陶永亮 ,李彬杰 ,楊建京
(1. 重慶川儀工程塑料有限公司,重慶 400712 ;2. 廣州市香港科大霍英東研究院,廣東 廣州 511458 ;3. 廣東??萍す饪萍加邢薰?,廣東 珠海 519001)
高分子材料也稱為聚合物材料,主要以高分子化合物為基體,再配有其他添加劑(助劑)所構(gòu)成的材料。按特性可分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等[1]。其中以塑料為主的應(yīng)用更為突出,塑料因其質(zhì)輕、高強(qiáng)度、耐溫、耐腐蝕等優(yōu)異的性能,在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,并促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展,塑料在醫(yī)療行業(yè)不例外。尤其在近年新冠病毒防疫中,我們見(jiàn)到最多的就是醫(yī)用防護(hù)面罩、N95 口罩、核酸采集管等許多防疫用品都是醫(yī)用塑料制作的,醫(yī)用塑料為疫情防控做出巨大的貢獻(xiàn)。
我國(guó)醫(yī)用塑料制品發(fā)展起步較晚,在20 世紀(jì)70年代才進(jìn)行開發(fā)并生產(chǎn)塑料輸液袋,1987年衛(wèi)生部頒發(fā)“關(guān)于推廣使用一次性塑料輸液器、輸血器及注射器的通知” 后,鼓勵(lì)和刺激了我國(guó)醫(yī)用塑料的開發(fā)與生產(chǎn)[2]。醫(yī)療耗材的塑料化生產(chǎn)大都是在20 世紀(jì)80年代以后才開始。據(jù)中國(guó)醫(yī)療耗材協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),目前中國(guó)有一定規(guī)模,從事一次性醫(yī)用塑料生產(chǎn)的企業(yè)僅有1 000 多家。
由于我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)落后,醫(yī)用塑料產(chǎn)品所需的原料門類不全,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差,可靠性差等問(wèn)題[3],一些特別高要求的產(chǎn)品原料還是要依賴進(jìn)口,主要供應(yīng)商有美國(guó)巴斯夫、杜邦;德國(guó)拜耳、荷蘭利安德- 巴塞爾、沙特沙比克、韓國(guó)LG集團(tuán),日本東麗等。我國(guó)在醫(yī)用塑料的研發(fā)上也與歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家的差距比較明顯,尤其是在醫(yī)用塑料的對(duì)材料的化學(xué)性能、物理性能、生物性能、塑料色母粒相容性、添加劑和改性劑方面的研究,塑料材料滿足醫(yī)療級(jí)、食品衛(wèi)生級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)制定和執(zhí)行。相關(guān)塑料材料對(duì)于人體健康的影響、與細(xì)胞和微生物、細(xì)菌的分子之間的結(jié)合力,塑料材料的降解和抗老化之間的關(guān)系等方面的研究只是剛剛起步,相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)比較匱乏,需要迅速提升產(chǎn)業(yè)水平[4]。
經(jīng)過(guò)改革開放以來(lái),我國(guó)在工程塑料研發(fā)生產(chǎn)上有了新的突破,塑料的使用量連續(xù)幾年位居世界的第一位,同時(shí)也為醫(yī)用塑料的應(yīng)用拓寬了新途徑。目前常用的醫(yī)用塑料有工程塑料和生物降解材料,還有一些硅膠等物質(zhì),其中醫(yī)用塑料大約有十幾種,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、PEEK(聚醚醚酮)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等,PVC 和PE 用量最大,各占28% 和24% ;PS 占18% ;PP 占16% ;其他工程塑料占14%。生物降解塑料有聚乳酸(PLA)、聚羥基丁酸酯(PHB)等等。
