医用高分子材料应用条件

生物相容性好，即无毒，无热原反应，无三致，无过敏反应，不干扰免疫系统，组织相容，不钙化，血液相容性好;

力学性能，即强度、弹性、耐磨性、耐老化性、透气性、降解性等需要与相应的医学应用相匹配;

可加工性、可制造性良好，材料需易加工、制造，并适用于灭菌和消毒。

医用高分子材料分类

与生物体组织不直接接触：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；

与皮肤、粘膜接触的材料：如手术用手套、麻醉用品、诊疗用品、绷带、橡皮膏及人体整容修复材料；

与人体组织短期接触的材料：如人工肺、人工肾、渗析膜等；

长期植入体内的材料：如人造血管、人工瓣膜、人工气管、手术缝合线等；

药用高分子：包括大分子化药物和药物高分子。

聚乙烯(PE)

聚乙烯无臭、无毒、化学稳定性好、不易被酸碱腐蚀、几乎不吸水、透水透气性较差，药物吸附量小、有较高的抗冲击强度。

LDPE相对分子质量较小，结晶度和密度较低，柔软性较好、耐冲击、透明，用于和其他塑料共混改性、医用包装、输液器；

UHMWPE具有高抗冲性、耐磨吸能、摩擦系数小、生物惰性，耐化学药品性与PTFE媲美，是人造臀、人工关节的理想材料；

HDPE侧链少，链之间紧密，有更高的结晶度、分子量和密度，强度优于LDPE，常用于注塑件。最高使用温度100℃。用于制作人工肺、人工气管、矫形外科修补材料及一次性医疗用品。

聚氯乙烯(PVC)

氯乙烯单体聚合得到，有很好的阻燃性、耐腐蚀、耐电击穿、高抗冲击强度、耐溶剂、价格低。耐光性较差，纯聚合物脆性高，需添加增韧增塑剂。用于透析导管、输液容器、呼吸面罩等。作为极性材料对某些药物有吸附作用，并残留极少量氯乙烯，增塑剂易析出。

聚丙烯(PP)

与聚乙烯相似，密度较低、更透明，耐热性和耐疲劳性较好，高抗冲击强度，能在100℃以上温度下消毒灭菌，易加工，无环境应力开裂。化学稳定性稍差。用于制造缝合线、手术修补网、输液袋和注射器等。

硅橡胶

无味无毒，热稳定性好、绝缘、耐臭氧和耐大气老化。化学性质稳定，在很大温度范围内维持材料弹性，储存条件从零度以下到蒸汽高压。用于人造气管、肺和鼓膜补片等，抗撕裂和抗张强度较差。

尼龙(PA)

聚酰胺的一种，由单体己二胺和己二酸缩聚合成。尼龙66有较高机械强度，耐热性和化学稳定性较好。常用作可植人医疗器械的组分，用来增强复合材料力学强度，如骨修复支架的填充材料，也用于缝合线。相对其他材料，尼龙对抗细菌感染性较好。

聚醚醚酮(PEEK)

半结晶性热塑性特种工程塑料，耐高温、自润滑、耐腐蚀、阻燃、耐水解、耐磨损、抗疲劳，综合性能优良，适用于注塑成型、挤出成型、模压成型及熔融纺丝,可用于医用骨科植入物。

聚氨酯(PU)

大多商品化聚氦酯为嵌段共聚物，由可结晶硬段和非晶软段组成。性能决定于单体的选择及软硬段比例。其机械性能优，稳定性好，生物相容性好。用作人工血管、心脏辅助球囊泵、导管等。

聚丁二烯-丙烯腈-苯乙烯（ABS）

ABS，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物，ABS具有一定的刚性、硬度、耐冲击和耐化学性能、耐辐射和耐环氧乙烷消毒，表面性佳，在医疗上的应用主要用作外科工具、滚筒夹子、塑料针、工具盒、诊断器件和助听器外壳，特别是一些大型医疗设备的外壳。

