功能高分子材料——醫(yī)用高分子摘要：功能高分子材料是材料科學(xué)和高分子科學(xué)中的重要研究領(lǐng)域。自20世紀(jì)30年代中期離子交換樹(shù)脂問(wèn)世以來(lái)，功能高分子材料的設(shè)計(jì)、合成、結(jié)構(gòu)與性能特性征等方面均獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，至今不僅有大量功能高分子材料實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)，形成了若干產(chǎn)業(yè)，而且在諸多工業(yè)領(lǐng)域，獲得廣泛應(yīng)用。醫(yī)用高分子材料作為功能高分子材料的一員，指用于生理系統(tǒng)疾病的診斷、治療、修復(fù)或替換生物體組織或器官，增進(jìn)或恢復(fù)其功能的高分子材料。本文綜合各種文獻(xiàn)，探討了醫(yī)藥高分子的發(fā)展歷史、分類(lèi)、基本功能及對(duì)材料的基本要求、發(fā)展前景等，望對(duì)醫(yī)藥高分子感興趣的人提供參考。關(guān)鍵詞：功能高分子\醫(yī)用高分子\生物醫(yī)用納米材料\硅膠早在公元前3500年，埃及人就用棉花纖維、馬鬃縫合傷口。墨西哥印地安人用木片修補(bǔ)受傷的顱骨。公元前500年的中國(guó)和埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)假牙、假鼻、假耳。進(jìn)入20世紀(jì)，高分子科學(xué)迅速發(fā)展，新的合成高分子材料不斷出現(xiàn)，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了更多的選擇余地。1936年發(fā)明了有機(jī)玻璃后，很快就用于制作假牙和補(bǔ)牙，至今仍在使用。1943年，賽璐珞薄膜開(kāi)始用于血液透析。1949年，美國(guó)首先發(fā)表了醫(yī)用高分子的展望性論文。在文章中，第一次介紹了利用PMMA作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨，利用聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況。50年代，有機(jī)硅聚合物被用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，使人工器官的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)大，包括器官替代和整容等許多方面。此后，一大批人工器官在50年代試用于臨床。如人工尿道（1950年）、人工血管（1951年）、人工食道（1951年）、人工心臟瓣膜（1952年）、人工心肺（1953年）、人工關(guān)節(jié)（1954年）、人工肝（1958年）等。進(jìn)入60年代，醫(yī)用高分子材料開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期。60年代以前，醫(yī)用高分子材料的選用主要是根據(jù)特定需求，從已有的材料中篩選出合適的加以應(yīng)用。由于這些材料不是專(zhuān)門(mén)為生物醫(yī)學(xué)目的設(shè)計(jì)和合成的，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了許多問(wèn)題，如凝血問(wèn)題、炎癥反應(yīng)、組織病變問(wèn)題、補(bǔ)體激活與免疫反應(yīng)問(wèn)題等。人們由此意識(shí)到必須針對(duì)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的特殊需要，設(shè)計(jì)合成專(zhuān)用的醫(yī)用高分子材料。美國(guó)國(guó)立心肺研究所在這方面做了開(kāi)創(chuàng)性的工作，他們發(fā)展了血液相容性高分子材料，以用于與血液接觸的人工器官制造，如人工心臟等。從70年代始，高分子科學(xué)家和醫(yī)學(xué)家積極開(kāi)展合作研究，使醫(yī)用高分子材料快速發(fā)展起來(lái)。至80年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家的醫(yī)用高分子材料產(chǎn)業(yè)化速度加快，基本形成了一個(gè)嶄新的生物材料產(chǎn)業(yè)。