下面就目前醫(yī)用塑料應(yīng)用情況,結(jié)合應(yīng)用案例做些介紹。
聚氯乙烯(PVC)材料在醫(yī)療器械行業(yè)中用途十分廣泛,主要原因是聚氯乙烯類材料具有良好的物理性質(zhì)。PVC 也是一次性使用無(wú)菌醫(yī)療器械用量最大的材料[5],PVC 是一種低成本的無(wú)定型塑料,其物理性質(zhì)有PVC 材料制造較方便,這類材料與靜脈(intravenous,iv)注射液和血液之間有良好的相容性。在醫(yī)療方面的靜脈注射血液袋、靜脈注射管、人工腎結(jié)締組織導(dǎo)管、鼓泡型氧合器、以及灌腸劑引流袋和導(dǎo)尿引流管等通常所使用的PVC 類產(chǎn)品中都含有鄰苯二甲酸二己酯(DEHP)增塑劑[6]。鄰苯二甲酸二己酯作用是增加PVC 產(chǎn)品的彈性。DEHP 作為最經(jīng)濟(jì)有效并且廣泛使用的增塑劑之一,它的作用使PVC 具有柔軟性和易彎曲性[7]。
使用增塑聚氯乙烯(plasticizedpvc)制成醫(yī)療產(chǎn)品最初是用來(lái)替代天然橡膠和玻璃在醫(yī)療設(shè)備中的使用。其原因增塑聚氯乙烯類材料具有容易殺菌和透明的特點(diǎn),具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。增塑聚氯乙烯類產(chǎn)品使用方便,自身具有柔軟性和彈性,可以避免對(duì)病人敏感的組織造成損傷并避免使病人產(chǎn)生不舒適感[8]。醫(yī)學(xué)應(yīng)用的PVC 產(chǎn)品有:血袋、血液透析管路、呼吸面罩、吸氧管、尿袋、輸液管、人工耳鼻等。如圖1 所示。
圖1 PVC 醫(yī)用產(chǎn)品示意圖
聚乙烯(PE)是產(chǎn)量最大的通用塑料,醫(yī)用聚乙烯是由乙烯聚合而得的一種塑料,具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和生物相容性,無(wú)味,無(wú)毒,容易著色,化學(xué)穩(wěn)定性好,耐寒,耐輻射,電絕緣性好。具有加工性能良好、成本低、無(wú)毒無(wú)味、生物相容性良好等優(yōu)點(diǎn)植入體內(nèi)無(wú)不良影響。它適合做食品和藥物的包裝材料,制作食具、醫(yī)療器械等,普通PE 通??捎糜谒幤?、針帽、注射器推桿、輸液器流量調(diào)節(jié)器、輸液器和注射器的包裝袋等。如圖2 所示。
圖2 注射器推桿
其中超高分子量聚乙烯(UHMW PE)是特種工程塑料,具有高抗沖性、耐磨性強(qiáng)(塑料之冠)、摩擦系數(shù)小、生物惰性和較好的吸能特性,其耐化學(xué)藥品性可與PTFE 媲美,是人造臀、人工關(guān)節(jié)的理想材料。已經(jīng)成功用于人工腕關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)與髖臼等,較好地解決了人工關(guān)節(jié)的摩擦磨損問(wèn)題,延長(zhǎng)了使用壽命[9],UHMW PE 良好生物相容性和優(yōu)秀的機(jī)械強(qiáng)度在生物支架有著較好的應(yīng)用[10]?,F(xiàn)在已有PEEK 用于人工假體方面。如圖3 所示。
圖3 UHMW PE 用于人工關(guān)節(jié)示意圖