聚碳酸酯（PC）

有特好的抗冲击强度、热稳定、透明、染色性、抑菌、阻燃及抗污染，耐热蒸汽消毒，用于血液渗析过滤器、外科工具柄和氧气罐、无针注射体系、灌注仪器、血液离心机碗和活塞、近视眼镜。

热塑性弹性体（TPE）

TPE是具有低弹性模量和高韧性的软质热塑性塑料，化学结构由热塑性硬链段和弹性软链段组成，TPE-U/TPU热塑性聚氨酯部分结晶，以两种不同变体出现，第一种基于聚酯，第二种基于聚醚。后者具有优异的低温柔韧性和抗水解、抗凝血、抗微生物性，用于医疗导管、人工心脏、氧气面罩、药物释放、血压计橡皮囊袋。

聚甲醛（ POM ）

高机械强度和刚性  、高疲劳强度、高环境抗性、耐有机溶剂、耐反复冲击，使用温度-40℃~120 ℃ ，良好的电气性、  自润滑、耐磨，尺寸安定。但长时高温易热分解，无自熄性  ，抗酸性差，收缩率大。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)

聚酯类高分子，由对苯二甲酸二甲酯和乙二醇通过酯交换反应缩聚制成。耐冲击强度高，耐磨损、耐溶剂，对水汽阻隔性好，常用于生产合成纤维(涤纶)及制造食品和液体容器，体内相当稳定, 可用作缝线、人工韧带、血管支架材料和伤口敷料。为减少血栓形成和炎症反应，常在PET表面涂覆含氟高分子或亲水性高分子。

含氟高分子(PTFE/PVDF/FEP)

全部或部分的碳-氢键为碳-氟键取代的高分子化合物，最具代表性为聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯（PVDF）和氟化乙烯丙烯共聚物 (FEP)。PTFE具有高度稳定、高韧、非黏合性和疏水性、耐高温、能抵御酶和微生物、无毒等特点，用作人工心脏瓣膜、软组织填充物、疝气膜、人工血管、组织间隙填料。PVDF兼具氟树脂和通用树脂特性，具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温、耐氧化、耐候、耐辐射，以及压电性、介电性、热电性。PEP耐高低温性好、耐辐射、耐磨、耐化学腐蚀，电绝缘、自润滑、血液相容性好，与金属和玻璃黏结力强。

聚乙烯醇(PVA)

水溶性高分子，耐有机溶剂，耐光性好，抗张强度高，折光率1.49~1.53,无毒无味，有很好的黏结和成膜性。用于制备软骨材料、隐形眼镜、人造玻璃体，及口服药物辅料。

聚丙烯酸(PAA)

无色或浅黄色透明液体，干燥PAA为白色蓬松粉末，无毒，可在水中溶解，通过丙烯酸的自由基反应得到，侧链羧基使其具一定酸性，可与醇、氨反应。其液体单体可在光引发下固化。在中性pH下带有阴离子，因此其可作为聚电解质，具有吸水保水的能力。在其水溶液中加人无机盐离子(钙、镁)，则发生交联。PAA透明性好、硬度高，应用在牙齿修复、药物缓释和水凝胶等方面。

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)

一般为白色粉末，无毒，无味，无皮肤刺激，生物相容性好，可与很多化合物络合。易溶于水和许多有机溶剂，如醇、羧酸、卤代烃等。主要用于药物辅料，如注射剂增溶剂、药物的分散剂、缓释载体、眼药润滑剂及成膜剂，还有导管的涂层。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

无定形聚合物，很好的透明性，具有室温蠕变特性、可致应力开裂，有较好抗冲击特性，尺寸稳定性高、绝缘性好、较脆，表面硬度高，对水分和温度敏感，坚韧而不破碎，质轻而不易变形，可溶于有机溶剂。被广泛应用在骨水泥、骨黏固剂，还应用在人工晶状体、硬性隐形眼镜等。

