喻都肖海軍* 石偉哲

聚 氨 酯 膠 黏 劑 的 醫(yī) 用 研 究 進(jìn) 展*

喻都1肖海軍2* 石偉哲1

聚氨酯膠黏劑因其優(yōu)異的粘合性能，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域越來越受到關(guān)注。尋求具有良好生物相容性、良好粘合性、可降解、無不良反應(yīng)、消毒滅菌、在存在水的環(huán)境下能繼續(xù)保持粘合特性的聚氨酯膠黏劑已成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)。該文綜述了醫(yī)用聚氨酯膠黏劑在創(chuàng)傷敷料、骨粘合劑、壓瘡的預(yù)防與治療、經(jīng)皮給藥系統(tǒng)、手術(shù)薄膜及醫(yī)藥包裝等方面應(yīng)用的研究進(jìn)展，并對(duì)聚氨酯膠黏劑應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中的發(fā)展前景作了評(píng)述。

聚氨酯膠黏劑；醫(yī)用；進(jìn)展

前言

隨著材料學(xué)和工業(yè)學(xué)的不斷發(fā)展，醫(yī)用材料的研究日益受到關(guān)注，醫(yī)用聚氨酯膠黏劑(PolyurethaneAdhesive)作為重要的醫(yī)用材料之一，被廣泛的應(yīng)用并取得了很大的研究進(jìn)展。聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán) (-NHCOO-)或異氰酸酯基(-NCO)的膠粘劑，具有反應(yīng)活性高，常溫能固化等優(yōu)異的性能。由于含有極性很強(qiáng)、化學(xué)活性很高的氨酯基和異氰酸酯基，當(dāng)它與含有活潑氫的物體接觸時(shí)可以通過以高反應(yīng)性異氰酸基為中心的復(fù)雜交聯(lián)反應(yīng)，能在短時(shí)間內(nèi)變成柔軟的黏接力較大的彈性體狀生物，同時(shí)聚氨酯與被粘接物體之間產(chǎn)生的氫健作用會(huì)使高分子內(nèi)聚力增加，使粘接更加牢固。另一方面，由于聚氨酯膠黏劑中含有的氨基甲酸酯鍵與氨基酸的結(jié)構(gòu)相似，故具有良好的生物相容性，并且大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)，醫(yī)用聚氨酯膠黏劑無毒，對(duì)局部無不良反應(yīng)[1]。由于聚氨酯膠黏劑的主鏈由軟段和硬段構(gòu)成，并且兩者之間的比例可進(jìn)行人工調(diào)控，進(jìn)一步增加了其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。該文就聚氨酯膠黏劑在創(chuàng)傷敷料、骨粘合劑、壓瘡的預(yù)防與治療、經(jīng)皮給藥系統(tǒng)、手術(shù)薄膜及醫(yī)藥包裝等方面的應(yīng)用及研究進(jìn)展作一綜述。

1 創(chuàng)傷敷料

傳統(tǒng)的傷口敷料是一層與傷口直接接觸并能吸附傷口滲出液的材料組成，例如紗布。在處理傷口時(shí)需要使用紗布包扎傷口或者將紗布用膠黏劑粘附在傷口周圍，一段時(shí)間后，紗布會(huì)慢慢吸附傷口處的滲出液，該滲出液干燥后會(huì)使紗布牢固的粘附在傷口處而難以移除。因此，在更換紗布的過程中可能會(huì)造成傷口處皮膚的剝離。然而，在臨床上反復(fù)多次給患者傷口更換敷料時(shí)不僅可能導(dǎo)致創(chuàng)面皮膚的剝離，同時(shí)可能導(dǎo)致新生上皮和創(chuàng)周皮膚的損害[2]，而創(chuàng)面皮膚的剝離及創(chuàng)周皮膚的損害可以導(dǎo)致傷口處皮膚屏障的丟失，從而使經(jīng)皮水分丟失增加，進(jìn)而引起傷口擴(kuò)大、疼痛加劇甚至使傷口延遲愈合[3]。所以在臨床上，尤其是慢性傷口的護(hù)理給患者及臨床工作者帶來越來越多的醫(yī)療及經(jīng)濟(jì)問題[4]。