聚丙烯(PP)具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性、抗疲勞性,耐熱性好,能在100 ℃以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。易于加工,沒(méi)有環(huán)境應(yīng)力開裂問(wèn)題。醫(yī)用PP 具有較高的透明度、較好阻隔性和耐輻射性??蓱?yīng)用于輸液袋、一次性注射器、一次性手套、點(diǎn)滴透明帶、連接件、腸外注射營(yíng)養(yǎng)包裝、滲析膜等。聚丙烯纖維料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用處較多,PP 無(wú)紡布就屬于聚丙烯專用纖維料。PP 纖維料還可以做血液過(guò)濾網(wǎng),手術(shù)修補(bǔ)片,縫線等等。
當(dāng)然,聚丙烯也可作硬件類制品,因其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,力學(xué)性能及生理降性,常作平板式人工腎夾板等類制品,若聚丙烯表面經(jīng)活性劑處理,還可制成人工肺。
在新冠病毒防疫中,最常見(jiàn)的PP 醫(yī)用制品是醫(yī)用口罩由熔噴布和無(wú)紡布組成。熔噴布主要材料是專用聚丙烯熔噴專用料。這種材料是一款熔指為1 500左右的熔噴專用PP,熔噴法是一種長(zhǎng)纖維拉伸工藝,聚合物經(jīng)由直線排列的小孔擠出,在呈一定角度的高速熱氣流噴射下形成纖維。這些纖維因拉伸或者延伸變細(xì),經(jīng)由空氣冷卻,在運(yùn)動(dòng)著的帶有真空抽吸的傳送帶上形成一張多空結(jié)構(gòu)的平網(wǎng),獲得熔噴布[11]。無(wú)紡布即非織造布。非織造技術(shù)有紡絲成網(wǎng)法(即紡黏法)和熔噴法。兩種方法工藝原理相似,即聚合物都要在熔融狀態(tài)下,由噴絲孔擠出。紡黏法工藝是使離開噴絲孔的細(xì)絲經(jīng)氣流拉伸后形成長(zhǎng)絲,鋪放到成網(wǎng)簾上;熔噴發(fā)工藝是使噴絲孔的溶體在高速熱空氣作用下被吹成超細(xì)的短纖維,以極高速率飛向凝網(wǎng)簾帶或者滾筒形成纖網(wǎng),纖網(wǎng)經(jīng)熱黏合或者自身黏合加固成無(wú)紡布[12]。
聚苯乙烯(PS)在醫(yī)療領(lǐng)域的用量?jī)H次于PVC和PE,質(zhì)地硬而脆,有較高的熱膨脹系數(shù),因此,限制了它在工程上的應(yīng)用。近幾十年來(lái),發(fā)展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯為基體的共聚物,在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點(diǎn)[13]。圖4 為新冠抗原自測(cè)盒,上蓋與下殼扣合裝配,在今年上海疫情中發(fā)揮了作用。目前用PS 生產(chǎn),也有用ABS 生產(chǎn)[14]。K 樹脂就是其中的一種。丁苯透明抗沖樹脂,又稱K-Resin(K-樹脂)。K- 樹脂是以苯乙烯、丁二烯為單體,聚合而成的一種嵌段共聚物。其主要特性是兼有高透明性和良好的抗沖擊性、密度小、著色力強(qiáng),加工性能優(yōu)異、無(wú)毒性。K 樹脂主要應(yīng)用在加工技術(shù)難度大、技術(shù)含量高、附加值高的醫(yī)用塑料制品上,如人工肺- 氧合器的變溫室、動(dòng)脈血管出口、回收器動(dòng)脈出口、心臟內(nèi)吸引頭、主動(dòng)脈插管、血液過(guò)濾器、透吸器、變溫器等,同時(shí)K 樹脂符合美國(guó)藥品包裝法V I-50 級(jí)要求[15]。
圖4 新冠抗原自測(cè)盒(查鴻達(dá)提供)
ABS 是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三元共聚物,是應(yīng)用較廣泛的工程塑料。醫(yī)用ABS 具有一定的剛性、硬度、耐沖擊和耐化學(xué)性能、耐輻射和耐環(huán)氧乙烷消毒。ABS 在醫(yī)療上的應(yīng)用主要用作外科工具、滾筒夾子、塑料針、工具盒、診斷器件和助聽(tīng)器外殼,特別是一些大型醫(yī)療設(shè)備的外殼。如圖5 所示。根據(jù)醫(yī)用器械的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求,選擇合適ABS 類型和恰當(dāng)?shù)呐铺?hào),并加工工藝。這些性能包括加工性能、力學(xué)強(qiáng)度、使用成本、裝配方式、可靠性等[16]。
