淺析可降解生物醫(yī)用高分子材料

王佳荷

摘 要：作為功能性材料中的一種，生物醫(yī)用材料被用于診斷和修復組織或器官，其不會對人體組織、器官和血液產(chǎn)生影響和副作用的特性使得生物醫(yī)用材料在醫(yī)學領域科研中占據(jù)越來越重要的地位，并具有良好的發(fā)展前景。可降解的生物材料往往具有良好的兼容性、可控性和穩(wěn)定性，因此備受疾病治療領域的的關注。基于上述背景，在文章開頭部分介紹了可降解生物醫(yī)用高分子材料的特性和種類，其次介紹了不同種類的可降解的生物材料的優(yōu)劣勢和部分制作原理，再次介紹了目前可降解生物高分子材料在醫(yī)學領域所展現(xiàn)的不同應用，最后提出了對疾病治療領域內(nèi)生物可降解高分子的研究方向的見解。

關鍵詞：可降解 生物醫(yī)用材料 高分子材料

中圖分類號：R318 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（a）-0094-02

作為功能性材料中的一種，生物醫(yī)用材料因為不會對人體組織、器官和血液產(chǎn)生影響和作用，生物醫(yī)用材料被廣泛應用于診斷和修復組織或器官。隨著現(xiàn)代化醫(yī)學科研發(fā)展，對分子層面的深入研究，使得醫(yī)用高分子材料領域獲得了重大突破，目前人體中除了大腦以外的大部分組織器官都有其替代品。為了應對日益增長的高精準醫(yī)療需求，生物醫(yī)學工程成為了人們關注的焦點，生物醫(yī)用材料研究也因此獲益。與一般的醫(yī)學材料不同，生物醫(yī)學材料的相關標準極其嚴格，因為其直接作用于人體，稍有差錯便會釀成大患。當前生物醫(yī)學材料中，不可降解的生物材料不但會引起人體排異反應，而且取出過程較為麻煩。而可降解生物材料，不僅能與人體組織產(chǎn)生良好的相容性，而且降解后的小分子材料能被人體吸收或完全排出體外，不會在人體內(nèi)部組織或器官中蓄積，并且具有極強的穩(wěn)定性和便于加工的簡易性。因此，可降解生物材料開始成為人們重點研究發(fā)展方向。

基于以上背景，本文對可降解生物醫(yī)用高分子材料進行介紹。

1 可降解生物醫(yī)用高分子材料的分類

傳統(tǒng)醫(yī)用材料一直具有廣泛的性能，其良好的性能展現(xiàn)在了物理、機械、化學、生物等方面。但隨著現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的醫(yī)用材料已不能滿足當下醫(yī)學需求，因此人們開始展開在分子水平上的研究，力圖在從分子層面上尋找出材料和機體間的相互作用和聯(lián)系，通過與生命組織的搭配，進而使得本無生命的傳統(tǒng)材料突破了以往的界限，成為了生命組織的一部分。在這一背景下，可通過研究新型生物可降解高分子材料，使其具備與生物體內(nèi)的天然高分子高類似度的化學結(jié)構，進而在生物內(nèi)體環(huán)境中降解和被吸收。這一類型的新型生物可降解高分子材料將會給疾病治療領域的發(fā)展帶來新的突破。

按照不同的制造來源分類，有天然和人工合成兩類可降解高分子材料。

1.1 天然可降解高分子材料

酶是一種生物體里具有重要的催化降解作用的物質(zhì)。生物體內(nèi)大多數(shù)天然生物高分子，如多糖、核苷酸等，可以被酶有效地降解。這些天然生物可降解高分子盡管通常與人體組織有著相近的結(jié)構，但是諸多缺陷限制了天然生物可降解高分子材料的進一步應用，例如，因為酶在人體內(nèi)不同組織不同部位的濃度往往各不相同，使得人體內(nèi)的物質(zhì)降解速率無法準確計算，而人體又會因為天然生物可降解高分子的生理活性太強而排斥這些物質(zhì)。

