1、可降解生物材料的性能可降解生物材料的性能u生物材料生物材料u可降解材料可降解材料u 生物降解材料生物降解材料生物材料也稱為生物醫用材料,是指以醫療為目的,用于與人體組織相接觸以形成某種功能的無生命的材料1在一段時間內,在熱力學和動力學意義上均可降解的材料由于真菌、細菌等自然界微生物的作用而降解,最終分解為二氧化碳和水在光、熱、水、污染化合物、微生物、昆蟲、機械力等自然環境條件作用下降解。1生物醫用材料的發展歷程生物醫用材料的發展歷程1l 公元前2500年在中國及埃及人的墓穴中己有發現有假手、假耳等人工假體,我國隋唐時代就有了補牙用的銀膏。l 1926年,不銹鋼材料用于骨科治療;20世紀50年代

2、用純欽制作的骨釘、骨板已用于臨床。l 20世紀70年代后期以Ti一Ni系為代表的形狀記憶合金成為骨科、口腔科醫用金屬材料的重要組成部分。l 20世紀60年代初,聚甲基丙烯酸開始用于骸關節的修復。l 生物陶瓷的開始研究開始于20世紀60年代,首先是用于骨校正和牙種植的多晶氧化鋁陶瓷。l 1971年,經基磷灰石陶瓷獲得臨床應用。l 在經濟發達的國家,利用生物醫用材料制造醫療用品和人工器官己十分普遍。l 近三十年來，可降解生物材料成為了發展迅速的新興材料。 人體內除一些功能復雜的人體內除一些功能復雜的臟器器官發生損壞或有大面積臟器器官發生損壞或有大面積的組織發生創傷需要永久性替的組織發生創傷需要永久

3、性替換外換外, ,其它許多醫學植入裝置其它許多醫學植入裝置( (如矯形裝置和藥物控釋制劑如矯形裝置和藥物控釋制劑等等) )只需短期或暫時起作用只需短期或暫時起作用, ,因因此此, ,若其作為異物繼續留在體若其作為異物繼續留在體內內, ,就有長期釋放毒性的潛在就有長期釋放毒性的潛在危險危險, ,需要再次手術取出。需要再次手術取出。11 可降解生物材料正是適應這類醫學應用的需要而發展起來的。這可降解生物材料正是適應這類醫學應用的需要而發展起來的。這類材料在體內生理環境下可逐步降解并被機體吸收代謝類材料在體內生理環境下可逐步降解并被機體吸收代謝, ,因此不需要再因此不需要再次動手術取出次動手術取出;

4、 ;同時同時, ,大部分可降解醫用材料的組成單元或降解產物是大部分可降解醫用材料的組成單元或降解產物是生物體內自身存在的小分子生物體內自身存在的小分子, ,比非降解材料具有更好的生物相容性和生比非降解材料具有更好的生物相容性和生物安全性物安全性。2 常見的的可降解生物材料主要包括常見的的可降解生物材料主要包括手術縫合線手術縫合線、人造皮膚人造皮膚、矯形外科、體內藥物緩釋劑、矯形外科、體內藥物緩釋劑、骨折固定材料骨折固定材料、人工腎和醫用抗粘、人工腎和醫用抗粘劑等。劑等。天然可吸收手術縫合線天然可吸收手術縫合線l 羊腸線l 甲殼素可吸收縫合線l 膠原纖維可吸收縫合線人工合成類生物降解纖維人工合成

5、類生物降解纖維l 聚乙烯醇纖維 (PVA)l 聚乙丙交酯類縫合線( PGLA)l 聚乳酸類可吸收縫合線 (PLA)l 聚對二氧環己酮縫合線( PDS)l 聚己內酯類( PCL) 手術縫合線手術縫合線天然可降解纖維材料皆取自于生體物天然可降解纖維材料皆取自于生體物質或天然物質質或天然物質, ,在體內是通過酶催化作在體內是通過酶催化作用而完成降解的。如膠原纖維、海藻用而完成降解的。如膠原纖維、海藻酸鈣纖維、聚羥基烷酸類纖維和甲殼酸鈣纖維、聚羥基烷酸類纖維和甲殼素類纖維等。但是它們在消化液和感素類纖維等。但是它們在消化液和感染環境中抗張強度損耗快染環境中抗張強度損耗快, ,吸收時間不吸收時間不好控制

