生物可降解材料及其在生物医学上的应用
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生物可降解材料在生物医学中的应用进入21世纪以来,随着环境保护意识的日益增强和可持续发展理念的不断提升,生态友好型、高效利用型材料的研究和应用已成为当务之急。
在此大背景下,生物可降解材料逐渐成为了各个领域的研究热点,生物医学领域中尤为突出,现成了一个新的焦点。
在生物医学制品中,生物可降解材料不仅具有良好的生物性能和生物相容性,而且其良好的可降解性可以防止材料残留在体内引起慢性毒性并降低患者二次手术风险,具有广阔的应用前景。
本文将重点介绍生物可降解材料在生物医学中的应用,并探究其特点、优势及其存在的问题。
一、1. 生物可降解材料在医疗器械领域中的应用据统计,全球每年手术所需的电子设备、注射器和其他器械消耗约5.9亿吨材料,大量的单次使用材料一次性使用后丢弃,不但浪费了材料资源,而且对人类社会与环境造成的污染也是不容忽视的。
与此同时,现代医疗器械与仪器的制造技术也在不断更新迭代,注重降低材料的成本、减轻患者的负担和降低对环境的污染。
也正是在这样的需求下,生物可降解材料逐渐成为医疗器械领域的主要原材料之一。
2. 生物可降解材料在骨再生和组织工程方面的应用与传统的人工植骨相比,生物可降解材料的可降解性货真价实,能快速嫁接于人体骨组织中,并最终与正常骨组织融合,具有更好的生物相容性和适应性。
在组织工程领域中,生物可降解材料可以用于构建人工血管、修复或重建骨骼或软骨,有望解决传统医学领域中难以解决的问题。
3. 生物可降解材料在牙科治疗方面的应用目前,生物可降解材料在牙科治疗与修复领域的应用取得了很大的进展。
通过将生物可降解材料应用于牙科根管治疗、牙体修复以及其他牙齿疾病的治疗,能够有效地避免牙龈疾病、龋齿等病症的复发。
因此,生物可降解材料在牙科治疗中的应用备受关注。
二、生物可降解材料的特点及优势1. 具有良好的生物相容性生物可降解材料通常是由生物大分子或其衍生物制成,其化学结构相对单一,适合在生物体内嫁接与正常的生物体系。
生物基可降解聚氨酯的合成、功能化改性及医学应用研究摘要:生物基可降解聚氨酯作为一种优秀的生物材料,因其优良的可降解性、生物相容性以及可调控性等特点,已经在医学领域得到了广泛的研究和应用。
本文介绍了生物基可降解聚氨酯的合成方法、功能化改性及其在医学上的应用,包括纤维组织修复、药物递送、生物显微镜成像和人工血管等方面的研究进展,并对未来该领域的发展进行了展望。
关键词:生物基可降解聚氨酯;合成;功能化改性;医学应用1.绪论生物基可降解聚氨酯(Biodegradable Polyurethane,简称BDPU)是一类以生物源性和可降解原料为基础,通过聚氨酯化学反应制得的高分子材料。
BDPU不仅具有优良的可降解性、生物相容性以及可调控性等特点,而且其结构和性质可通过不同的合成方法和功能化改性来实现多样化的医学应用。
目前,BDPU已经在纤维组织修复、药物递送、生物显微镜成像和人工血管等方面得到了广泛的应用。
2.生物基可降解聚氨酯的合成方法生物基可降解聚氨酯可通过多种方法合成,其中最常用的方法是以环氧化油(Epoxidized Soybean Oil,简称ESO)为原料,通过开环聚合反应形成环氧化聚酯,然后将其与异氰酸酯(Isocyanate)基团在催化剂的作用下进行聚氨酯化学反应得到BDPU。
此外,还可以利用天然生物聚合物如淀粉、酪蛋白、明胶等来制备BDPU,也可以通过共聚反应或交联反应来获得BDPU。
3.生物基可降解聚氨酯的功能化改性为了实现BDPU在不同医学领域的应用,研究人员通过对BDPU进行功能化改性,使其具有更广泛的应用性能。
目前,常用的功能化改性方法包括控制聚氨酯链的长度和分子量、加入胶原蛋白等生物大分子、添加多肽链等生物活性物质、引入磁性基团、光敏基团以及化学修饰等方法。
4.生物基可降解聚氨酯在医学应用中的研究进展4.1 纤维组织修复BDPU作为一种生物可降解材料,具有较好的生物相容性和可调控性,已经应用于人类组织工程和修复医学领域。
生物可降解材料在医学及生物工业领域的应用随着人们对环境保护意识的日益增强,越来越多的人开始关注生物可降解材料。
生物可降解材料是一种可以被自然环境分解并不产生污染的材料,对环境和人类健康都有着极大的益处。
在医学及生物工业领域,生物可降解材料也有着广泛的应用。
一、生物可降解材料在医学领域的应用1. 生物医用材料生物医用材料是使用生物可降解材料制造的一种特殊医用材料。
由于其具有良好的生物相容性和可降解性,可以避免常规医用材料可能引起的排斥反应和二次手术,降低医疗费用。
生物医用材料广泛应用于口腔领域、骨科、神经外科、软组织修复等临床领域,既可以用于手术缝线、人工骨修复,也可以用于修复和替代软组织和器官。
2. 口腔修复材料生物可降解材料广泛应用于口腔修复材料中,例如可降解牙菌斑压片、可降解牙齿垫材料、可降解口腔修复材料等。
这些材料可以根据需要制成不同形状和大小,适用于各种口腔修复目的。
另外,由于其可降解性,这些材料不需要手术取出,减轻了患者的痛苦和医疗费用。
3. 药物缓释材料药物缓释材料是使用生物可降解材料制造的一种特殊材料,在医学领域中应用广泛。
这种材料可以将药物包裹起来,延长药物释放时间,增强药效,减少药物不良反应。
举个例子,生物可降解支架是应用最广泛的药物缓释材料之一,它在心血管治疗中有着重要的作用。
二、生物可降解材料在生物工业领域的应用1. 包装材料生物可降解材料也可以用于生物工业中的包装材料。
传统的塑料包装材料是难以降解的,容易造成环境污染,而使用生物可降解材料包装以后,可以降低对环境的影响。
例如,一种使用淀粉和木质纤维制成的生物可降解材料,可以制作成可降解的购物袋、餐具和盒子等。
2. 土壤改良剂由于生物可降解材料可以分解为营养物质,因此可以成为一种土壤改良剂。
将这种材料放在土壤中,可以增加土壤的肥力,改善土壤结构,提高土壤的保水保肥能力,从而提高农作物的产量。
3. 生物质能源在生物工业中,生物可降解材料也可以用于生物质能源的生产。