近年來，隨著材料學(xué)不斷的發(fā)展，多種新型創(chuàng)面敷料應(yīng)運(yùn)而生并被積極用于臨床。Matsumura等[2]認(rèn)為，好的創(chuàng)面敷料應(yīng)該滿足以下要求：防止傷口表面干燥并維持濕性環(huán)境；吸收多余的滲出液，保持創(chuàng)周皮膚健康；使用方便并且能持續(xù)粘合在創(chuàng)周皮膚表面；容易移除，不會(huì)或較少引起疼痛且較少移除正常皮膚的角質(zhì)層和新生上皮。而聚氨酯膠黏劑類敷料能較好地滿足以上要求外，同時(shí)具有機(jī)械強(qiáng)度好、可降解及能夠包容其他的一些藥物，如：局部麻醉劑、抗生素、局部類固醇藥、抗真菌劑等。

Palumbo等[5]制得了一種聚氨酯水凝膠型膠黏劑，其中水凝膠的成分可以為聚氨酯、聚環(huán)氧乙烯等生物相容性較強(qiáng)的親水性單體，解決了水凝膠型膠黏劑粘合性差的問題。同時(shí)，該膠粘劑能維持膠帶或紗布的濕度，可以給創(chuàng)面提供適宜的濕潤愈合環(huán)境。該膠粘劑會(huì)使剝離強(qiáng)度有所降低，但仍不能從根本上消除移除敷料時(shí)帶來的疼痛。

李軍等[6]針對(duì)皮膚表面應(yīng)用壓敏膠存在的問題，制得了一種親水性聚氨酯壓敏膠。該親水性聚氨酯壓敏膠是由二異氰酸酯與多元醇的復(fù)合物進(jìn)行反應(yīng)生成預(yù)聚體，在其主鏈上引入親水的聚乙二醇嵌段增加親水性，再經(jīng)過擴(kuò)鏈制得。該親水性聚氨酯壓敏膠具有優(yōu)良的粘合性能、反復(fù)揭帖性、易剝離、皮膚相容性及良好的藥物控釋性能等。

最近德國Bayer集團(tuán)公司在美國市場(chǎng)推出了一款醫(yī)用聚氨酯膠黏劑產(chǎn)品，該聚氨酯膠黏劑不會(huì)傷害皮膚，而且可以調(diào)整粘合強(qiáng)度并且十分容易移除。同時(shí)該產(chǎn)品還具有十分良好的透氣性，并且適用于任何常用的消毒技術(shù)。目前，該產(chǎn)品主要用于傷口的護(hù)理[7]。

上述的聚氨酯膠黏劑均能滿足敷料對(duì)材料生物相容性的要求，并且也大大改善了傳統(tǒng)敷料的功能，是一種具有良好應(yīng)用前景的醫(yī)用材料。

2 骨粘合劑

醫(yī)用骨粘合劑是一種新型的骨折或骨缺損的固定材料，具有操作簡(jiǎn)便、快速粘合等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效避免外固定和金屬內(nèi)固定操作的復(fù)雜性，降低感染的風(fēng)險(xiǎn)[8]。理想的骨粘合劑材料應(yīng)該具備以下幾點(diǎn)：無毒性、較好的生物相容性；可塑性；常溫下快速粘合骨折斷端且不干擾骨組織的生長；持久良好的力學(xué)性能和生物力學(xué)適應(yīng)性；良好的骨-材料界面及較強(qiáng)的滲透能力。目前，臨床上使用的骨粘合劑以聚甲基丙烯酸甲酯類粘合劑 (Polymethylmethacrylate,PMMA)和磷酸鈣系粘合劑 (Calcium phosphate cements,CPC)為主。然而，這些傳統(tǒng)的骨粘合劑并非十分理想。例如，PMMA具有生物相容性差、聚合反應(yīng)過程中釋放的單體易引起細(xì)胞毒性反應(yīng)及降解速度慢等不足，可導(dǎo)致低血壓、栓塞甚至死亡[9]。CPC存在著抗壓強(qiáng)度低、韌性差、固化時(shí)間長及降解速度慢等問題[10]。這些缺點(diǎn)無疑增加了骨粘合劑在臨床上推廣使用的難度。

