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1、№2(Sum1160)塑料科技April2004PLASTICSSCI1&TECHNOLOGY53文章编号:100523360(2004)20220053205综述医用生物降解塑料刘志民,牛艳华,吴智华(四川大学高分子科学与工程学院,四川成都610065)摘要:综述了医用生物降解塑料的降解机制、种类及发展趋势。关键词:生物降解塑料;降解;医用中图分类号:TQ32文献标识码:A碱作用,生化因素主要是酶和微生物。由于植入体内的前言塑料主要接触组织和体液,因此水解(包括酸碱作用和[2,3]自催化作用)和酶解是最主要的降解机制。医用生物降解塑料是生物医用材料中最重要的一类,是
2、指那些在植入人体并经过一段时间后,能逐渐被表1医用生物降解塑料应用类别及实例分解或破环的塑料。被植入的这种异物在完成使命后,应用类别应用实例会自动分解成无毒无害的物质,从体内排出。此类塑料心血管植入物心脏合瓣膜、血管植入物、起搏器、支架是适应医学应用的需要而发展起来的。许多医学植入整形和重建植入物丰乳或重建、上颌面重建装置(如矫形装置和药物控释制剂等)只是短期或暂时矫形外科假肢髋关节、骨折固定、人工骨起作用,若作为异物继续留在体内,就有长期释放毒性眼系统隐形眼镜、人工晶体的潜在危险,需要手术取出。此外,近年发展起来的组牙科植入物义齿、防龋涂料织工程,对于细胞构成复合体
3、的生物材料要求更高。而神经植入物脑积水分路、蜗状植入物生物降解塑料在体内生理环境下可逐步降解或溶解并体外循环装置氧合器、透析器、血液分离器被机体吸收代谢,因此不需要再次手术取出;此外,大导管导尿管、脑积液导管部分医用生物降解塑料的组成单元或降解产物是生物药物释放控制装置片剂或胶囊涂层、经皮体系、微囊植入物体内自身存在的小分子,比非降解材料具有更好的生普通外科缝线、外科制品、粘合剂、血液代用品物相容性和生物安全性。诊断制品免疫微囊医用生物降解塑料是近30多年迅速发展的新兴[1]111水解机制材料。自1967年,Schmitt,E1E1首先获得可吸收缝线专利开始,尤其近1
4、0多年,随着药物控释和组织工程塑料在生物中的降解,首先被水解或氧化降解为技术的发展,医用生物降解塑料得到迅速发展,其应用小分子,然后再被吸收排泄。大量研究表明,医用生物范围涉及到几乎所有非永久性的植入装置(表1)。降解塑料的降解主要是水解。水解降解过程可以被酸、碱或酶催化。1降解机制高分子量固态塑料装置从植入体内到消失,是由不溶于水的固体变成水溶性物质,这个过程称为溶蚀。医用生物降解塑料在体内的降解和吸收是受生物植入装置溶蚀,宏观上是装置整体结构被破坏,体积变环境作用的复杂过程,包括物理、化学和生化因素。物小,逐渐变为碎片,最后完全溶解并在植入部位消失;理因素主要是外
5、应力,化学因素主要有水解、氧化及酸收稿日期:200320822154刘志民,等医用生物降解塑料微观上是大分子链发生化学分解,如分子量变小、交联条件下也可以水解,因此也被列入可降解材料。度降低、分子链断开和侧链断裂等,变为水溶性的小分除主链结构外,降解速度极大程度上与材料对水子而进入体液。上述过程是降解的第一阶段。第二阶段的渗透性有关。聚合物的亲水与亲脂性是由单体的化是吸收阶段,即进入体液的降解产物被细胞吞噬并被学结构和性能决定的,因此单体的亲水性对聚合物的〔4〕转化和代谢。降解有决定性影响。112酶解机制虽然降解塑料前期的水解过程不一定需要酶参3医用生物降解塑料的分类
6、加,但水解生成的低分子量聚合物片断可能需要通过酶作用转化为小分子代谢产物。普遍认为酶解和酶促表3医用生物降解塑料的分类氧化反应是塑料在体内降解吸收的重要因素,酶在一分类依据类别细分类别定程度上影响降解机制和速度。以下是几种可能的酶天然生物聚酯类、聚酸酐类、聚酰胺类、聚原酸酯[5,6]降解塑料类、聚-α氰基丙烯酸酯类、聚磷腈等作用机制。来源合成生物多糖和蛋白质11211酶促水解机制降解塑料对易于水解的聚合物,在体内可能同时存在单纯水解和酶催化水解两种作用。酯酶促进聚脂分解,而水311天然生物降解塑料解酶可促进易水解聚合物的降解。容易被水解酶降解天然生物降解塑料是指来源于
7、动植物或者人体内的聚合物由聚酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚-α氰基丙烯天然存在的大分子,是人类最早使用的医用材料,具有酸以及某些聚酯型聚氨酯。良好的生物相容性,几乎都可降解且降解产物无毒。作11212酶促氧化机制为医用的天然塑料,还需要具备以下条件:①原料来对一些非水解性塑料,另一可能的降解机制是酶源丰富,便宜易得;②可用常规方法加工成型;③具催化的氧化。组织学研究已经证实,材料在体内最后是有与合成材料相当的物理力学性能;④不引起异体免通过吞噬细胞和巨细胞内吞作用而吸收代谢的。疫反应。迄今为止能完全满足这些条件的天然材料很2影响塑料降解的因素少,但一些天然
