賴宇堃，王書晗，劉文亮，高小鳳，彭俊，柯浩奇，劉堯，劉洪偉

深圳市藥品檢驗(yàn)研究院·深圳市醫(yī)療器械檢測中心 （廣東 深圳 518055）

聚氨酯材料在日常生活中應(yīng)用廣泛，如作為泡沫用于汽車和家居裝飾，或是聚合物用于建筑業(yè)、鞋類制造、涂料和黏合劑以及紡織品。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，聚氨酯也在眾多日常用品和專業(yè)設(shè)備的應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用[1]，如用于手術(shù)器械、醫(yī)療植入物等經(jīng)常與人體接觸的醫(yī)療設(shè)備以及微型封裝設(shè)備，這些器械除了需要具備必需的生物相容性之外，根據(jù)不同的用途還需具備一些其他特性，如柔韌性、強(qiáng)度、記憶性、可加工性等[2]。聚氨酯擁有良好的機(jī)械性能，易于加工成型，具有優(yōu)異的生物相容性和分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，且通過改變聚氨酯主要原料二異氰酸酯和二元醇，可以合成具有不同性質(zhì)（如不同熔點(diǎn)、軟化點(diǎn)、和機(jī)械強(qiáng)度）的聚氨酯材料。此外，也可通過其他改性生產(chǎn)各類用途廣泛的材料，如用二胺類代替二醇單體作為擴(kuò)鏈劑提高所合成的聚氨酯熱塑性和彈性；或者結(jié)合使用多官能醇和發(fā)泡劑生產(chǎn)剛性或柔性泡沫。聚氨酯除了具有廣泛可調(diào)的物理性質(zhì)外，其還具有良好的生物相容性，可作為生物可降解材料。目前，應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的聚氨酯可分為可降解聚氨酯和不可降解聚氨酯[3]?？山到饩郯滨ビ芍咀宥惽杷狨プ鳛橛捕魏途勖丫鄞甲鳛檐浂魏铣?，可以被分解成生物體可吸收代謝的小分子；不可降解聚氨酯主要由甲苯二異氰酸酯（toluene diisocyanate，TDI）、二苯甲基二異氰酸酯（methylene-4,4’-diphenyldiisocyanate,MDI）等芳香族二異氰酸酯合成，可作為長期植入物應(yīng)用于人體。因此，聚氨酯既可用于永久性醫(yī)療植入物，也可用于需要降解的系統(tǒng)，如組織再生支架。

盡管聚氨酯具備強(qiáng)大的潛力，但其也存在一定的缺點(diǎn)：部分早期的非降解器械，特別是導(dǎo)管引線，隨著時(shí)間的推移被發(fā)現(xiàn)會(huì)降解產(chǎn)生致癌物質(zhì)，如在隆胸手術(shù)中使用的聚氨酯泡沫存在產(chǎn)生致癌胺的風(fēng)險(xiǎn)，盡管這種風(fēng)險(xiǎn)微乎其微，但科學(xué)家和工程師們?nèi)栽诶^續(xù)研究如何降低這種風(fēng)險(xiǎn)。本研究首先介紹了聚氨酯的合成工藝，總結(jié)了其主要結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，然后介紹了其在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用情況及研究進(jìn)展。

1 聚氨酯概述

聚氨酯由德國拜耳公司于1937年生產(chǎn)。由于當(dāng)時(shí)的尼龍仍受到有效專利保護(hù)，所以聚氨酯在一定程度上成為了尼龍的替代品。聚氨酯在20世紀(jì)50年代開始被廣泛使用，主要以膨脹形式（如聚氨酯泡沫）用于床墊和床上用品等，或用于生產(chǎn)萊卡和氨綸等特種纖維。聚氨酯合成的基礎(chǔ)是異氰酸酯反應(yīng)。該特性賦予單體足夠高的反應(yīng)活性，以在可接受的時(shí)間范圍內(nèi)聚合，同時(shí)對親核試劑進(jìn)攻等反應(yīng)保持足夠的動(dòng)力學(xué)惰性，以允許其在無需特殊處理的情況下使用。