圖5 醫(yī)療儀器用ABS 做外殼示意圖
透明ABS 具有高透明、高剛性、耐化性,以及耐伽馬消毒和高溫消毒等特性。在醫(yī)療領(lǐng)域,可應(yīng)用于耐化性和抗伽馬病毒要求較高的留置針,霧化器透明和光澤度較高的部件,以及其他一些硬質(zhì)的透明接口,比如呼吸配件的接口、三通接口、魯爾接頭,透明接頭等[17]。
聚碳酸酯(PC)是分子主鏈中含有—[O-R-OCO]— 鏈節(jié)的熱塑性樹脂,實(shí)際應(yīng)用中具有實(shí)用價(jià)值的是芳香族聚碳酸酯為主,并以雙酚 A 型聚碳酸酯為應(yīng)用最多[18]。聚碳酸酯是應(yīng)用較廣泛的工程塑料,PC應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)中所具備重要性能優(yōu)勢(shì)有:強(qiáng)度高、韌性好、剛性大、透明好、能承受嚴(yán)格的消毒條件等。PC 常用于開放式心臟手術(shù)使用的滲析過(guò)濾膜、手術(shù)器材手柄以及血液供氧設(shè)備外殼,靜脈連接器的導(dǎo)管和活栓以及無(wú)針注射系統(tǒng)材料、灌注材料、血液儲(chǔ)存材料等,PC 也可以用于套管針(長(zhǎng)管)以及用于內(nèi)窺鏡檢查手術(shù)的牽引器[19]。PC 的特點(diǎn)有較高的韌性、強(qiáng)度和耐熱蒸汽消毒,這些特點(diǎn)使得PC 優(yōu)先選擇成為血液滲析過(guò)濾器、外科工具柄和氧氣罐;PC 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用還包括無(wú)針注射體系、灌注儀器、血液離心機(jī)碗和活塞。如圖6 所示。
圖6 血透機(jī)過(guò)濾器示意圖
除了芳香族聚碳酸酯的應(yīng)用外,脂肪族聚碳酸酯具有優(yōu)良的生物降解性、生物相容性和可功能化性等特點(diǎn),近十幾年來(lái)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展。脂肪族聚碳酸酯由于可在生理?xiàng)l件下降解,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域特別適合與一些需暫時(shí)性存在于體內(nèi)的植入場(chǎng)合,如藥物控制釋放系統(tǒng)的載體、組織工程、手術(shù)縫合線等[20]。
聚四氟乙烯(PTFE)是氟塑料的一種,PTFE 是白色不透明蠟狀粉末,密度為2.14~2.20 g/cm3,是樹脂材料中密度最大,被稱為塑料王,有塑料中最低的摩擦系數(shù)和最好的耐化學(xué)性。生物相容性和抗凝血性好,不分解,植人體內(nèi)無(wú)不良反應(yīng)且老化不明顯,耐熱性極好,連續(xù)使用溫度260 ℃,可采用高溫消毒。在醫(yī)療方面使用的聚四氟乙烯制品,有三方面應(yīng)用:一,直接進(jìn)入人體;二,外部使用的制品;三,做生物化學(xué)合成設(shè)備中功能元件和裝置等[21]。
在醫(yī)用方面主要是膨體聚四氟乙烯,由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)過(guò)拉伸等特殊加工方法制成,無(wú)毒、無(wú)致癌、無(wú)致敏等副作用。由于其特有的微孔結(jié)構(gòu),而且人體組織細(xì)胞及血管可長(zhǎng)入其微孔形成組織連接,如同自體組織一樣。這種組織長(zhǎng)入的組織愈合方式,較傳統(tǒng)硅橡膠的纖維包裹的組織愈合方式更加優(yōu)越,膨體聚四氟乙烯已成為醫(yī)學(xué)上的重要填充材料,是目前理想的生物組織代用品。目前已用于鼻部整形、心臟瓣膜、人造血管、消除肺部殘腔[22]和各類人工氣管、食管、膽管、尿道和人工腹膜、腦硬膜及人工皮膚、人工骨骼等方面。
熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)用于醫(yī)療的聚氨酯彈性體主要是熱塑性聚氨酯(TPU)彈性體。熱塑性聚氨酯是由軟鏈段(長(zhǎng)鏈低聚物二醇)和硬鏈段(二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑)組成的線性嵌段聚合物。由于硬鏈段的強(qiáng)極性,硬鏈段微相區(qū)通過(guò)氫鍵形成,分布在軟鏈段基體中形成一種物理交聯(lián)點(diǎn),從而使彈性體具有硫化橡膠的彈性回復(fù)性能。由于聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中軟鏈段和硬鏈段之間的極性不同,這種結(jié)構(gòu)使其與生物相容。由于其方便的處理和優(yōu)異的性能,TPU 已廣泛用于各種醫(yī)療和保健產(chǎn)品,例如可用于人體長(zhǎng)期和短期植入的醫(yī)療材料[23]。
聚氨酯彈性體的應(yīng)用聚氨酯首先用于骨折修復(fù)材料,然后成功地用作血管外科手術(shù)縫合線的輔助涂層。20 世紀(jì)80年代成功地將聚氨酯彈性體用于人工心臟移植。人造心臟輔助裝置用于人造心臟隔膜的彈性體和包封,并且要求良好的生物和血液相容性,以及優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度,特別是抗彎曲性。如果心跳以每分鐘70次跳動(dòng)計(jì)算,則植入人體的心臟每年將必須承受4 000萬(wàn)彎曲,如果植入10年,則將需要承受4 億彎曲。人造心臟在上世紀(jì)60年代開發(fā)的人造心臟氣球由硅橡膠和天然橡膠制成。盡管它具有良好的生物相容性,但不能滿足抗撓性的要求。于1980年代初期成功開發(fā)的聚氨酯彈性氣囊經(jīng)過(guò)測(cè)試可承受超過(guò)5 億次屈曲循環(huán),并已成功應(yīng)用于人造心臟。因此,世界上所有國(guó)家傾向于將聚氨酯材料用于人造心臟和輔助裝置的開發(fā)。用于人造心臟的聚氨酯彈性體隔膜材料是聚醚熱塑性聚氨酯,其組成通常為聚四呋喃醚乙二醇(PTMEG)-MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)或HDI(六甲撐二異氰酸酯)-BD 或乙二胺,溶液澆鑄或注塑。為了利用硅橡膠的優(yōu)異生物相容性,還使用了聚氨酯- 硅烷嵌段共聚物[24]。熱塑性彈性體(TPU)具有優(yōu)異的低溫柔韌性和抗水解、抗凝血性、抗微生物攻擊性,還可用于醫(yī)療導(dǎo)管、氧氣面罩、藥物釋放裝備、IV 連接器、血壓計(jì)的橡皮囊袋、皮外給藥的裹傷布等,如圖7 所示。
圖7 TPU 可替代PVC 制造血袋
聚醚醚酮(簡(jiǎn)稱PEEK)是在主鏈結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)醚鍵和一個(gè)酮鍵的重復(fù)單元所構(gòu)成的高聚物,屬特種高分子材料,是聚芳醚酮的一個(gè)材料系列,擁有半結(jié)晶態(tài)的特點(diǎn),具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等特性。聚醚醚酮是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料,與其他特種工程塑料相比具有諸多顯著優(yōu)勢(shì),耐高溫、機(jī)械性能優(yōu)異、自潤(rùn)滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐輻照性、絕緣性穩(wěn)定、耐水解和易加工等[25],在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。