医用生物降解的塑料.pdf

综述 文章编号 : 100523360( 2004)20220053205 医 用 生 物 降 解 塑 料 刘志民 ,牛艳华 ,吴智华 (四川大学高分子科学与工程学院 ,四川 成都 610065) 　　摘 　要 : 　综述了医用生物降解塑料的降解机制、种类及发展趋势。 关键词 : 　生物降解塑料 ;降解 ;医用 中图分类号 : TQ32 　　　　文献标识码 : A 收稿日期 : 2003208221 前言 　　医用生物降解塑料是生物医用材料中最重要的一 类 ,是指那些在植入人体并经过一段时间后 ,能逐渐被 分解或破环的塑料。被植入的这种异物在完成使命后 , 会自动分解成无毒无害的物质 ,从体内排出。此类塑料 是适应医学应用的需要而发展起来的。许多医学植入 装置 (如矫形装置和药物控释制剂等)只是短期或暂时 起作用 ,若作为异物继续留在体内 ,就有长期释放毒性 的潜在危险 ,需要手术取出。此外 ,近年发展起来的组 织工程 ,对于细胞构成复合体的生物材料要求更高。而 生物降解塑料在体内生理环境下可逐步降解或溶解并 被机体吸收代谢 ,因此不需要再次手术取出 ;此外 ,大 部分医用生物降解塑料的组成单元或降解产物是生物 体内自身存在的小分子 ,比非降解材料具有更好的生 物相容性和生物安全性。 医用生物降解塑料是近 30 多年迅速发展的新兴 材料。自 1967 年 ,Schmitt ,E1E1[1 ] 首先获得可吸收缝线 专利开始 ,尤其近 10 多年 ,随着药物控释和组织工程 技术的发展 ,医用生物降解塑料得到迅速发展 ,其应用 范围涉及到几乎所有非永久性的植入装置 (表 1) 。 1 　降解机制 　　医用生物降解塑料在体内的降解和吸收是受生物 环境作用的复杂过程 ,包括物理、化学和生化因素。物 理因素主要是外应力 ,化学因素主要有水解、氧化及酸 碱作用 ,生化因素主要是酶和微生物。由于植入体内的 塑料主要接触组织和体液 ,因此水解 (包括酸碱作用和 自催化作用)和酶解是最主要的降解机制[2 ,3 ] 。 表 1 　医用生物降解塑料应用类别及实例 应用类别 应用实例 心血管植入物 心脏合瓣膜、血管植入物、起搏器、支架 整形和重建植入物 丰乳或重建、上颌面重建 矫形外科假肢 髋关节、骨折固定、人工骨 眼系统 隐形眼镜、人工晶体 牙科植入物 义齿、防龋涂料 神经植入物 脑积水分路、蜗状植入物 体外循环装置 氧合器、透析器、血液分离器 导管 导尿管、脑积液导管 药物释放控制装置 片剂或胶囊涂层、经皮体系、微囊植入物 普通外科 缝线、外科制品、粘合剂、血液代用品 诊断制品 免疫微囊 111 　水解机制 　　塑料在生物中的降解 ,首先被水解或氧化降解为 小分子 ,然后再被吸收排泄。大量研究表明 ,医用生物 降解塑料的降解主要是水解。水解降解过程可以被酸、 碱或酶催化。 高分子量固态塑料装置从植入体内到消失 ,是由 不溶于水的固体变成水溶性物质 ,这个过程称为溶蚀。 植入装置溶蚀 ,宏观上是装置整体结构被破坏 ,体积变 小 ,逐渐变为碎片 ,最后完全溶解并在植入部位消失 ; 35 №2 (Sum1160) April 2004 　　　　　　　　　　　　　　　 塑 料 科 技 PLASTICS SCI1 TECHNOLOGY　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 微观上是大分子链发生化学分解 ,如分子量变小、交联 度降低、分子链断开和侧链断裂等 ,变为水溶性的小分 子而进入体液。上述过程是降解的第一阶段。第二阶段 是吸收阶段 ,即进入体液的降解产物被细胞吞噬并被 转化和代谢〔4〕。 112 　酶解机制 　　虽然降解塑料前期的水解过程不一定需要酶参 加 ,但水解生成的低分子量聚合物片断可能需要通过 酶作用转化为小分子代谢产物。普遍认为酶解和酶促 氧化反应是塑料在体内降解吸收的重要因素 ,酶在一 定程度上影响降解机制和速度。以下是几种可能的酶 作用机制[5 ,6 ] 。 11211 　酶促水解机制 　　对易于水解的聚合物 ,在体内可能同时存在单纯 水解和酶催化水解两种作用。酯酶促进聚脂分解 ,而水 解酶可促进易水解聚合物的降解。容易被水解酶降解 的聚合物由聚酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚 -α氰基丙烯 酸以及某些聚酯型聚氨酯。 11212 　酶促氧化机制 　　对一些非水解性塑料 ,另一可能的降解机制是酶 催化的氧化。组织学研究已经证实 ,材料在体内最后是 通过吞噬细胞和巨细胞内吞作用而吸收代谢的。 2 　影响塑料降解的因素 表 2 　影响塑料降解的可能因素 　因素分类 　　具　体　因　素 材料因素 化学结构 :水解性、亲水性、离子强度等 构型 :光学异构体、立体规整度 形态 :结晶型或无定性以及结晶度大小 分子量 :分子量大小、分子量的多分散性 形状 :