1、高分子医疗器械 1高分子医疗器械市场 1.1 国际 目前的医疗器械，从大型诊断仪器（如X光机、CT等影像设备）到一次性医 疗用品（如注射器、输液瓶、输液袋、导管、引流管、托盘等）均离不开塑料， 可以说塑料已经是医疗器械业最重要的原料之一。 由于不像传统的包装材料如金 属材料，塑料在加工时表现出优异的弹性，医疗设备设计师和工程师们越来越青 睐塑料包装材料。 目前用于制作医疗器材/卫生用品的塑料原料多达一、二十种，不同种类的 塑料在医用塑料市场上的消费比例是不同的。聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE） 用量最大，各占 28%和 24%；聚苯乙烯（PS）占 18%；聚丙烯（PP）占 16%； 工程塑料
2、占 14%。在工程塑料中，聚对苯二甲酸乙二酯（PET）占 23%，ABS/ 苯乙烯丙烯晴共聚物（SAN）占 16%；聚碳酸酯（PC）占 12%；聚甲基丙烯 酸甲酯（PMMA）占 10%，其他医用工程塑料有尼龙（PA） 、聚甲醛（POM） 、 聚氨酯（PU） 、有机硅、氟聚合物、纤维素塑料、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等 1,2。 就国际大市场而言，美国医用塑料制品约占世界医用塑料市场的 51%，德国 占 15%，整个欧洲（含德国）占 24%，亚太地区合计占 20%3。根据全球工业 分析机构 ( G I A)的报告，到 2015年全球医用塑料市场将超过 l 0亿吨3。美 国目前是全球最大的医用塑料市
3、场。在不久的将来，医用塑料市场将会快速地成 长，特别是在亚太和拉美区域的发展中国家，主要是受逐渐增长的对高端医疗设 备以及高级医疗护理的需求所驱动。 而亚太地区将成为全球医用塑料增长最迅速 的地区。对一次性使用器具的灭菌处理技术的发展、增强塑料的开发和技术革新 的因素将促进医用塑料市场不断增长和扩大， 而诸如提供医疗植入的生物相容聚 合物的新材料的发展也将进一步推动该市场的发展3。 1.2 国内 我国的医用塑料产品起步较晚，与美国、德国、日本等发达国家相比，我国 的医用塑料产业仍处于初级阶段，总体技术水平远远落后于西方同行。如制作输 液袋、输血袋所需的高纯度医用聚丙烯原料至今仍需从德国等西方国
4、家进口。至 于某些高端医用塑料制品（如人工瓣膜、人造塑料血管、人工关节等），我国至 今仍在探索之中，尚未形成正式生产4。目前我国产销量最大的医用塑料制品 均为技术含量不高的品种，如一次性注射器、输液（血）袋、输液瓶以及各种塑 料制药品外包装（如瓶、安瓿、铝塑复合材料等）。 据医药商会人士估计，目前我国医用塑料制品的产值仅占世界医用塑料制品 产值的 2%3%，人均消耗量也不到发达国家的 5%，与美国人均 300 多美元年消 费水平比较，中国的年人均消费额只有30多元人民币，差距还是相当大的4。 业内人士认为，今后 10 年医用塑料制品生产将成为一个前程远大的新兴工 业产业。这是因为随着我国国民经
5、济的持续增长，人均国民收入将不断提高，中 产阶级队伍不断扩大；另一方面，我国已开始进入老龄化社会，国内老年人群基 数庞大，其医疗需求远远超过中青年人群，故医用塑料制品将成为我国医疗器械 市场上新的增长热点。2005 年我国医用塑料市场规模大约在 120 亿 150 亿元人民币。 据专家预测， “十一五”期间我国的医用塑料制品市场有望冲上200亿 250 亿元的新高程。总而言之，医用塑料产品品种繁多（从常规医疗用品到计步器、 电子血压计、 测血糖仪、 数字式塑料体温计以及更高端的植入式医疗器械等等） ， 市场潜力大，前景广阔5。 综上，中国医用塑料及器械产业从上世纪末到现在的十余年间取得了不同凡
