医用高分子

[拼音]：yiyong gaofenzi

[外文]：medical polymers

在医药领域中应用的高分子化合物，主要有三个方面：

（1）用于制造人工组织和人工器官；

（2）作为载体、助剂或药理活性物质，用于提高药物制剂的安全性、长效性及专一性，其中具有药理活性的高分子化合物称高分子药物；

（3）用来制造医疗过程中各种体外用的器具和用品。在这三类医用高分子中，前两者在生物学上的要求比第三者高，为医用高分子的主要内容。

高分子生物材料

为在体内不会引起全身性不利反应的高分子材料，又称高分子人工器官材料或高分子内植材料。

要求

高分子生物材料主要用于体内，除必须具备适当的物理机械性能，易于成型加工和便于消毒外，更要考虑它们植入生物体内后，与生物体间的相互影响。

高分子材料植入体内后，一方面生物体内环境会加速材料的老化，如降解、交联及物理磨损等。不同结构的医用高分子，其体内老化的稳定性有很大的差别。有些稳定性高，在生物体内可较长期地维持其性能，称为半永久性高分子生物材料；有些则可较快地降解，而且降解产物无毒性，又能被组织吸收，称为可吸收的高分子生物材料。另一方面，高分子材料对生物体是异物，它会诱使生物体作出反应。组织相容性差的高分子材料会引起全身性的中毒反应，或者引起材料周围组织的发炎、坏死甚至癌变。一般生物惰性而纯净的高分子材料植入体内后，生物体就在其表面上逐渐形成纤维性包囊，把材料与邻近的组织隔离开来。囊壁的厚薄也反映出高分子材料与组织相容的程度。

分类

按高分子主链结构可分为碳链的和杂链的两大类。

（1）碳链高分子：无论是疏水的或是亲水的，甚至是水溶性的，它们在生物体内的降解速率都比较慢。例如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯以及聚四氟乙烯等，可用作半永久性高分子生物材料。在使用水溶性碳链高分子时，对其分子量及分子量分布均应有严格的要求。

（2）杂链高分子：在生物体内的稳定性视主链的水解稳定性以及聚合物的结晶度、亲水性和交联度等而定，有些可作为半永久性的生物材料，如有机硅橡胶（见有机硅高分子）和聚对苯二甲酸乙二酯等；有些如聚乙交酯和聚丙交酯等，则可以作为体内可吸收的生物材料。

高分子生物材料的亲水性及与生物体的作用一般都受侧基的影响。侧基为烷基、芳基或酯基的聚合物一般为疏水性，而且生物学上呈惰性；侧基为羟基、羧基、酰胺基或磺酸基等亲水基团的聚合物，则视基团的种类、含量和是否交联等，或为亲水凝胶或为水溶性，而在生物学上则可能是惰性的也可能具有某种的生理活性。

当高分子材料植入体内后，材料中的低分子物质，如单体、低聚体、引发剂及其分解产物、阻聚剂、增塑剂、溶剂、润滑剂、脱模剂、抗氧化剂、固化剂、稳定剂、着色剂、填料以及它们在成型加工过程中可能生成的分解产物等都有可能被体液渐渐溶出，会引起其周围组织甚至是全身的中毒，也会加速材料本身的老化。因此，在高分子生物材料中应尽可能不使用低分子助剂，而且其合成方法、成型加工条件也均应适当选择。

应用

高分子生物材料可以用来修补甚至置换身体中病变、衰竭或受伤的组织和器官，用于模拟或填补体内残缺的部分，矫正或治疗畸形的组织和器官，促进受伤组织的愈合，以及用于纠正和健全器官的功能等（见表）。

高分子抗血栓材料

为在其表面不易生成血栓的高分子生物材料。用于制造人工心脏、人工肺、人工肾及细口径人工血管等的高分子材料，除了组织相容性外，还必须具有良好的抗血栓性。抗血栓性对高分子材料的要求更严格。一般抗血栓性好的高分子生物材料，其组织相容性也好：反之则不尽然。文献中常把组织相容性和血液相容性统称为高分子生物材料的生物相容性。

高分子材料与血液接触时，材料表面很快就吸附上一层蛋白质。表面优先吸附清蛋白的，其抗血栓性比优先吸附纤维蛋白元或γ－球蛋白的好。吸附哪一种蛋白质，取决于材料表面本身的化学组成和结构，因此可以通过表面接枝共聚合等化学反应来改善其吸附性能。

目前抗血栓性能比较好的高分子主要有嵌段聚醚聚氨酯、有机硅、脂肪族聚砜及高分子亲水凝胶等。另外，高分子生物材料的表面用肝素或某些聚醚等处理，或经丙烯酰胺、N－乙烯基吡咯烷酮等接枝共聚合后，其抗血栓性也都有不同程度的提高。表面形成条件对抗血栓性能也有影响。

药用高分子

为在药物制剂中应用的高分子化合物。高分子在药物制剂中的应用主要有两方面。

作为载体

利用高分子生物材料作为载体来控制药物缓慢释放，可使药物能在体内的指定部位以一定的速度释放出来，而且还能达到长效和更加安全的目的。这种可控的药物缓释载体一般是由有机硅橡胶、聚甲基丙烯酸-β-羟基乙酯、甲基丙烯酸-β-羟基乙酯－甲基丙烯酸丁酯共聚物、乙烯－乙酸乙烯酯共聚物及乙交酯－丙交酯共聚物等制成的封闭细管、微囊或细片薄膜。

作为主药

高分子药物有长效的优点，而且进入细胞内的途径和产生疗效的机理也跟低分子药物不同。高分子药物的结构主要有三种类型：

（1）在惰性高分子的侧基上连接有低分子药物。

（2）在高分子主链中含有低分子药物。

（3）高分子中不含有低分子药物。其中以第一种类型的结构最受重视。

把低分子药物或酶连接到高分子的侧基上，有两种途径：

（1）先在药物分子中引入适当的烯基，然后进行聚合。

（2）通过高分子反应，即利用高分子侧基上的羟基、氨基、羧基等跟药物分子中适当的功能团进行缩合。

反应条件都应尽可能温和，以免引起药物的失活，这点在酶的连接中更为重要。高分子侧基与药物分子间化学键的稳定性以及分子载体与药物结构间的距离也是十分重要的。若连接的化学键在生物体环境中不稳定，可逐渐水解，称为暂时性连接；反之，称永久性连接。如果是永久性连接，则药物结构与分子载体间应有足够的距离，以减少后者对药物活性的影响。另外，药物分子上的连接点也应选择那些对其活性没有影响的功能团。

近来，为了进一步提高高分子药物在体内分布的专一性，已进一步发展高分子亲和药物。在亲和药物中，高分子的侧基上除了连接有某些药物结构外，还在距离药物结构较远的其他侧基上分别引入亲水性的结构以及某种特定的配基或酶。亲水性结构在于提供亲和药物的水溶性，而配基和酶则由于它们对某种病变细胞的细胞膜或代谢产物有特别强的亲和力，可使高分子药物能特异地达到这些病变的靶细胞并发挥持续的治疗作用。

参考书目

1. B. D. Halpern， Medical Applications， H.F. Mark and N. M. Bikales， ed.， EncyClopedia of Polymer Science and Technology， Supplement 2， pp.368～402，John Wiley & Sons，New York， 1977.

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医用高分子百科介绍

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