2 聚氨酯的合成

合成聚氨酯的主要原料包括異氰酸酯單體、聚合物多元醇、多元胺、擴(kuò)鏈劑、催化劑和其他助劑。

異氰酸酯可以在實(shí)驗(yàn)室中以多種方式形成，如柯提斯＆霍夫曼（Curtius＆Hoffmann）重排反應(yīng)。在工業(yè)上，異氰酸酯可用光氣化法制備，其反應(yīng)過程可簡單表示如下：

該反應(yīng)的基本反應(yīng)是平衡反應(yīng)，如及時(shí)從系統(tǒng)中脫除氯化氫，反應(yīng)將會(huì)向異氰酸酯生產(chǎn)方向移動(dòng)，這是光氣化法制備異氰酸酯的基本原理。但在實(shí)際生產(chǎn)中，該反應(yīng)要復(fù)雜很多。根據(jù)合成反應(yīng)的方式，光氣化法可分為以下4種。（1）胺的直接光氣化：是將胺加到冷的光氣溶液中反應(yīng)，首先生成氨基甲酸鹽化合物和胺的鹽酸鹽，然后在通入光氣的過程中逐漸升溫，使氨基甲酸鹽化物和胺的鹽酸鹽轉(zhuǎn)化生成異氰酸酯，此法是目前異氰酸酯工業(yè)生產(chǎn)的主要方法。（2）胺鹽酸鹽的光氣化：是先將胺化合物在溶劑中轉(zhuǎn)化成鹽酸鹽，然后在高溫下通入光氣反應(yīng)，此法由于鹽酸鹽溶解性較差，反應(yīng)溫度較高，一般只作為實(shí)驗(yàn)室的合成法。（3）氨基甲酸的光氣化：此法和以上兩法相似，為減少氨基在反應(yīng)中出現(xiàn)大量副反應(yīng)，使異氰酸酯收率下降，可使用分步反應(yīng)程序，在胺化合物的溶劑中通入二氧化碳，使胺首先轉(zhuǎn)化成氨基甲酸鹽，進(jìn)行冷光氣化反應(yīng)生成氨基甲酸鹽絡(luò)合物，然后在高溫光氣化反應(yīng)中生成異氰酸酯，此法可用于六亞甲基二異氰酸酯（hexamethylene diisocyanate，HDI）的工業(yè)化生產(chǎn)。（4）氣相光氣化法：以上3種均為液相反應(yīng)，反應(yīng)均在惰性溶劑中進(jìn)行；該法為氣相法，胺在惰性氣體或惰性溶劑的蒸氣中氣化，在催化劑存在的條件下于150～470 ℃進(jìn)行光氣化反應(yīng)，生成的氨基甲酸鹽絡(luò)合物在惰性溶劑和脫鹽酸添加劑的作用下加熱，分解后生成有機(jī)異氯酸酯。

目前，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)有機(jī)異氰酸酯主要使用的是胺的直接光氣化法，該法又稱為胺的兩段光氣化法，即將胺的光氣化反應(yīng)分為冷光氣化段和熱光氣化段；將胺化合物原料和光氣分別溶解在惰性溶劑中，如氯苯、二氯苯、甲苯、氯化萘及1，2，4-三氯苯等，并使它們在0 ～70 ℃的低溫階段進(jìn)行反應(yīng)，在此階段，它們主要生成酰胺和胺的鹽酸鹽，以及少量的脲類化合物，反應(yīng)過程如下：

其中式（3）（4）為主反應(yīng)，式（5）（6）為副反應(yīng)，尤其是式（6），原料胺化合物與生成的異氰酸酯產(chǎn)物反應(yīng)對合成危害較大，不僅可使原料胺和光氣的消耗量增加，而且生成的脲類化合物會(huì)與光氣進(jìn)一步反應(yīng)生成焦油樹脂狀化合物，使系統(tǒng)中廢渣量增加，給反應(yīng)和工業(yè)處置造成一定困難。因此，要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度等工藝條件。同時(shí)，在工業(yè)上，通常是將氯化氫或二氧化碳通入溶于溶劑中的胺，使它預(yù)先生成胺的鹽酸鹽或胺的碳酸鹽，以減少不必要的副反應(yīng)產(chǎn)生。