6、 响的长足发展，应用领域也从药品、药剂包装和点滴瓶等一次性物品，延伸到了 外科仪器等非一次性设备。但是由于起步较晚，我国医疗器械的生产水平仍然处 于十分落后的局面，其主要原因倒不是材料问题，加工工艺和技术装备才是目前 制约我国医疗器械水平的症结。国内企业大都没掌握核心技术，中高档的市场仍 然被国外公司占领。为了提高我国医疗器械产品的技术水平，推动医疗器械产业 的发展5。国内医疗器械行业应将开发研制新型医用塑料制品列入发展规划， 以此缩小同西方国家的差距。 2医用高分子材料应用概况 高分子材料具有优异的特性且成本较低，目前，医疗用品及器械从大型诊断 仪器、一次性医疗用品以至精细的人造器官均离不开
7、高分子材料，高分子材料已 逐渐成为医疗用品及器械的重要原材料之一，在医疗卫生领域得到了广泛应用 （表 1） 。它既可制成一次性医疗器械如点滴瓶、注射器等，又能用于非一次性 医疗设备如计量器、外科仪器等，医用塑料领域是目前塑料工业最有发展潜力的 市场之一6。 Table 1 The use, function and material of some polymer products 7 用途 功能 主要使用的高分子材料 人工肾（血液净化 器） 肾功能衰竭患者肾功能 的替代 聚碳酸酯、 聚砜、 聚丙烯晴、 醋酸纤维素、 聚乙烯中空纤维、 铜氨纤维素、 聚氯乙烯、 聚乙烯醇等 人工肺（氧合器） 替
8、代肺进行血液气体交 换 聚碳酸酯、 聚氯乙烯、 硅橡胶、 聚丙烯 （中 空纤维） 、聚氨酯等 人工关节 置换病变及损伤的关节 聚甲基丙烯酸甲酯及聚苯乙烯共聚物、 聚 四氟乙烯、超高分子量聚乙烯等 注射器 向人体输送液体药物 聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等 输液（血）器（袋） 向人体输液输血 聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、ABS树脂、 尼龙等 各种医用插管 治疗过程中的引流、检 查、输液 聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯 等 手术覆盖膜 替代手术圆孔巾，防止汗 液感染 聚乙烯膜。聚甲基丙烯酸（压敏胶）等 各种医用导管及医 护用具、大小便器等 诊断、介入治疗、排污、 化验 聚氨酯、聚四氟乙烯
9、、聚乙烯、尼龙、聚 氯乙烯、聚丙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲 酯 齿科材料 齿修补、替代 尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚 苯乙烯等 根据实际应用，医用高分子可分成如下五大类8： (1)与生物体组织不直接接触的材料 这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用， 但不直接与生物体组织接触的医 疗器械和用品。如药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手 术室用品等。 (2)与皮肤、粘膜接触的材料 用这类材料制造的医疗器械和用品，需与人体肌肤和粘膜接触，但不与人体 内部组织、血液、体液接触，因此要求无毒、无刺激，有一定的机械强度。用这 类材料制造的物品如医用薄膜、创伤敷料、手术用手套、麻醉用
10、品（吸氧管、口 罩、气管插管等） 、诊疗用品（洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、 食道窥镜导管和探头、腔门镜、导尿管等） 、绷带、橡皮膏等。人体整容修复材 料，如假肢、假耳、假眼、假鼻等，都可归入这一类中。 (3)与人体组织短期接触的材料 这类材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工脏器， 如人造血管、人工心脏、人工肺、人工肾脏渗析膜、人造皮肤等。这类材料在使 用中需与肌体组织或血液接触，故一般要求有较好的生物相容性和抗血栓性。 (4)长期植入体内的材料 用这类材料制造的人工脏器或医疗器具， 一经植入人体内， 将伴随人的终生， 不再取出。因此要求有非常优异的生物相容性和