生物可降解材料和生物材料在医学和生命科学中的应用随着环保意识的提高和对可持续发展的需求,生物可降解材料和生物材料成为了研究的热点。
在医学和生命科学领域,这些材料的应用有着广泛的前景。
今天,我们就来探讨一下这方面的一些应用和发展。
一、生物可降解材料生物可降解材料是指在人体内可以通过生物降解而得到自然的代谢产物的材料。
这类材料与传统的塑料材料不同,在使用过程中不会对环境造成污染。
目前的生物可降解材料主要有两种:聚乳酸(PLA)和聚酯类。
1. PLA聚乳酸是从植物淀粉或玉米中提取的异构体聚合而成的。
它是一种热塑性塑料,可以通过热塑性成型方法制造成各种形状,如瓶子、盒子、餐具、袋子等。
而且,这种材料也可以制成纤维和薄膜用于纺织和包装。
聚乳酸的最大优点是可降解性,其分解产物二氧化碳和水是天然存在的,不会对环境造成影响。
因此,聚乳酸可以作为一种代替传统塑料的生物降解材料,在塑料垃圾处理方面有很大的潜力。
2. 聚酯类聚酯类是由一些简单酯类单体经缩聚反应形成的高分子材料。
这些单体通常来自生物质,如植物油或木质纤维。
聚酯类有着与聚乳酸相似的可降解性,有望在医学和生命科学领域使用。
聚酯类可以作为药物脂质体的材料,可以用于穿刺和肿瘤注射、骨折修复、支架等医疗器械和生物材料的制备。
二、生物材料除了生物可降解材料外,生物材料也是一种广泛应用于医学和生命科学领域的材料。
生物材料是指可以与人体组织进行交互作用并且具有一定的生物兼容性的材料。
生物材料目前主要包括金属、无机材料和聚合物。
1. 金属材料金属材料已经成为了临床医学中的重要材料,它主要应用于骨折和人工关节等医疗器械。
金属材料有着高端、牢固、耐用等特点,可以承受人体运动带来的高压力。
然而,金属材料也存在着一些问题,如可能存在过敏性反应、不耐腐蚀等问题。
此外,金属材料的生物相容性差,术后可能会有异物反应和纤维化。
2. 无机材料无机材料包括氧化钙、羟基磷灰石和钛等。
先进的无机材料主要应用于修复和重建组织和器官,例如羟基磷灰石可以用于修复骨质。
生物可降解高分子材料的应用研究一、综述随着环境问题的日益严重,生物可降解高分子材料的研究与应用受到了广泛关注。
生物可降解高分子材料是一类能够在自然环境中被生物分解为水、二氧化碳和生物质的高分子材料。
本文将对生物可降解高分子材料在各个领域的应用进行综述,包括环境保护、生物医学和包装材料等。
在环境保护方面,生物可降解高分子材料可以有效减少塑料垃圾的产生,降低其对环境的污染。
这类材料在废水处理和土壤改良中也发挥了一定的作用。
研究者们通过改变聚合物的结构、组成和功能基团等方法来优化生物可降解高分子材料的性能,以提高其在环境中的降解速率和效率。
在生物医学领域,生物可降解高分子材料具有良好的生物相容性和生物活性,可用于药物载体、组织工程和生物支架等方面。
聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)等生物相容性较好的聚合物已被广泛应用于药物传递和细胞培养中。
一些具有生物活性的高分子材料还可用于生物传感和生物成像等领域。
在包装材料方面,生物可降解高分子材料具有可降解性、可重复使用的优点,可以替代传统的塑料包装材料。
PLA和淀粉基聚合物等生物可降解高分子材料可用于食品包装、购物袋和快递包装等领域。
这些材料的使用不仅有利于减少塑料垃圾的产生,还有利于提高消费者的环保意识。
生物可降解高分子材料作为一种具有广阔应用前景的新型材料,对于解决当前的环境问题具有重要意义。
通过不断改进合成方法和改性手段,有望实现生物可降解高分子材料在更多领域的广泛应用。
1. 生物可降解高分子材料的重要性随着现代社会对环境保护意识的不断增强,生物可降解高分子材料在保护环境方面的作用逐渐引起了广泛关注。
与传统的高分子材料相比,生物可降解高分子材料因其具有可降解性而具有重要意义。
从资源利用的角度来看,生物可降解高分子材料具有可再生性。
它们来源于可再生的生物资源,如植物淀粉等,不仅来源广泛,而且生长周期短,可持续供应。
传统的高分子材料如石油化工产品等是不可再生的,其资源有限,使用过程中产生的废弃物难以处理,对环境的压力较大。
生物可降解材料在医学领域中应用前景随着全球环保意识的增强,对可持续发展的需求越来越高。
在此背景下,生物可降解材料成为一个备受关注的话题。
生物可降解材料作为一种环保的替代品,其在医学领域的应用前景也逐渐展现出来。
本文将探讨生物可降解材料在医学领域中的应用前景,并分析其中的挑战和机遇。
生物可降解材料是一类能够在自然环境中逐渐分解并被生物降解的材料。
与传统的塑料和金属材料相比,生物可降解材料具有许多优势。
首先,生物可降解材料可以降低对环境的污染。
传统材料在被废弃后需要经过长时间才能分解,给环境带来了巨大的压力,而生物可降解材料能够在较短的时间内自然降解,减少了对环境的影响。
其次,生物可降解材料对人体有良好的生物相容性。
人体组织对生物可降解材料的反应相对轻微,并能够逐渐吸收和代谢这些材料,降低了对人体的副作用。
因此,生物可降解材料在医学领域中被广泛应用。
在医学领域中,生物可降解材料被应用于医疗器械、药物传递系统、组织工程等方面。
首先,生物可降解材料在医疗器械领域中具有巨大的潜力。
例如,可降解的支架材料可以用于血管、骨骼和脏器的修复与替代。
这些材料能够提供必要的支撑和机械强度,同时逐渐分解并为组织重新生长提供空间。
其次,生物可降解材料在药物传递系统中的应用也呈现出良好的前景。
例如,生物可降解纳米颗粒能够有效地将药物输送到靶位点,并在完成药物释放后逐渐降解,减少对人体的副作用。
此外,在组织工程领域中,生物可降解材料可以用来构建人工器官和组织,帮助病人恢复功能。
然而,生物可降解材料在医学领域应用中仍然面临一些挑战。
首先,材料的性能稳定性和可控性需要进一步提高。
由于生物可降解材料需要在人体内部承受各种外界环境和力学应力的影响,因此需要具备足够的强度和稳定性。
其次,生物可降解材料的加工工艺和生产成本也是一个问题。
目前,大规模生产生物可降解材料仍然具有一定的困难和成本,在加工工艺和生产技术上需要进一步改进。
