生物医用高分子的机能介绍及研究展望

生物医用高分子的机能介绍及研究展望

摘 要：本文介绍了生物医用高分子的应用状况及基本机能，其中主要介绍了聚乳酸、聚氨酯、硅橡胶、氟塑料、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯这几种常用生物医用高分子的应用。 关键词：医用高分子，聚乳酸，硅橡胶，氟塑料，聚氨酯

The functional description and prospect of biomedical polymers

Abstract: This article introduces the application situation and basic mechanism of Biomedical polymers, which including Polylactic acid, polyurethane, silicone rubber, fluorine plastic, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol and polyvinyl chloride.

Key words: Biomedical polymers; Polylactic acid;Silicone rubber; Fluorine plastic ; Polyurethane;

前言

生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科[10]。

随着生物技术的发展，不同学科的科学家进行了广泛合作，从而使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景。人体组织和器宫的修复，将从简单的利用器械机械固定发展到再生和重建有生命的人体组织和器宫；从短寿命的组织和器官的修复发展至永久性的修复和替换。这一医学（特别是外科学），对生命利学和材料等相关学科的发展提出了诸多需求，对生物医学材料的发展产生了重要的促进作用。生物医用材料是材料科学与工程的重要分支，其最大特点是学科交叉广泛、应用潜力巨大、挑战性强。生物医用材料的研究与开发已经被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点，是当今材料学研究最活跃的领域之一[11]。

据欧盟医疗器械委员会的统计数字，2008年全球医械市场总销售额大约有3360亿美元，比2007年纯增11%，而2007年这一数字为3000亿美元。

2010年我国医疗器械对外贸易突破200亿美元，达到226.56亿美元，同比增长23.47%。其中，出口额为146.99亿美元，同比增长20.05%；进口额为79.57亿美元，同比增长30.35%。进出口额均同时创造历史最高记录，进口增速高于出口增速10.3个百分点。

五年来，我国医疗器械进出口总额从2006年的105.52亿美元增长到了2010年的226.56亿美元，复合增长率为21.05%。而且医疗器械的出口金额要远高于进口金额，2006-2010年，医疗器械贸易顺差从31.90亿美元增长到67.42亿美元，复合增长率为20.57%。

1.医用高分子的基本机能及分类

医用高分子材料多用于人体,直接关系到人的生命和健康，因此对于医用高分子材料的性能有一些相对于通用高分子的特殊的要求[12]:

⑴安全性：必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高，生产环境非常洁净，聚合物助剂的残留少，杂质含量为10-6级，确保无病无毒传播条件。

⑵物理、化学和机械性能：需满足医用所需设置和功能的要求。如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。

⑶适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体各种组织的适应性（生物相容性）。材料植入人体后，要求长期对体液无影响；与血液相容性好，对血液成分无害，不溶血，不凝血，不形成血栓；在人体内不损伤组织，不致癌致畸，无异物反应，不会导致炎症坏死及组织增生等。

⑷特殊功能：在不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能。例如：具有分离透析机能的人工肾用过滤膜、人工肺用气体交换膜，以及人造血液用吸附气体的物质等，都要求有各自特殊的分离透过机能。

医用材料的设计和制造的目的就是能够替代人体脏器的机能，或者说有与之相对应的辅助机能。但是就目前而言人工合成的医用材料的物理化学性能很难达到所必须的要求；在大多数情况下，现有高分子材料的表面化学组成与结构很难满足

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上述要求，通常要求采用表面改性处理，如接枝共聚，以改进其表面性能达到抗凝血等性能。同时还要求医用高分子加油更高层次的性能如智能化[3]。

目前所应用的医用高分子材料有聚醚聚氨酯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、硅橡胶、聚酯、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚乳酸天然高分子材料等，被广泛应用于植入性生物材料和人工脏器、介入器材、口腔材料、卫生材料及敷料、医用缝合粘合材料、医用高分子和医用橡胶制品、体外循环设备。主要分类如下:

①植入体内,永久性替代损伤的器官或组织。例如人工血管、工心脏瓣膜、人工晶体、左心辅助装置、人工关节、人工食管、人工胆管等。此外，

在体外替代损伤器官的有人工肾、人工肺等。

②修复人体某部分缺陷的组织。如人工皮肤、骨修复材料等。

③医疗器械中 , 一次性使用的无菌高分子材料。例如一次性使用无菌输液瓶、输液袋、输液器、注射器、静脉留置针、腹膜析液袋、血袋等; 以及各种插管、导管检验用具、手术室用具、诊疗用具和绷带等。