6、。好控制。33人工合成降解纖維有聚二氧雜環己酮纖維人工合成降解纖維有聚二氧雜環己酮纖維 (PDS)(PDS)、聚乙烯醇纖維、聚乙烯醇纖維 (PVA)(PVA)、聚乙交酯纖維、聚乙交酯纖維 (PGA)(PGA)和聚丙乙交酯纖維和聚丙乙交酯纖維 (PGLA)(PGLA)等。與天然可等。與天然可吸收纖維不同的是吸收纖維不同的是, ,合成可吸收纖維由于其特合成可吸收纖維由于其特殊的化學結構使得它們在人體內是通過酸或堿殊的化學結構使得它們在人體內是通過酸或堿的作用而完成降解的。該類纖維突出的優點是的作用而完成降解的。該類纖維突出的優點是抗張強度大抗張強度大, ,吸收期可以調節。吸收期可以調節。33 理想

7、的縫合線應在體內有良好的適應性、無毒、無刺激性，且在體內保持一定時間的理想的縫合線應在體內有良好的適應性、無毒、無刺激性，且在體內保持一定時間的強度后能被組織吸收，其縫合、打結性能以及柔性等方面都應符合操作要求。以前使用的強度后能被組織吸收，其縫合、打結性能以及柔性等方面都應符合操作要求。以前使用的羊腸線易產生抗原體反應，在人體內的適應性不太理想，且保存不便。研究表明，甲殼素羊腸線易產生抗原體反應，在人體內的適應性不太理想，且保存不便。研究表明，甲殼素與殼聚糖制成的醫用縫合線可被體內溶菌酶分解，生成與殼聚糖制成的醫用縫合線可被體內溶菌酶分解，生成CO2CO2排出體外，生成糖蛋白可被組排出體外，

8、生成糖蛋白可被組織吸收，免除了手術后拆線的麻煩，減輕了病人的痛苦。在尿、膽汁、胰液中能保持良好織吸收，免除了手術后拆線的麻煩，減輕了病人的痛苦。在尿、膽汁、胰液中能保持良好的強度，使用后自行吸收，不引起過敏，還能加速傷口愈合。的強度，使用后自行吸收，不引起過敏，還能加速傷口愈合。33手術縫合線手術縫合線 皮膚因燒傷或外傷而缺損時皮膚因燒傷或外傷而缺損時, ,會發生體液滲出而使體會發生體液滲出而使體內電解質平衡量被破壞、感染或引起敗血癥內電解質平衡量被破壞、感染或引起敗血癥, ,嚴重者將危嚴重者將危及生命及生命, ,故應盡快覆蓋創面。通常可采用自體皮、同種異故應盡快覆蓋創面。通常可采用自體皮、同

9、種異體皮、異種皮及人造皮膚等皮膚代用品覆蓋。自體皮與同體皮、異種皮及人造皮膚等皮膚代用品覆蓋。自體皮與同種異體皮雖好但來源有限種異體皮雖好但來源有限, ,且因采皮又產生新的創面且因采皮又產生新的創面; ;異種異種皮皮, ,如豬皮如豬皮, ,存活時間短存活時間短, ,一般僅一般僅7 01 7 01 天天, ,且保存不便且保存不便, ,有有時還因抗原性而發生異性蛋白反應時還因抗原性而發生異性蛋白反應, ,人造皮因儲存、運輸人造皮因儲存、運輸方便方便, ,不必冷藏不必冷藏, ,不受時限不受時限, ,來源廣而被廣泛研制。來源廣而被廣泛研制。44人造皮膚人造皮膚人造皮膚人造皮膚 人工皮膚提供傷口暫時的生