尽管面临一些挑战,生物可降解材料在医学领域的应用前景依然广阔。
生物可降解材料及其在医学领域的应用随着人们环保意识的增强,可降解材料在日常生活和医疗领域中的应用越来越广泛。
其中,生物可降解材料更是备受关注。
它可以自然降解,避免对环境造成污染,同时也可以被人体接受和吸收,使其在医疗领域中具有广泛的应用前景。
一、生物可降解材料的概念和特点生物可降解材料是一种能够被生物体分解并转化为无害物质的高分子材料。
生物可降解材料可以分为天然与合成两类。
天然生物可降解材料如纤维素、壳聚糖等,合成生物可降解材料则包括聚乳酸、聚己内酯、聚可降解聚酯等。
与传统塑料材料相比,生物可降解材料具有许多优势,主要包括:1. 环保:生物可降解材料不会对环境造成污染,不会对海洋生物产生威胁。
2. 可降解:生物可降解材料可以被微生物和酶等物质分解为水、二氧化碳和其他无毒物质。
3. 安全:生物可降解材料可以被生物体吸收和分解,不会对人体和动物造成危害。
二、生物可降解材料在医学领域的应用生物可降解材料在医学领域应用广泛,主要包括医用材料和药物递送系统两个方面。
1. 医用材料生物可降解材料在医用材料方面的应用主要包括支架材料、骨修复材料、人工心脏瓣膜等。
其中,生物可降解支架材料应用最为广泛。
由于传统金属支架材料可能导致血管狭窄和术后感染等问题,生物可降解支架材料因其自身具有可吸收降解的性质而备受欢迎。
目前,聚乳酸、聚羟基烷酸酯和聚酰胺酯等已经应用于冠状动脉支架、气管支架、肝内瘤治疗支架、尿道扩张嵌段等临床医用支架材料。
2. 药物递送系统生物可降解材料在药物递送系统中,可以充当药物载体,可以通过改变药物的结构使其更容易被人体吸收。
常见的生物可降解材料载体包括明胶、羟基磷灰石、聚羟基酸等。
与传统药物递送系统相比,生物可降解材料药物递送系统具有较长的药物释放时间、良好的生物相容性和低毒性等优点。
目前,生物可降解材料药物递送系统已经应用于癌症、心血管病等领域。
三、不足和展望生物可降解材料作为一种新型材料,仍然存在一些不足之处。
生物材料在医用领域中有许多创新应用,以下是一些例子:
1. 生物可降解支架:生物可降解支架是一种用于血管重建的医用器械,它能够暂时提供支撑,并逐渐降解为无害的物质。
这种支架可以替代传统金属支架,减少了长期的并发症风险,并促进了血管自身的再生和修复。
2. 组织工程与再生医学:生物材料被广泛用于组织工程和再生医学领域。
通过使用生物材料作为支架或基质,结合干细胞、生长因子等生物活性物质,可以构建人工组织或促进组织再生。
例如,生物材料可用于修复骨骼缺损、肌肉和神经组织重建,甚至在器官移植中扮演重要角色。
3. 包裹和控释药物:生物材料可用于制造药物包裹系统,可以延缓药物的释放速度和提高生物利用率。
这些包裹系统可以应用于局部药物治疗、肿瘤靶向治疗等领域。
生物材料还可以用于制备具有特定释放特性的微球、纳米粒子等载体,用于靶向输送药物或基因。
4. 人工器官和植入物:生物材料在制造人工器官(如人工心脏瓣膜、人工角膜等)和植入物(如关节假体、牙科种植体等)方面发挥着重要作用。
生物材料可以提供良好的生物相容性和机械特性,以确保植入物与人体组织的良好适应性和长期稳定性。
除了上述应用,生物材料还在药物传输、助听器、人工皮肤等领域有着广泛的创新应用。
随着科学技术的不断进步,生物材料的设计和功能也在不断改进,将为医疗领域带来更多创新和突破。
生物可降解材料在医学中的应用随着现代化的发展,生活方式的改变以及环境的变化,人们对环境保护和可持续性发展的需求日益增长,其中生物可降解材料成为越来越受欢迎的一种替代品。
相较于传统的塑料材料,生物可降解材料具有天然、可自然降解、不会造成污染等特点,因此在医学领域中也应用得越来越广泛。
生物可降解材料本质上是一种天然的能够与自然环境发生相互作用的材料,它可以在生物体中完全分解,而不会对环境造成任何影响。
医学领域中,生物可降解材料可以用来制作医疗用品、医用敷料、人工骨骼等,这种材料不仅能够降低人们使用传统材料时的污染风险,还能够缩短治疗过程、减少手术风险,是一种十分理想的替代品。
在医学用品方面,生物可降解材料被广泛应用。
例如制作口腔拔牙、植入型支架等所需的材料。
其中最常用的是聚酯类材料,如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PHB)和聚丙烯酸(PAA)等,它们可以通过加工技术制成各种复杂的结构和形状,而且可在体内被分解成二氧化碳和水,不会对人体产生不良影响。
此外,这些材料的耐热性、操作性等方面都具有明显优势,成为人们广泛使用的医学材料。
另外,在医用敷料方面,生物可降解材料同样表现出了其优异的性质。
在大面积损伤或烧伤等需要长期治疗的情况下,生物可降解材料可以作为修复材料来填补创伤部位,在促进伤口癒合的同时,不会对人体造成任何不适。
同时,这种材料还具有更好的透气性和细菌过滤性,能够避免感染等患者出现不良症状,因此被广泛用于人体损伤的修复过程。
在人工骨骼方面,生物可降解材料也得到了广泛的应用。
当前,植入性金属材料可以互相连接形成人造的骨架系统,在骨折或损伤等情况下用于恢复骨骼的功能。
然而,这种植入物往往存在一定的临床风险和患者具体情况不易定位的问题,而生物可降解材料则更好的解决了这些问题。
对于人工骨骼来说,生物可降解材料可以作为替代品,不仅能够在恢复病人骨骼功能的同时,还能够被充分吸收,从而不留任何异物在体内,是一种能够完美配合人体的理想材料。
可降解材料在生物医学领域中的应用随着科技的不断发展,可降解材料在生物医学领域中的应用越来越受到关注。
可降解材料是指在一定条件下能够被生物体降解、吸收和代谢的材料,具有广泛的应用前景。
本文将从医疗器械、药物缓释和组织工程等方面探讨可降解材料在生物医学领域中的应用。
一、医疗器械可降解材料在医疗器械领域中有着广泛的应用。
例如,可降解支架是一种用于治疗血管疾病的重要医疗器械。
传统的金属支架存在着长期植入后引发血栓形成和再狭窄的风险,而可降解支架可以在一定时间内提供支撑力,随着时间的推移逐渐降解并最终被生物体吸收。
这种特性可以避免二次手术,减少患者的痛苦和并发症的发生。