④药用高分子材料。与低分子药物相比 , 药用高分子材料具有低毒、高效、缓释、长效、可定点释放等优点。

⑤医药包装用高分子材料。包装药物的高分子材料可分为软、硬两种类型。表一表二为生物医用材料按材料用途及按照生物功能的分类表

表1 生物医用材料的分类及适用范围

分类 对象领域 生物组织 软组织 硬组织 呼吸、循环、血液净化、代谢、免疫 一般医疗用 控制释放体系 血液制剂 利用目的 损伤修复、替代 功能辅助、功能代谢 外科手术 通用处理用 安定化，控制释放，靶向 成分分离 血细胞机能，微量生物活性成分 生物传感器 应用示例 适用举例 修补材料、人工皮肤、人工晶体、眼镜 人工骨、人工关节、义齿、人工齿根 人工肺、人工心脏、人工血管、人工血液、人工肾、人工肝、人工胰、人工肠管、人工免疫系统 缝合线、创伤敷料、导尿管、血液通道 止血剂、管路、袋子 荷尔蒙循环系统药物、镇痛药物、抗癌药物、抗生素、免疫功能控制物质的剂型化 血浆、血小板、白细胞、红细胞 细胞标识化、细胞机能检查试剂 生物化学检查用担体、膜 直接治疗 人工器官 医药，制剂 检查，诊断 功能检查 生体检查 表2 医用生物高分子按照生物功能分类

功能分类 内容 涂覆和修复机能 强度支持，构造保持（力学性能） 人骨，人关节，人工牙齿 损伤表面皮肤，组织损伤部位闭合，缝合线，卡钉，骨钉 人工血管，人工食道，人工气管，人工心脏，人工瓣膜，分路器 探测器 人工眼球，眼镜 骨水泥，医用粘合剂 血液净化，人工肺，眼镜 人工肝 生物传感器，生物反应器，杂化人器官 性。 1.1物理机能

物理功能 管道，泵，瓣膜，阀 电学性质 光学性质 接合，填充 化学功能 高层次生物功能

物质的移动 选择性吸附 化学测量，化学反应，生物功能 高分子材料基本可用时上述的所有应用实例，因此在作为医用高分子时应具有上述相应的功能

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1.1.1强度支持，构造保持（力学性能）

医用材料的种类很多，如人工器官、软组织硬组织、牙科、骨科、整形外科等用的材料都要求一定的力学性能。

一般常用的高分子材料，其力学性能都会满足人工器官的基本要求，当材料被制备和加工能不痛类型的人工器官后，其力学性能会有所改变。这是因为不同人工器官所需要的材料的力学性能是不同的。牙科、骨科用的材料要求比较高的强度。比如人工骨，由于人体对骨的力学强度要求很高，单纯使用高分子作为骨科用材料，其力学性能很难满足要求。所以高分子材料通常与无机非金属材料，如陶瓷等符合制备人工牙齿和骨[1-2]。汤爱明[6]等人以季戊四醇四丙烯酸酯、氮化硅为原料，制备了用于牙科黏合的复合材料，研究和讨论了该胶的原料配比等对它性能的影响。

另外由于高分子材料的一些特殊性质，主要是粘弹性，蠕变和应力松弛等，作为生物医用材料使用时也是需要注意的一点。要注意材料的使用条件及年限防止粘弹性，蠕变和应力松弛等影响了生物医用材料的性能。 1.1.2涂覆和修复机能

损伤部位的修复材料是生物体本身的组织进行物理接合。该类材料一般应具有一定的活性,能促进损伤部位的修复.

口腔种植是修复牙列缺损、缺失最有效的手段之一。已在临床上得到了广泛的应用和发展。种植体在临床上主要分为金属及其合金、陶瓷，高分子材料等[4]。其中高分子材料的优势在于能够方便地制作成理想的形状。即便是在碳涂层的情况下，它们也能促进纤维反应。但它们的机械性能和化学反应较差了它们的应用。它们在体内易老化，在体液环境中易发生不同程度的降解，导致物理性能下降并且产生对机体组织有刺激的物质。目前对其长期植入效果尚存在争议。临床上用得最多的高分子材料如PMMA，有学者认为PMMA有以下优势：弹性、温度、电惰性的低模量；合理的表面孔隙；容易保持和制作：良好的生物相容性和价格便宜。但PMMA在口腔种植牙中的应用还不是很广泛。壳聚糖作为天然多糖材料已广泛应用于很多领域

