医用高分子材料

医用高分子材料

植入人体的材料的特殊要求

随着医疗事业的发展，人体医用材料的使用越来越多。以前供人体医用的材料主要是金属（不锈钢、铝合金等）和陶瓷，然而这些材料坚硬有余而韧性和弹性不足，对人体组织的某些部位根本不能代用和修补。对医用高分子材料的要求虽然不像机械、电气、航空、火箭所要求的那样耐高低温、耐燃、耐辐射。但作为植入人体的材料有其特殊要求。例如：酶可以“消灭”许多有机材料；吞噬细胞对外来物质的细小颗粒有吞食作用，这些吞噬细胞并不能分辨有害细菌和植入物，它的攻击会导致植入器官的失效。又如：用合成材料制成的人造心脏，由于心脏需持续不断地跳动，每分钟60～120次，以10年计，以安全系数为2计，则共需跳动8亿至12亿次，这对材料的耐疲劳性要求很高。

再如，用作人造瓣膜和人造心脏的材料，要求不引起血栓；用作人造血管时必须有微小的网眼；用作人造肾脏的渗析膜要能透过尿素而不透过血清蛋白等等。

有机硅是理想医用材料

有机硅是指含有元素硅的高分子化合物，它是数千种有机硅化合物的总称，一般指聚硅氧烷，它是在20世纪40年代才投入市场的一种新材料。在有机硅聚合物中环绕着一条由硅原于和氧原子交替组成的稳定中心链或骨架（Si－O－Si），侧链上连接着有机基团。由于它结构中既含有“有机基团”，又含有“无机结构”，因此它既有无机物二氧化硅的安全性、无毒、无污染、焚烧或埋入都不会污染周围环境，无腐蚀、使用寿命长、难燃、耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘等优点，又具有高分子材料易加工的特点。它可以通过多种途径制成满足科学技术和现代化工业提出各种需要的材料，往往用少量有机硅便可收到意想不到的效果。现在有机硅已经成为一种几乎到处都可以使用的材料，被誉为现代科学技术文明的“佐料”或“味精”，有机硅在医学上的应用就是一个很好例证。由于有机硅对生物体反应小，血凝性低，性能稳定，而且能加工成软硬不同的橡胶、海绵、薄膜、油、脂、乳化剂、片剂等各种形式的制品，因而它成为目前应用最广、价值最大的一种理想医用高分子材料。无论从异物反应、血液相溶性，尤其在抗血凝性和组织相溶性等方面，有机硅材料（特别是硅橡胶）表现出独特的优越性。首先它植入人体组织后，在表面形成一层新生的细薄的组织膜，这层新生的组织膜与硅橡胶不会粘连。这种现象表明，硅橡胶植入人体组织内，不仅不会有相互排斥的异物反应，而且会带来一些有益的作用。其次，利用硅橡胶所具有的独特的对气体溶液的渗透性，它制成的薄膜被广泛地应用于医疗器械上作渗透膜。此外，还在医疗上作为一些植入人体的药物释放载体。

临床实验的几种制品

临床使用的有机硅材料品种很多，这里我们只介绍长期埋藏于人体内作为器官或组织的代用品。

1．人造球型二尖瓣

以金属作外框，内嵌硅橡胶球的球状人造瓣已得到广泛的应用。用硅橡胶还可制的尖叶瓣，植入人体内20年仍能正常工作，对主动脉出口狭窄者极为适应，硅橡胶已用于心脏起搏器的包封。

2．脑积水引流装置和人造硬脑膜

脑积水引流装置主要用于治疗俗称“大头病”的绝症，即脑脊液由于先天性的、后天性的或外伤引起流通受阻产生脑积水的绝症，取得十分理想的医疗效果。聚酯增强的硅橡胶可以用作人造硬脑膜，环绕动脉瘤的周围，形成一保护套，以防止手术时动脉瘤破裂。

3．人工角膜、人工晶体

由于运动等造成视网膜脱落，可用一小片硅橡胶安于眼内，防止脱落。它具有透气性，同时又能阻止大量房水渗入角膜，保持较好的生理状态，减少出现坏死的可能，在长时间内保持一定的透明度。在玻璃体后部位注入一定黏度规格的硅油也有良好效果。用硅橡胶制成的人工晶体己普遍用来治疗各种类型的角膜病。

4．整形外科材料

近20年来硅橡胶在整形外科获得广泛的应用，其优点是：对皮肤粘膜无影响；不易老化；材料硬度可任意调节，达到与周围组织同样的软硬程度；可着色；易加工成型。在整形外科上硅橡胶已用作人造鼻、人造耳、人造眼眶、人造上下颌、人造乳房等，还用以填补有缺陷的面庞。在骨科方面用硅橡胶还可填塞于下肢断骨与肌肉之间，断端处平滑不疼且能耐断端处的负荷。用硅橡胶制人造手关节，在美国已有9万名患者接受这种手术，手术时截去病变关节，将手指拉直，人造关节的末端分别植入手骨和指骨，而其中央部位留在被截关节的地方。手术后，可作正常的手指活动。这种人造关节经100万次弯曲试验没有折断。有机硅可以填补脚的残缺部分，用硅橡胶修复和医疗耳咽管的损伤，效果很好。硅橡胶牙托组织面软衬垫是一种新型的口腔修复软衬垫材料，这种软衬垫材料具有牙龈的弹性感觉，不但使人感到舒适，而且防止了松动、脱落。它能解决修复时粘膜的压痛，增强修复体的固位，提高病员的咀嚼功能。在乳房整型外科上最多用的是在去除乳腺之后，有时也为使乳房丰满和使乳房有所想有的式样，植入硅橡胶制成的函袋、内装液体硅橡胶，可以达到以假乱真的效果。硅橡胶也可用于修补和医疗膀胱、尿道等。