二、药物缓释可降解材料在药物缓释领域中也有着广泛的应用。
传统的药物缓释系统往往需要手术植入或者注射,具有局限性。
而利用可降解材料制备的药物缓释系统可以通过内置或注射的方式将药物持续释放到目标部位,从而实现长期治疗。
例如,可降解聚合物微球可以包裹药物,通过控制微球的降解速率实现药物的缓慢释放,提高治疗效果。
三、组织工程可降解材料在组织工程领域中也有着重要的应用。
组织工程是一种通过利用细胞、支架和生长因子等材料来修复和重建受损组织的技术。
可降解材料可以作为支架材料,为细胞提供生长和定向分化的环境,促进组织再生。
例如,可降解的聚乳酸酸和聚乳酸-羟基乙酸共聚物可以用于骨组织工程,通过控制支架的孔隙结构和降解速率,促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
总结起来,可降解材料在生物医学领域中的应用具有重要的意义。
它们不仅可以用于医疗器械领域,提高治疗效果和减少并发症的发生,还可以用于药物缓释领域,实现长期治疗和减少用药频率。
此外,可降解材料还可以用于组织工程领域,促进组织再生和修复。
随着科技的不断发展,相信可降解材料在生物医学领域中的应用将会越来越广泛,为人类的健康事业做出更大的贡献。
生物材料在醫學界的應用與研究進展生物材料在医学界的应用与研究进展引言:在医学界,生物材料的应用和研究一直是一个备受关注且不断发展的领域。
生物材料具有可生物降解、生物相容性好、生物可吸收、具有良好的机械性能等特点,因此被广泛应用于医学领域的各个方面,包括医疗器械、组织工程和药物传递等。
本文将从这些方面探讨生物材料在医学界的应用和研究进展。
一、医疗器械领域在医疗器械领域中,生物材料被广泛应用于人工关节、心脏瓣膜和人工血管等方面。
例如,金属和聚乙烯醇等材料被用于制造人工关节,可以帮助患者恢复正常的关节功能。
聚四氟乙烯在人工血管的应用中具有良好的生物相容性和低摩擦系数,可以减少血栓的形成和血流阻力。
此外,生物材料还可以用于牙科医疗领域,例如牙科修复材料和种植体等,提高患者的口腔健康水平。
二、组织工程领域组织工程是一门利用生物材料和细胞工程技术来构建人体组织的学科。
生物材料在组织工程领域中发挥着重要的作用。
例如,可以利用生物材料来制造人工骨骼和软骨,帮助患者修复骨折和关节损伤,并提高生活质量。
同时,生物材料还可以被用来制造人工血管和心脏组织等,用于治疗心脏病和心血管疾病。
三、药物传递领域生物材料在药物传递领域的应用也备受关注。
通过将药物包裹在生物材料中,可以减慢药物释放的速度,并延长药物在体内的作用时间。
生物材料的选择对药物传递具有重要影响,具有较好的生物降解性和生物相容性的材料,可以减少对机体的刺激并提高药物传递效果。
此外,生物材料还可以用于治疗癌症等疾病。
通过将抗癌药物包裹在生物材料中,可以减少药物对健康细胞的伤害,提高治疗效果。
四、研究进展随着科学技术的不断发展,生物材料的研究也在不断取得新的突破。
例如,纳米材料在生物医学领域的应用越来越受关注。
纳米材料具有较大的比表面积和良好的生物相容性,可以用于制造更高效的药物传递系统,并提高治疗效果。
同时,生物印迹技术等新兴技术的引入,也为生物材料在医学界的应用提供了更多可能。
生物可降解材料在医疗环境中的应用随着人们环保意识的提升,生物可降解材料逐渐成为各个领域的研究热点。
在医疗领域,生物可降解材料也逐渐受到广泛关注。
与传统医用材料相比,生物可降解材料具有可降解性、生物相容性和环保等优点,非常符合现代医疗环保的需求。
一、生物可降解材料的概念生物可降解材料(Biodegradable Materials)指的是具有可降解性的材料。
它可以通过自然环境(例如水、土壤、降解菌等)的作用,分解成无毒、无害的物质,并被生态系统吸收和利用。
因此,生物可降解材料与传统的耐用性材料相比,具有环境友好、资源节约和可循环利用的优点。
二、1. 医用缝合线医用缝合线是一种常见的医疗材料。
传统的缝合线由合成材料制成,不能被人体分解,需要手术后再次切除,给患者带来痛苦。
而生物可降解缝合线就没有这些问题,它可以在人体内分解,并逐渐被人体代谢吸收,减少创伤和疼痛。
目前,生物可降解缝合线已被广泛应用于外科手术、修复手术和虚拟肝细胞等医疗领域。
2. 医用注射器传统的医用注射器由石油基塑料制成,不仅不环保,而且容易激发过敏反应。
而生物可降解注射器中的原料主要是淀粉等可降解的天然高分子材料。
由于自然分解过程中并不释放有害的化学物质,因此可以保护人体免受潜在的健康危害。
3. 种植物一次性医疗器械生物可降解材料制成的一次性医疗器具可以防止感染交叉和音频污染,提高工作效率。
一次性医疗器械种植是医生有力的手段,能够改善手术的清洁程度,缩短患者的住院时间,降低康复风险。
目前,很多生物可降解材料已经应用于一次性医疗器械上,尤其在手术用具、心脏支架和生物相容性接合镜头应用等方面施展了重要作用。
三、生物可降解材料的应用前景随着医疗设备和技术的不断发展,生物可降解材料在医疗领域的应用前景逐渐清晰。
它不仅可以有效降低人类的医疗负担,还能为环境保护做出一定贡献。
未来,生物可降解材料在生物医学、医疗器械和药物传送等方面的应用将更加广泛。
生物材料在生物医学工程中的应用近年来,生物材料在生物医学工程中的应用日益广泛。
生物材料是指能够与生命体内组织相容的材料,可以用于做一些人工的医用器械或修复受损的组织,实现人体器官的功能恢复或替代。
这些材料早期主要用于牙科、骨科等领域,而现在则被广泛地应用于诸如心血管、神经、皮肤等不同领域。
1.生物医用材料的种类生物医用材料分为两类:可降解材料和不可降解材料。
可降解材料具有独特的降解功能,在体内一段时间后能够被生物体代谢分解出体外,比如人体内的DNA 或RNA。
而不可降解材料则不能被代谢分解,需要在人体内永久存在,比如金属支架。
常用的生物医用材料包括:1. 生物陶瓷:是一种无机非金属材料,分为天然陶瓷和人工陶瓷。
常用于人体骨质修复,如假体表面涂层。
2. 生物玻璃:可以替代和改善人体内的组织和骨组织,常用于人工晶体或牙科树脂的材料中。