1.2 合成可降解高分子材料

合成生物可降解醫(yī)用高分子材料制備的過程中，可以通過控制生產(chǎn)條件，產(chǎn)生不同種類的產(chǎn)品以滿足各類醫(yī)療需求。比起傳統(tǒng)的天然高分子材料，合成可降解高分子材料根據(jù)不同的生產(chǎn)需求，通過簡單的物理或化學方式處理，能具備不同的性能。因此具有良好廣泛適用性的合成可降解高分子材料在生物醫(yī)用材料領域是極佳的研究對象。

1.2.1 脂肪聚酯

目前在醫(yī)用領域中，被廣泛應用的可降解高分子合成材料里最為重要的合成原料就是脂肪聚酯，其主要被應用于化學方法合成的高分子材料。在選擇這些脂肪聚酯合成材料時，研究者往往會選取那些低毒性和低免疫性的物質(zhì)作為目標，因此具備上述兩點特性的聚羥基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚ε-已內(nèi)酯（PCL）及其共聚物就成為了重點研究對象。聚羥基乙酸是最簡單的脂肪聚酯。早在20世紀70年代就已實現(xiàn)了聚羥基乙酸縫合線的商業(yè)化。在短期傷口愈合的外科手術中，聚羥基乙酸因為具備親水性和在人體內(nèi)迅速降低的機械強度被作為傷口縫線材料的最佳選擇之一。聚乳酸有幾種不同邢臺的聚合物，適用于外科糾正材料和藥物控釋載體。聚己內(nèi)酯室溫下為橡膠態(tài)，現(xiàn)被作為骨釘材料應用于臨床。

1.2.2 聚原酸酯

聚原酸酯是一種疏水型聚合物，由人工合成。通過加入酸性或堿性賦形劑影響聚原酸酯分子的主鏈上的原酯鍵，可控制聚原酸酯降解釋藥行為。在當前醫(yī)學領域，有4種主要的聚原酯酸被廣泛應用。其中一種聚原酯酸以酯基轉(zhuǎn)移反應為基礎，利用乙基四氫呋喃和二元醇為原料合成，是一種聚原酸酯類型的控釋載體，能夠用于人體燒傷部位的處理。但是這類聚原酸酯因為制備過程需要長時間處于真空及高溫環(huán)境，制備條件過于苛刻。另一種聚原酯酸能夠在室溫內(nèi)合成，是一種軟膏狀聚合物，其具有良好的穩(wěn)定性，不會因為自動催化而影響增快降解速率，目前被廣泛應用于多肽藥物的控釋

1.2.3 聚碳酸酯、聚酸酐、聚磷酸酯

聚碳酸酯、聚酸酐、聚磷酸酯常被應用于藥物控釋體系。例如具有高效抗凝血性能的鏈段化聚醚氨酯。在開環(huán)共聚合反應的基礎上，以丙交酯與己內(nèi)酯為原材料，同樣能夠制備出具有藥物緩釋效果的生物降解高分子。

1.2.4 聚對二氧六環(huán)酮

與聚乳酸和聚羥基乙酸相比，對聚對二氧六環(huán)酮的研究時間較晚，直到20世紀70年代末，才第一次合成出了聚對二氧六環(huán)酮。盡管應用于臨床的時間比聚乳酸和聚羥基乙酸晚了數(shù)年，但是聚對二氧六環(huán)酮卻是被作為目前醫(yī)學界中骨折內(nèi)固定材料的第一選擇。獨特的物理和生物特性使得聚對二氧六環(huán)酮與其他合成可降解高分子材料相比有著許多優(yōu)勢：首先，可吸收性。由聚對二氧六環(huán)酮制作成的固定材料能夠被骨組織完全，吸收，經(jīng)過一定時間的降解，新生骨頭與由聚對二氧六環(huán)酮制作的固定材料融合。其次，無殘留性。聚對二氧六環(huán)酮的降解物不會在人體內(nèi)部任何部位、器官產(chǎn)生蓄積，并且排出方式多樣，不但可以從呼吸道排出，還能從尿液及糞便中排出。此外，可根據(jù)實際不同的需求，改變制作過程中的結(jié)晶度、熔融溫度等條件，已達到控制聚對二氧六環(huán)酮在人體內(nèi)的降解速度。聚對二氧六環(huán)酮先已被用于下頜角部骨折的固定材料和修復眶底骨折的墊片材料。

