生物医用高分子的应用及改性.doc

生物医用高分子材料概述 1．1生物医用高分子材料的简介 现代医学的发展，对材料的医学性能提出了愈来愈高的要求，这是大多数金属材料和无机材料难以满足的，而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构，而且其来源丰富，能够长期保存、品种繁多、性能可变化、范围广，因此生物医用高分子材料在生物医用材料领域占绝对优势。 生物医用高分子材料(biomedicalpolymericmaterials，polymericbiomaterials)，是和医学、生物学发展有关的高分子材料的总称，是以医用为目的，用于和活体组织接触，具有诊断、治疗或替换机体中组织、器官或增进其功能的无生命高分子材料。但在习惯上，将药物释放体系、医用黏合剂、固定化生物活性物质、诊断及亲和层析分离分析用的固定化酶、抗原体、生物传感器等也归纳于医用高分子材料的范畴，特别是和电子学结合起来，在未来的复合新材料中更显示出其潜在前景。生物医用高分子材料根据来源，可分为天然生物医用高分子材料和合成生物医用高分子材料。 根据其稳定性，可分为生物降解型医用高分子材料和不可降解型生物医用高分子材料。根据其应用，可分为人工脏器，固定、缝合材料，药用高分子材料，诊断用高分子材料及血液净化高分子材料。生物医用高分子材料的研究范围包括以下几个方面：高分子材料的合成和制备、结构与性能的表征、材料的生物相容性、材料的功能性，生物医用材料制品制备，质量检验以及安全性、使用性能考察等。 1．2生物医用高分子材料的发展概况及趋势 随着近代医学、生物学的发展，生物工程作为高科技发展的标志而备受重视。我国生物医学高分子研究起步较晚，自二十世纪七十年代末起，北京大学和南开大学开始从事这一领域的研究。例如,卓仁禧等[1]不仅设计合成了大量的始于药物控释的生物降解聚磷酸酯，而且发展了以4-二甲氨基吡啶催化磷酸酯的缩聚反应制备高分子量聚磷酸酯和用脂肪酶催化含磷杂环化合物的开环聚合方法，并研究发现聚磷酸酯的免疫活性。这些研究成果不仅在国际上产生了重要影响，而且对于我国生物医用高分子领域的发展奠定了基础。生物医用高分子领域中，主要发展趋势及研究热点可归纳如下： (1)生物相容性材料：包括血液相容性材料，组织相容性材料，生物降解吸收性材料； (2)硬组织生物医用材料：包括硬组织材料和生物复合材料，生物医用材料的现场固化； (3)药物释放和送达体系高分子材料：包括时间控制型释放体系，部位控制送达型体系，智能型药物释放体系； (4)血液净化材料。 2生物医用高分子材料的应用 2．1人工器官 人工器官在临床上的应用，挽救了不少垂危的生命，为临床医学的发展开拓了新途径。高分子材料作为人工器脏、人工血管、人工骨骼、人工关节等医用材料，正在得到愈来愈广泛的应用。 2．2医用黏合剂 在外科手术中，医用黏合剂用于某些器官和组织的局部黏合和修补，手术后缝合处微血管渗血的制止，骨科手术中骨骼、关节的结合与定位，齿科手术中用于牙齿的修补等。Montanaro[2]等的实验结果表明，外科用氰基丙酸盐黏合剂Glubran和Glubran2，其聚合物可以大大缩短部分凝血活酶时间(APTT)，有利于止血，同时黏合剂没有引起凝血素活性、纤维蛋白原、血小板数目和白细胞数目的显著变化，也不会引起溶血。 2．3药用高分子材料 高分子药物具有低毒、高效、缓释、长效的特点，它们与血液和肌体的相容性好，在人体内停留时间长。药物高分子包括本身具有药物活性的高分子，小分子药物的高分子化，高分子材料药物控制释放体系等。 2．3．1药理活性高分子药物 这类药物只有整个高分子链才显示出医药活性，它们相应的低分子模型化合物一般并无药理作用。比如，类维生素还可以控制胸部肿瘤细胞的生长繁殖[3]。 2．3．2高分子载体药物 载体能把药物输送到体内确定的部位(靶向)，药物释放后，高分子载体不会在体内累积，可排除体外或水解后被吸收。Yoshioka等[4]研究发现，聚乙烯毗咯烷酮与苯乙烯形成的共聚物会积累在脾脏，而与乙烯基月桂酸酯形成的共聚物会积累在肝脏，利用这一特点，可以设计出优良的聚合物载体，以瞄准脾脏和肝脏给药，实现对不同部位的治疗。可以说，合成高分子材料作为高分子药物载体已经是一种趋势。 2．3．3聚合物药物控制释放体系 聚合物药物控制释放体系是利用聚合物作为药物的载体或介质，制成一定的剂型，控制药物在体内的释放速率。Pitarresi等[5]以紫外线照射功能化的生物葡聚糖与聚天冬酰肼．甲基丙烯酸缩水甘油酯的混合溶液，得到的水凝胶可在人体内葡聚糖酶的作用下完全降解，并可通过交联度控制降解速率。 2．4血液净化材料 血液净化用高分子膜，除了满足医用高分子材料的基本条件以外，还必须具备以下条件：(1)对要除去溶质的渗透性好；(2)对血液中蛋白质的截留率要高；(3)合