3. 高分子材料:常用于人造血管、人造心脏瓣膜和一些非常规的生物医学应用中。
4. 金属材料:被用于骨科、牙科、心脏等应用领域,有助于骨折恢复和修补心脏瓣膜。
2.生物医用材料的应用2.1 纳米材料在癌症治疗中的应用生物医用材料可以通过在纳米尺度下加工,制成纳米材料,用于治疗癌症。
纳米材料具有较强的穿透能力,能够更好地靶向肿瘤细胞,从而更有效地消除癌症细胞。
同时,纳米材料也有助于减少化疗药物对正常细胞的伤害,并可以加强癌症细胞的死亡率。
研究表明,使用纳米材料治疗肺癌、乳腺癌等癌症,效果良好。
2.2 医用高分子材料在人体内的应用医用高分子材料在人体内的应用已经非常广泛,如人造心脏瓣膜、人造血管、接骨材料等。
此类材料的引入,改变了人类对医疗设备的认识,提高了患者的生存质量。
首先,人造心脏瓣膜已经成为了最重要的心脏病治疗方式之一。
人造瓣膜材料现已由金属、陶瓷、高分子及组织工程方面的生物材料等多种类型。
高分子材料因其价格便宜,途径广泛,性能优秀,已经成为主要载体类型之一。
其次,使用高分子材料还可以制作各种人造血管,不仅用于心脏血管的疾病治疗,而且还可用于其它器官的血管输液和药物输送系统。
生物可降解材料在医药领域中的应用一、引言随着人们对环境保护意识的不断提高和社会发展的需求,生物可降解材料成为了一个备受关注的话题。
生物可降解材料不仅可以在环境中自然降解,降低了对环境的污染,而且还可以在医药领域中起到重要的作用。
本文将重点探讨生物可降解材料在医药领域中的应用。
二、生物可降解材料的概念及种类1. 概念生物可降解材料是一类受到生物体内外影响后,可以在一定时间内分解并被生物吸收的材料。
生物可降解材料具有可灵活控制其性能、高度可控制分解速率、成本低廉、无毒、无害等特点。
2. 种类目前生物可降解材料的种类很多,常见的有天然生物可降解材料和合成生物可降解材料两类。
天然生物可降解材料包括淀粉、明胶、尿素和天然纤维等;合成生物可降解材料则包括聚酯、聚酚、全氟聚酯、聚丙烯等。
三、生物可降解材料在医药领域的应用1. 生物可降解材料的优点在医药领域中,生物可降解材料具有以下优点:(1) 削减人工干预。
患者在治疗期间不需要长时间拆线,可以有效地减少医生的手术时间和患者的痛苦。
(2) 无需二次手术。
生物可降解材料只需一次手术,无需再次手术拆除,可以有效地减少患者的痛苦和疼痛。
(3) 无须外科手术。
生物可降解材料可以在皮下和肌肉组织内使用,无需进行大规模的外科手术。
(4) 减少严重感染。
生物可降解材料在术后愈合过程中,可以减少患者的感染几率。
(5) 提高抗体免疫力。
生物可降解材料在植入到患者身体中后,并不会激发强烈的免疫反应,从而增强了人体免疫力和抗体。
2. 生物可降解材料在医药领域的具体应用(1) 吸收性缝合线:吸收性缝合线是一种生物可降解材料,可以在术后逐渐分解,无需人工干预。
(2) 科学植入:将生物可降解材料植入到人体内,例如移植骨骼、肋骨等,可以取代医疗材料,避免了二次手术。
(3) 包装物料:生物可降解材料在制造口腔罩、手术巾等医用包装方面也得到广泛的应用。
(4) 特殊修复材料:生物可降解材料可以用于修复神经组织、软骨等组织,同时研究人员也在尝试使用生物可降解材料修复心脏组织和心瓣膜。
功能性材料在生物医学工程中的应用随着科技的不断进步,越来越多的功能性材料开始被应用于生物医学工程中。
这些材料能够发挥特殊的功能,为医学领域提供了更多的解决方案。
本文将介绍几种在生物医学工程中应用广泛的功能性材料,并探讨它们的特点和应用。
一、生物可降解材料生物可降解材料是一种可通过生物降解途径被分解的材料。
这些材料可以被人体代谢,不会对身体造成负担,因此在医学领域中得到了广泛应用。
其中最为常见的就是PLA、PGA、PLGA等材料。
PLA是聚乳酸,常常被用来制作骨修复材料、缝合线等。
由于其材料本身可以被人体分解代谢,因此可以在手术后被自然分解。
PGA是聚乙酸,通常被用来制作止血带、缝合线等。
PLGA则是由PLA和PGA制成的复合材料,具备PLA和PGA的优点。
二、生物陶瓷材料生物陶瓷材料是一种由陶瓷物质制成的材料,与传统的陶瓷材料相比,生物陶瓷材料有更好的生物相容性,并且能够促进骨组织的生长。
目前广泛使用的生物陶瓷材料包括氢氧基磷灰石、β-三钙磷酸、钛合金等。
生物陶瓷材料的应用范围很广,常常被用来制作修复和替代骨组织的材料,如骨钉、骨板等。
此外,它还可以被用来制作假牙等种植材料。
三、纳米材料纳米材料是一种具有极小尺寸的材料,其尺寸通常在1-100纳米之间。
由于其高比表面积和尺寸纳米级的特点,以及与其表面的原子和分子之间的量子作用力(量子力学效应),因此纳米材料具有很多独特的特性,如高强度、高稳定性、独特的光学、电学和磁学性能。
纳米材料在医学领域的应用主要集中在药物释放、组织工程和成像等方面。
例如,纳米药物可以将制药物和递送系统结合起来,用在治疗癌症、糖尿病等疾病中。
纳米材料还可以被用来制作人工组织、骨组织等,达到组织再生的效果。
四、生物功能材料生物功能材料指具有特殊生物功能、能够对生物体有不同影响的材料。
这些材料可以被用来制作各种医疗器械,如人工关节、人工器官等。
生物功能材料的种类很多,包括合金材料、人工嗅觉材料、生物陶瓷材料等。
聚酯类材料在医学和生物应用中的研究随着现代科学技术的迅猛发展,聚酯类材料在医学和生物应用中的研究也越来越深入。
聚酯类材料具有良好的可塑性、耐化学腐蚀性和机械强度等优良性能,因此成为了医学和生物领域的重要研究对象。
接下来,我们将从聚酯类材料在医学和生物领域的应用、聚酯类材料的性能改善以及未来研究方向来进行深入探讨。
一、聚酯类材料在医学和生物领域的应用1、生物可降解聚酯类材料生物可降解聚酯类材料是一类特殊的聚酯类材料,它可以在人体内自然分解,不会对人体产生危害。
生物可降解聚酯类材料被广泛应用于骨科、牙科、软组织修复等医学领域。
举例来说,聚羟基酸乙酯(PHEA)是一种常用的生物可降解聚酯类材料,它可以被人体内的乳酸酯酶分解,释放出无毒性的物质。
利用PHEA制备的人工骨可用于骨缺损修复,其形态可以与生物组织相适应,因此具有良好的生物相容性。