10、理性覆蓋，就像正常皮膚一人工皮膚提供傷口暫時的生理性覆蓋，就像正常皮膚一樣，具有避免機械損傷、防止細菌入侵、阻止水分蒸發和丟樣，具有避免機械損傷、防止細菌入侵、阻止水分蒸發和丟失的作用失的作用. .44人造皮膚人造皮膚5 人類從很早就開始了骨折內固定材料的探索歷程。我國古代即人類從很早就開始了骨折內固定材料的探索歷程。我國古代即已有金針拔骨法整復骨折復位。已有金針拔骨法整復骨折復位。2020世紀世紀4040年代年代, ,醫用金屬材料應用醫用金屬材料應用己經非常普遍己經非常普遍, ,主要用于骨和牙等硬組織的修復和替換主要用于骨和牙等硬組織的修復和替換, ,如人工關節如人工關節, ,人工骨及各種內

11、外固定器械。人工骨及各種內外固定器械。, ,鉆基合金和欽基合金的出現鉆基合金和欽基合金的出現, ,尤其是尤其是鎳一欽形狀記憶合金的合成鎳一欽形狀記憶合金的合成, ,開創了骨科應用金屬植入材料的新紀開創了骨科應用金屬植入材料的新紀元元, ,促進了內固定材料的發展。促進了內固定材料的發展。66骨折固定材料骨折固定材料金屬材料存在著顯著的缺陷。金屬材料存在著顯著的缺陷。金屬材料與骨組織的機械相金屬材料與骨組織的機械相容性不好容性不好, ,這種機械性能的不這種機械性能的不匹配將導致應力分布的不均匹配將導致應力分布的不均勻勻, ,使受載時植入體與骨產生使受載時植入體與骨產生相對運動相對運動, ,從而可直

12、接導致植從而可直接導致植入體的松動和脫位入體的松動和脫位; ;更為重要更為重要的是，由于應力遮擋效應的是，由于應力遮擋效應, ,導導致骨質疏松致骨質疏松, ,骨吸收或骨萎縮骨吸收或骨萎縮, ,從而又容易出現二次骨折。從而又容易出現二次骨折。其次其次, ,金屬材料的組織相容性金屬材料的組織相容性不好不好, ,組織相容性不佳來源于組織相容性不佳來源于金屬植入體的腐蝕。金屬植入體的腐蝕。66可降解吸收骨折內固定材料可降解吸收骨折內固定材料骨折固定材料骨折固定材料 可降解吸收性骨折內固定材料由于具有生物可降解吸收性和力學性能的可降解吸收性骨折內固定材料由于具有生物可降解吸收性和力學性能的衰減性衰減性,

13、 ,在理論上最符合骨折生物學固定的要求在理論上最符合骨折生物學固定的要求, ,即使用高強度、高模量的可即使用高強度、高模量的可吸收性材料作骨折內固定材料吸收性材料作骨折內固定材料, ,在骨折早期能實現堅強固定在骨折早期能實現堅強固定, ,隨著自身骨的愈隨著自身骨的愈合合, ,可降解材料的強度、剛度不斷衰減可降解材料的強度、剛度不斷衰減, ,其載荷可逐步轉到新生骨上其載荷可逐步轉到新生骨上, ,滿足骨折滿足骨折愈合動力學的要求。克服了應力遮擋愈合動力學的要求。克服了應力遮擋, ,提高了自身骨的修復效果提高了自身骨的修復效果, ,以及無需再以及無需再次手術取出、不千擾次手術取出、不千擾CTCT或核

14、磁成像或核磁成像(MRI)(MRI)等等77優點優點, ,生物降解型磷酸鈣骨水泥生物降解型磷酸鈣骨水泥骨折固定材料骨折固定材料結語生物降解性能是生物醫用材料的重要性質之一,它對生物醫用材料在體內的應用具有重要的意義。隨著生物醫用材料的迅速發展，對于生物材料可降解性能方面的要求也越來越關鍵，更好地了解可降解性生物材料的性能將有助于生物材料科學的進一步發展。1朱長麗. MHA/PCL生物可降解材料的研制D.東華大學,2005.2尹艷,何小維,黃強,于淑娟. 殼聚糖在可吸收手術縫合線中的應用J. 中國甜菜糖業,2006,04:28-30+523何理平,吳端生,陳新,曹紅峰. 可吸收手術縫合線的研究進展