11、抗血栓性，并有较高的机械强度 和稳定的物理、化学性质。用这类材料制备的人工脏器包括：脑积水症髓液引流 管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人工骨骼、人工关节、手术缝 合线、组织粘合剂等。 (5)药用高分子 这类高分子包括大分子化药物和药物高分子。 前者是指将传统的小分子药物 大分子化，如聚青霉素；后者则指本身就有药理功能的高分子，如阴离子聚合物 型的干扰素诱发剂。药用高分子的应用一是在药物赋形剂方面的应用，使药物长 效化、微胶囊化；二是合成新药如抗病毒聚合物、高分子抗癌剂等。 3 PV A 在生物医疗领域的应用 聚乙烯醇是一种用途广泛的高分子材料，水溶、无毒、生物相容性好。聚乙 烯醇分
12、子链结构对称规整， 含有大量的极性基团羟基， 赋予其良好的反应性， 还具有良好的成膜性、黏结力和乳化性，卓越的耐油脂和耐溶剂性能；此外，经 过化学交联或硬化改性处理，它的机械强度及化学稳定性会显著提高，同时还具 有一定的生物降解性。聚乙烯醇可应用于很多生物医学领域，如药物递送、隐形 眼镜、人造器官、创伤修复、软骨修复等9-12。 3.1 聚乙烯醇在生物支架和骨替代材料方面的应用 用适当的方法在聚乙烯醇中添加生物活性陶瓷或天然高分子，如羟基磷灰 石、磷酸三钙、生物活性玻璃、壳聚糖等，可以赋予其生物活性和生物相容性， 还可以改善力学性能，产物常用作支架材料或骨替代物12。 聚乙烯醇/羟基磷灰石复合
13、材料13具有三维立体结构， 其结构类似于人体软 骨组织内胶原纤维和透明质酸构成的支架结构。 通过控制复合材料三维结构的疏 密程度，可使其在力学性质、比重、透水性等方面达到和人体软骨组织相似；随 着时间的推移，骨原细胞可以逐渐进人聚乙烯醇/羟基磷灰石支架中，并向骨细 胞演变，长入因钙、磷轻微溶解后形成的微小空隙中，逐步替代载体支架，进而 恢复关节软骨的正常结构。Xu 等14制备的 PVA / n-HA复合材料，摒弃了聚乙烯醇低耐力性、不易固定和羟基磷灰石脆性、低疲劳强度的缺点，使得生物材料 容易与组织结合， 长时间固定于靶点， 并且凝胶的冷冻性使得复合材料容易成型， 可制备成各种解剖学形状，有望
14、制备成为高性能的人工关节软骨。 3.2 聚乙烯醇在药物载体方面的应用 聚乙烯醇水凝胶是聚乙烯醇经交联后形成的网状结构的亲水溶胀体， 水凝胶 中的水可使溶于其中的低分子量物质从其中渗透扩散，具有膜的特性，可广泛应 用于生物材料领域，如药物释放体系、生物传感器及外科修复等15,16。 药物释放系统17是药物释放载体在感受各种刺激信号后，构象和功能发生 变化，从而对药物释放进行病灶信号控制，在需要治疗时可以定时、定量及定位 释放药物的释药系统。刺激信号包括温度、pH、光、电、磁等18。这种释药系 统可减缓药物毒副作用，是未来药物开发的发展方向之一。聚乙烯醇水凝胶弹性 好及高亲水性的特点，使得其易于同
15、其他物质结合。同壳聚糖等接枝可用于制作 生物降解的药物控释系统，由聚乙烯醇、壳聚糖、聚丙烯酸等制备的复合载体材 料，用于药物释放体系具有很好的温度和 pH敏感性。利用胃和肠道 pH的不同， 可制作口服的药物递送系统；也可用于局部给药系统，治疗呼吸道感染、皮肤病 和淋病等19。 3.3 聚乙烯醇在膜剂、涂膜剂中的应用 聚乙烯醇具有很好的成膜性能及所制得的膜具有很好的膜抗拉强度、柔软 性、吸湿性和水溶性等。聚乙烯醇与各种药剂相结合可作为药用敷料，制备膜剂 以及涂膜剂，使得药效更好地发挥。因此，目前膜剂制备所用的成膜材料多为聚 乙烯醇20。 3.3.1膜剂 以聚乙烯醇为成膜材料制成的眼用膜剂小且薄，