可降解合成医用高分子材料

可降解(可吸收)医用高分子材料在生物环境中能自发降解，并且降解产物无毒。其具体应用如可吸收手术缝合线、药物/基因传递载体、骨科固定材料、可吸收心血管支架、组织工程和再生支架等。

生物可降解医用高分子材料的特征

• 材料进人机体后，不引起免疫反应和毒性反应;

• 材料的降解时间需要与材料在体内发挥作用的时间相匹配，最终代谢出体外;

• 材料的降解产物也需无毒、无免疫原性;

• 材料可加工性能良好。

聚乳酸（PLA）

PLA通常是在催化剂作用下由丙交酯开环聚合或直接通过乳酸缩聚制备而成。与PGA 不同，PLA 具有更强的疏水性，较低的降解速率，在体内其完全降解的时间大概需要 2~5年。PLA的物理性质和生物可降解性还可以通过在共聚时引人其他羟基酸单体或利用对映异构体的外消旋作用来调节。作为一种具有优异生物相容性的可降解高分子材料，PLA 常用作手术缝合线、药物传输、血管支架、人造皮肤、骨固定器件、组织工程修复支架、固定支撑植入物等。

乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）

PLGA由乳酸和羟基乙酸随机聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物， PLGA 的降解速率比PLA 更快，而且其降解速率可以通过调节共聚物中单体比例来调节，完全降解时间能够以1周到6年调节 。PLGA有良好的生物相容性和生物降解性能且降解速度可控，在生物医学工程领域有广泛的用途。目前已被制作为完全可降解塑料手术缝合线，人工导管，药物缓释载体，组织工程支架材料等。

聚乙醇酸(PGA)

PGA是一种具有良好生物降解性和生物相容性的合成高分子材料，体内逐渐降解为无害的水和二氧化碳。聚乙醇酸的生物医学应用主要表现在医用缝合线、药物控释载体、骨折固定材料、组织工程支架等。

聚对二氧环己酮(PDO）

一种无色结晶性的生物可降解高分子,由对二氧环己酮开环聚合获得。与其他脂肪族聚酯类相比，PDO 具有更高的抗拉伸强度和优异的柔韧性。PDO 作为一种生物可降解和生物相容性良好的医用高分子，可用于生物可吸收缝合线、心脏补片，血管和尿路支架以及骨固定材料等。

