由于降解性能極好，可作為優(yōu)良的骨組織修復(fù)材料，但是由于它的性質(zhì)決定其力學(xué)性能不足以承受足夠的力，所以它的應(yīng)用范圍多數(shù)是承受力較小的位置。

1.3 可降解醫(yī)用金屬材料

可降解醫(yī)用金屬材料分為美及美系合金和鐵及鐵系合金。鎂的密度接近與人體骨質(zhì)密度，斷裂韌性以及承力能力都要?jiǎng)龠^生物陶瓷材料，因此是最為理想的骨組織修復(fù)材料。美作為人體內(nèi)含量為第四的營養(yǎng)元素，在骨骼中的分布比例占到55%[4]。

而鐵及鐵系合金，在研究中表現(xiàn)出優(yōu)良的力學(xué)性能，并且降解速率較慢，可以保證植入部位在身體內(nèi)長期發(fā)揮作用。根據(jù)鐵元素密度較大的特點(diǎn)，決定了其優(yōu)良的示蹤性，這也是鐵元素在可降解生物醫(yī)用材料中脫穎而出的關(guān)鍵之處。

1.4 可降解醫(yī)用復(fù)合材料

可降解醫(yī)用生物材料則是將兩種或兩種以上可降解醫(yī)用材料進(jìn)行復(fù)合，形成的新型材料結(jié)合了各成分的長處，平衡了各類成分材料的物理及力學(xué)特點(diǎn)，將不同的可降解醫(yī)用材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。

2 可降解生物醫(yī)用材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 天然高分子可降解材料的應(yīng)用

2.1.1 明膠

由哺乳動(dòng)物皮膚，骨，肌腱，尾巴等組織中提取出的明膠[5]，生物相容性非常好，并且容易成型，可被人體內(nèi)的酶降解，還具有容易被人體吸收的優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)中多被用作緩釋材料，比如說，用作藥物載體；另外明膠透氣、透水性能也十分出色，所以也可以用作傷口敷料和人造皮膚的材料；在另外一些領(lǐng)域，明膠還用作血漿替代品，即使大量使用也不會(huì)出現(xiàn)免疫作用，在臨床應(yīng)用當(dāng)中具有非常多的優(yōu)勢。

2.1.2 膠原蛋白

膠原蛋白在動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)含量占1/3，在臨床應(yīng)用中，展現(xiàn)出對(duì)組織的修復(fù)再生及重建有著明顯的促進(jìn)作用；因?yàn)槠錂C(jī)械強(qiáng)度不夠優(yōu)良，所以有時(shí)和其他生物材料進(jìn)行復(fù)合，而后再進(jìn)行使用。目前膠原蛋白已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但由于醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，對(duì)于膠原蛋白的應(yīng)用，依然存在很多需要解決的問題。

2.1.3 多糖

在臨床應(yīng)用中，主要來源于淀粉，透明質(zhì)酸，肝素，甲殼質(zhì)中的多糖材料，不僅具有良好的生物相容性，其降解性也十分理想。甲殼質(zhì)作為除纖維素外的重要多糖，其在臨床應(yīng)用中展現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)十分可觀，不僅能夠抗菌抗病毒，抗腫瘤，加快傷口愈合，還具有良好的吸附能力。甲殼質(zhì)在經(jīng)過改性之后，其衍生物可用于醫(yī)學(xué)中的多個(gè)領(lǐng)域：比如止血?jiǎng)?，可吸收外科縫線。

2.1.4 絲素蛋白

絲素蛋白中含有非常豐富的氨基酸成分，所以具有良好的生物相容性，并且根據(jù)臨床應(yīng)用研究，不僅不會(huì)導(dǎo)致過敏，沒有致癌性，還具有良好的透明度和透氣性，能夠快速成膜。但是，絲素蛋白也有力學(xué)性能不足的缺點(diǎn)，所以需要通過與其他材料的復(fù)合進(jìn)行改良。目前主要應(yīng)用于人造皮膚、隱形眼鏡及藥物載體。

2.2 化學(xué)合成高分子可降解材料的應(yīng)用

生物可降解材料是根據(jù)材料的特點(diǎn)選擇合適的領(lǐng)域使用，而化學(xué)合成的可降解生物醫(yī)用材料，則是根據(jù)需求，選擇合適的原材料，通過化工生產(chǎn)方法，進(jìn)行物理改性或化學(xué)改性，對(duì)該原料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。從而生產(chǎn)出適合醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的可降解生物醫(yī)用材料。

