浅析可降解生物医用高分子材料

王佳荷

摘 要：作为功能性材料中的一种，生物医用材料被用于诊断和修复组织或器官，其不会对人体组织、器官和血液产生影响和副作用的特性使得生物医用材料在医学领域科研中占据越来越重要的地位，并具有良好的发展前景。可降解的生物材料往往具有良好的兼容性、可控性和稳定性，因此备受疾病治疗领域的的关注。基于上述背景，在文章开头部分介绍了可降解生物医用高分子材料的特性和种类，其次介绍了不同种类的可降解的生物材料的优劣势和部分制作原理，再次介绍了目前可降解生物高分子材料在医学领域所展现的不同应用，最后提出了对疾病治疗领域内生物可降解高分子的研究方向的见解。

关键词：可降解 生物医用材料 高分子材料

中图分类号：R318 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（a）-0094-02

作为功能性材料中的一种，生物医用材料因为不会对人体组织、器官和血液产生影响和作用，生物医用材料被广泛应用于诊断和修复组织或器官。随着现代化医学科研发展，对分子层面的深入研究，使得医用高分子材料领域获得了重大突破，目前人体中除了大脑以外的大部分组织器官都有其替代品。为了应对日益增长的高精准医疗需求，生物医学工程成为了人们关注的焦点，生物医用材料研究也因此获益。与一般的医学材料不同，生物医学材料的相关标准极其严格，因为其直接作用于人体，稍有差错便会酿成大患。当前生物医学材料中，不可降解的生物材料不但会引起人体排异反应，而且取出过程较为麻烦。而可降解生物材料，不仅能与人体组织产生良好的相容性，而且降解后的小分子材料能被人体吸收或完全排出体外，不会在人体内部组织或器官中蓄积，并且具有极强的稳定性和便于加工的简易性。因此，可降解生物材料开始成为人们重点研究发展方向。

基于以上背景，本文对可降解生物医用高分子材料进行介绍。

1 可降解生物医用高分子材料的分类

传统医用材料一直具有广泛的性能，其良好的性能展现在了物理、机械、化学、生物等方面。但随着现代医学发展的需要，传统的医用材料已不能满足当下医学需求，因此人们开始展开在分子水平上的研究，力图在从分子层面上寻找出材料和机体间的相互作用和联系，通过与生命组织的搭配，进而使得本无生命的传统材料突破了以往的界限，成为了生命组织的一部分。在这一背景下，可通过研究新型生物可降解高分子材料，使其具备与生物体内的天然高分子高类似度的化学结构，进而在生物内体环境中降解和被吸收。这一类型的新型生物可降解高分子材料将会给疾病治疗领域的发展带来新的突破。

按照不同的制造来源分类，有天然和人工合成两类可降解高分子材料。

1.1 天然可降解高分子材料

酶是一种生物体里具有重要的催化降解作用的物质。生物体内大多数天然生物高分子，如多糖、核苷酸等，可以被酶有效地降解。这些天然生物可降解高分子尽管通常与人体组织有着相近的结构，但是诸多缺陷限制了天然生物可降解高分子材料的进一步应用，例如，因为酶在人体内不同组织不同部位的浓度往往各不相同，使得人体内的物质降解速率无法准确计算，而人体又会因为天然生物可降解高分子的生理活性太强而排斥这些物质。

1.2 合成可降解高分子材料

合成生物可降解医用高分子材料制备的过程中，可以通过控制生产条件，产生不同种类的产品以满足各类医疗需求。比起传统的天然高分子材料，合成可降解高分子材料根据不同的生产需求，通过简单的物理或化学方式处理，能具备不同的性能。因此具有良好广泛适用性的合成可降解高分子材料在生物医用材料领域是极佳的研究对象。

1.2.1 脂肪聚酯

目前在医用领域中，被广泛应用的可降解高分子合成材料里最为重要的合成原料就是脂肪聚酯，其主要被应用于化学方法合成的高分子材料。在选择这些脂肪聚酯合成材料时，研究者往往会选取那些低毒性和低免疫性的物质作为目标，因此具备上述两点特性的聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚ε-已内酯（PCL）及其共聚物就成为了重点研究对象。聚羟基乙酸是最简单的脂肪聚酯。早在20世纪70年代就已实现了聚羟基乙酸缝合线的商业化。在短期伤口愈合的外科手术中，聚羟基乙酸因为具备亲水性和在人体内迅速降低的机械强度被作为伤口缝线材料的最佳选择之一。聚乳酸有几种不同邢台的聚合物，适用于外科纠正材料和药物控释载体。聚己内酯室温下为橡胶态，现被作为骨钉材料应用于临床。