2、聚酯类材料在药物传递中的应用聚酯类材料可以被用于药物传递系统的制备,常见的药物传递系统包括微球、纳米粒子、纳米管等。
药物传递系统可以将药物稳定地包裹在聚酯类材料中,通过靶向药物输送,提高药效。
聚左乳酸(PLLA)和聚右乳酸(PDLA)是常用的药物传递材料,具有良好的稳定性和可降解性,可以被人体快速代谢。
利用PLLA和PDLA制备的微球可以用于肝癌、胰腺癌等肿瘤治疗。
二、聚酯类材料的性能改善1、成分改变聚酯类材料的成分可通过改变单体的类型、比例等方式来进行改变。
比如,由酞酸和乙二醇合成的聚酯材料(PET)具有良好的耐热性和机械强度,但是不易降解,因此不利于生物应用。
在聚酯材料中引入丙交酸单体,可以制备出交联聚酯材料(PETG),其可降解性和生物相容性得到大幅提升。
2、结构改变聚酯类材料的结构也可以通过化学修饰、共聚等方式来进行改变。
聚己内酯(PCL)是一种生物可降解聚酯材料,但是其分子量较大,分解时间较长,不利于修复仅有一层细胞的表皮组织缺损。
通过与羧甲基纤维素纤维(CMC)复合,可以制备出PCL/CMC混杂材料,其体积溶解性得到大幅提升,可以促进细胞增殖,加快表皮组织缺损的修复。
生物材料的作用与应用生物材料是指可以用于制造生物医学器件、药物传递系统和生物感知系统等高性能材料。
这些材料具有不同的组成、形态和性能,可用于医学和生物学领域的多个方面。
乳酸羟基酸聚合物材料是一种生物可降解材料,其可降解性是由尿素断裂和水解所造成的。
高分子量的乳酸聚合物材料是最常见的,它们可以凝胶化成微球进行乳酸传递。
乳酸聚合物材料适用于制造软组织修复、生物可降解微球、药物上皮和组织输送系统、组织合成及生物传感器等。
另一方面,硅酮木材质能够增强相邻组织的产生负压,从而可用于治疗伤口愈合和创伤吸附。
硅酮木材质适用于皮肤创伤、损伤担负和其他创伤响应性疾病的治疗。
在医学领域,骨灰质是一种基于钙磷的材料,用于植入骨处方中,从而促进骨骼再生。
使用这种材料可以在微观层面上加速骨骼康复。
骨灰质适用于植入式骨科手术和口腔、牙科等骨骼部位的修复。
聚甲基丙烯酸甲酯材料可以在潮湿气候中呈现出优秀的粘附性,适用于生物应用,也适用于药物物传递。
这种材料可以被用于无创信号捕获、细胞电生理学、神经科学和药物输送等方面。
聚甲基丙烯酸甲酯材料可以被用来开发全新的药物传递系统和生物响应传感器。
聚乙二醇(PEG)材料是一种生物分子防止剂,也可以用于制造生物感知器。
这种材料可以防止生物分子附着在其表面,从而避免病原体的感染。
PEG材料可以用于生产诊断试剂、药物传递和组织工程与可视化。
在生物医学方面,生物材料可以被用于开发多种器官、组织和存储器。
例如,生物材料可以用于制造人造器官、组织和血管。
它们也可以被用于生产内部脏器,如胰腺和内脏移植。
此外,这些材料可以被用于制造像皮肤这样的重要生物器官,还可以用于组织恢复和纤维化。
焊合生物材料是个不错的示例,可用于制造更好的生物材料。
总的来说,生物材料的作用和应用范围十分广泛,其在医学和生物科学领域的应用越来越强大。
这些材料的创新应用非常具有现实意义,未来还将继续为生物学科研、医疗诊断和治疗等领域作出重要贡献。
生物医用可降解材料的研究与应用可降解材料在近年来逐渐成为研究的热点,特别是在生物医用方面,可降解材料被广泛应用。
可降解材料是可以在生物体内发生降解和吸收的材料,大大降低了长期留存在生物体内的风险。
本文将探讨生物医用可降解材料的研究与应用。
材料种类生物医用可降解材料包括天然高分子材料和合成材料两大类。
天然高分子材料包括蛋白质、多糖等,这些天然高分子材料已经被广泛应用于外科缝合、骨肉修补、软组织修复等领域。
合成材料包括聚酸酯、聚酰胺、聚乳酸等。
合成材料具有可控性和一定的稳定性,因此成为了研究的热点。
在生物医用可降解材料的研究中,聚乳酸是应用最广泛的材料之一。
聚乳酸具有优异的生物相容性、可降解性和可调控性,已经被广泛用于人体内部的植入物和药物传递系统等方面。
应用领域生物医用可降解材料的应用领域非常广泛,如下所示:1.植入物:生物医用可降解材料被广泛应用于心血管植入物、骨科植入物、软组织修复等领域。
这些可降解的材料可以在生物体中被代谢、吸收和排泄掉,降低了了长期遗留在人体内的风险。
2.药物传递系统:生物医用可降解材料还可用于药物传递系统。
将药物包裹在可降解材料中,可以缓慢地释放药物,保持药物在患者体内的稳定性和有效性。
3.组织工程:在组织工程中,生物医用可降解材料也起到了非常重要的作用。
通过将干细胞和可降解材料结合,可以重建破损组织或器官,并加速生物体的自我修复和再生能力。
研究进展随着科技的不断进步,生物医用可降解材料的研究也在不断发展。
下面是最新研究进展:1.弹性材料:最新研究表明,将聚糖和蛋白质结合,可以制造出一种既具有弹性又可降解的材料,该材料可以在心脏植入物和其他需要弹性的医疗器械中使用。
2.纳米技术:纳米技术在生物医用可降解材料研究中也被广泛应用。
研究人员已经将纳米级的聚己内酯和天然多糖结合,制成了一种新型的可降解材料,用于治疗可溶性肿瘤和细胞肿瘤。
3.高分子合成:最新研究表明,通过分子合成和纳米级合成技术,可以制造出具有更好生物相容性和生物可降解性的材料,这些材料可以用于人体骨骼修复、组织工程等领域。
高分子材料在生物医学领域的应用研究引言高分子材料是一类由聚合物构成的材料,具有广泛的应用领域。
在生物医学领域,高分子材料正发挥着重要的作用。
本文将重点探讨高分子材料在生物医学领域的应用研究,并按照材料的不同类别进行划分。
一、生物可降解高分子材料生物可降解高分子材料是指能够自然降解并被生物体代谢排出体外的材料。
这种材料在生物医学领域具有重要的应用潜力。
例如,聚乳酸和聚羟基酸等生物可降解高分子材料可用于制造缝合线、修复组织或器官,因其良好的生物相容性和可降解性能,可以减少二次手术和组织反应。
二、生物仿生材料生物仿生材料是指模仿生物体的结构和功能设计的一类材料。
在生物医学领域,生物仿生材料的应用非常广泛。
例如,聚脲酯和聚乙烯醇等材料可用于制造人工血管,具有良好的生物相容性和柔软度,能够模拟真实血管的形态和功能,对心脑血管疾病的治疗具有重要意义。