[4]。施艳娟[5]等人研究发现晨光医用高分子制药厂

人工血管、食管和器官等要求必须有一定的柔软性，且人工血管与气管还必须与宿主材料的力学特性一致。 1.1.4 电性能

对生物体组织直接使用电刺激时，应该让金属导线与体液隔绝，所以在表面需要使用用高分子制成的绝缘生物材料，而用于神经修复的材料、生物传感器材料等则要求具有导电性。 1.1.5 光学性能

光学性能主要是对眼科使用的默写高分子材料的要求。要求材料的光学性能与眼睛默写部位一致。包括角膜和水晶体的折射率、曲率半径和厚度等。常见的制成品有人工眼球，眼睛片，眼镜等。传统的光学树脂材料有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚双烯丙基二甘醇碳酸酯(CR-39)，新型的光学树脂有环氧树脂及聚氨酯类树脂[7]。 1.2.物理化学机能 1.2.1 接合、填充

生物体组织与人工材料之间化学接合用的医用黏合剂的研究目前非常活跃。化学黏合剂是医用黏合剂的的主要组成部分目前应用于临床的主要是此类产品。它包括:（1）α-氰基丙烯酸酯类黏合剂；（2）聚氨酯类黏合剂；(3)明胶系列；（4）有机硅系黏合剂；（5）聚甲基丙烯酸羟乙酯系黏合剂；（6）氯乙烯乳液系黏合剂；（7）火棉胶系黏合剂等。

1.2.2 物质的转移

扩散是物质内质点运动的基本方式，当温度高于绝对零度时，任何物系内的质点都在作热运动。当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度等）存在时，由于热运动而导致质点定向迁移即所谓的扩散。因此，扩散是一种传质过程，宏观上表现出物质的定向迁移。

单位时间内垂直通过单位面积的某一组分的物质数量称为扩散通量，随着采用的浓度单位不同，扩散通量可表示为质量扩散通量（kg/m2·s）和摩尔扩散通量（kmol/m2·s)。

扩散过程可以分类为稳态和非稳态。描述扩散规律性的定律。由德国生理学家菲克（1829-1901）于1855年提出。包括两个内容：（1）扩散第一定律。系统中i物质的扩散达到稳定状态时，也即i物质在各处的浓度分别不随时间而变化时，单位时间内通过垂直于扩散方向单位横截面的物质的通

生产的EB型防龋涂料就是一种优良的乳牙龋坏防治药物。 1.1.3 导管、泵类

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蜡状颗粒,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可

量Ji与i物质的浓度梯度上i物质的浓度差）成正比，即式中

为比例常数，亦称“扩散系数”，其量纲为

（L为长度，T为时间）。因

总是

（x方向上单位距离

。

达-70～-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良。

主要品种有：

① 低密度聚乙烯(LDPE)：又称高压聚乙烯，lowdensity Polyethylene

② 线性低密度聚乙烯(LLDPE) ：linear low densitypolyethylene

③ 高密度聚乙烯(HDPE) ：又称低压聚乙烯，Highdensity polyethylene

④ 超高分子量聚乙烯(UHMWPE) Ultra high moleeularweight polyethylene，美国试验材料协会规

出

的具体函数。该定律是处理各种

定分子量为300万~600万的线性聚乙烯为超高分子量聚乙烯。熔体指数MI≈0，不易加工，但机械强度高，使用温度在100~110˚C，可在-296˚C下使用，且自润滑性能优良。

⑤ 交联聚乙烯：主要有化学交联和辐射交联，交联后，其机械强度均有所提高，软化点可达200˚C，耐热性可达140˚C。分子式为：

扩散传质过程理论的有力工具。 1.2.3 选择性吸附

当生物医用高分子与血液接触时，血液中的某些承认将会吸附在材料表面。真是利用这一点，人们研制了各种吸附剂以清除续页中的毒素，如包埋高分子的活性碳、例子交换树脂等。

描述吸附最常用的公式是Langmuir和Langmuir方程是假定表面均匀的条件下给出的，对表面不均匀的物质上的吸附，其理论假设和实际情况差别很大。该房产的数学表达式简单，其吸附方程能较好的反应吸附曲线，因此得到广泛应用。Langmuir方程是假设吸附体系处于动态平衡而得到的等温方程，其表达式如下：

