聚氨酯在醫學方面的應用及發展趨勢

來源：中國醫療器械行業協會，作者：徐珊

聚氨酯彈性體（PU），是由軟鏈段和硬鏈段交替鑲嵌組成的、含有許多—NHCOO—基團的極性高聚物，通過選擇適當的軟、硬鏈段結構及其比例，就可以合成出來既具有良好的物理機械性能，又具有血液相溶性和生物相溶性的醫用高分子材料。

其中，在醫療中使用的聚氨酯彈性體主要是熱塑性聚氨酯（TPU）彈性體。TPU是由軟段（長鏈的低聚二醇）及（二異氰酸酯及擴鏈劑）所組成的線型嵌段聚合物，聚氨酯分子結構中的軟硬段存在著極性的相溶性。由于TPU加工方便、性能優異，已被廣泛應用于制備多種醫療及保健產品。

聚氨酯特性

聚氨酯彈性體之所以能廣泛應用于生物醫學領域，與它所具備的優異性能是分不開的。

其主要性能有：

（1）優良的凝血性能；

（2）毒性實驗結果符合醫用要求；

（3）臨床應用中生物相容性好，無致畸變作用，無過敏反應，可解決天然乳膠醫用制品固有的“蛋白質過敏”和“致癌物亞硝氨析出”兩大難題，從而成為很多天然乳膠醫用制品的換代材料；

（4）具有優良的韌性和彈性，加工性能好，加工式多樣，是制作各種醫用彈性體制品的首選材料；

（5）具有優異的耐磨性、軟觸感、耐濕性、耐多種化學藥品性能；

（6）能采用通常的方法滅菌，暴露在γ射線下性能不變。

聚氨酯在醫學方面的應用

自20世紀50年代，聚氨酯首次應用于生物醫學上算起，40多年來，聚氨酯彈性體在醫學上的用途日益廠泛。1958年，聚氨酯首次用于骨折修復材料，而后又成功地應用于血管外科手術縫合用補充涂層。20世紀70年代開始，聚氯酯作為一種醫用材料已倍受重視。到20世紀80年代，用聚氨酯彈性體制造人工心臟移植手術獲得成功，使聚氨酯材料在生物醫學上的應用得到進一步的發展。

目前在醫學上，特別是在制造植入人體的各種醫療用品方面有著廣泛的用途，應用領域包括人工心臟瓣膜、人工肺、骨粘合劑、人工皮膚與燒傷敷料、心臟起博器導線、縫線、各種夾板、導液管、人工血管、氣管、插管、齒科材料、計劃生育用品等。

隨著聚氨酯在醫學生物領域中用途的不斷拓寬，聚氨酯不能自然降解的缺點也日益成為其發展的障礙，帶來了廢棄物污染環境的問題，因此，開發可生物降解的聚氨酯材料成為解決這一難題的關鍵。

現已開發的可生物降解的聚氨酯主要有以下幾種：

（1）低聚糖衍生聚氨酯；

（2）木質素、單寧及樹皮衍生聚氨酯；

（3）纖維素衍生聚氨酯；

（4）淀粉衍生聚氨酯；

（5）其他類型可生物降解聚氨酯。

聚氨酯生物降解的過程可分為兩個階段：

（1）天然高分子化合物的降解使聚氨酯在表面上形成許多微孔；

（2）產生的微孔使得微生物容易侵襲其內部的天然高分子化合物，在內部形成微孔，加速聚氨酯的降解，直至聚氨酯完全降解。由于聚氨酯具有良好的生物相容性和抗血栓性，因此，可生物降解聚氨酯在生物醫學領域具有巨大的發展潛力。

具有記憶功能的聚氨酯稱為室溫形狀記憶性聚氨酯，其工作原理是利用硬段和軟段二相之間的玻璃化溫度的差別來實現形狀記憶過程。

它可用于制作各種矯形、保形用品，如：牙科矯形器、骨科矯形器、繃帶、乳罩、腹帶等，可以先做成所希望的形狀，在使用時再加熱，使其恢復原形，從而達到預期的效果。

形狀記憶聚氨酯的應用前景廣闊，但它成本高，加工性差，實現通用化的難度依然很大。從其發展而言，改善其恢復性形狀溫度的精確性，應為研究的重點。只有準確地恢復溫度，形狀記憶制品才有使用性。

目前，TPU在醫療衛生領域的開發，正向生物工程、細胞工程、免疫工程等方面迅速發展。從長遠看，組織工程是生物醫學工程領域一個快速發展的新方向，這門交叉科學的核心是應用生物學和工程學的原理和方法來發展具有生物活性的人工替代品，用以維持、恢復或提高人體組織功能。

因此，為了獲得更長遠的發展，必須對聚氨酯這種生物材料進行改性，才能適應組織工程的發展。

聚氨酯應用現狀與發展趨勢

與國外同類產品相比，國內醫用聚氨酯彈性體研發仍存在品種少、規模小、價格高等不足，聚氨酯只占一小部分份額。美國等國家的醫用聚氧酯材料早已商業化，新材料、新用途仍在開發之中，醫療用品對合成材料的性能有嚴格的要求，研究中需相關醫療單值的支持配合。

國內不少單位從事過或正在從事醫用聚氨酯的研究，如山西省化工研究所、中山大學、上海橡膠工業制品研究所、江蘇省化工研完所等。但推廣應用不夠、影響不大，與發達國家相比差距很大。因此，自主創新，降低成本，進行高性能，系列化、規模化醫用聚氨酯彈性體研發，成為國內醫用聚氨酯界的發展方向。