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医用植介入高分子材料研究进展

2022-11-30 来源:高分子物理学公众号 浏览数:1

医用植介入高分子材料研究进展

 

医用高分子材料是指用于体外诊断、药物缓释、再生医学、植介入器械及组织工程等医学领域的一类高分子材料,是医学材料的重要组成部分。[1]

用于植介入领域的医用高分子材料,从来源将其分为天然高分子聚合物、合成高分子聚合物及高分子/无机材料复合物三大类,与天然高分子材料相比,合成医用高分子材料往往具有更稳定的表面性质结构和多功能性,而且合成医用高分子材料可以通过改变单体结构或相对分子质量来控制物理化学性质,这一特点使其研究方向从寻找合适的合成材料变为主动创造具有所需功能的新型材料,应用优势更为明显。但是合成高分子聚合物大多都是生物惰性材料,不利于细胞的黏附和生长,生物相容性方面与天然高分子聚合物差距较大。

常用的植介入合成高分子聚合物包括主链双键聚合类高分子、聚酯、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)和聚醚醚酮(PEEK)等。[2]

  

INTRODUCTION 


主链双键聚合类高分子聚合物

将通过主链双键聚合形成的高分子聚合物称为主链双键聚合类高分子聚合物,除了传统的聚烯烃外,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等含有不同侧链基团的聚合物也归为此类。该类聚合物是植介入领域非常重要的材料,可用作人工骨、介入型导管及人工器官等。

 

PMMA:

目前,临床上常会在全身抗生素治疗的同时采用手术彻底清创并在局部植入抗生素缓释系统来控制感染。然而,全身使用抗生素对根除局部骨感染的作用有限,且有局部浓度低、易产生耐药菌、全身不良反应大等缺点,相反,抗生素缓释系统的应用可为感染局部提供较高浓度的抗生素,从而能在有效控制感染的同时减少全身不良反应的发生。聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)骨水泥是一种有机聚合物,与其他抗生素载体相比,其具有良好的可塑性、稳定性和空间占位能力等优点,是目前临床上最常用的抗生素载体。

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由不同种类的PMMA骨水泥制备的抗生素骨水泥,其抗生素洗脱能力和机械性能也存在差异。这可能是由于它们的生产工艺和黏度不同,从而影响了其固化后的内部孔隙大小和分布。[3]

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医用PVC:

1、硬组织和相容性的高分子PVC材料是医学临床这一课题上面应用量非常大的一种产品,比如牙科的材料(蛀牙填补是用树脂、假牙和人工牙根、人工齿冠以及硅橡胶牙托软衬垫等)。

 2、软组织相容性高分子PVC材料主要作用于软组织的替代与修复,如人工肌肉与韧带材料等。

 3、血液相容性的高分子PVC材料,在医学用途的高分子PVC材料的实际应用方面,有非常多的器件必须要与血液相接触,比如:各种类型的体外循环系统、介入治疗系统、人工血管、人工心脏等。

 4、高分子药物和药物控释高分子材料,高分子药物是指带有高分子链的药物以及具有药物的高分子。

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PEEK

PEEK是主链中含有两个醚键和一个酮键重复单元的聚合物,是一种综合性能优异的耐高温高分子材料,可在240℃条件下长期使用。PEEK可以通过亲电取代和亲核取代两种方法制备,具有耐辐射、耐化学腐蚀、无毒、质轻等优点,且弹性模量与人体骨骼最为接近,已被广泛应用于人造骨骼和牙齿等领域,解决了传统金属合金植入物产生的应力遮挡问题。但PEEK分子主链上的芳环结构使PEEK在具有耐高温性能的同时,黏度较高,不易加工成型。

 

PU

PU是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的高分子聚合物,又称为聚氨基甲酸酯,一般由多元醇和多异氰酸酯通过聚合反应生成。根据多元醇结构的不同,PU分为聚醚型和聚酯型两大类。由于包含硬段和软段两种微观结构,因此PU具有机械强度高、弹性好、耐磨、耐久等特性,以及良好的生物相容性,广泛应用于生物医学领域,可用于人造皮肤、血管支架及心脏辅助器等。

 

聚酯

聚酯是由多元酸和多元醇通过缩聚反应形成的聚合物,是目前研究较多、应用较广的人工可降解高分子材料,在医学领域常用作骨替代材料、组织工程支架以及手术缝合线。常用的聚酯类材料包括聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)等。

 

 

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