生物医用高分子材料

 


生物医学材料及其分类

 

生物医学材料又称为生物材料或医用材料。它是一类与人体组织、体液或血液相接触,具有人体器官和组织的功能或部分功能的材料。是制造人工器官、医疗装置和药物的物质基础。

生物医学材料的发展经历了漫长的历史。古代人就知道用天然材料治病和修复创伤。公元前3500年古埃及人用棉花纤维和马鬃缝合伤口;在公元前2500年中国和埃及的墓葬中发理有假牙、假鼻和假耳。人类很早就开始用黄金修补牙齿,并且一直沿用至今;1936年发明了有机玻璃,并很快被用于制作假牙和人工骨;1943年纤维素薄膜首次用于血液透析,即人工肾;特别是20世纪60年代以后,各种具有特殊功能的高分子材料不断涌现出来,为人工器官领域的研究提供了性能优异的新型材料,如制作人工心脏用的聚氨酯和硅橡胶,以及人工肾的中空纤维等,促进了医学和人工器官的飞速发展。同时,人工器官的发展又不断对合成材料工业提出各种新的要求,反过来极大地推动了生物医学材料的发展。现在越来越多的从事高分子科学的研究人员开始把研究方向转移到医用高分子方面,使得以高分子材料为主的生物医学材料开始成为一个新兴的工业,新的生物医学材料更是日新月异,丰富多彩。

(1)生物医学材料的分类

根据材料的用途,可分为以下几种。

①硬组织材料,主要用作骨科和齿科材料。

②软组织材料,眼科材料以及一些填充和修复材料。

③吸附分离材料,用于人工肾、肝、肺的膜材料和吸附剂材料。

④心血管材料和人工血液材料。

⑤组织粘合剂和缝合线材料。

⑥用作药物和药物载体的材料。

⑦一次性使用的医用材料,如纱布、橡皮膏、注射器、输液器等。

此外,根据其他分类方法,生物医学材料还可以分为:天然材料与合成材料;金属材料、非金属材料(生物陶瓷、羟基磷灰石等)和有机高分子材料;植入材料和非植入材料。

(2)对生物医学材料的要求

由于生物医学材料植入人体或与人体器官、组织接触,必然产生物理的、力学的、化学的作用。只有这些变化和作用控制在人体可以接受的限度内才能使用。材料与人体的相互适应性,我们称之为生物相容性。任何生物医学材料在使用前,都要对它的各项性能以及生物相容性进行严格的系统性测定,合格后才能投入临床使用。

①耐生物老化性。对于长期植入的材料,要求生物稳定性好,在体内环境中不发生降解。对于短期植入材料,要求在一定时间内完全降解为无毒小分子,通过代谢排出体外。

②物理和力学性能好。即强度、弹性、几何形状、耐磨性、耐曲挠疲劳性等。例如用作骨科的材料要求有很好的强度和弹性。牙齿材料需要高硬度和耐磨性,能够承受长期的、数以亿万次的收缩和挠曲,而不发生老化和断裂。
③便于消毒和灭菌,易于加工,价格适当。

④生物相容性好。即无毒,无热源反应,不致癌,不致畸,不过敏反应,不干扰免疫系统,不破坏相邻组织,不发生材料表面钙化沉着,血液相容性好(即:不发生凝血、溶血,不破坏血小板,不改变血蛋白,不扰乱电解质平衡)。 

 

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