合成聚氨酯首先要將異氰酸酯單體預(yù)聚，一般是將過量的二異氰酸酯與聚醚二元醇或聚酯醇反應(yīng)，形成異氰酸端基。反應(yīng)過程如下：

式（7）由二異氰酸酯與二元醇反應(yīng)形成線形嵌段聚氨酯。其中二異氰酸酯構(gòu)成硬段，含羥基的分子構(gòu)成軟段。聚氨酯的的許多性質(zhì)，如玻璃化溫度、熔點(diǎn)、模量、彈性、抗張強(qiáng)度、吸水性等，均可以通過調(diào)整硬段和軟段的種類、比例來實(shí)現(xiàn)。常見的二異氰酸酯單體包括TDI，苯胺與甲醛反應(yīng)生成的MDI，以及包括HDI、3-異氰酸酯甲基-3,5,5-三甲基-環(huán)己基異氰酸酯（俗稱異佛爾酮二異氰酸酯，isophorone diisocyanate，IPDI）和MDI的氫化形式4,4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（4,4’-dicyclohexylmethane-diisocyanate，H12-MDI）等在內(nèi)的脂肪族異氰酸酯[4-5]。當(dāng)使用上述異氰化物合成聚氨酯時(shí)，降解將產(chǎn)生酰胺，特別是芳香族酰胺，存在致癌的風(fēng)險(xiǎn)。因此也有使用分解產(chǎn)物可能是天然物質(zhì)的單體，如賴氨酸二異氰酸酯（l-lysine diisocyanate，LDI）[6]。常見的二異氰酸酯單體見圖1。

圖1 常見的二異氰酸酯單體[7]

二異氰酸酯單體結(jié)構(gòu)不同，合成的聚氨酯性能也不同。對稱性較好的單體合成的聚氨酯結(jié)晶性會(huì)更強(qiáng)，微相分離的程度越大，硬度、強(qiáng)度、耐熱性和彈力會(huì)有所提高。隨著二異氰酸酯結(jié)構(gòu)中苯環(huán)數(shù)量的增加，合成聚氨酯的硬度、強(qiáng)度、耐熱性和彈力也會(huì)相應(yīng)提高。但是芳香族二異氰酸酯在紫外線照射下容易黃變。

如果對聚氨酯預(yù)聚物的分子量有較高要求，如彈性纖維和橡膠還可以用二元醇和二元胺或）進(jìn)行擴(kuò)鏈。用二元胺擴(kuò)鏈后主鏈中間將形成脲基團(tuán)。聚氨酯用作彈性體時(shí)，需要交聯(lián)。在加壓加熱條件下，分子鏈中的異氰酸酯特征與另一分子的異氰酸端基進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)。此時(shí)硬段實(shí)際上充當(dāng)熱塑性彈性體的交聯(lián)劑。這類材料的合成路線包括端羥基聚醚或聚酯與過量二異氰酸酯反應(yīng)形成高分子量二異氰酸酯。然后這種大分子單體與擴(kuò)鏈劑反應(yīng)，如二醇、胺或聯(lián)氨，形成高分子量體系。

這種非均相的結(jié)構(gòu)賦予了聚氨酯許多優(yōu)良特性，如低血栓形成性，良好的生物相容性，優(yōu)良的可加工性、韌性、彈性和抗疲勞性，其優(yōu)異的化學(xué)藥品耐受性能也使得其在藥物載體方面?zhèn)涫荜P(guān)注。

3 聚氨酯的組成及其片段性能

上文提到聚氨酯由硬段和軟段的彈性體分段構(gòu)成，硬段和軟段的化學(xué)性質(zhì)、相互作用和微相分離決定了聚合物的力學(xué)和化學(xué)性能。一般來說，硬段作用在于可逆交聯(lián)反應(yīng)而軟段賦予系統(tǒng)彈性和靈活性。圖2為聚氨酯的一個(gè)分子鏈模型[8-11]，其中棒狀線段代表了大分子二異氰酸酯硬段，而珠串狀線段則是二異氰酸酯偶聯(lián)聚醚軟段。