1.2.5 聚α-氨基酸

聚α-氨基酸具有特異性靶向治療效果。這種治療效果主要依靠聚α-氨基酸將藥物分子連接到聚合物的羥基或側(cè)鏈上實現(xiàn)。

2 可降解生物醫(yī)學高分子材料的應用

在現(xiàn)代醫(yī)學領域，生物可降解高分子被普遍用作手術縫合線材料，外科用粘合劑和人工皮膚制作原料等，廣泛的應用范圍使得生物可降解高分子材料具有巨大的醫(yī)療價值和經(jīng)濟價值。

已得到了廣泛應用，體現(xiàn)出了巨大的發(fā)展前景和經(jīng)濟效益。

2.1 手術縫合線

聚羥基乙酸和聚乳酸等脂肪聚酯，因為其便捷性，無需拆線和易于縫合，被廣泛應用與手術縫合線的制作。

2.2 外科用粘合劑

α-氰基丙烯酸酯作為目前唯一用于臨床治療的的粘合劑，其主要作用是粘合愈合前的傷口，促使人體組織恢復機能，并且能夠在粘合傷口后的短時間內(nèi)被迅速分解和吸收。

2.3 人工皮膚

在臨床醫(yī)學領域，用于皮膚修復的材料主要分為兩種，一種是包括自然皮、異體皮的天然皮膚和包括胎盤、腹膜的動物組織；另一種是由天然高分子合成的人工皮膚。

2.4 藥物緩釋材料

目前在醫(yī)藥領域，以可降解生物醫(yī)學高分子材料作為藥物在人體內(nèi)的運載載體已經(jīng)是眾多制藥公司的第一選擇。與傳統(tǒng)藥物在人體內(nèi)自然分解不同，這一類藥物載體，能夠控制藥物在人體內(nèi)的釋放速率，以使得人體血液中的藥物濃度在一定時間內(nèi)維持正常穩(wěn)定的藥效水平，進而達到治療目的。

3 醫(yī)學領域?qū)ι锟山到飧叻肿硬牧系男枨蠓较?/p>

（1）更好的機械性能。為提高生物可降解高分子材料的機械性能，應選擇無毒且高效的聚乳酸的材料作為研究方向。

（2）控制降解速度。現(xiàn)行的降解速度方案是通過控制接觸面積來調(diào)整，而未來應該選擇通過親水性的不同和調(diào)整工具比例來調(diào)節(jié)降解速度。

（3）良好的生理活性。通過引入酶等生理活性物質(zhì)增強聚羥基烯酸增強的生理活性。

4 結(jié)語

基于現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展需求下的醫(yī)用生物材料背景，在本文開始部分介紹了可降解生物醫(yī)用高分子材料的特性和種類，其次介紹了不同種類的可降解的生物材料的優(yōu)劣勢和部分制作原理，再次介紹了目前可降解生物高分子材料在醫(yī)學領域所展現(xiàn)的不同應用，最后提出了對疾病治療領域內(nèi)生物可降解高分子的研究方向的見解。本文目的是為人們介紹相關知識，希望通過閱讀本文，進一步了解可降解生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展。

參考文獻

[1] 梁慧剛，黃可.生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2016（2）：12-15.

[2] 楊立群，張黎明.天然生物醫(yī)用高分子材料的研究進展[J].中國醫(yī)療器械信息，2009，15（5）：21-27.

[3] 魯手濤，沈?qū)W紅，周超，等.可降解高分子材料在醫(yī)療器械中的應用[J].工程塑料應用，2014，42（7）：109-113.