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聚氨酯在医学方面的应用及发展趋势

来源:peek板材供应商-恒鑫实业    作者:PEEK板材加工
聚氨酯在医学方面的应用及发展趋势,peek板材供应商恒鑫实业

来源:中国医疗器械行业协会,作者:徐珊

聚氨酯弹性体(PU),是由软链段和硬链段交替镶嵌组成的、含有许多—NHCOO—基团的极性高聚物,通过选择适当的软、硬链段结构及其比例,就可以合成出来既具有良好的物理机械性能,又具有血液相溶性和生物相溶性的医用高分子材料。

其中,在医疗中使用的聚氨酯弹性体主要是热塑性聚氨酯(TPU)弹性体。TPU是由软段(长链的低聚二醇)及(二异氰酸酯及扩链剂)所组成的线型嵌段聚合物,聚氨酯分子结构中的软硬段存在着极性的相溶性。由于TPU加工方便、性能优异,已被广泛应用于制备多种医疗及保健产品。

聚氨酯特性

聚氨酯弹性体之所以能广泛应用于生物医学领域,与它所具备的优异性能是分不开的。

其主要性能有:

(1)优良的凝血性能;

(2)毒性实验结果符合医用要求;

(3)临床应用中生物相容性好,无致畸变作用,无过敏反应,可解决天然乳胶医用制品固有的“蛋白质过敏”和“致癌物亚硝氨析出”两大难题,从而成为很多天然乳胶医用制品的换代材料;

(4)具有优良的韧性和弹性,加工性能好,加工式多样,是制作各种医用弹性体制品的首选材料;

(5)具有优异的耐磨性、软触感、耐湿性、耐多种化学药品性能;

(6)能采用通常的方法灭菌,暴露在γ射线下性能不变。

聚氨酯在医学方面的应用

自20世纪50年代,聚氨酯首次应用于生物医学上算起,40多年来,聚氨酯弹性体在医学上的用途日益厂泛。1958年,聚氨酯首次用于骨折修复材料,而后又成功地应用于血管外科手术缝合用补充涂层。20世纪70年代开始,聚氯酯作为一种医用材料已倍受重视。到20世纪80年代,用聚氨酯弹性体制造人工心脏移植手术获得成功,使聚氨酯材料在生物医学上的应用得到进一步的发展。

目前在医学上,特别是在制造植入人体的各种医疗用品方面有着广泛的用途,应用领域包括人工心脏瓣膜、人工肺、骨粘合剂、人工皮肤与烧伤敷料、心脏起博器导线、缝线、各种夹板、导液管、人工血管、气管、插管、齿科材料、计划生育用品等。

随着聚氨酯在医学生物领域中用途的不断拓宽,聚氨酯不能自然降解的缺点也日益成为其发展的障碍,带来了废弃物污染环境的问题,因此,开发可生物降解的聚氨酯材料成为解决这一难题的关键。

现已开发的可生物降解的聚氨酯主要有以下几种:

(1)低聚糖衍生聚氨酯;

(2)木质素、单宁及树皮衍生聚氨酯;

(3)纤维素衍生聚氨酯;

(4)淀粉衍生聚氨酯;

(5)其他类型可生物降解聚氨酯。

聚氨酯生物降解的过程可分为两个阶段:

(1)天然高分子化合物的降解使聚氨酯在表面上形成许多微孔;

(2)产生的微孔使得微生物容易侵袭其内部的天然高分子化合物,在内部形成微孔,加速聚氨酯的降解,直至聚氨酯完全降解。由于聚氨酯具有良好的生物相容性和抗血栓性,因此,可生物降解聚氨酯在生物医学领域具有巨大的发展潜力。

具有记忆功能的聚氨酯称为室温形状记忆性聚氨酯,其工作原理是利用硬段和软段二相之间的玻璃化温度的差别来实现形状记忆过程。

它可用于制作各种矫形、保形用品,如:牙科矫形器、骨科矫形器、绷带、乳罩、腹带等,可以先做成所希望的形状,在使用时再加热,使其恢复原形,从而达到预期的效果。

形状记忆聚氨酯的应用前景广阔,但它成本高,加工性差,实现通用化的难度依然很大。从其发展而言,改善其恢复性形状温度的精确性,应为研究的重点。只有准确地恢复温度,形状记忆制品才有使用性。

目前,TPU在医疗卫生领域的开发,正向生物工程、细胞工程、免疫工程等方面迅速发展。从长远看,组织工程是生物医学工程领域一个快速发展的新方向,这门交叉科学的核心是应用生物学和工程学的原理和方法来发展具有生物活性的人工替代品,用以维持、恢复或提高人体组织功能。

因此,为了获得更长远的发展,必须对聚氨酯这种生物材料进行改性,才能适应组织工程的发展。

聚氨酯应用现状与发展趋势

与国外同类产品相比,国内医用聚氨酯弹性体研发仍存在品种少、规模小、价格高等不足,聚氨酯只占一小部分份额。美国等国家的医用聚氧酯材料早已商业化,新材料、新用途仍在开发之中,医疗用品对合成材料的性能有严格的要求,研究中需相关医疗单值的支持配合。

国内不少单位从事过或正在从事医用聚氨酯的研究,如山西省化工研究所、中山大学、上海橡胶工业制品研究所、江苏省化工研完所等。但推广应用不够、影响不大,与发达国家相比差距很大。因此,自主创新,降低成本,进行高性能,系列化、规模化医用聚氨酯弹性体研发,成为国内医用聚氨酯界的发展方向。

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