聚乙烯可用各种加工方法和成型设备生产管、棒、片、膜及各种用途的制件。

在医疗器械方面的应用可应用于一次性医疗用品、多孔聚乙烯修补材料、过滤材料、扩张管、球囊扩张导管、超细纤维缝合线、人工髋臼、血管夹、导管类[8]。 2.2 聚丙烯（PP）

聚丙烯为一种结构规整的结晶性热塑性树脂。为乳白色、无臭、无味、无毒的高聚物，密度0.90~0.91g/cm3，耐热性好，强度高，成形性好，但其脆性大，低温冲击性能差，着色性差，收缩率大，耐烧性低。可用各种加工方法和成型设备生产各种管、棒、片、膜、丝及各种用途的制品[9]。聚丙烯具有较高的透明度、较好阻隔性和防辐射性，使其在医疗设备和包装业有广泛的应用。医用聚丙烯的制造者常把聚丙烯定位成聚氯已烯或者其它塑料的竞争者。聚丙烯典型的医疗应用包括透明塑

Freundlich吸附方程。

负值，故在等式右方加负号，以使Ji为正值。（2）扩散第二定律。扩散过程尚未达到稳定状态前，i物质浓度Ci随时间t和位置（只考虑

方向）而

变化的关系，服从偏微分式。对于具体的扩散过程，要利用其特定的起始条件和边界条件求解此式，得

qmbpq

1bp其中q为单位吸附剂的吸附量；qm为平衡吸附量；b为Langmuir常数；p为溶质浓度。

Freundlich吸附方程通常以经验公式的形式出现。它是指数形式的公式，很容易取对数得到一条直线，而确定其中的系数。Freundlich公式如下：

qac1/n

其中q为单位吸附剂的吸附量，c为吸附平衡时溶质在溶液中的浓度；a和n均为特征常数，n的数值通常大于1。 2.几种常见的生物医用材料 2.1 聚乙烯(PE)

聚乙烯为乳白色，无味、无臭、无毒的光泽性

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料罩、弹性小袋、注射器、试管、医疗处理嚣，试管、烧杯和吸管。医用级聚丙烯可以像其它材料一样进行共挤出、吹塑或者制成薄膜[13]。 2.3 聚氯乙烯(PVC)

聚氯乙烯简称PVC，由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小可以制成贮血袋、输液(血)器具、导液管、呼吸面具、肠道和肠道外营养管、腹膜透析袋、体外循环管路、膜式氧合器和血液透析管路、各种医用导管等一次性医疗用品。其给治疗护理带来诸多方便，并能防止交叉感染，在临床上广泛使用，但它存在着一些不可忽视的弊端。如药物吸附、增塑剂毒性等。此外，由PVC塑料制成的输液管、包装袋、血袋、呼吸面具、食品袋等产品对人类发育和繁殖有害。由于纯PVC材料较硬，添加一定的增塑剂动物实验研究表明一种名为邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）对生产柔性PVC产品是十分必要的。但近10年来的的增塑剂有较大毒性作用，特别是对肝脏毒性和对男性生殖系统及精子发育的不良影响。因此国际上已采取各种措施，并严格要求接触人体的塑料部件的增塑剂含量不得超过0.11%。

鉴于上述原因，目前各国都在从事PVC改性、替代材料的研究开发。最近一些发达国家研究开发了几种热塑性弹性体，用于医用制品的原材料，效果令人满意。例如：美国啕氏化学公司于1944年采用茂金属催化技术合成的乙烯一辛烯共聚物，称之为聚烯烃弹性体。目前，上海氯碱化工股份有限公司已成功研制出了医用级聚氯乙烯树脂, 并通过国家级鉴定。该种树脂的成功开发，标志着主要用于制造输血器材的聚氯乙烯树脂有了可靠的国产替代品，拓宽了聚氯乙烯树脂的应用领域，满足了国内医用塑料制品行业的市场需求，为“绿色PVC制品”提供了可靠的原料。这对规范医用聚氯乙烯制品市场，推进行业技术进步，保障人民身体健康都具有重要的意义。 2.4 聚乳酸

聚乳酸(Polylactic Acid)（PLA)是一种人工合成的可生物降解的热塑性脂肪族聚酯，主要原料乳酸又是可再生资源，其无毒、无刺激性。具有良好的生物相容性，可生物分解吸收，最终完全生物降解为二氧化碳和水．力学强度高，不污染环境，可塑