1.2.2 聚原酸酯

聚原酸酯是一种疏水型聚合物，由人工合成。通过加入酸性或碱性赋形剂影响聚原酸酯分子的主链上的原酯键，可控制聚原酸酯降解释药行为。在当前医学领域，有4种主要的聚原酯酸被广泛应用。其中一种聚原酯酸以酯基转移反应为基础，利用乙基四氢呋喃和二元醇为原料合成，是一种聚原酸酯类型的控释载体，能够用于人体烧伤部位的处理。但是这类聚原酸酯因为制备过程需要长时间处于真空及高温环境，制备条件过于苛刻。另一种聚原酯酸能够在室温内合成，是一种软膏状聚合物，其具有良好的稳定性，不会因为自动催化而影响增快降解速率，目前被广泛应用于多肽药物的控释

1.2.3 聚碳酸酯、聚酸酐、聚磷酸酯

聚碳酸酯、聚酸酐、聚磷酸酯常被应用于药物控释体系。例如具有高效抗凝血性能的链段化聚醚氨酯。在开环共聚合反应的基础上，以丙交酯与己内酯为原材料，同样能够制备出具有药物缓释效果的生物降解高分子。

1.2.4 聚对二氧六环酮

与聚乳酸和聚羟基乙酸相比，对聚对二氧六环酮的研究时间较晚，直到20世纪70年代末，才第一次合成出了聚对二氧六环酮。尽管应用于临床的时间比聚乳酸和聚羟基乙酸晚了数年，但是聚对二氧六环酮却是被作为目前医学界中骨折内固定材料的第一選择。独特的物理和生物特性使得聚对二氧六环酮与其他合成可降解高分子材料相比有着许多优势：首先，可吸收性。由聚对二氧六环酮制作成的固定材料能够被骨组织完全，吸收，经过一定时间的降解，新生骨头与由聚对二氧六环酮制作的固定材料融合。其次，无残留性。聚对二氧六环酮的降解物不会在人体内部任何部位、器官产生蓄积，并且排出方式多样，不但可以从呼吸道排出，还能从尿液及粪便中排出。此外，可根据实际不同的需求，改变制作过程中的结晶度、熔融温度等条件，已达到控制聚对二氧六环酮在人体内的降解速度。聚对二氧六环酮先已被用于下颌角部骨折的固定材料和修复眶底骨折的垫片材料。

1.2.5 聚α-氨基酸

聚α-氨基酸具有特异性靶向治疗效果。这种治疗效果主要依靠聚α-氨基酸将药物分子连接到聚合物的羟基或侧链上实现。

2 可降解生物医学高分子材料的应用

在现代医学领域，生物可降解高分子被普遍用作手术缝合线材料，外科用粘合剂和人工皮肤制作原料等，广泛的应用范围使得生物可降解高分子材料具有巨大的医疗价值和经济价值。

已得到了广泛应用，体现出了巨大的发展前景和经济效益。

2.1 手术缝合线

聚羟基乙酸和聚乳酸等脂肪聚酯，因为其便捷性，无需拆线和易于缝合，被广泛应用与手术缝合线的制作。

2.2 外科用粘合剂

α-氰基丙烯酸酯作為目前唯一用于临床治疗的的粘合剂，其主要作用是粘合愈合前的伤口，促使人体组织恢复机能，并且能够在粘合伤口后的短时间内被迅速分解和吸收。

2.3 人工皮肤

在临床医学领域，用于皮肤修复的材料主要分为两种，一种是包括自然皮、异体皮的天然皮肤和包括胎盘、腹膜的动物组织；另一种是由天然高分子合成的人工皮肤。

2.4 药物缓释材料

目前在医药领域，以可降解生物医学高分子材料作为药物在人体内的运载载体已经是众多制药公司的第一选择。与传统药物在人体内自然分解不同，这一类药物载体，能够控制药物在人体内的释放速率，以使得人体血液中的药物浓度在一定时间内维持正常稳定的药效水平，进而达到治疗目的。

3 医学领域对生物可降解高分子材料的需求方向

（1）更好的机械性能。为提高生物可降解高分子材料的机械性能，应选择无毒且高效的聚乳酸的材料作为研究方向。

（2）控制降解速度。现行的降解速度方案是通过控制接触面积来调整，而未来应该选择通过亲水性的不同和调整工具比例来调节降解速度。

（3）良好的生理活性。通过引入酶等生理活性物质增强聚羟基烯酸增强的生理活性。

4 结语

基于现代医学发展需求下的医用生物材料背景，在本文开始部分介绍了可降解生物医用高分子材料的特性和种类，其次介绍了不同种类的可降解的生物材料的优劣势和部分制作原理，再次介绍了目前可降解生物高分子材料在医学领域所展现的不同应用，最后提出了对疾病治疗领域内生物可降解高分子的研究方向的见解。本文目的是为人们介绍相关知识，希望通过阅读本文，进一步了解可降解生物医用高分子材料的发展。

参考文献

[1] 梁慧刚，黄可.生物医用高分子材料的发展现状和趋势[J].新材料产业，2016（2）：12-15.

[2] 杨立群，张黎明.天然生物医用高分子材料的研究进展[J].中国医疗器械信息，2009，15（5）：21-27.

[3] 鲁手涛，沈学红，周超，等.可降解高分子材料在医疗器械中的应用[J].工程塑料应用，2014，42（7）：109-113.