可降解生物醫用材料的臨床應用

范光龍（煙臺市北海醫院設備科，山東 煙臺265701）

1 可降解生物醫用材料的類別

1.1 高分子可降解生物醫用材料

1.1.1 天然可降解材料

在生物體內，酶是一種具有重要作用的物質，因為它具有催化降解作用。生物體內的多糖核苷酸等天然生物高分子，都可以通過酶的作用迅速降解。這樣的天然可降解高分子物質與人體組織結構非常相似，但是其進一步應用卻得到了限制，因為在人體不同組織不同部位，酶的濃度通常不相同，所以研究者無法準確核算人體內物質的降解速率[1]，而這些天然可降解物質又具有高強度的活性，一旦進入人體可能產生排斥作用。天然高分子材料主要有膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖及天然高分子的衍生物等。

1.1.2 合成可降解材料

在實際的化工生產中，通過控制生產條件的方式，可以制備出醫療需求的可降解醫用高分子材料。相較傳統的天然高分子材料來說，合成出的可降解高分子材料，可以經過物理或化學方式方法進行簡單的處理，使這些材料具有不同的性能，從而滿足不同的需求[2]。目前來看，化工企業大多進行合成可降解高分子材料的研究和生產。合成高分子材料主要有，聚氨酯，聚酯，聚乳酸以及其他醫用合成塑料和橡膠等。

1.2 可降解生物陶瓷材料

可降解生物陶瓷材料主要由磷酸三鈣陶瓷構成，這種材料進入生物組織后，會逐漸被降解吸收或排出，生物新生組織將會替代植入的生物陶瓷材料。目前，研究較深入的可降解生物陶瓷名為β-Ca3(PO4)2，簡稱β-TCP[3]。這種材料雖然由于降解性能極好，可作為優良的骨組織修復材料，但是由于它的性質決定其力學性能不足以承受足夠的力，所以它的應用范圍多數是承受力較小的位置。

1.3 可降解醫用金屬材料

可降解醫用金屬材料分為美及美系合金和鐵及鐵系合金。鎂的密度接近與人體骨質密度，斷裂韌性以及承力能力都要勝過生物陶瓷材料，因此是最為理想的骨組織修復材料。美作為人體內含量為第四的營養元素，在骨骼中的分布比例占到55%[4]。

而鐵及鐵系合金，在研究中表現出優良的力學性能，并且降解速率較慢，可以保證植入部位在身體內長期發揮作用。根據鐵元素密度較大的特點，決定了其優良的示蹤性，這也是鐵元素在可降解生物醫用材料中脫穎而出的關鍵之處。

1.4 可降解醫用復合材料

可降解醫用生物材料則是將兩種或兩種以上可降解醫用材料進行復合，形成的新型材料結合了各成分的長處，平衡了各類成分材料的物理及力學特點，將不同的可降解醫用材料的優點結合在一起。

2 可降解生物醫用材料的應用現狀

2.1 天然高分子可降解材料的應用

2.1.1 明膠

由哺乳動物皮膚，骨，肌腱，尾巴等組織中提取出的明膠[5]，生物相容性非常好，并且容易成型，可被人體內的酶降解，還具有容易被人體吸收的優點，在醫學中多被用作緩釋材料，比如說，用作藥物載體；另外明膠透氣、透水性能也十分出色，所以也可以用作傷口敷料和人造皮膚的材料；在另外一些領域，明膠還用作血漿替代品，即使大量使用也不會出現免疫作用，在臨床應用當中具有非常多的優勢。

2.1.2 膠原蛋白

膠原蛋白在動物體內蛋白質含量占1/3，在臨床應用中，展現出對組織的修復再生及重建有著明顯的促進作用；因為其機械強度不夠優良，所以有時和其他生物材料進行復合，而后再進行使用。目前膠原蛋白已經得到了廣泛的應用，但由于醫學的快速發展，對于膠原蛋白的應用，依然存在很多需要解決的問題。

2.1.3 多糖

在臨床應用中，主要來源于淀粉，透明質酸，肝素，甲殼質中的多糖材料，不僅具有良好的生物相容性，其降解性也十分理想。甲殼質作為除纖維素外的重要多糖，其在臨床應用中展現出的優點十分可觀，不僅能夠抗菌抗病毒，抗腫瘤，加快傷口愈合，還具有良好的吸附能力。甲殼質在經過改性之后，其衍生物可用于醫學中的多個領域：比如止血劑，可吸收外科縫線。