聚己内酯（PCL）

PCL具有良好的生物降解性、生物相容性和生物吸收性。因此，PCL常被作为手术缝合线、骨科内固定器件、伤口敷料、微纳米药物递送系统、避孕药具和牙科材料。

生物衍生材料的安全性

无感染性 

生物衍生材料在制备过程中需确保来源的动物无传染性疾病、无致病菌、病毒等感染，需确保无外来微生物污染，并经可靠方法灭菌。以确保其应用于临床时不会导致感染性疾病。

低免疫原性 

生物衍生材料开发过程中须进行一系列实验以确保其免疫原性较低，或采用某些方法降低免疫原性。

无生物毒性 

生物衍生材料应用于临床前须对其生物毒性进行评估，确保不会造成组织、器官的损伤甚至坏死。

生物衍生材料的来源与分类

按组成成分，生物衍生材料基本可分为多糖和蛋白质两大类。

典型的多糖类生物衍生材料包括甲壳素、壳聚糖、葡聚糖、透明质酸、海藻酸盐等;蛋白质类生物衍生材料包括胶原蛋白、丝素蛋白、丝胶蛋白等。

生物活性、动物源性生物材料

胶原蛋白

胶原蛋白是结缔组织细胞外基质的主要结构蛋白，由成纤维细胞等合成。广泛分布于动物肌腱、韧带、皮肤、骨、肌肉等组织器官中。

应用：皮肤创伤修复、止血、骨修复、药物载体、人工心脏瓣膜、人工血管、食管和气管替代物、外科缝线等。

透明质酸

透明质酸是动物上皮组织、结缔组织、神经组织中广泛分布的一种带有负电荷的大分子葡萄糖胺聚糖，是细胞外基质的主要成分。

应用：预防术后粘连、减少瘢痕组织、慢性退行性骨关节病的治疗、软组织修复和缺损矫正、皮肤损伤治疗、组织工程、药物递送。

甲壳素与壳聚糖

甲壳素又名甲壳质、几丁质，广泛存在于甲壳类及昆虫类等无脊椎动物外壳，是一种结构与纤维素类似的生糖，是自然界中唯一带正电荷的天然多糖。壳聚糖由甲壳质脱去C2上乙酰基而得。

应用：外科缝线、敷料、软骨、骨组织工程、神经导管、药用辅料。

丝素蛋白

丝素蛋白是无生理活性的天然结构蛋白，有良好的化学稳定性，相对胶原、壳聚糖等有更优的力学性能。丝素对细胞黏附能力强，可在体内生物降解，具有良好的氧气渗透性。

应用：骨、软骨、皮肤、血管及神经系统的修复。

去细胞生物支架

离体器官或组织经一定方式去除细胞，保留细胞外基质即得到去细胞生物支架。其三维结构与体内细胞生长环境接近，可作为生物支架使用，还可通过包含的生物活性成分促进组织修复重建。去细胞生物支架免疫原性较小、相容性好、有利于细胞黏附、增殖分化。

应用 ：骨组织工程、人造肝、肾、去细胞心脏瓣膜。

植物、微生物衍生生物材料

海藻酸盐

海藻酸是一种天然多糖，存在于褐藻(海草、海带等）细胞壁。纯化的海藻酸呈白色至浅黄色纤维或粉状，医学使用一般为海藻酸盐。海藻酸的糖醛基、羟基等可通过多种手段修饰，从而获得具有多种结构及功能的海藻酸衍生物。海藻酸盐可同蛋白质、淀粉、糖类、醇等相溶。水溶液中的海藻酸盐带负电荷，可同带正电分子结合。海藻酸盐有优秀的成膜性，所制成的膜柔软、机械性能好、剥离性好。

应用:1.与二价离子(钙离子)交联为生物骨架，基于海藻酸盐的生物骨架水凝胶具有很好的亲水性，包埋在水凝胶中的细胞可进行以渗透扩散为主的营养和代谢物质交换；2.海藻酸盐生物材料用于皮肤、软骨、肌腱、神经、血管、骨等组织的缺损填充。

葡聚糖

葡聚糖是由葡萄糖分子聚合而成的多糖，具有较高的分子量。自然环境中存在于酵母等真菌的细胞壁中，也存在于高等植物种子包被中。因其特殊的键连接方式和分子内氢键的存在而形成螺旋形结构。

应用：1.葡聚糖人工血浆除扩充血容量的作用外，还可降低血液黏滞性，具有改善微循环和抗血栓的作用；2.葡聚糖也可作为免疫调节剂使用，部分研究表明葡聚糖可通过激活免疫系统实现一定的抗肿瘤作用；3.葡聚糖水凝胶。葡聚糖还可作为药物载体使用。

微生物衍生材料

聚γ-谷氨酸是一种来源于细菌的水溶性高分子，常被制作成纳米粒子用于抗体、疫苗、DNA或蛋白药物的传输。同时,还可以通过对其侧链的羧基进行交联获得生物可降解水凝胶，用于组织工程。

聚(ε-赖氨酸）是一种来源于细菌的水溶性高分子,可以用作药物载体和组织工程支架材料。不同的是，聚(ε-赖氨酸)是一种阳离子聚合物，具有广谱的抗菌、抗病毒等效果。

组织工程材料

• PLA组织工程支架

• 改性纳米纤维支架

药物控释载体

• 基因传输纳米载体

• 水凝胶在药物载体中的应用

新型高分子材料

• 水凝胶材料

• 可降解聚合物

高分子复合材料

• PLA+HA复合药物载体

表面改性