醫用高分子

醫用高分子 medical polymers

在醫藥領域中應用的高分子化合物。主要有：①用於製造人工組織和人工器官的高分子生物材料。②作為載體、助劑或藥理活性物質，以提高藥物製劑的安全性、長效性及專一性的藥用高分子；具有藥理活性的稱高分子藥物。③醫療過程中各種外用的器具和用品。前兩者為醫用高分子的主要內容。

高分子生物材料又稱高分子人工器官材料或高分子內植材料。它們必須具備適當的物理機械性能、易於成型加工、便於消毒及在體內不會引起全身性反應等性能。按高分子主鏈結構可分為：①碳鏈高分子。它們在生物體內降解速率都較慢，如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯及聚四氟乙烯等，為半永久性材料。②雜鏈高分子。在生物體內的穩定性視主鏈的水解穩定性、聚合物結晶度、親水性和交聯度而定，如有機硅橡膠和聚對苯二甲酸乙二酯等可作為半永久性生物材料，而聚乙交酯和聚丙交酯等可作為體內吸收的生物材料，如外科縫線等。一般來說，用於軟組織的如氣管、喉頭、膀胱、心臟、膽道、尿管等，多採用有機硅橡膠、聚四氟乙烯、聚氨酯橡膠等；若用於頭蓋骨，則採用甲基丙烯酸甲酯等。

藥用高分子是在藥物製劑中應用的高分子化合物。主要應用有：①載體。用以控制藥物緩慢釋放，一般由有機硅橡膠、聚甲基丙烯酸酯類等製成封閉細管、微囊或薄膜。②主葯。有長效的特點。其結構有3類：在高分子側基上連接低分子藥物，這類結構最受重視；在高分子主鏈中含低分子藥物；高分子中不含低分子藥物。除該3類外，還進一步發展了高分子親和藥物，即高分子側鏈上除含有藥物結構外，在較遠端側鏈上還含有親水結構、配基或酶，以提高高分子藥物在體內分佈的專一性。

據《中國醫用高分子製品行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻》顯示，我國醫用高分子材料的研究起步較早、發展較快。目前約有50多個單位從事這方面的研究，現有醫用高分子材料60多種，製品達400餘種，用於醫療的聚甲基丙烯酸甲酯每年達300 t。然而，我國醫用高分子材料的研究目前仍然處於經驗和半經驗階段，還沒有能夠建立在分子設計的基礎上。因此，應該以材料的結構與性能關係，材料的化學組成、表面性質和生命體組織的相容性之間的關係為依據來研究開發新材料。醫用高分子材料要應用於生物體必須同時要滿足生物功能性、生物相容性、化學穩定性和可加工性等嚴格的要求。生物醫用材料的研究和發展方向主要包括以下幾方面:

1 、組織工程材料

組織工程是應用生命科學與工程的原理和方法構建一個生物裝置，來維護、增進人體細胞和組織的生長，以恢復受損組織或器官的功能。它的主要任務是實現受損組織和器官的修復或再建，延長壽命和提高健康水平。其方法是：將特定組織細胞“種植”於一種生物相容性良好、可被人體逐步降解吸收的生物材料上，形成細胞-生物材料複合物；生物材料為細胞的增長繁殖提供三維空間和營養代謝環境；隨著材料的降解和細胞的繁殖，形成新的與自身功能和形態相適應的組織或器官。這種具有生命力的活體組織或器官能對病損組織或器官進行結構、形態和功能的重建，並達到永久替代。

2、生物醫用納米材料———藥物控釋材料及基因治療載體材料

高分子藥物控制釋放體系不僅能提高藥效，簡化給藥方式，大大降低藥物的毒副作用，而且納米靶向控制釋放體系使藥物在預定的部位，按設計的劑量，在需要的時間範圍內，以一定的速度在體內緩慢釋放，從而達到治療某種疾病或調節生育的目的。一次性注射或口服的高分子疫苗製劑的開發，將克服普通疫苗需多次注射方能奏效的缺點，而深受人們的重視。高分子避孕疫苗的研製又將為人類的生育調節提供一個簡便、無毒副作用、十分安全的新方法，並有可能成為未來控制人口增長的重要措施。基因治療是導入正常基因於特定的細胞(癌細胞)中，對缺損或致病的基因進行修復，或者導入能夠表達出具有治療癌症功能的蛋白質基因，或導入能阻止體內致病基因合成蛋白質的基因片段來組織致病基因發生作用，從而達到治療的目的。基因療法的關鍵是導入基因的載體，只有藉助載體，正常基因才能進入細胞核內。目前，高分子納米材料和脂質體是基因治療的理想載體，它具有承載容量大、安全性能高的特點。近來新合成的樹枝狀高分子材料作為基因導入的載體值得關注。

3、複合生物材料

作為硬組織修復材料的主體，複合生物材料受到廣泛重視，它具有強度高、韌性好的特點，目前已廣泛用於臨床。通過具有不同性能材料的複合，可以達到“取長補短”的效果，可以有效地解決材料的強度、韌性及生物相容性問題，是生物材料新品種開發的有效手段。提高複合材料界面之間的相容性是複合材料研究的主要課題。根據使用方式不同，研究較多的是合金、碳纖維/高分子材料、無機材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的複合研究。

4、生物材料表面改性是永久性課題

除了設計、製備性能優異的新材料外，還可通過對傳統材料進行表面化學處理、表面物理改性和生物改性提高材料性能。材料表面改性是生物材料研究的永久性課題。如：在選用合成高分子材料製造人造器官時，可以用共聚的方法，把兩種以上的高分子合成在一起，使材料分子中的親水基團稀稀落落分佈於各處，呈微觀體均勻結構狀態，這樣可以大大提高抗血栓功能。展望未來，高新技術的注入將極大地增強醫用高分子材料產業的活力。常規醫學材料的應用中所面臨的人工關節失效的磨損碎屑問題，心血管器件的抗凝血問題，材料的降解機制問題，評價材料和植入體長期安全性、可靠性的可靠方法和模型等問題有望得到改善。但同發達國家相比，我國的醫用高分子相關產業的規模以及研究開發的水平都還有較大的差距。我國加入WTO后醫用材料產業將面臨重大挑戰和機遇，所以應在國家的大力支持下，跨部門、跨學科通力合作，通過走自力更生與技術引進相結合之路，在生物材料、分子設計、仿生模擬、智能化藥物控施等方面重點投入。醫用高分子材料必將為造福人類作出更大貢獻。