PEEK 樹脂可在134 ℃下經(jīng)受多達(dá)3 000 次的循環(huán)高壓滅菌,這一特性使其可用于生產(chǎn)滅菌要求高、需反復(fù)使用的手術(shù)和牙科設(shè)備。PEEK 不僅具有質(zhì)量輕、無(wú)毒、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),還擁有與人體皮質(zhì)骨彈性模量極其接近的特性,可與肌體有機(jī)結(jié)合,所以用PEEK 樹脂代替金屬制造人體骨骼。PEEK1999年首度應(yīng)用于臨床,至今已有超過(guò)五百萬(wàn)件PEEK 制品被植入人體,在脊柱融合領(lǐng)域已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[26]。近年來(lái),隨著3D 打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用,讓PEEK 更是被譽(yù)為“下一代植入型醫(yī)療產(chǎn)品的理想材料” 發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)。
目前由PEEK 制成的植入體有這些:①骨骼替代物—— 頜面和顱骨植入體;②脊柱手術(shù)—— 脊椎椎間融合器;③骨頭和臀部替代物—— 關(guān)節(jié)植入體;④牙齒替代物—— 用CFR-PEEK 做的牙科植入體,義齒,根內(nèi)固位;⑤心臟手術(shù)—— 心臟泵和瓣膜等。
聚醚酮酮(PEKK)是一種是在主鏈結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)酮鍵和一個(gè)醚鍵的重復(fù)單元所構(gòu)成的高聚物[27]。與聚醚醚酮(PEEK) 是在主鏈結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)酮鍵和兩個(gè)醚鍵的重復(fù)單元所構(gòu)成的高聚物[28]有相同處也有不同之處。聚醚酮酮(PEKK)是繼聚醚醚酮(PEEK)之后開發(fā)的又一性能優(yōu)異熱塑性特種高分子材料,均屬于聚芳醚酮族。PEKK 用作口腔修復(fù)材料和骨缺損修復(fù)材料[29]等,并且PEKK 被認(rèn)為是與人體骨骼非常接近的材料,具有良好的生物相容性,在醫(yī)療領(lǐng)域具有顯著的實(shí)用價(jià)值,
聚乳酸(PLA),又稱為聚丙交酯。以乳酸為原料聚合得到的聚合物,乳酸來(lái)源于玉米、木薯等原料,其生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染,所得產(chǎn)品可以生物降解,實(shí)現(xiàn)在自然界中循環(huán),是典型的“綠色塑料”,在生物降解高分子材料的發(fā)展領(lǐng)域備受關(guān)注[30]。PLA 制品除了生物降解優(yōu)點(diǎn)外,還有良好的生物相容性,在醫(yī)療領(lǐng)域得到較好基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用[31]。
PLA 制成的手術(shù)縫合線,有可生物降解,在傷口愈合后自動(dòng)降解消失,無(wú)需二次手術(shù)。聚乳酸手術(shù)縫合線具有較強(qiáng)的抗張強(qiáng)度,能有效控制降解速率,隨著傷口愈合,縫合線自動(dòng)緩慢降解;在牙科上,一種用于治療牙周病,手術(shù)后由PLA 制作的引導(dǎo)組織再生膜被用來(lái)植入牙周組織內(nèi)以排斥上皮細(xì)胞移動(dòng),使牙周組織得到支撐,并緩慢生長(zhǎng)而再生,另一種是用于拔牙的空間填充材料,能填充入空洞以幫助盡快治愈傷口;視網(wǎng)膜脫落在手術(shù)治療中采用在眼鞏膜表面植入填充物解決,傳統(tǒng)填充物用硅橡膠和硅橡膠海綿制成,由于其不能生物降解,會(huì)引起不同程度的異物反應(yīng),用聚乳酸的生物降解性和生物相容性,將其作為填充料,則解決異物反應(yīng)問(wèn)題,聚乳酸在眼科還有其他用途;傳統(tǒng)治療骨折和骨缺損時(shí),內(nèi)置物材料基本上用不銹鋼金屬材料,如金屬骨板和螺釘。