醫(yī)用高分子材料是一類(lèi)特殊用途的材料。它們?cè)谑褂眠^(guò)程中，常需與生物肌體、血液、體液等接觸，有些還須長(zhǎng)期植入體內(nèi)。由于醫(yī)用高分子與人們的健康密切相關(guān)，因此對(duì)進(jìn)入臨床使用階段的醫(yī)用高分子材料具有嚴(yán)格的要求，要求有十分優(yōu)良的特性。歸納起來(lái)，一個(gè)具備了以下七個(gè)方面性能的材料，可以考慮用作醫(yī)用材料。（1）化學(xué)隋性，不會(huì)因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng)，人體環(huán)境對(duì)高分子材料主要有以下一些影響：1)體液引起聚合物的降解、交聯(lián)和相變化；2)體內(nèi)的自由基引起材料的氧化降解反應(yīng)；3)生物酶引起的聚合物分解反應(yīng)；4)在體液作用下材料中添加劑的溶出；5)血液、體液中的類(lèi)脂質(zhì)、類(lèi)固醇及脂肪等物質(zhì)滲入高分子材料，使材料增塑，強(qiáng)度下降。但對(duì)醫(yī)用高分子來(lái)說(shuō)，在某些情況下，“老化”并不一定都是貶意的，有時(shí)甚至還有積極的意義。如作為醫(yī)用粘合劑用于組織粘合，或作為醫(yī)用手術(shù)縫合線時(shí)，在發(fā)揮了相應(yīng)的效用后，反倒不希望它們有太好的化學(xué)穩(wěn)定性，而是希望它們盡快地被組織所分解、吸收或迅速排出體外。在這種情況下，對(duì)材料的附加要求是：在分解過(guò)程中，不應(yīng)產(chǎn)生對(duì)人體有害的副產(chǎn)物。（2）對(duì)人體組織不會(huì)引起炎癥或異物反應(yīng)有些高分子材料本身對(duì)人體有害，不能用作醫(yī)用材料。而有些高分子材料本身對(duì)人體組織并無(wú)不良影響，但在合成、加工過(guò)程中不可避免地會(huì)殘留一些單體，或使用一些添加劑。當(dāng)材料植入人體以后，這些單體和添加劑會(huì)慢慢從內(nèi)部遷移到表面，從而對(duì)周?chē)M織發(fā)生作用，引起炎癥或組織畸變，嚴(yán)重的可引起全身性反應(yīng)。（3）不會(huì)致癌根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論認(rèn)為，人體致癌的原因是由于正常細(xì)胞發(fā)生了變異。當(dāng)這些變異細(xì)胞以極其迅速的速度增長(zhǎng)并擴(kuò)散時(shí)，就形成了癌。而引起細(xì)胞變異的因素是多方面的，有化學(xué)因素、物理因素，也有病毒引起的原因。當(dāng)醫(yī)用高分子材料植入人體后，高分子材料本身的性質(zhì)，如化學(xué)組成、交聯(lián)度、相對(duì)分子質(zhì)量及其分布、分子鏈構(gòu)象、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子材料中所含的雜質(zhì)、殘留單體、添加劑都可能與致癌因素有關(guān)。但研究表明，在排除了小分子滲出物的影響之外，與其他材料相比，高分子材料本身并沒(méi)有比其他材料更多的致癌可能性。（4）具有良好的血液相容性當(dāng)高分子材料用于人工臟器植入人體后，必然要長(zhǎng)時(shí)間與體內(nèi)的血液接觸。因此，醫(yī)用高分子對(duì)血液的相容性是所有性能中最重要的。高分子材料的血液相容性問(wèn)題是一個(gè)十分活躍的研究課題，但至今尚未制得一種能完全抗血栓的高分子材料。這一問(wèn)題的徹底解決，還有待于各國(guó)科學(xué)家的共同努力。一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)穩(wěn)定性好的，不含易降解基團(tuán)的高分子材料，機(jī)械穩(wěn)定也比較好。如聚酰胺的酰胺基團(tuán)在酸性和堿性條件下都易降解，因此，用作人體各部件時(shí)，均會(huì)在短期內(nèi)損失其機(jī)械強(qiáng)度，故一般不適宜選作植入材料。而聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性較好，其