圖2 聚氨酯單鏈模型

圖3展示了無應(yīng)力下的聚氨酯截面結(jié)構(gòu)，二異氰酸酯硬段在氫鍵作用下聚集在一起形成結(jié)晶區(qū)域，而聚醚軟段排列則相對無序；結(jié)晶態(tài)的硬段部分與軟段形成微相分離。隨著延伸率提高（圖4），聚醚軟段平行于拉伸方向定向結(jié)晶，而硬段的應(yīng)變方向是與其結(jié)晶域的長軸對齊的，所以單個(gè)的硬段結(jié)晶域通常橫向于應(yīng)變方向。當(dāng)施加極大的應(yīng)力（-500%）時(shí)（圖5），硬段的結(jié)晶區(qū)域被破壞，單個(gè)片段在應(yīng)變軸的方向上排列，形成副結(jié)晶區(qū)域，隨著誘導(dǎo)結(jié)晶程度的增加，拉伸試樣的回縮力減小，此時(shí)軟段趨于松弛。對于熱塑性聚醚型聚氨酯[poly （ether urethane），PEU]，對聚氨酯材料進(jìn)行熱處理也會(huì)嚴(yán)重破壞硬段的形態(tài)，其性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化（下文會(huì)涉及）。此外，有研究表明，醫(yī)用聚氨酯的血液相容性也與其硬段部分和軟段部分形成的微相分離結(jié)構(gòu)有關(guān)[12]。也有人解釋了微相分離結(jié)構(gòu)和抗凝血性機(jī)理，提出了覆蓋控制模型[13]。

圖3 無應(yīng)力下聚氨酯截面結(jié)構(gòu)

圖4 施加一定應(yīng)力下的聚氨酯截面結(jié)構(gòu)（硬段結(jié)晶域尚未被破壞）

圖5 施加極大應(yīng)力下的聚氨酯截面結(jié)構(gòu)（結(jié)晶域完全破壞，副結(jié)晶域形成）

4 聚氨酯的應(yīng)用

4.1 血液透析導(dǎo)管

血液透析導(dǎo)管最常用的兩種血液相容性材料是硅橡膠和聚氨酯[13-14]。一直以來，醫(yī)用級硅橡膠都作為人和動(dòng)物長期植入的標(biāo)準(zhǔn)植入物。因?yàn)楣柘鹉z對大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)有耐受力，而且非常柔軟富有彈性，但是這種材料很難通過擠壓塑形，也不容易與其他非硅材料制成的組件結(jié)合，因此，雖然其是最為柔軟且形成血栓最少的材料，但卻必須依賴導(dǎo)管或者針植入體內(nèi)。

聚氨酯是市場上唯一一種可與硅橡膠相媲美的材料，其生物相容性可用于制造人體血管的長期接觸器械。與硅橡膠相比，聚氨酯最大的優(yōu)點(diǎn)是其抗拉強(qiáng)度，且在相同外腔直徑下，聚氨酯可以有更大的流速（因其更為堅(jiān)硬可以制成更薄內(nèi)壁的導(dǎo)管，所以內(nèi)徑會(huì)更大）。前文提到，在加熱前聚氨酯硬段會(huì)聚集形成結(jié)晶域，微相分離明顯，并且有較多氫鍵，自然聚氨酯在常溫下比硅橡膠更堅(jiān)硬，更容易刺入人體。受熱后熱量作用于硬段，結(jié)晶域被破壞，所以大多數(shù)用于導(dǎo)管制造的聚氨酯一旦插入體內(nèi)，在體溫作用下就會(huì)軟化。此外，聚氨酯與其他非聚氨酯材料結(jié)合良好（如藥物或廣譜抗菌劑[15]在聚氨酯導(dǎo)管腔表面能夠良好結(jié)合），所以適合制造長期植入人體的血液透析導(dǎo)管。