不銹鋼材料強(qiáng)度和韌性遠(yuǎn)大于人體骨,而且力學(xué)性能不能隨骨愈合過(guò)程動(dòng)態(tài)地變化,骨折愈合后需二次手術(shù),取出不銹鋼件,用PLA 和聚乙醇酸(PGA)都有很高的模量和拉伸強(qiáng)度、較低的斷裂伸長(zhǎng)率,因而適合做骨科固定材料,無(wú)需二次手術(shù)取出,減輕病人痛苦,簡(jiǎn)化手術(shù)程序;聚乳酸作為組織工程支架材料,早期通過(guò)在材料上培養(yǎng)組織細(xì)胞,并逐漸生長(zhǎng)成組織和器官,同時(shí)聚乳酸緩慢降解并最終被肌體吸收[32];PLA 用作藥物長(zhǎng)效緩釋制劑載體,近30年來(lái),聚乳酸及其共聚物被用作一些半衰期短、穩(wěn)定性差、易降解及毒副作用大的藥物控釋制劑的可溶蝕基材,有效地拓寬了給藥途徑,減少給藥次數(shù)和給藥量,提高藥物的生物利用度,最大成都減少藥物對(duì)肝、腎的毒副作用[33]。
聚羥基丁酸酯(PHB)是微生物在不平衡生長(zhǎng)條件下儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)的一種天然高分子聚合物,廣泛存在于自然界許多原核生物中,是一類由微生物發(fā)酵劑制造的熱塑性生物降解材料。它不僅具有化學(xué)合成高分子材料相似的性質(zhì),而且還有一般合成高分子沒(méi)有的性質(zhì)。如生物可降解性、生物相容性、無(wú)毒性、無(wú)免疫原性等特殊性質(zhì)[34]。
PHB 用作藥物緩釋載體材料,用PHB 微球緩釋抗癌藥物,低分子量PHB 微球具有更快的藥物釋放速度,高分子量PHB 微球釋藥速度慢,卻有更好的治療效果;PHB 應(yīng)用于細(xì)胞支架材料,具有良好的生物降解性和生物相容性,無(wú)毒性、無(wú)刺激性、無(wú)免疫原性、不溶于血、有利于細(xì)胞吸附和保持分化等優(yōu)點(diǎn),其在價(jià)格上更具有優(yōu)勢(shì);PHB 多孔支架作為軟骨細(xì)胞載體材料,對(duì)損傷的軟骨組織修復(fù)有較好的效果,用于關(guān)節(jié)軟骨、耳軟骨及氣管軟骨等;PHB 膜引導(dǎo)種植體周圍骨組織再生以及PHB 作為組織工程骨的基質(zhì)材料、接骨板和骨修復(fù)材料為外傷或疾病引起的骨組織缺損的修復(fù);PHB 用于修復(fù)或重建受損的心臟瓣膜的材料,也能為血管、皮膚、神經(jīng)等組織材料應(yīng)用;PHB 具有生物相容性等特殊性能,在醫(yī)用手術(shù)縫合線領(lǐng)域獲得成功的應(yīng)用,PHB 制成的縫合線已經(jīng)上市,結(jié)束了可吸收縫合線依靠進(jìn)口的歷史[35]。當(dāng)然醫(yī)用生物降解塑料還有其他材料。
醫(yī)用塑料在醫(yī)學(xué)行業(yè)的應(yīng)用大致上分為兩種,一種是人體外的使用,做成醫(yī)療儀器外殼和藥物包裝物等,還有一種是植入人體內(nèi)部或表面,做成心臟泵、瓣膜、縫合線和藥物緩釋載體等。目前,生物降解材料將醫(yī)用領(lǐng)域有著廣泛的前景,其相容性、降解性、無(wú)毒性、無(wú)刺激性、無(wú)免疫原性、不溶于血等優(yōu)勢(shì),尤其在人體內(nèi)部的應(yīng)用更加具有優(yōu)越性。3D 打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)融合,形成3D 生物打印技術(shù),為人體骨骼修復(fù)、義齒等應(yīng)用造福人類,醫(yī)用塑料起著重要的貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)用塑料開發(fā)與利用將更好的服務(wù)人類。(文中圖片除署名外均為網(wǎng)圖)