性好，易于加工成型，有着广泛的研究和应用前景，符合当今所倡导的可持续发展战略．被公认为新世纪最有前途的生物医用材料和新型包装材料之一。

聚乳酸的研究可以追溯到20世纪30年代，著名高分子化学家Carothers曾报道过聚乳酸的合成121。由于高昂的生产成本的．直到20世纪80年代末。PLA在人体内的降解性和降解产物的高度安全性相继得到确认。成为少数被美国食品与药物管理局(FDA)批准的生物降解医用材料。

聚乳酸(PLA)的制备途径有一步法和两步法，即直接缩聚法和间接合成法[20]。聚乳酸的直接缩聚是利用乳酸直接脱水缩合反应合成聚乳酸。乳酸单体具有羟基和羧基官能团，构成了直接缩聚的基础。两步法制备聚乳酸是利用乳酸或乳酸酯为原料，经脱水低聚得到低摩尔质量的聚乳酸，然后高温裂解得到单体丙交酯，丙交酯开环聚合得到聚乳酸。

聚乳酸的用途很多．主要应用于外科手术缝合线、牙科、眼科、药用控制系统、微球及埋植剂、人造皮肤、人造血管、骨和软组织缺损部分填充剂及组织工程支架材料等医药学领域。此后．在工艺技术与降低生产成本方面取得霞大突破。这种生物技术与化学一体化的重要战略．使得生物降解材料的应用大规模扩大[21]。 2.5 硅橡胶

硅橡胶是主链由硅氧原子交替组成、在硅原子上带有有机基团的合成橡胶。分子中的有机基团可以是－CH3、－C2H3或－C6H5等，相应称作甲基、乙烯基或甲基苯基硅橡胶。硅橡胶是一种耐高低温(-60～250℃)、耐臭氧化并具有良好电绝缘性能的特种橡胶。硅橡胶有高温硫化型（硫化温度150～200℃）、室温硫化型和加成型之分。

硅橡胶具有耐热、耐寒、无毒、疏水性、耐氧化以及抗老化性、生理惰性、对人体组织反应极小、植入人体组织后不引起异物反应、对周围组织不引发炎症及较好的物理机械性能等优点[10]，此外，在正常使用温度(250度以下)不发生裂解、氧化等反应，故又具有优异的耐热性，可用作医疗器械、人造脏器和药物缓释体系。对人体有良好的生物相容性。正因为硅橡胶具有以上的特点，从而成为典型的医用高分子材料并获得广泛的应用。

硅橡胶模拟制品可长期埋置于人体内作为人体内某个部位不可缺少的元件。包括脑积水引流装置、人工肺、视网膜植入物、人工脑膜喉头、人工

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手指、手掌关节、人造鼓膜、牙齿印膜及托牙组织面软衬垫、人工心脏瓣膜附件、人工肌腱以及用于消化系统和妇外科制品的各种导管等。脑积水引流装置是最旱的硅橡胶植入物，上世纪50年始被成功地应用于医疗方面，至今为止，硅橡胶仍是这一装置的惟一材料。

在医疗器械方面，硅橡胶可作为导管短期置入人体的某个部位，作为抢救和治疗各种病例的重要辅助材料和手段。如：为肝功能不全肠瘘、烧伤等病人进行补液用的静插管，为急慢性功能衰竭病人解除药物中毒的动静外瘘管和腹膜透吸管，以及导尿管、输液管、泄压管、胸腔引流管、中耳炎通气管、洗胃管、灌肠器等一次医疗用品。此外，硅胶材料还可用于人工心肺机、膜式人工肺、胎儿吸引器吸头、医用电极板基质及生物传感器包装材料等。

硅橡胶在整容和修复方面也有很广地应用。如：人工颅骨的修复，在用尼龙、聚醋纤维等增强后作人造皮肤，提高视力的隐性眼镜，修补面容的缺陷，修补前额、鼻、下颌、颈部，治疗外耳的缺损，以及争议较大的人工乳房等[10]

硅橡胶还可作为消泡剂治疗某些疾病。如用于抢救急性肺水肿，可迅速疏通呼吸道，改善缺氧状况，减少或避免因泡沫阻塞气流通过而导致的窒息死亡；感冒咳嗽患者服用含硅油的糖浆可有效减少支气管分泌液起泡，使咳嗽大为减弱等。 2.6 氟塑料