4.2 人工心臟瓣膜

聚氨酯在人工心臟輔助植入物領(lǐng)域有著悠久的應(yīng)用歷史。一般心臟瓣膜分為機(jī)械瓣和生物瓣，機(jī)械瓣由人造材料制成，如碳材料、人造織物、高分子；而生物瓣是用其他動(dòng)物的心包或主動(dòng)脈瓣加上一些人工支架和織物制成。理想的人工瓣膜應(yīng)具備良好生物穩(wěn)定性、血液相容性、內(nèi)皮細(xì)胞親和力、抗鈣化等特點(diǎn)。聚氨酯具有良好的血液相容性和機(jī)械性能，但是也存在生物穩(wěn)定性差、易鈣化等缺點(diǎn)，因此需要改善其成分以提高性能。第一代用于心臟瓣膜的聚氨酯材料是聚酯型聚氨酯，而第二代聚氨酯材料PEU 較上一代提高了抗水解能力，但PEU 的橡膠部分容易被氧化分解，原因在于聚醚型聚氨酯易在血液中的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的氧自由基作用下氧化降解[16]。第三代聚氨酯材料聚碳酸酯型聚氨酯[poly（carbonate urethane），PCU]的抗氧化性能明顯提高，降解程度也顯著降低，但是在膽固醇酯酶降解情況和活性人體巨噬細(xì)胞生物穩(wěn)定性評價(jià)來看，PCU 雖然具有較好的抗氧化性能，但是極易水解[17-18]。除了改變成分，改善化學(xué)結(jié)構(gòu)也能提高聚氨酯的穩(wěn)定性和抗鈣化性能，如剔除低分子量的成分（去除乙醚的聚氨酯的生物穩(wěn)定性和相容性會(huì)明顯提高）或是采用化學(xué)修飾的辦法[如引入聚硅氧烷（polyhedral silsesquioxane，POSS），通過半硅氧烷納米顆粒和PCU 構(gòu)成復(fù)合材料提高生物穩(wěn)定性，通過POSS 納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)降低水解，并且納米POSS 也能起到肝素效果[19]，減少PCU 對血小板和纖維蛋白的吸附]。

4.3 人造血管

由于動(dòng)脈硬化的持續(xù)高發(fā)，人造血管的研究得到廣泛開展。電紡絲是一種在高壓電場下通過噴絲頭對聚合物熔體或溶液進(jìn)行充注和噴射，并使其凝固或凝固形成長絲，從而生產(chǎn)納米纖維的工藝。利用電紡絲技術(shù)制得的聚氨酯材料，具有較好的機(jī)械性能。利用溶液靜電紡絲制備聚氨酯纖維，直徑可以降低至納米級別，是制作藥物控釋和組織支架的理想功能材料。2010年，Detta 等[20]采用明膠和聚氨酯電紡制備同時(shí)具有聚氨酯機(jī)械特性和天然生物高聚物細(xì)胞相容性的復(fù)合網(wǎng)格，具有替代傳統(tǒng)血管移植的前景.除了電紡聚氨酯，聚氨酯水凝膠在血管支架上的應(yīng)用也十分普遍。2013年，Huang 等[21]演示了一種通過雙噴嘴低溫沉積系統(tǒng)快速制造混合分層聚氨酯細(xì)胞/水凝膠結(jié)構(gòu)，并用此方法構(gòu)建了一個(gè)包含合成支架聚合物和細(xì)胞/水凝膠系統(tǒng)的三維血管模板。這項(xiàng)技術(shù)將能夠快速制造復(fù)雜的分支血管模板并且結(jié)構(gòu)也擁有良好的細(xì)胞相容性，可以用于廣泛的科學(xué)和臨床應(yīng)用。

