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可降解生物材料的性能 生物材料 可降解材料 生物降解材料 生物材料也称为生物医用材料,是指以医疗为目的,用于与人体组织相接触以形成某种功能的无生命的材料[1] 在一段时间内,在热力学和动力学意义上均可降解的材料 由于真菌、细菌等自然界微生物的作用而降解,最终分解为二氧化碳和水在光、热、水、污染化合物、微生物、昆虫、机械力等自然环境条件作用下降解。[1] 生物医用材料的发展历程[1] 公元前2500年在中国及埃及人的墓穴中己有发现有假手、假耳等人工假体,我国隋唐时代就有了补牙用的银膏。 1926年,不锈钢材料用于骨科治疗;20世纪50年代用纯钦制作的骨钉、骨板已用于临床。 20世纪70年代后期以Ti一Ni系为代表的形状记忆合金成为骨科、口腔科医用金属材料的重要组成部分。 20世纪60年代初,聚甲基丙烯酸开始用于骸关节的修复。 生物陶瓷的开始研究开始于20世纪60年代,首先是用于骨校正和牙种植的多晶氧化铝陶瓷。 1971年,经基磷灰石陶瓷获得临床应用。 在经济发达的国家,利用生物医用材料制造医疗用品和人工器官己十分普遍。 近三十年来，可降解生物材料成为了发展迅速的新兴材料。 人体内除一些功能复杂的脏器器官发生损坏或有大面积的组织发生创伤需要永久性替换外,其它许多医学植入装置(如矫形装置和药物控释制剂等)只需短期或暂时起作用,因此,若其作为异物继续留在体内,就有长期释放毒性的潜在危险,需要再次手术取出。[1] 可降解生物材料正是适应这类医学应用的需要而发展起来的。这类材料在体内生理环境下可逐步降解并被机体吸收代谢,因此不需要再次动手术取出;同时,大部分可降解医用材料的组成单元或降解产物是生物体内自身存在的小分子,比非降解材料具有更好的生物相容性和生物安全性。[2] 常见的的可降解生物材料主要包括手术缝合线、人造皮肤、矫形外科、体内药物缓释剂、骨折固定材料、人工肾和医用抗粘剂等。 天然可吸收手术缝合线 羊肠线 甲壳素可吸收缝合线 胶原纤维可吸收缝合线 人工合成类生物降解纤维 聚乙烯醇纤维 (PVA) 聚乙丙交酯类缝合线( PGLA) 聚乳酸类可吸收缝合线 (PLA) 聚对二氧环己酮缝合线( PDS) 聚己内酯类( PCL) 手术缝合线 天然可降解纤维材料皆取自于生体物质或天然物质,在体内是通过酶催化作用而完成降解的。如胶原纤维、海藻酸钙纤维、聚羟基烷酸类纤维和甲壳素类纤维等。但是它们在消化液和感染环境中抗张强度损耗快,吸收时间不好控制。[3] 人工合成降解纤维有聚二氧杂环己酮纤维 (PDS)、聚乙烯醇纤维 (PVA)、聚乙交酯纤维 (PGA)和聚丙乙交酯纤维 (PGLA)等。与天然可吸收纤维不同的是,合成可吸收纤维由于其特殊的化学结构使得它们在人体内是通过酸或碱的作用而完成降解的。该类纤维突出的优点是抗张强度大,吸收期可以调节。[3] 理想的缝合线应在体内有良好的适应性、无毒、无刺激性，且在体内保持一定时间的强度后能被组织吸收，其缝合、打结性能以及柔性等方面都应符合操作要求。以前使用的羊肠线易产生抗原体反应，在人体内的适应性不太理想，且保存不便。研究表明，甲壳素与壳聚糖制成的医用缝合线可被体内溶菌酶分解，生成CO2排出体外，生成糖蛋白可被组织吸收，免除了手术后拆线的麻烦，减轻了病人的痛苦。在尿、胆汁、胰液中能保持良好的强度，使用后自行吸收，不引起过敏，还能加速伤口愈合。[3] 手术缝合线 皮肤因烧伤或外伤而缺损时,会发生体液渗出而使体内电解质平衡量被破坏、感染或引起败血症,严重者将危及生命,故应尽快覆盖创面。通常可采用自体皮、同种异体皮、异种皮及人造皮肤等皮肤代用品覆盖。自体皮与同种异体皮虽好但来源有限,且因采皮又产生新的创面;异种皮,如猪皮,存活时间短,一般仅7~ 01 天,且保存不便,有时还因抗原性而发生异性蛋白反应,人造皮因储存、运输方便,不必冷藏,不受时限,来源广而被广泛研制。[4] 人造皮肤 人造皮肤 人工皮肤提供伤口暂时的生理性覆盖，就像正常皮肤一样，具有避免机械损伤、防止细菌入侵、阻止水分蒸发和丢失的作用.[4] 人造皮肤 [5] 人类从很早就开始了骨折内固定材料的探索历程。我国古代即已有金针拔骨法整复骨折复位。20世纪40年代,医用金属材料应用己经非常普遍,主要用于骨和牙等硬组织的修复和替换,如人工关节,人工骨及各种内外固定器械。,钻基合金和钦基合金的出现,尤其是镍一钦形状记忆合金的合成,开创了骨科应用金属植入材料的新纪元,促进了内固定材料的发展。[6] 骨折固定材料 金属材料存在着显著的缺陷。 金属材料与骨组织的机械相容性不好,这种机械性能的不匹配将导致应力分布的不均匀,使受载时植入体与骨产生相对运动,从而可直接导致植入体的松动和脱位;更为重要