三、生物传感材料生物传感材料是指能够检测和传递生物体内外信息的一类材料。
在生物医学领域,生物传感材料的应用也是非常重要的。
例如,聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮等材料可用于制造生物传感器,可以检测血糖、血压、体温等生理指标,并实时传递给医生和患者,提供准确的实时监测和诊断。
四、生物组织工程材料生物组织工程材料是指能够促进组织修复和再生的一类材料。
在生物医学领域,生物组织工程材料的应用非常广泛。
例如,聚合甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸酯等材料可用于制造人工骨骼和软骨,能够促进骨骼和软骨的再生和修复,对于骨折和关节疾病的治疗具有重要作用。
五、生物控释材料生物控释材料是指能够控制药物释放速率的材料。
在生物医学领域,生物控释材料的应用非常重要。
例如,聚乳酸-羟基乙酸聚合物和胶原蛋白等材料可用于制造药物控释微球,能够持续释放药物,提高药物的效果和降低副作用,对于治疗肿瘤和炎症等疾病具有重要意义。
结论高分子材料在生物医学领域的应用研究具有广阔的前景。
生物可降解材料、生物仿生材料、生物传感材料、生物组织工程材料和生物控释材料等不同类型的高分子材料在生物医学领域发挥着重要的作用。
伴随着医疗技术的不断发展和人们生活水平的日益提高,多种类型的医用材料开始在人体组织中得到广泛应用,医用材料与人体组织之间的相容性、血液相容性和可降解性等问题越来越受到人们的重视。
以下围绕生物可降解材料在生物医学领域中的应用问题进行系统分析与探讨,首先就生物可降解材料的降解原理进行初步分析,然后根据工艺以及来源标准对生物医学领域中常见的生物可降解材料进行分类,并介绍部分典型材料在生物医学上应用情况。
一、生物可降解材料降解原理生物可降解材料通过与其接触的体液、有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素的生物学环境相互作用,经水解、酶解、氧化等一系列反应,逐渐降解成低分子量化合物或单体。
再经过吸收、消化以及代谢反应后,降解产物被排出体外或参加体内正常新陈代谢被人体吸收的方式完成降解过程。
如体液从组织进入生物材料内部或生物材料的某种组分溶解于体液中,材料就会因体积增加而发生膨胀,同时渗出自身物质,这一过程破坏了材料本身的氢键和范德华力均会使材料产生裂缝或空隙,最终材料在生物学环境下逐步发生化学降解。
在临床中,人们希望植入的生物可降解材料同样按照该流程,在生物组织治疗期内全部完成分化降解反应,以免因植入材料而导致机体产生炎症或应激性反应。
我们知道,皮肤组织治疗时间通常在3~10d内,内脏组织治疗时间通常在1~2个月之间,而大器官组织治疗时间则往往需要6个月甚至更长。
可降解生物材料植入人体内后,其降解性能及降解产物对生物学环境、材料反应及人体反应都造成了非常大的影响,降解速率慢或降解产物滞留时间长,易使人体组织产生炎症、血栓等不良反应。
有研究[6]显示:多数生物可降解材料的降解过程和进度与最佳预期效果是不相符合的。
因此,在生物可降解材料的研究和临床应用中,必须谨慎对待生物可降解材料的降解相关问题,尤其是降解速率和降解产物。
二、生物可降解材料基本分类与应用生物可降解材料用于人体,从材料本身和对人体效应2方面需满足严格条件: 易于加工,价格低廉,便于消毒灭菌,确定的降解时间,生物稳定性和力学性能满足植入部位的需要,良好的组织相容性、血液相容性和力学相容性,无热源反应、遗传毒性、致畸性和致癌性,无刺激性和致敏性。
目前生物可降解材料可以根据工艺以及来源的不同进行分类,包括天然高分子可降解材料、微生物合成可降解高分子材料、以及化学合成可降解高分子材料这几种类型[39]。
具体分类和应用概述如下:1. 天然高分子可降解材料目前,在生物医学领域中应用较多的天然高分子可降解材料主要包括明胶、胶原、多糖、丝素蛋白几种类型。
(1)明胶材料明胶多来源于哺乳动物皮肤、骨、肌腱、尾巴等组织中,其最显著特点是水溶性高分子、吸水后会缓慢膨胀并软化,具备生物相容性、凝胶化、生物可降解性。
利用明胶凝胶化、易成型、能被酶降解、易于被人体吸收等特性,可作为缓释材料应用在药物载体、赋型剂或缓释壳层等方面;因其具备良好的透气和透水性,作为伤口敷料、人造皮肤材料,可预防创面液体流出或继发性感染症状的产生;另外,明胶类血浆替代品具备了可降解性、大量输入无毒性、无免疫原性等非常多的临床优势。
(2)胶原蛋白胶原蛋白是结缔组织的主要成分,约占动物体内蛋白质含量的1/3,主要存在于动物组织、皮肤、韧带以及软骨中等,具有支撑机体器官,维持机械稳定性、弹性和强度等功能。
作为一种天然的生物资源,具备良好生物相容性、低免疫原性和生物可降解性等特性;临床使用显示,胶原蛋白对缺损组织的修复、再生及重建有着显著促进作用;但缺乏足够的机械强度,可通过交联改性或与其他生物材料复合使用来改善]。
目前,胶原蛋白已被广泛应用于生物可降解缝合线制备、止血剂与创面敷料、生物补片、骨修复材料、血液透析膜、止血剂、药物释放载体及作为组织工程支架、各种眼科治疗装置等方面。
但鉴于临床问题的复杂性及产品的升级换代需求,胶原蛋白的应用研究仍有许多亟待解决的难题,比如异种源胶原蛋白潜在的免疫反应、残留交联剂可能带来的细胞毒性、植入类胶原蛋白产品的机械强度与降解可控性等。
(3)多糖材料多糖材料多来源于淀粉、透明质酸、肝素、甲壳质等成分中,生物相容性以及生物可降解性均非常理想。
自然界中,甲壳质含量丰富,是除纤维素以外的一大类重要多糖,无毒性和任何副作用,对人体细胞有良好的亲和性,不会产生排斥反应,具备良好的生物相容性和可降解性。
此外,还具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、促进伤口愈合以及较强的吸附能力等特性。
因甲壳质含氢键等极性基团多,结晶度高,不溶于酸碱,也不溶于水,很难被人体利用。
但将甲壳质经脱乙酰基成壳聚糖后能溶于稀酸和体液中,可被人体所利用。