4.4 人造皮膚

組織工程技術(shù)的發(fā)展不僅解決了血管移植不足的問題，也為人造皮膚移植提供了新的方法。通過改進(jìn)聚氨酯的“硬段”“軟段”，或與天然材料共混以制備出生物相容性更優(yōu)的人造皮膚成為發(fā)展方向。以LDI作為硬段替代常用的芳香族二異氰酸酯擁有更多優(yōu)點(diǎn)：一方面其分解產(chǎn)物賴氨酸是人體內(nèi)的一種基礎(chǔ)氨基酸，另一方面降解產(chǎn)物不會(huì)影響組織液pH值從而引發(fā)炎癥。也有人提出采用聚乳酸[poly （lactic acid），PLA]、聚乙醇酸（polyglycolic acid，PGA）等作為軟段合成聚酯型聚氨酯，其分解產(chǎn)物為二氧化碳和水，可通過腎臟安全排除。Firoozi 等[22]以聚己內(nèi)酯（polycaprolactone，PCL）、1,4-二異氰酸酯丁烷（butane,1,4-diisocyanato，BDI）和乙二胺為原料，合成了一種可生物降解的聚己內(nèi)酯-聚氨酯半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，在支架上培養(yǎng)纖維細(xì)胞的結(jié)果表明，所制備的聚氨酯基支架具有優(yōu)良的生物相容性，可作為皮膚組織工程應(yīng)用的合適支架材料。

4.5 醫(yī)用敷料

最常見的醫(yī)用敷料是紗布，但它們?nèi)菀渍吃趥谏?，在取下紗布換藥時(shí)容易損傷傷口，提高感染風(fēng)險(xiǎn)，延長愈合時(shí)間。聚氨酯型敷料能更好地貼合在傷口區(qū)域，有利于傷口恢復(fù)。一般使用溶液沉淀法制作聚氨酯多孔結(jié)構(gòu)[23]，即通過萃取方法快速從聚合物中分離溶劑，從而產(chǎn)生微孔纖維化的表面。這種具有彈性的半透膜結(jié)構(gòu)可以讓創(chuàng)面析出液透過析出，而蛋白質(zhì)等成分留在敷料下轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，緩解疼痛的同時(shí)可加速傷口愈合。

5 可降解聚氨酯

可降解聚氨酯材料以其環(huán)境友好的特點(diǎn)以及業(yè)內(nèi)對開發(fā)醫(yī)用新材料的需求近年來備受關(guān)注，可通過將不穩(wěn)定和可水解的部分加入聚合物中來實(shí)現(xiàn)，通常使用含有可水解鍵的多元醇作為這些聚氨酯的軟段，如端羥基聚內(nèi)酯和聚乳酸的低聚物。聚氨酯分子鏈中的酯基、氨基甲酸酯基和脲基與水接觸，易發(fā)生水解導(dǎo)致分子鏈斷裂，其降解產(chǎn)物主要是醇羧酸和酯。圖6為聚氨酯水解反應(yīng)的機(jī)理。異氰酸酯是聚氨酯合成中作為硬段的部分，但是其中的芳香族二異氰酸酯在分解過程中會(huì)產(chǎn)生有生物毒性產(chǎn)物，如聚氨酯合成采用MDI，合成后的產(chǎn)品有可能存在MDI 殘留，MDI 與水反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)4,4-甲撐二苯胺（methylenedianiline，MDA），MDA 屬于芳香胺類物質(zhì)，是強(qiáng)烈致癌物質(zhì)，可經(jīng)一系列活化作用誘導(dǎo)使人體的DNA 發(fā)生結(jié)構(gòu)及功能變化。目前研究中的可降解聚氨酯多以脂肪族二異氰酸酯合成?？山到饩郯滨ボ浂蔚膬?yōu)點(diǎn)在于可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。用于可降解聚氨酯的聚酯有PCL、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇[poly（1,4-butylene adipate），PBA]、PGA 及其共聚物聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly（lactic-co-glycolic acid），PLGA][24]，以及微生物合成聚酯PLA、聚丁二酸丁二醇酯[poly（butylene succinate），PBS]、聚-β-羥丁酸（polyβ-hydroxybutyrate，PHB）及其共聚物羥基丁酸和羥基戊酸共聚物[poly（3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate），PHBV]。不同聚酯在人體內(nèi)環(huán)境、巨噬細(xì)胞和膽固醇酯酶的作用下表現(xiàn)出不同降解速率。因此可以通過選擇不同的聚酯、聚醚或者幾種聚合物來實(shí)現(xiàn)降解速率的可控性。