氟塑料系指脂肪烃主链和侧链上的氢原子部分或全部被氟原子所取代的聚合物。有代表性的有

以分散聚四氟乙烯树脂为原料，加入助挤剂，混合均匀并预压成坯料，通过具有一定锥角的口模进行挤压，在剪切力作用下，挤压成棒、管、丝，在小于327℃温度下热处理，再经拉伸即得膨体聚四氟乙烯制品。其结构特点是无数根细小纤维经节点连接起来，并交织成多孔网络结构，膨体聚四氟乙烯结构为六面结晶，分子在其中有规则的折叠排列。拉伸时在力和热的作用下，片晶和片晶之间界面产生滑动，形成细小的纤维和空间。随着拉伸过程的进行，晶体的片晶动摇，变成一个个球形结晶，片晶形成无数根连接节点的纤维，并交织成多孔网络结构。利用上述结构特点，膨体聚四氟乙烯可制成人造血管，其外观表面平整柔软，色泽洁白，相对密度0.2-0.4，直径20mm的芯棒弯曲360不瘪，每根可承受0.5Mpa爆破压力，孔径可通过工艺控制在一定范围内。膨体聚四氟乙烯表面张力小，不亲水，不黏，血液不易堵塞，具有抗血栓性能，该种人造血管可以使人体组织细胞进入并与周围组织形成内膜，保存及杀菌容易，容易缝合，不会裂开，手术方便，长期使用也不会因扩散而产生瘪塌。

膨体聚四氟乙烯和橡胶塑料薄膜组成胃镜钳导管，由于其可随意弯曲变形，与人体接触无异物反应，用于对人体胃进行即时取样、取异物、息肉摘除等，能做到操作自如，使病人免受不必要的痛苦。另外膨体聚四氟乙烯材料可制成心脏修补膜用于隔缺损的修补，心脏流出道扩大及动脉狭窄的整形[19]。 2.7 聚氨酯

聚氨酯自1937年问世以来,以其优异的物理机械性能、良好的血液和组织相容性、低毒等优点在医

学上的用途日益广泛。自20从上世纪50年代聚氨酯

聚四氟乙烯（Teflon）（PTFE）、全氟（乙烯丙烯）（FEP）共聚物、聚全氟烷氧基（PFA）树脂、聚三氟氯乙烯（PCTFF）、乙烯一三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯一四氟乙烯（ETFE）共聚物、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）

等[17]，其特性是广泛的耐高低温性(-190~250˚C)，不熔不溶，难加工不易粘接，化学稳定，耐磨，自润滑性好。

首次应用于生物医学起，四十多年来，聚氨酯弹性体在医学上的用途日益广泛。1958年聚氨酯首次用于骨折修复材料，而后又成功地应用于血管外科手术缝合用补充涂层。70年始，聚氨酯作为一种医用材料己倍受重视。到了80年代，用聚氨酯弹性造人工心脏移植手术获得成功，使聚氨酯材料在生物医学上的应用得到进一步的发展[15]。

聚氨酯是由软链段和硬链段交替镶嵌组成的、含有许多-NHCOO-基团的极性高聚物,通过选择适当的软、硬链段结构及其比例,就可合成出既具有良好的物理机械性能,又具有血液相容性和生物相容

其中聚四氟乙烯（PTFE）与全氟（乙烯丙烯）性的医用高分子材料。聚氨酯之所以能广泛应用于生物医学领域,与它所具备的优异性能是分不开的。

（FEP）共聚物在医学上应用的比较多。

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其主要性能如下[14]:

（1）具有优良的抗凝血性能； （2）毒性试验符合医用要求；

（3）临床应用中生物相容性好，无致畸变作用，无过敏反应，可解决天然胶乳医用制品存在的“蛋白质过敏”和“致癌物亚硝胺析出”两个问题，从而成为许多天然胶乳医用制品的更新换代产品；

（4）具有优良的韧性和弹性，加工性能好，加工方式多样，是制作各类医用弹性品的首选材料；

（5）具有优异的耐磨性能、软触感、耐湿气性、耐多种化学品性能；

（6）能采用通常的方法灭菌，暴露在X射线下而性能不变，可适合于所需的医疗环境。

医用聚氨酯产品可分为医用聚氨酯生物弹性体、医用聚氨酯泡沫、医用聚氨酯黏合剂、医用聚氨酯涂料及医用聚氨酯水凝胶等。聚氨酯产品包括人工心脏瓣膜及心脏辅助装置、人工肺、骨黏合剂、人工皮肤、烧伤敷料、心脏起搏器绝缘线、缝线、矫形绷带、各种夹板、导液管、人工血管、气管、插管、齿科材料、插人导管、计划生育用品等[15]。