2.1.4 絲素蛋白

絲素蛋白中含有非常豐富的氨基酸成分，所以具有良好的生物相容性，并且根據臨床應用研究，不僅不會導致過敏，沒有致癌性，還具有良好的透明度和透氣性，能夠快速成膜。但是，絲素蛋白也有力學性能不足的缺點，所以需要通過與其他材料的復合進行改良。目前主要應用于人造皮膚、隱形眼鏡及藥物載體。

2.2 化學合成高分子可降解材料的應用

生物可降解材料是根據材料的特點選擇合適的領域使用，而化學合成的可降解生物醫用材料，則是根據需求，選擇合適的原材料，通過化工生產方法，進行物理改性或化學改性，對該原料的結構和性能進行相應的調整。從而生產出適合醫學領域的可降解生物醫用材料。

2.2.1 聚乙交酯（PGA）

聚乙交酯作為結構簡單的線性脂肪族聚酯，通常由羥基乙酸制得，材料來源也十分廣泛。在醫學領域，聚乙交酯是第一種用作可吸收手術縫合線的降解高分子材料，在縫合四個月之后即可完全降解并最終排出體外，最重要的是整個過程中不對人體造成任何傷害。但是由于這種有機物的結晶度較高，所以其加工過程較難，強度較低，針對這些缺點，研究者通過共聚反應改善它的降解性能。目前在醫學中，應用十分廣泛。

2.2.2 聚乳酸（PLA）

聚乳酸不僅具有良好的生物相容性，并且最終降解產物是水和二氧化碳，中間產物是對身體沒有任何傷害的乳糖。所以是外科整形材料以及內植材料的良好選擇。針對他的一些缺陷，比如降解速率難以控制，結構容易被破壞，抗沖擊性能不夠良好，人們通過共聚改性或與其他材料進行復合的方式，改善了這些缺點，不斷開拓了他的使用范圍。

2.2.3 聚己內酯（PCL）

聚己內酯是一種半結晶線性聚酯，熔點較低，玻璃化轉變溫度也較低，易溶于多種有機溶劑，能夠和很多高分子形成共聚物[6]，熱塑性和成型加工性較強，并且這種材料在實際生產中容易得到，降解速率慢，藥物透過性強。所以被廣泛應用為手術縫合線，內指骨固定裝置類醫療器材、生物降解性控釋載體。目前正在進行進一步的研究，未來可能應用于器官修復，和組織細胞工程。

3 化工領域中可降解生物醫用材料的發展

3.1 可降解醫用材料生產現狀

就目前來看，已有90多個品種的可降解生物醫用材料投入醫學應用中，涵蓋了很多的醫學領域，尤其是設計組織器官的治療過程中可降解生物醫用材料應用占到了很大比例。根據這一發展趨勢，不少化工企業都開辟了生產可降解醫用材料的生產線，因此，我國可降解醫用材料的發展步入快車道。

但是與世界其他發達國家相比，我國可降解生物醫用材料產業的產業基礎不夠堅實，醫用材料和醫用器械種類比較單一，沒有實現科研與產業的順利對接，對于一些高精尖的產品，大多數依然需要進口，而本土產品在市場上所占的比例依舊很低。

3.2 可降解醫用材料未來發展展望

目前，對于可降解生物醫用材料，我國主要集中力量進行對材料的深入研究，但與此同時，我國也面臨著該產業發展能力弱，抗市場風險能力低，產品研發與更新能力不夠，同時對這方面人才的培養也沒有足夠的重視。可降解生物醫用材料的發展，結合了醫學，化工學，材料學以及力學等多個學科，研究者要加強跨學科合作。

4 結語

沒有任何學科的發展不是建立在基礎性研究之上，所以我們還要針對材料的生物相容性和力學特性進行進一步的研究；建立健全該材料產業的行業標準，使這種新型的材料。得到更廣泛的應用。未來對于可降解生物醫用材料，我們要做到不僅僅是將現在所使用的材料進行不斷的優化，而是要把重點放在開發研究新型可降解生物材料。