1、浅谈生物医用高分子材料专业学生 学号 摘要：结合自己专业简要叙述了高分子材料在生物医学领域的应用。综述了生物医用高分子 材料的概念内涵和特点，介绍了其来源，叙述了生物医用高分子材料在生物医学上的几个典型应用，并对生物医用高分子材料的发展给予自己的观点。关键词：生物医用高分子材料；特点；应用（一）医用高分子材料特点生物材料也称为生物医学材料,是指以医疗为目的,用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。而生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴交叉学科。它涉及到物理、化学、生物化学、病理学等多种
2、学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域。组成和结构决定性能，性能决定用途。医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理化学性质,以满足不同的需求。由于其使用环境的特殊性，除了满足作为使用材料最基本的物理机械性能和成型加工性能外，还要满足耐生物老化性能，因为作为长期植入材料其必须具有良好的生物稳定性和生物相容性。然而，生物稳定性和生物相容性影响因素众多，生物医学材料理想应用效果绝非一朝一夕所能达到，致使医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段,还没有能够建立在分子设计的基础上,以材料的结构与性能关系，材料的化学组成，表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来
3、研究开发新材料。1 属于功能高分子材料功能高分子材料是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料应该具有小刺激大响应的特性，从这个角度讲，生物医用高分子材料是功能高分子材料中重要组成部分。2 使用环境特殊（1）生物相容性：医用高分子材料的生物相容性包括两个方面:一是材料反应,主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效等;二是宿主反应,包括局部和全身反应,如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致畸和免疫反
4、应等。因此，生物相容性可概括为材料和活体之间的相互关系,主要包括血液相容性和组织相容性。组织相容性主要指无毒性,无致癌性,无热原反应,无免疫排斥反应,不破坏邻近组织等。血液相容性一般指不引起凝血,不破坏红细胞,不破坏血小板,不改变血中蛋白,不扰乱电解质平衡。（2）化学稳定性: 耐生物老化性或可生物降解性。对于长期植入的医用高分子材料,生物稳定性要好;对于暂时植入的医用高分子材料,则要求在确定时间内降解为无毒的单体或片段,通过吸收、代谢过程排出体外。（二）医用高分子材料来源1 天然生物材料天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳
5、聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈合方面具有强大的优势。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。甲壳素又称几丁质，广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。甲壳素具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷，能从血液中分离出血小板因子，增加血清中 H-6 水平，促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈
6、合中纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。因此，由于天然高分子医用材料的独特临床效果，它的应用前景相当广阔。2 合成生物材料由于天然材料的有限，人们又迫切需要大量的生物材料来维持健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或甚至全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料。与天然材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，表面改性等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可
7、靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。（三）医用高分子材料的应用 1 人工组织在各种人工骨、人工关节、牙根等方面，医药高分子材料是医学临床上应用量很大的一类产品,涉及医学临床的骨科、颌面外科、口腔科、颅脑外科和整形外科等多个专科,往往要求具有与替代组织类似的物理机械性能,同时能够与周围组
8、织结合在一起。最常用包括超高分子量聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等非降解材料和聚乳酸、壳聚糖和聚酸酐等可生物降解材料。 2 人工脏器随着材料科学与生命科学的进步，由高分子材料制成的人工脏器正在从体外使用型向内植入型发展，为满足前面提到的医用功能性、生物相容性的要求，把酶和生物细胞固定在合成高分子材料上，也就是表面改性，能够克服合成材料的无生物活性缺点，从而制成各种脏器满足医学要求。作为软组织材料的一个重要组成部分的人工器官,其应用前景良好。随着人工脏器性能的不断完善,其在临床上的应用必将越来越广泛。如:人工肺、人工肾、人工肝脏、人工心脏、人工食管、人工膀胱等。3 药物缓释剂高分子缓释药物载体，恰好是
9、前面提到的小刺激大响应特性的体现。与低分子药物相比,高分子材料具有低毒、高效、缓释、长效、可定点释放等优点。高分子材料制备药物控制释放制剂主要有两个目的: 一是为了使药物以最小的剂量在特定部位产生治疗药效;二是优化药物释放速率以提高疗效,降低毒副作用。比如温度敏感型水凝胶，PH 敏感型水凝胶在药物缓释方面的应用对治疗癌症可能会起到革命性影响。（三）展望对医用高分子材料的研究主要集中在以下几个方面，如何提高材料对人体的安全性，如何改善提高组织相容性和血液相容性。这些都是近期科学工作者研究的重点内容。然而，正如前所述，目前医用高分子材料仍是一个年轻的学科，仍处于经验与半经验的探索性阶段，远没有像高分子化学与高分子物理那样形成系统，形成体系。并且，这样的交叉学科更需要基础学科的积极推动，生物，化学，计算机科学这样的基础学科的一小步才能使生物医用高分子向前迈出一大步，而这需要大力度的科研投入。我相信，随着全世界对这一崭新领域的投入力度的增加，生物医用高分子将会具有向更多领域纵深发展的广阔前景。
