丙交酯综述
13页1、前言1.1 可降解生物材料的发展及研究现状高分子材料作为20 世纪划时代的材料,已在工农业生产、国防军工、现代 科学技术中发挥着巨大作用。随着医学、科技的进步,高分子材料在医学领域中 被广泛使用,并已发展成为一个新的高分子材料分支医用高分子材料。在生物 医用高分子材料领域,生物可降解高分子材料的研究十分引人注目。1.1.1 生物可降解高分子材料的定义生物可降解高分子材料(biodegradable polymer)是指能在生物体内被水解 或酶解成为能够被生物体所吸收的无毒小分子的物质1。生物医用高分子材料, 也叫生物可吸收性高分子材料(bioabsothablePolymer),从生物降解的角度来说 也叫生物可蚀性高分子材料(bioerodablePolymer)。Kimura提出应根据某些生物 可降解高分子材料的降解产物在体内滞留时间长,难以从体内排泄或代谢掉的特 点,将生物可降解高分子材料和生物可吸收高分子材料加以区分。1987 年,生物材料的定义一书把“生物降解”定义2为“特定的生物活 动引起的材料逐渐被破坏”。以后,文献中把可降解材料定义为“在生物体内逐 渐被破坏最后完全消失的
2、材料”。1.1.2 可降解材料的分类可降解材料按来源分为合成材料和天然材料3。合成材料按大分子主链的结 构特征又分为聚酯类、聚酸酯类、聚酞胺类、聚原酸醋类等;天然材料主要有多 糖和蛋白质两大类。按降解方式可将降解材料分为化学降解材料、生物降解材料 和物理降解材料三种。1.1.3 可降解生物材料的发展概况 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,若作为异物继续留在体内,就有长期释放毒性的危险,需要再次手术取出。 此外,近年发展起来的组织工程,对与细胞构成复合体的生物材料要求更高。可 降解生物医用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或溶解并被机体吸收代谢,因此不需要再次动手术取出; 此外,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。生物降解材料是近 30年迅速发展的新兴材料,首先从可吸收缝合线开始4。第一个合成的可吸收缝合线是美国Davis&Geek公司在1970年以“Dexon商品 名上市的聚羟基乙酸(PGA)缝线。可降解的内植骨科固定装
3、置与可吸收缝合线 几乎是同时发展起来的。 90 年代初,开始应用植入体内的固定装置进行复杂的 外科手术,辅助机体自我修复。近十多年,随着药物控释和组织工程技术的发展, 可降解材料得到了迅速的发展,其应用范围涉及到几乎所有非永久性的植入装 置。1.1.4 可降解材料的研究现状 与非降解材料相比,降解材料要受到更严格的限制,特别是毒性问题。除了 高分子材料本身可能具有的潜在渗出物(如残留单体、引发剂等)毒性外,还有降 解产物的毒性及其代谢,因此降解生物医用材料的研究费用比非降解材料高得 多。理想的可降解生物材料应具有多种综合性能:(1)具有生物相容性和生物安 全性,聚合物及降解产物均无毒;(2)具有需要的生物功能,如降解速度符合治 疗要求;( 3)力学性能、物理化学性能和生物性能可调控,能通过调控分子结构 达到指定的性能,不需要添加剂和辅料;(4)具有可加工性,可通过常规的加工 方法制得需要的装置;(5)原料来源和价格具有商品化的可行性。80 年代以来,虽然己经有几十种聚合物被提出来作为可降解的生物材料, 但迄今只有很少几种被医药管理部门批准用于临床。已商品化的合成可降解材料 包括聚羟基乙
4、酸、聚乳酸、聚二氧杂环己酮(PDS)和三次甲基碳酸酯(TMC) 等。为了进一步满足临床要求,还需要开发更多有实际应用价值的降解材料。在 今后10年内,设计和合成新的可降解生物材料仍是一项重要的具有挑战性的工 作。1.2 聚乳酸概述聚乳酸(Poly lactic acid,PLA)在自然界并不存在,一般通过人工合成制得, 作为原料的乳酸则是由发酵而来。聚乳酸属合成直链脂肪族聚酯5,通过乳酸环 化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合可以得到高相对分子量的聚乳酸。聚乳酸 具有很好的生物降解性能,同时也具有良好的生物相容性和生物可吸收性,在降 解后不会遗留任何环保问题,在医用领域己被认为是最有前途的可降解高分子材 料,因而对它的研究开发极为活跃。聚乳酸作为一种高分子聚合物材料很早就引起了人们的注意, 1913 年,法 国人就通过缩聚的方法合成了聚乳酸,但是产量低,分子量小,力学性能差,因 此作为结构材料没有实用价值。后来,由于难于降解的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙 烯等的使用,造成了日益严重的白色污染,人们开始设想利用可降解的 PLA 来 代替一般通用聚合物产品。由于当时PLA生产技术的原因,所合成的P
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