聚氨酯骨粘合劑在一定程度上解決了這些問題。氪石骨水泥 (Kryptonite bone cement,KBC)，是聚氨酯骨粘合劑的代表。它是由菎麻油衍生的多元醇與異氰酸酯反應(yīng)后混入粉末狀的碳酸鈣制得，是一種完全無毒性的骨粘合劑。使用時(shí)按用量比例將三種成分混合，幾分鐘后就可以任意塑性，15分鐘左右就會(huì)固化，固化后的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度與骨骼十分相似。幾個(gè)月之后，KBC將會(huì)成為骨骼的一部分[11]。Boxberger等[12]在新鮮尸體標(biāo)本上比較了KBC和PMMA修復(fù)橈骨骨折的效果，并測(cè)量了其生物力學(xué)性能。研究結(jié)果表明，KBC的抗剪切力是PMMA的2.9倍，抗拉力試驗(yàn)是PMMA的2.5倍，KBC與骨斷端接觸后，其滲透能力較PMMA高出49%。與接受PMMA的患者相比，接受KBC治療的患者未出現(xiàn)任何副反應(yīng)及相關(guān)并發(fā)癥。Fedak等[13]對(duì)開胸手術(shù)的患者使用KBC粘接胸骨，患者恢復(fù)較快，并且無需使用止痛藥。更為重要的是，KBC粘接胸骨的患者術(shù)后沒有發(fā)生任何嚴(yán)重的并發(fā)癥，如胸骨移位、血栓形成、感染等。Bayramoglu等[14]對(duì)100例開胸患者使用絲線環(huán)扎術(shù)聯(lián)合KBC方法閉合胸骨，對(duì)其中50例患者進(jìn)行為期約1～3年的隨訪，CT結(jié)果顯示沒有一例患者出現(xiàn)過胸骨移位、裂開等現(xiàn)象。與傳統(tǒng)閉合胸骨方式相比，此法還能大大降低術(shù)后疼痛，提高生活質(zhì)量。

氪石骨水泥作為一種新型的骨粘合劑，以其使用簡(jiǎn)便、可任意塑性、無不良反應(yīng)等優(yōu)異特點(diǎn)，在骨折修復(fù)方面有很好的應(yīng)用前景，此類聚氨酯骨粘合劑值得臨床推廣。

3 壓瘡的預(yù)防及治療

壓瘡又稱壓迫性潰瘍，是長期臥床患者的常見并發(fā)癥之一。手術(shù)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)普遍的治療方式，術(shù)后患者因?yàn)閼峙绿弁吹纫蛩?，長期臥床休息。當(dāng)壓力超過30mmHg時(shí)，人體的小動(dòng)脈、小靜脈就會(huì)關(guān)閉，如果壓力持續(xù)存在，可能引起受壓部位的局部缺血及壞死。因此，長期臥床的患者并發(fā)壓瘡十分常見[15]。同時(shí)壓瘡會(huì)引起患者的不適，降低其生活質(zhì)量，延長住院時(shí)間[16]。

有研究指出大多數(shù)的壓瘡是可以預(yù)防的。Stott[15]認(rèn)為長期使用減輕受壓部位壓力的工具及術(shù)后定期變換體位能有效防止壓瘡的發(fā)生。喬玫等[17]的研究表明聯(lián)合運(yùn)用聚氨酯泡沫膠黏劑和聚氨酯凝膠墊能夠有效預(yù)防或緩解手術(shù)壓瘡的發(fā)生。該聚氨酯泡沫膠黏劑外層為親水性的聚氨酯構(gòu)成的柔軟泡沫墊，可分解局部壓力，并能吸收滲出液，維持一定濕度；外層為水膠體敷料，粘貼牢固，可以有效地降低組織剪切力和摩擦力，并能阻擋細(xì)菌等外物的進(jìn)入。根據(jù)臨床指南，大多數(shù)醫(yī)務(wù)工作者使用水膠體類敷料治療壓瘡患者。Guillén-Solà[1]將820例二期壓瘡患者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，分別用聚氨酯泡沫膠黏劑敷料和水膠體類敷料進(jìn)行治療，結(jié)果沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并且臨床試驗(yàn)也證實(shí)該聚氨酯泡沫膠黏劑對(duì)壓瘡患者有較好的療效，值得臨床推廣。

4 經(jīng)皮給藥系統(tǒng)

經(jīng)皮給藥系統(tǒng)是指藥物通過皮膚吸收進(jìn)入人體血循環(huán)并達(dá)到有效血藥濃度，從而實(shí)現(xiàn)疾病的預(yù)防或治療，開辟了無創(chuàng)傷給藥的新途徑。某些常用的藥物，如布洛芬，其口服試劑會(huì)出現(xiàn)首過效應(yīng)并且對(duì)胃腸道產(chǎn)生刺激。故經(jīng)皮給藥系統(tǒng)已經(jīng)成為藥物新制劑開發(fā)的研究重點(diǎn)。壓敏膠是經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的重要材料之一，傳統(tǒng)用于經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的壓敏膠有三大類：聚異丁烯類、硅橡膠類、聚丙烯酸酯類[18,19]。因其透氣性差、生物相容性不佳、藥物負(fù)載量不理想及長期使用會(huì)對(duì)皮膚造成傷害等因素，難以在臨床上推廣。近年來，如何制得一種具有良好粘貼性能、生物相容性好、透氣吸水功能佳、高藥物負(fù)載量、藥物釋控能力強(qiáng)的壓敏膠獲得了極大的關(guān)注。