甲壳质和壳聚糖具有高化学反应活性,经过酰胺化、羧基化、氰基化、酸化等改性后的衍生物被广泛应用于医药领域,如止血剂、絮凝剂、可吸收外科缝线、人造皮肤、伤口敷料、抗癌药或化疗药物的缓释剂、固定酶载体、分离膜材料等。
(4)丝素蛋白丝素蛋白多来源于蚕丝,内部含有非常丰富的氨基酸成分,故生物相容性良好,且经证实无致敏性、致癌性,具有优良的透明度和透气性,有良好的成膜效果。
但受丝素蛋白分子结构影响,丝素蛋白亲水性和成膜后的力学性能欠佳,通过共混改性方法,混入的大分子与丝素之间形成的氢键和其他作用力以诱导丝素分子改变结构,可有效地改善丝素蛋白材料力学性能、热性能以及水溶性等。
目前生物医学领域中,在创面包覆材料、人造皮肤、人工肌腱韧带、隐形眼镜、药物载体、人工血管载体等领域中有着广泛应用。
2. 微生物合成可降解高分子材料微生物合成可降解高分子材料是指以某些有机物(如葡萄糖或淀粉类)为食物源,在微小生物体发酵等一系列复杂反应作用下,将碳源有机物合成为具有可分化特点的聚酯或聚糖类高分子。
目前临床实践中应用较为广泛的微生物合成高分子可降解材料主要包括生物聚酯(PHA)和聚羟基丁酯(PHB)这2种类型。
以PHB为例,PHB 是微生物细胞合成的一种高分子聚合物,其结构与性能不同于天然高分子可降解材料,而更类似于脂肪族聚酯类高分子,具备天然和化学合成可降解高分子的优点,降解产物最终经代谢以二氧化碳和水排出体外,不含任何化工原料合成可能产生的有毒物质。
此外,汤苏阳等研究显示PHB具备优异的生物相容性。
目前,在可吸收外科缝线、骨科材料、药物控制体系中均得到了相当广泛的应用。
3. 化学合成可降解高分子材料相对于天然高分子而言,采用化学方法合成的生物可降解高分子材料,可根据实际应用的需要,通过选择合适的单体,或通过控制合成过程中反应条件,或进行简单、低成本的物理或化学改性等,对其结构和性能进行设计和调整,达到合成目标材料的目的。
如通过化学控制方法,改善高分子材料强度、降解速度、微孔结构和渗透性等,以扩大应用领域。
目前开发研究的化学合成生物降解高分子中,主链上一般含有可水解的酯基、酰氨基或脲基。
下面就在目前临床生物医学实践中研究最多、应用最广的一类化学合成可降解高分子材料—脂肪族聚酯类材料,如聚乙交酯(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)等进行介绍。
(1)聚乙交酯(PGA)PGA是结构最简单的线性脂肪族聚酯,以羟基乙酸为基本来源,原料来源广泛,以甜菜、未成熟葡萄汁以及甘蔗等为主。
在现有可生物降解聚合物中,PGA的降解速度较快尤其是短时间内强度衰减快。
PGA是第1种应用于可吸收手术缝合线的生物降解高分子材料,其降解产物羟基乙酸的代谢产物最终能完全排出体外而不对人体造成伤害。
有文献显示,PGA缝合线在体内留置2个星期后,拉伸强度可减半,体内4个月左右可达到完全降解吸收状态。
经羟基乙酸所制备PGA材料,分子量在一万以上的可用于手术缝合线。
但因其有较高的结晶度(46%~50%),具有难加工、强度低、降解速度快等缺点,却不能达到植入性材料的性能要求。
因此,人们通过多种方法对其进行改性,优化其理化性能以扩大其使用领域。
如通过共聚改性形成综合二者性能的共聚物,以改善PGA的降解性、生物相容性、机械性能等;或实施共混改性,通过加入自身聚合物纤维或添加剂等形成共混物,来改善PGA的强度等性能。
当前,改性PGA已大量应用于可吸收缝线、组织工程、药物控制系统、可吸收骨钉、骨板、以及外科校正材料等方面。
(2)聚乳酸(PLA)1966年,Kulkarni等研究发现低分子量和高分子量PLA具备优良生物相容性,最终降解产物是H2O和CO2,中间产物乳酸也是体内正常的糖代谢产物,不会对生物体产生任何不良影响,由此引发了PLA作为生物医用材料的研究与应用[29-30]。
1997年PLA得到FDA认可,作为药用辅料、医用缝合线等在临床上使用。
PLA是乳酸单体的均聚物,因丙交酯(LA)是手性分子存在有2种旋光体因此PLA相应也有左旋聚乳酸 (PLLA)、右旋聚乳酸 (PDLA)、消旋化聚乳酸 (PDLLA)这3种立体构型。
其中 PLLA和PDLA是半结晶聚合物,拉伸强度高,降解速度慢,是外科整形材料、手术缝合线及内植材料等的理想材料;而PDLLA是非晶态共聚物,强度低,降解速率快,常应用于药物运输载体和低强度组织再生支架。
但PLA降解速率难控、较脆、抗冲击性能差等缺点,严重限制了其应用范围。
近年来,人们通过共聚改性、制备成自增强聚乳酸或与其它物形成复合材料等不同的改性方法,来控制降解速率和改善PLA的柔韧性,以不断开拓其应用领域。
如聚乳酸是疏水性聚合物,这就限制了它在药物载体方面的应用。
因此,人们通过聚乳酸与亲水性物质(如聚乙二醇、聚羟基乙酸、聚环氧乙烷等)共聚而改善其亲水性。
目前,PLA/PLGA植入剂作为抗肿瘤药物、多肽、蛋白药物、中药等的缓控释载体己广泛应用。
此外,PLA及改性PLA被广泛应用于眼科材料、外科手术缝合线、骨折内固定材料以及组织工程修复等方面。
(3)聚己内酯(PCL)PCL是一种半结晶线性聚酯,具有较低的熔点和玻璃化转变温度,拉伸强度很低 (23 MPa),断裂伸长率很高(700%),易溶于很多有机溶剂,可与多种高分子共聚,具备良好的热塑性和成型加工性;另外,PCL原料易得,降解速率慢,具备优异的药物透过性、生物相容性。
因此,被广泛用作手术缝合线、内植骨固定装置类医疗器材、生物降解性控释载体等方面。
此外,采用对PLA进行改性,改善其亲水性和降解速率,可进一步扩大其应用范围,如器官修复材料、人工皮肤、手术防粘连膜及组织和细胞工程等。
三、结语生物可降解材料表现出了良好的理化性质、生物性能以及生物力学性能,且可根据实际情况进行调控与加工,最大限度的满足了生物医学的功能需要,使其在生物医学多个领域中得到广泛应用,现阶段,生物可降解材料在生物医学领域上的研究热点已经开始自缝合、固定转移至组织工程支架材料等较复杂领域中。
然而,在实际应用中,生物可降解材料仍然因成本高昂而对其基层推广产生了以一定影响,尤其把可适宜不同对象降解速率进行控制问题亟待解决。