醫(yī)用聚氨酯

在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用

介紹

聚氨酯( PU) 是一種典型的多嵌段聚合物，具有十分靈活且多變的結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，可通過調(diào)節(jié)二異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑以及低聚物二元醇的種類、比例和分布，使聚氨酯材料不僅獲得了優(yōu)異的力學(xué)性能、回彈性和良好的加工性能，還具有了優(yōu)良的血液相容性和組織相容性。

2000年以后，人們開始對形狀記憶聚氨酯和可生物降解聚氨酯進(jìn)行了研究開發(fā)和應(yīng)用。目前醫(yī)用聚氨酯制品在人體泌尿系統(tǒng)、口腔和消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)和體外體表等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。本文介紹了近年來國內(nèi)外醫(yī)療行業(yè)中聚氨酯材料在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用。

應(yīng)用于心血管器材概述

      聚氨酯彈性體因具有優(yōu)異的力學(xué)性能和血液相容性， 已成為制備各種用于心血管領(lǐng)域的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備如中心靜脈導(dǎo)管、心臟起搏器絕緣導(dǎo)線、人造血管、心臟瓣膜、心臟輔助設(shè)備、透析導(dǎo)管和留置針等的首選材料。

      應(yīng)用于心血管領(lǐng)域的聚氨酯主要是熱塑性聚氨酯彈性體( TPU) ，醫(yī)療級 TPU 具有優(yōu)良的力學(xué)強度、韌性、回彈性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐疲勞和抗凝血等優(yōu)勢。醫(yī)療器械領(lǐng)域?qū)︶t(yī)用 TPU 需求巨大，且呈快速增長態(tài)勢。這類聚氨酯在心血管領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用為心血管疾病的醫(yī)治做出了重要的貢獻(xiàn)。但作為血液長期接觸材料，聚氨酯長期的生物穩(wěn)定性和生物相容性仍不能達(dá)到滿意的臨床效果。近年來，聚氨酯在這些方面的研究較為受人關(guān)注。

心臟起搏器絕緣導(dǎo)線

早在 1978 年聚醚型聚氨酯( Pellethane-2363)被用于心臟起搏器絕緣導(dǎo)線，1981年P(guān)arins 報道了聚醚型聚氨酯心臟起搏器絕緣導(dǎo)線的降解現(xiàn)象，從此，聚氨酯材料的生物穩(wěn)定性問題引起生物材料學(xué)家和醫(yī)療植入制品工業(yè)界的廣泛重視。

      為了提高聚氨酯的生物穩(wěn)定性，人們嘗試了許多改性方法，第一個商品化的生物穩(wěn)定性聚氨酯是Corvita 公司的聚碳酸酯聚氨酯( 牌號 Corethane) ，由于沒有了醚鍵，聚碳酸酯聚氨酯( PCU) 在體內(nèi)和體外的氧化降解試驗中都表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。

聚二甲基硅氧烷( PDMS) 是一類具有低表面能，且具有良好的熱、氧化、水解穩(wěn)定性和高柔韌性的聚合物。將 PDMS 引入聚氨酯結(jié)構(gòu)中，硅氧烷鏈段向材料表面遷移和富集，能有效屏蔽氧化和水解環(huán)境導(dǎo)致的軟段和硬段結(jié)構(gòu)的降解，從而使含硅聚氨酯具有良好的生物穩(wěn)定性。

      除了上述提到的生物穩(wěn)定性聚氨酯外，氟改性聚氨酯和聚烯烴類聚氨酯也用于醫(yī)用研究。氟改性聚氨酯具有低表面能和疏水性，能夠在材料表面形成疏水保護(hù)層，提高材料的生物穩(wěn)定性。聚烯烴類聚氨酯具有很好的耐氧化穩(wěn)定性和低溫柔順性，在穩(wěn)定性聚氨酯中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。但目前這兩類聚氨酯在臨床上的應(yīng)用較少，僅限于科學(xué)研究。

人工血管

傳統(tǒng)的人工血管大多采用滌綸( PET) 和膨脹聚四氟乙烯( ePTFE) 制作而成，聚氨酯應(yīng)用于人造血管的研究開發(fā)不斷出現(xiàn)，這其中包括Corvita、Thoratec、Pulse-Tec、Biomer 和 Mitrathane系列的聚氨酯血管。

其中Mitrathane是一種基于聚醚型聚氨酯的人造血管，具有 3 層結(jié)構(gòu)的管腔結(jié)構(gòu)，外層有大孔隙，內(nèi)層有小得多的孔隙，它的縫合撕裂強度要明顯高于發(fā)泡 PTFE 材質(zhì)的人造血管。但聚氨酯人工血管尤其是在小直徑血管( ＜6 mm) 應(yīng)用中的血液相容性仍不能完全滿足臨床需求。

人工心臟瓣膜及人工心臟和心室輔助設(shè)備

就目前來說，聚氨酯瓣膜的發(fā)展集中在人工心臟和心室輔助設(shè)備的應(yīng)用上，主要用于主動脈和二尖瓣位置。

ADIAMat 是一種用于主動脈和二尖瓣位置的聚氨酯心臟瓣膜，體外試驗和動物試驗表明該瓣膜鈣化程度低，表現(xiàn)出十分有前景的應(yīng)用價值，但目前該人工瓣膜并沒有上市。

     為了改善長期血液接觸用聚氨酯的血液相容性，除了對聚氨酯本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計調(diào)節(jié)以外，表面改性是研究的重點，如在聚氨酯材料表面形成親水涂層或在表面固定肝素、多糖、氨基酸和磷脂等生物活性大分子等。  

總結(jié)

 醫(yī)用聚氨酯是最有價值的醫(yī)用材料之一，但現(xiàn)有的聚氨酯材料還不能完全滿足臨床應(yīng)用的要求，因而未來醫(yī)用聚氨酯的發(fā)展趨勢主要包括: 開發(fā)出非錫類催化劑合成的醫(yī)用無毒聚氨酯; 聚氨酯的生物穩(wěn)定性也將繼續(xù)是應(yīng)用材料領(lǐng)域研究的重點之一。隨著人們對醫(yī)療制品的品質(zhì)要求不斷提高，醫(yī)用聚氨酯在醫(yī)用輸液、輸血、注射器具等方面取代 PVC 也是未來發(fā)展趨勢。

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