16、柔软度高，可控制膜基质缓 慢稳定释药， 药物利用度高， 能使药物在眼结膜囊中维持较长且有效的治疗浓度， 解决了滴眼液眼部药物利用度低的问题。复方硫酸锌眼用膜剂21、环胞苷眼用 膜剂22、环丙沙星眼用膜剂23等均用聚乙烯醇为成膜材料，对治疗眼部霉菌 及真菌的混合感染、单疱病毒性角膜炎、外眼部感染有很好的疗效，可使药物持 久有效释放24。 用聚合度为 400500、醇解度为 8488的聚乙烯醇可制成专用于治疗 口腔溃疡的口腔膜，将聚乙烯醇和消炎药物做成膜剂贴于患处，以此达到缓解症 状、治疗细菌感染的目的。聚乙烯醇还可用于制备洗手膜、避孕膜及制备人体的 各种脏器膜(如人工肾膜)，跌打损伤膜和止血膜等
17、25。 3.3.2涂膜剂 涂膜剂属于经皮给药系统。经皮给药系统可避免首过效应，提高药物在局部 组织浓度，降低全身血药浓度，减少不良反应，有利于定位治疗，并有长效作用。 具有用药方便、给药次数少等特点；与其他治疗方法比较，起效快、副作用小、 操作简便26。 杨荣兵等26在玉屏风涂膜剂的制备中分别对聚乙烯醇类、玉米朊、聚乙烯 吡咯烷酮及聚乙烯醇缩丁醛等成膜材料进行了筛选。 以材料的成膜性能、 稳定性、 溶解性等项目作比较，最终确定了以聚乙烯醇为成膜材料制成的涂膜剂，其成膜 性能和稳定性最优，为中医外治开辟了很好的局面。复方土荆皮涂膜剂27是以1788 聚乙烯醇为成膜材料与土荆皮、苦参、水杨酸、苯甲
18、酸、薄荷脑、75乙 醇适量制成的涂膜剂。聚乙烯醇为成膜材料可直接与中药醇提液任意混合溶解， 制成涂膜剂，性质稳定，涂在皮肤上能迅速成膜，形成的药膜能保护创面；同时 能逐渐释放药物，且不易脱落，容易洗脱，且不污染衣物，达到很好的治疗效果。 3.4 在伤口敷料中的应用 聚乙烯醇可用来制作泡沫型敷料，其多孔结构对液体有较大吸容量，在伤口 愈合的过程中可以保护伤口、减少感染、吸收分泌物、保持体温，且不存在纤维 脱落现象，促进伤口愈合，被广泛用于外科临床吸血，如耳、鼻、喉科吸血，眼 科手术、神经外科以及口腔科止血28。聚乙烯醇/AgNO3 溶液经过静电处理可 制成无纺网状物，再经过热处理或紫外光照射制成
19、伤口敷料。经过热处理后可改 进静电聚乙烯醇纤维网的结晶性，使其在潮湿的环境中不易溶解，而且敷料中添 加的银离子在治疗创伤和烧伤方面有广谱、 高效抗菌剂的作用。 聚乙烯醇/AgNO3 复合纤维网将成为一种很有前景的伤口敷料29。 3.5 在外科手术中的应用 化学合成方法制造的聚乙烯醇医用海绵在许多手术中已经取代了传统的医 用脱脂棉。 离子化聚乙烯醇海绵是在聚乙烯醇大分子上引入聚丙烯酸钠侧链而制 成的，这是一种非纤维多孔结构的材料，生物相容性好且化学性能稳定，具有优 良的亲水、吸液和吸血的性能，可以在严格要求无纤维脱落的显微外科、眼科手 术等医疗操作中有效利用30；在血管吻合术中，利用聚乙烯醇管与
20、瞬间黏合剂 在血管对接时可在短时间内溶解，一碰即可接上，使手术大大简化；聚乙烯醇通 过热处理可改善溶解性， 可制得一种能被人体吸收的缝合线， 由于术后不必拆线， 因此受到很多患者和医生的青睐31。 参考文献 1叶钢等.医用塑料及其加工J. 国外塑料, 2007,25(5):86-91. 2治明.零缺陷:医用塑料加工业的入门匙J.国外塑料,2009,27(5):84-89. 3刘永年.国际医疗器械产业发展态势分析J.医疗保健器具，2007，7:39-40. 4聂颖,徐海平.我国医疗器械产业现状及发展谋略J.中国食品药品监管, 2008,(9): 24. 5王远琪,孙国磊,唐海燕.我国医疗器械产业
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