综述文章编号:100523360(2004)20220053205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收稿日期:2003208221前言医用生物降解塑料是生物医用材料中最重要的一类,是指那些在植入人体并经过一段时间后,能逐渐被分解或破环的塑料。被植入的这种异物在完成使命后,会自动分解成无毒无害的物质,从体内排出。此类塑料是适应医学应用的需要而发展起来的。许多医学植入装置(如矫形装置和药物控释制剂等)只是短期或暂时起作用,若作为异物继续留在体内,就有长期释放毒性的潜在危险,需要手术取出。此外,近年发展起来的组织工程,对于细胞构成复合体的生物材料要求更高。而生物降解塑料在体内生理环境下可逐步降解或溶解并被机体吸收代谢,因此不需要再次手术取出;此外,大部分医用生物降解塑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。医用生物降解塑料是近30多年迅速发展的新兴材料。自1967年,Schmitt,E1E1[1]首先获得可吸收缝线专利开始,尤其近10多年,随着药物控释和组织工程技术的发展,医用生物降解塑料得到迅速发展,其应用范围涉及到几乎所有非永久性的植入装置(表1)。1降解机制医用生物降解塑料在体内的降解和吸收是受生物环境作用的复杂过程,包括物理、化学和生化因素。物理因素主要是外应力,化学因素主要有水解、氧化及酸碱作用,生化因素主要是酶和微生物。由于植入体内的塑料主要接触组织和体液,因此水解(包括酸碱作用和自催化作用)和酶解是最主要的降解机制[2,3]。表1医用生物降解塑料应用类别及实例应用类别应用实例心血管植入物心脏合瓣膜、血管植入物、起搏器、支架整形和重建植入物丰乳或重建、上颌面重建矫形外科假肢髋关节、骨折固定、人工骨眼系统隐形眼镜、人工晶体牙科植入物义齿、防龋涂料神经植入物脑积水分路、蜗状植入物体外循环装置氧合器、透析器、血液分离器导管导尿管、脑积液导管药物释放控制装置片剂或胶囊涂层、经皮体系、微囊植入物普通外科缝线、外科制品、粘合剂、血液代用品诊断制品免疫微囊111水解机制塑料在生物中的降解,首先被水解或氧化降解为小分子,然后再被吸收排泄。大量研究表明,医用生物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。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。植入装置溶蚀,宏观上是装置整体结构被破坏,体积变小,逐渐变为碎片,最后完全溶解并在植入部位消失;35№2(Sum1160)April2004塑料科技PLASTICSSCI1&TECHNOLOGY微观上是大分子链发生化学分解,如分子量变小、交联度降低、分子链断开和侧链断裂等,变为水溶性的小分子而进入体液。上述过程是降解的第一阶段。第二阶段是吸收阶段,即进入体液的降解产物被细胞吞噬并被转化和代谢〔4〕。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氧化反应是塑料在体内降解吸收的重要因素,酶在一定程度上影响降解机制和速度。以下是几种可能的酶作用机制[5,6]。11211酶促水解机制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,而水解酶可促进易水解聚合物的降解。容易被水解酶降解的聚合物由聚酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚-α氰基丙烯酸以及某些聚酯型聚氨酯。11212酶促氧化机制对一些非水解性塑料,另一可能的降解机制是酶催化的氧化。组织学研究已经证实,材料在体内最后是通过吞噬细胞和巨细胞内吞作用而吸收代谢的。2影响塑料降解的因素表2影响塑料降解的可能因素因素分类具体因素材料因素化学结构:水解性、亲水性、离子强度等构型:光学异构体、立体规整度形态:结晶型或无定性以及结晶度大小分子量:分子量大小、分子量的多分散性形状:比表面积的大小低分子物的存在:自催化作用植入部位的环境因素体液:pH大小、金属离子酶:种类和浓度吸附物质的种类物理因素外应力的...