某些具有记忆功能的聚氨酯称为室温形状记忆性聚氨酯，工作原理是利用其硬段和软段二相间的玻璃化温度的差别来实现形状记忆过程[16]。它可用于制作各种矫形、保形用品。如:牙科矫形器、肾科矫形器、绷带、乳罩、腹带等。其可以先做成所希望的形状，在使用时再加热使其恢复原有形状，从而达到预期的效果。形状记忆聚氨酯的应用前景非常广阔，但其成本相对高，加工性差，实现通用化的难度依然很大。从其发展而言，改善其恢复性形状温度的精确性，应为研究的重点。只有准确地恢复温度，形状记忆制品才有使用性。

目前，聚氨酯正向生物工程、细胞工程、免疫工程等方面迅速发展。针对组织工程的应用领域,一些新型聚氨酯正处于研究阶段，如:离子型聚氨酯、表面多孔聚氨酯、共混型聚氨酯、生物特异性识别聚氨酯。由于临床治疗的需要，应用于输血、烧伤、糖尿病、心血管等方面的组织工程技术得以优先发展[18]。 2.8 聚乙烯醇

聚乙烯醇(简称PVA) 是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物。它具有良好的水溶性、成膜性、黏结力、乳化性以及卓越的耐油脂和耐溶剂等性能,且无毒无味,对皮肤无刺激性,不会引起皮肤过

敏。几十年来,聚乙烯醇得到了极大的发展,目前已经成为世界上产量最大的水溶性聚合物。

聚乙烯醇的水溶液在室温下就可通过链段之间的氢键逐渐形成水凝胶,虽然这种水凝胶的机械力学性能很差，但是聚乙烯醇水凝胶在眼科方面用途很广泛。将聚乙烯醇溶液与水和甘油、乙烯乙二醇、二甲基亚砜混合,冷却后得到一种透明的水凝胶,可用于制造软性接触眼镜[22]。

由于聚乙烯醇水凝胶具有良好的生物相容性,对机体和组织细胞无任何毒性和刺激作用,因此可被制成现代伤口敷料,聚乙烯醇水凝胶还可以作为人工软骨材料。此外聚乙烯醇还可以制备成薄膜材料，比如把聚乙烯醇和消炎药物配制成软膏或糊剂,最好是做成膜剂,贴于患处,能有效地缓解症状,治疗细菌感染。利用PVA中空纤维进行选择性渗透,还可制造人工肾膜。这样所制得的接枝膜可用于模拟人工肾膜(铜玢膜)，其溶质透过性比目前使用的人工肾透析膜要好，有希望通过对接枝膜强度的改进而进一步替代铜玢膜作为人工肾的透析膜。 3.展望

伴随社会经济的发展，人口老龄化加剧，中、青年创伤增加，新技术的不断注入等因素，人类对医疗保健的需求也迅速增长。十多年来，国际医疗保健费用的增长均高于同期GDP增长。人类对医疗保健的迫切需求大大推动了高技术材料市场中技术附加值最高的材料——生物医用材料及其制品产业的高速发展，其年增长率已高达15％～20％，正在成长为世界经济的支柱性产业。

资料表明：国际医疗器械市场近十余年中，每年以7％～10％的年增长率持续增长，2008年已达3360亿美元，其中生物医用材料及其制品已逾1100亿美元。伴随着临床应用的成功，生物医用材料及其制品产业已经形成，它不但是整个医疗器械产业的基础，而且是世界经济中最有生气的朝阳产业。

生物医用材料为挽救生命和提高人民健康水乎做出了重大贡献，当前正面临重大突破。我国加入WTO后，生物医用材料产业将面临更大的挑战和更多的机遇，生物材料科学工作者任重而道远。我们相信，在国家的大力支持下，跨部门、跨学科通力合作，通过走自力更生与技术引进相结合的发展之路，在生物材料组织工程化、分子设计、仿生模拟、智能化药物控释等方面重点投人，生物医用材料必将为全面提高人们的生活水乎，造福人类做出更大的贡献。

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