Chen等[20]制得了一種親水性聚氨酯壓敏膠粘劑，研究結(jié)果表明該親水性聚氨酯壓敏膠粘劑具有反復(fù)的粘貼性能，良好的透氣性、吸收性強(qiáng)，生物相容性好，不會(huì)對(duì)皮膚造成傷害、藥物負(fù)載量大、藥物釋控能力強(qiáng)，在經(jīng)皮給藥系統(tǒng)方面有著良好的應(yīng)用前景。

5 醫(yī)用手術(shù)薄膜

醫(yī)用手術(shù)薄膜是一種先進(jìn)的無菌外科手術(shù)材料，其主要作用是保持手術(shù)區(qū)無菌狀態(tài)，防止感染，為手術(shù)的成功提供保障。目前，國內(nèi)主要使用的是以聚乙烯薄膜為底基的醫(yī)用手術(shù)薄膜，而美國、西歐、日本等發(fā)達(dá)國家主要使用的是以聚氨酯薄膜為底基的醫(yī)用手術(shù)薄膜。聚氨酯薄膜與聚乙烯薄膜相比具有較好的防水透濕性、貼膚性、抗菌性等。

中國紡織科學(xué)研究院研究開發(fā)中心近年來開發(fā)了一種熱熔型醫(yī)用聚氨酯壓敏膠粘劑薄膜，該產(chǎn)品以聚氨酯薄膜為底基，將壓敏膠粘劑以熔體形式涂布在其表面，在幾秒甚至更短時(shí)間內(nèi)即可粘合，無污染、固化迅速、適于連續(xù)化生產(chǎn)[21]。該熱熔型聚氨酯壓敏膠粘劑薄膜的粘貼力強(qiáng)、封閉嚴(yán)密、無毒、無過敏、使用方便。與傳統(tǒng)聚乙烯手術(shù)薄膜相比具有輕薄柔軟、高彈性、防水透濕性、在長時(shí)間的手術(shù)使用中能保持傷口邊緣周圍皮膚的良好粘貼，防止細(xì)菌側(cè)向轉(zhuǎn)移，減少感染機(jī)會(huì)及術(shù)后易剝離等優(yōu)異性能。特別是碘伏聚氨酯壓敏膠手術(shù)薄膜在手術(shù)中更能緩慢釋放碘，起到持續(xù)殺菌作用，尤其對(duì)感染機(jī)會(huì)較高的手術(shù)如：骨科手術(shù)、心臟瓣膜置換、腦脊液分流手術(shù)等，可起到明顯降低感染率的作用。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)品的要求越來越高，國內(nèi)醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)郯滨好裟z粘劑手術(shù)薄膜的數(shù)量和功能化要求將快速增加，因此，聚氨酯壓敏膠粘劑手術(shù)薄膜的應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊。

6 醫(yī)藥包裝

復(fù)合薄膜軟包裝能起到屏蔽、可印刷及熱封的功能，已廣泛應(yīng)用到醫(yī)藥、食品、化妝品、辦公消費(fèi)品的包裝。與復(fù)合薄膜配套的膠黏劑中90%以上采用的是聚氨酯膠黏劑。目前，國內(nèi)的醫(yī)藥包裝主要以溶劑型聚氨酯膠黏劑為主，但溶劑型膠黏劑有著火、爆炸的可能以及溶劑殘留量高等問題，不符合日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)的要求。水性聚氨酯膠黏劑除了具有溶劑型膠黏劑的優(yōu)異性能外，同時(shí)還具有耐低溫、耐高溫、使用工藝簡(jiǎn)單、滿足當(dāng)今對(duì)健康、安全、環(huán)保的要求等優(yōu)點(diǎn)。所以，水性聚氨酯膠黏劑代替溶劑型膠黏劑將成為必然的發(fā)展趨勢(shì)[22]。