2.2.1 聚乙交酯（PGA）

聚乙交酯作為結(jié)構(gòu)簡單的線性脂肪族聚酯，通常由羥基乙酸制得，材料來源也十分廣泛。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，聚乙交酯是第一種用作可吸收手術(shù)縫合線的降解高分子材料，在縫合四個(gè)月之后即可完全降解并最終排出體外，最重要的是整個(gè)過程中不對(duì)人體造成任何傷害。但是由于這種有機(jī)物的結(jié)晶度較高，所以其加工過程較難，強(qiáng)度較低，針對(duì)這些缺點(diǎn)，研究者通過共聚反應(yīng)改善它的降解性能。目前在醫(yī)學(xué)中，應(yīng)用十分廣泛。

2.2.2 聚乳酸（PLA）

聚乳酸不僅具有良好的生物相容性，并且最終降解產(chǎn)物是水和二氧化碳，中間產(chǎn)物是對(duì)身體沒有任何傷害的乳糖。所以是外科整形材料以及內(nèi)植材料的良好選擇。針對(duì)他的一些缺陷，比如降解速率難以控制，結(jié)構(gòu)容易被破壞，抗沖擊性能不夠良好，人們通過共聚改性或與其他材料進(jìn)行復(fù)合的方式，改善了這些缺點(diǎn)，不斷開拓了他的使用范圍。

2.2.3 聚己內(nèi)酯（PCL）

聚己內(nèi)酯是一種半結(jié)晶線性聚酯，熔點(diǎn)較低，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也較低，易溶于多種有機(jī)溶劑，能夠和很多高分子形成共聚物[6]，熱塑性和成型加工性較強(qiáng)，并且這種材料在實(shí)際生產(chǎn)中容易得到，降解速率慢，藥物透過性強(qiáng)。所以被廣泛應(yīng)用為手術(shù)縫合線，內(nèi)指骨固定裝置類醫(yī)療器材、生物降解性控釋載體。目前正在進(jìn)行進(jìn)一步的研究，未來可能應(yīng)用于器官修復(fù)，和組織細(xì)胞工程。

3 化工領(lǐng)域中可降解生物醫(yī)用材料的發(fā)展

3.1 可降解醫(yī)用材料生產(chǎn)現(xiàn)狀

就目前來看，已有90多個(gè)品種的可降解生物醫(yī)用材料投入醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，涵蓋了很多的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是設(shè)計(jì)組織器官的治療過程中可降解生物醫(yī)用材料應(yīng)用占到了很大比例。根據(jù)這一發(fā)展趨勢，不少化工企業(yè)都開辟了生產(chǎn)可降解醫(yī)用材料的生產(chǎn)線，因此，我國可降解醫(yī)用材料的發(fā)展步入快車道。

但是與世界其他發(fā)達(dá)國家相比，我國可降解生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)不夠堅(jiān)實(shí)，醫(yī)用材料和醫(yī)用器械種類比較單一，沒有實(shí)現(xiàn)科研與產(chǎn)業(yè)的順利對(duì)接，對(duì)于一些高精尖的產(chǎn)品，大多數(shù)依然需要進(jìn)口，而本土產(chǎn)品在市場上所占的比例依舊很低。

3.2 可降解醫(yī)用材料未來發(fā)展展望

目前，對(duì)于可降解生物醫(yī)用材料，我國主要集中力量進(jìn)行對(duì)材料的深入研究，但與此同時(shí)，我國也面臨著該產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力弱，抗市場風(fēng)險(xiǎn)能力低，產(chǎn)品研發(fā)與更新能力不夠，同時(shí)對(duì)這方面人才的培養(yǎng)也沒有足夠的重視。可降解生物醫(yī)用材料的發(fā)展，結(jié)合了醫(yī)學(xué)，化工學(xué)，材料學(xué)以及力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，研究者要加強(qiáng)跨學(xué)科合作。

4 結(jié)語

沒有任何學(xué)科的發(fā)展不是建立在基礎(chǔ)性研究之上，所以我們還要針對(duì)材料的生物相容性和力學(xué)特性進(jìn)行進(jìn)一步的研究；建立健全該材料產(chǎn)業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使這種新型的材料。得到更廣泛的應(yīng)用。未來對(duì)于可降解生物醫(yī)用材料，我們要做到不僅僅是將現(xiàn)在所使用的材料進(jìn)行不斷的優(yōu)化，而是要把重點(diǎn)放在開發(fā)研究新型可降解生物材料。