圖6 聚氨酯分子鏈水解反應(yīng)和醇解反應(yīng)機(jī)理

6 聚氨酯控制藥物釋放

與傳統(tǒng)的藥物給藥方式相比，藥物控釋具有毒性低、不良反應(yīng)小、注射次數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)。隨著材料制備和技術(shù)的飛速發(fā)展，給藥物質(zhì)已從小分子藥物擴(kuò)展到蛋白質(zhì)、基因等治療因子。聚氨酯作為一種重要的生物材料，作為藥物控釋基質(zhì)也受到了廣泛的關(guān)注。如通過溶劑澆鑄法將肝素脫氧膽酸結(jié)合物裝入聚氨酯薄膜中，當(dāng)加載在聚氨酯薄膜上的肝素脫氧膽酸達(dá)到一定濃度時(shí)，釋放的肝素脫氧膽酸阻止了薄膜表面纖維蛋白凝結(jié)和血小板黏附，起到了抗血栓作用。該方法可應(yīng)用于各種接觸血液的醫(yī)療設(shè)備，以防止血液凝固，并且在短期使用的一次性設(shè)備中能起到很大作用[25]。此外，Moura 等[26]研究了載地塞米松的聚氨酯植入物，結(jié)果顯示聚氨酯衍生的局部藥物釋放系統(tǒng)有效調(diào)節(jié)了炎癥。Hafeman 等[27]通過反應(yīng)性液體模塑設(shè)計(jì)了含有妥布霉素的可注射聚氨酯支架，釋放的妥布霉素對金黃色葡萄球菌具有生物活性。由于異氰酸酯的廣泛反應(yīng)性，除了物理共混外，許多藥物還可以化學(xué)鍵合到聚氨酯主鏈上。藥物的釋放可以通過降解聚氨酯來實(shí)現(xiàn)，如在主鏈中加入5-氨基唾液酸（5-amino sialic acid,5-ASA）的偶氮連接聚合物前藥的聚氨酯[28]，該藥物釋放可以通過水解聚氨酯酯鍵水解來實(shí)現(xiàn)。此外，布洛芬也可合成到聚氨酯中，并且由于酯鍵容易斷裂，布洛芬可以釋放出來[29]。

7 小結(jié)

隨著人口的不斷增加和老齡化進(jìn)程的加快，對生物醫(yī)學(xué)設(shè)備數(shù)量和類型的需求將成為社會(huì)的一個(gè)特征。合成聚合物生物材料的未來是光明的，因?yàn)樗鼈冏鳛榫酆衔锞哂谐杀镜?、易于加工、性能可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯憑借其優(yōu)異的性能范圍，將繼續(xù)在聚合物生物材料中發(fā)揮重要作用。盡管聚氨酯在某些領(lǐng)域取得了巨大的成功，但現(xiàn)有的聚氨酯并不能完全滿足其他應(yīng)用的要求，隨著植入術(shù)和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的進(jìn)步，新的要求將不斷出現(xiàn)。從長遠(yuǎn)來看，聚氨酯的生物穩(wěn)定性將繼續(xù)是醫(yī)用植入物關(guān)注的焦點(diǎn)之一。然而，生物可降解聚氨酯作為藥物控釋載體、傷口敷料、支架或軟組織工程支架的巨大潛力將繼續(xù)受到人們的關(guān)注，其降解速率的控制、降解產(chǎn)物的長期生物相容性和生物效應(yīng)等仍需進(jìn)一步研究。生物活性或功能化聚氨酯是組織工程應(yīng)用的理想材料，如何以低成本對其進(jìn)行適當(dāng)有效的改性將是對該研究領(lǐng)域的一個(gè)挑戰(zhàn)。