赫小芳等[23]以磺化聚酯多元醇、適量的異佛爾酮二異氰酸酯 (IPDI)、二月桂酸二丁基錫 (DBTDL)，二羥甲基丙酸(DMPA)、硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)為主要原料，制得水性聚氨酯膠黏劑；將其均勻涂敷在鋁箔帶上，得到鋁箔帶膠膜；最后將該膠膜與聚氯乙烯 (PVC)藥用硬片粘貼復(fù)合在一起，制得藥品包裝材料?？疾炝嗽撲X箔帶膠膜的阻隔性能、熱封強(qiáng)度,并測(cè)量了有機(jī)溶劑殘留量，其性能均符合YBB0015-2002標(biāo)準(zhǔn)要求，該聚氨酯膠黏劑可用于醫(yī)藥包裝材料的制備。

由于受到國內(nèi)醫(yī)藥包裝行業(yè)的設(shè)備、技術(shù)和生產(chǎn)狀況的限制，溶劑型聚氨酯膠黏劑依然是醫(yī)藥包裝行業(yè)的主流產(chǎn)品。但隨著國家環(huán)保政策的引導(dǎo)和各種法規(guī)的出臺(tái)以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，安全、環(huán)保的水性聚氨酯膠黏劑必將受到重視，憑著水性聚氨酯膠黏劑巨大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)撃?，相信未來幾年，其市?chǎng)容量將不斷增加。

7 其他應(yīng)用

作為一種重要的醫(yī)學(xué)材料，聚氨酯膠黏劑還可以應(yīng)用于生物傳感器、酶生物反應(yīng)器等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。Francis等[24]用環(huán)氧樹脂膠黏劑、聚氨酯、聚氧乙烯等制得了環(huán)氧樹脂-聚氨酯膠黏劑薄膜，作為植入生物體內(nèi)傳感器的包覆膜。與傳統(tǒng)的非侵入性的傳感器相比，更具精確性與可靠性[25]。小鼠試驗(yàn)表明，該包覆膜能大大延長植入體內(nèi)的葡萄糖傳感器的使用壽命并具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。Pabyton等[26]將聚氨酯硬性泡沫膠粘劑覆蓋在金屬管道的內(nèi)表面，在酶生物反應(yīng)器中，固定轉(zhuǎn)換酶，使酶反應(yīng)效率提高并節(jié)省了成本。

8 結(jié)語

在國外，將聚氨酯膠黏劑應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)非常普及，并且其新功能仍在不斷開發(fā)中。在國內(nèi)，從醫(yī)用聚氨酯膠黏劑使用的數(shù)量及比例來看，仍未獲得廣泛的接受，主要原因是國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的設(shè)備、工藝技術(shù)及價(jià)格等問題。因此，國內(nèi)應(yīng)該大力加強(qiáng)該方面的研究，盡快實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化、商品化，以降低成本。由于聚氨酯膠黏劑具有良好生物相容性、良好粘合性、可降解、無不良反應(yīng)等優(yōu)異的性能，可以預(yù)見，在更加重視高效、健康環(huán)保的21世紀(jì)，醫(yī)用聚氨酯膠黏劑將有著廣闊的應(yīng)用前景。

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The research progress of medical polyurethane adhesives

With the excellent adhesive properties,the use of polyurethane adhesives in medical field is drawing more andmoreattention.Finding idealpolyurethane adhesiveswithgood biocompatibility,goodadhesiveness,biodegradability, noadverseeffect,disinfectionandsterilization,the presenceofwater intheenvironment cancontinuetokeepthe adhesion properties of polyurethane adhesive has become the research focus in the field of medical.Here is to review the advance of medical polyurethane adhesive in the aspect of wound dressings,bone adhesives,the prevention and treatment of pressureulcers,transdermaldrugdelivery system,surgicalfilm,pharmaceuticalpackaging and so on.The development prospect of application in the medical are discussed.

Polyurethane adhesives;Medical;Progress

R318

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10.3969/j.issn.1672-5972.2015.03.020

swgk2014-12-0241

喻都(1991-)男，在讀碩士。工作方向：創(chuàng)傷與修復(fù)重建。

*[通訊作者]肖海軍(1971-)男，醫(yī)學(xué)博士，副教授，副主任醫(yī)師，碩士研究生導(dǎo)師。工作方向：創(chuàng)傷與修復(fù)重建。

2014-12-19)

上海市衛(wèi)生局重點(diǎn)?？平ㄔO(shè)資助項(xiàng)目(ZK2012A09)

1南方醫(yī)科大學(xué)附屬第三臨床醫(yī)學(xué)院，廣東廣州510510；2南方醫(yī)科大學(xué)附屬奉賢醫(yī)院，上海201400