聚氨酯材料在医用行业的研究进展1

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1、聚氨酯材料在医用行业的研究进展天津市塑料研究所有限公司韩宇洋摘要：综述了聚氨酯材料在医用行业的研究进展，重点介绍了医用聚氨酯材料的性能研究、改善生物相容性的方法及医用聚氨酯目前的应用现状等。关键词：医用聚氨酯材料；性能研究；改性；应用进展1聚氨酯发展背景近年来由于社会的不断发展，科学技术水平的进步，全世界对功能性材料的需求越来越大，尤其是生物高分子材料。聚氨酯作为一种重要的生物高分子材料一直是研究的热点，在许多人工器官和医疗装置中发挥着至关重要的作用。虽然，聚氯乙烯、聚乙烯和硅橡胶等，都早于聚氨酯应用于

2、生物材料领域，但是由于聚氨酯具有如下突出的优点：材料的性能可以调节，物理机械性能范围宽，加工性能好；生物相容性优良；抗扭结性好；表面光滑等，这就使聚氨酯成为了一种“理想生物材料”。2聚氨酯结构介绍聚氨酯是一类含有氨基甲酸酯（-NH-COO-）官能团的高分子材料，主要的合成方法是由聚醚、聚酯或聚碳二元醇先与二异氰酸酯进行加成反应，再经扩链剂扩链成高分子，主链分子是由软链段和硬链段嵌段组成，其化学结构可以表示为—(A—B)n—，由于硬段和软段在极性上存在差异且硬段本身的结晶性导致它们在热力学上的不相容性，而

3、具有自发分离的倾向，而聚氨酯的性能本质上是取决于软段和硬段的化学结构及软段/硬段配比，软硬段的微相分离程度对聚氨酯的性能，尤其对血液相容性的影响不可忽略。3聚氨酯分类按材料种类分：医用聚氨酯材料产品可分为医用聚氨酯泡沫、医用生物弹性体、医用聚氨酯黏合剂、医用聚氨酯水凝胶以及医用聚氨酯涂料等。按照可降解性可分为：非降解性医用聚氨酯材料，力学性能优异、耐磨损性好，因此在长期植入人体的人体器官和医用装置的应用十分广泛；降解性医用聚氨酯材料可应用于人体修复材料、组织工程材料和智能药物缓释材料等。按用途分：聚氨酯

4、用品包括人工皮肤、人工心脏瓣膜、人工肺、烧伤敷料、各种夹板、导液管、人工血管、骨黏合剂、齿科材料、手术缝合线、计划生育用品等。按合成物结构分：聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯以及聚碳型聚氨酯等等。4医用聚氨酯的性能研究4.1聚醚型聚氨酯1967年Boretos和Pierce首次将聚醚型聚氨酯用于左心辅助循环血泵，此后，聚醚型聚氨酯就成为了人工心脏和心室辅助循环系统中制造心室腔体的首选材料。通常地，聚醚型聚氨酯的聚醚软段的玻璃转变温度低于室温，软段的运动性很高，非常容易地迁移到聚氨酯的表面，因此聚醚型聚氨酯的最

5、表面没有硬段存在；然而，有研究认为由于聚醚型聚氨酯的聚醚软段的玻璃转变温度较低，在外界环境的影响下，其表面的链段能够转动，表面重排，硬段微区出现在最表面，使其表现出良好的血液相容性[1]。另外，聚醚中的醚键耐水解，水解表现为交联慢慢断裂，分子量慢慢降低，拉伸强度下降缓慢，与聚酯型聚氨酯相比耐水解性较好。聚醚型聚氨酯被广泛的使用在与血液直接接触的场合，但其本身的生物相容性不足以达到人类的需求，学者一直持续不断地对它进行研究和改性来进一步提高它的生物相容性，改性使得聚醚型聚氨酯的抗凝血性能在不同程度上得以提

6、高，以至于聚醚型聚氨酯材料在植入和非植入式血液接触装置的制造方面得到了较广泛的应用。下面将三种医疗级聚醚型聚氨酯的原料、性能及商品牌号举例如下：4.1.1 脂肪族聚醚氨酯　　以HMDI或六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、PTMEG及BD为原料的TPU具有良好的生物相容性、强度及可加工性。如美国Thermedics公司（原ThermoElectron公司）的医用聚氨酯Tecoflex的组成是PT-MEG-HMDI-BD，80年代美国DuPont公司的医用聚氨酯Adiprenelw500的原料是PTMEG-HD

7、I-BD。4.1.2芳香族聚醚氨酯　　这类TPU以MDI、PTMEG及BD为原料。与脂肪族聚醚氨酯相比，它们具有类似的生物相容性，而物理强度、耐溶剂性及高温可加工性比脂肪族TPU好，是一类应用较早、牌号较多的TPU。其缺点是暴露在光或γ射线下时间长了会变黄。如果操作温度不当可产生亚甲基-4,4’-二苯基二胺（MDA）。商品牌号有：美国BFGoodrich公司的Estane，美国DOW化学公司（早先的Upjohn公司）的Pellethane，Thermedics公司的Tecothane，Bayer美国公司

8、的Texin，美国JPS弹性体公司的Stevens系列热塑性聚氨酯MP-1880、MP-1882及MP1890<3>，德国Elastogran公司的ElastollanSP806，等等。4.1.3聚醚脲型聚氨酯　　Bayer（美国）公司的Texin5590是一种脂肪族聚醚脲型TPU，设计用于与血液接触的场合，以及管形材料及导液管等短期植入装置。美国Ethicon公司的医用聚氨酯弹性体Biomer是由PTMEG和MDI反应生成端异氰酸酯基预聚