生物医用天然高分子纤维材料
医疗器械商品知识五-高分子材料及其制品
可降解生物材料
包括:胶原、脂肪族聚酯、甲壳 素、纤维素、聚氨基酸、聚乙 烯醇、聚乳酸、聚己内酯、聚 磷腈等，这些材料能在生理环 境中发生结构性破坏，且降解 产物能通过正常的新陈代谢被 机体吸收或排出体外，主要用 于药物释放载体及非永久性植 入器械。
性能要求
:①安全性:必须无毒或副作用 极少。这就要求聚合物纯度高， 生产环境非常清洁，聚合助剂 的残留少，杂质含量为 ppm 级，确保无病、无毒传播条件。 同时其高分子化合物本身以及 单体杂质、降解或磨损产物不 对身体产生不良影响。
3.变高型（TPU薄膜型）可根据切口组织厚度，通过两手向内翻转扩张器 外卡环（白色双环），至紧贴腹壁，使手术切口扩张。
4.取出扩张器时，用手指伸进扩张器的通道并扣住内卡环的边缘，把内卡 环顺着通道向外牵拉，连同通道一起将手术扩张器取出。
临床应用
适用于临床各种外科手术（尤其是内窥镜手术以及小切口手 术，妇科无气腹悬吊式腹腔镜手术等），扩张切口术野、保 护切口免受损伤，减少术后切口感染。
腹腔镜手术
常规开腹手术
胸腔镜手术
乳腺癌的手术
心胸外科小切口术
头颈部手术
常规开胸手术
临床应用：妇科剖腹产手术
优点：
1. 防止羊水进入盆腔,无需填塞大量 纱布、防止腹腔感染、减少盆腔粘连 2. 预防继发子宫内膜异位症 3. 减少拉动子宫,原位缝合子宫，减
少术中术后呕吐 4.避免切口愈合不良和疤痕增生，切 口更小，愈合美观，重塑美丽身材 5.减少抗生素和镇痛药使用,不影响
发展历程
2500年前，中国和埃及的墓葬中就发现有假牙、假 鼻和假耳。人类很早就用黄金来修复缺损的牙齿， 并延用至今。 1588年，人们用黄金板修复颚骨。 1851年，发明了天然橡胶的硫化方法后，有人采用 硬胶木制作了人工牙托的颚骨。 20世纪，高分子、新型金属、陶瓷材料的发展为生 物医学材料研究与应用提供了新的机会。1936年发 明了有机玻璃后，很快就用于制作假牙和补牙； 1943年赛璐珞薄膜开始用于血液透析。
生物医用材料系列天然高分子生物医学材料
生命，
• 人们对生物医学高分子材料的重视与关切是因
为
–构成人体肌体的基本物质，诸如蛋白质、核
糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物； –人类肌体的皮肤，肌肉，组织和器官都是由 高分子化合物组成的。
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• 天然高分子材料是人类最早使用的医学材料之一。
• 到了五十年代中期，由于合成高分子的大量涌现，曾 使这类材料退居次要地位。 • 天然材料具有不可替代的优点： – 多功能性质 – 与生物体的相容性、 – 生物可降解性，
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• 膜的滤过速度一般以中分子量的维生素B12 （分子量1355）作为对照。 • 铜珞玢经过长期连续使用也可引起诸如神经
障碍、色素沉积等弊端，未移除的中分子量
物质在体内蓄积亦可引起病理症状和出现暂 时性白细胞减少症。
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醋酸纤维素膜：
• 是纤维素上的羟基被乙酰基部分取代所得到的产 物， • 它降低了氢键的影响，增加链时分离，使聚合物 活性降低， • 因而可以采用溶剂浇注法和熔融法进行加工。
在已知的数百种多糖中，其化学结构差异
很大，因而表现出不同的性能特点，如
• 水溶性和水不溶性、
• 酸性、碱性、中性存在体；
• 凝胶态生理信息载体， • 抗凝血活性物质等形式。
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一、纤维素
• 纤维素是由 D- 吡喃葡萄糖经由 β-1 ， 4 糖苷键连接 的高分子化合物。 • 具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁 的主要成分。
也可使其转变为Ⅱ型结构。
• 从热力学角度考虑，Ⅱ型结构更为稳定。
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• 纤维的结晶程度在不同天然纤维也存在差异，
– 随着结晶程度的提高，其抗张程度、硬度、密度 增加， – 但弹性、韧性、膨润性、吸水性、化学反应性下 降。
优良的生物材料--丝素蛋白
优良的天然生物材料——丝素蛋白摘要：本文简单介绍了一种天然高分子纤维蛋白——丝素蛋白，由于其具有良好的生物相容性及降解性，被广泛研究用于生物医药材料。
本文就丝素蛋白的性能、制备及相关应用简单作了综述。
关键词：丝素蛋白天然高分子生物医用材料生物相容性0引言丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，由蚕茧缫丝脱胶而得到,来源丰富,是一种无生理活性的天然结构性蛋白。
丝素蛋白由分子量为5万左右的小肽链和分子量为3O万左右的大肽链组成。
其蛋白质的氨基酸组成以甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸为主，与人体的皮肤和头发的角朊极为接近，这成为一些研究中，将丝素用于人造皮肤制造的原因之一。
丝素蛋白的结晶部分为较为紧密的B折叠结构，在水中仅发生膨胀而不能溶解，亦不溶于乙醇等有机溶剂，但可在一些特殊的中性盐溶液中发生无限膨胀形成粘稠的液体，透析除盐即可得到丝素的纯溶液。
然后通过喷丝、喷雾或延展、干燥等处理，可得到再生丝、凝胶、薄膜或微孔材料等产品。
丝素蛋白材料具有良好的生物相容性，在生物医用材料领域的应用前景甚广。
1丝素蛋白的主要性能1.1可生物降解性材料的降解性也是衡量其能否作为组织替代品的标准之一。
理想的人工组织材料应具有与修复区组织细胞生长一致的降解速率。
同时，不能降低相关的力学性能，这样才能为新生组织提供相应的力学支撑。
丝素蛋白可降解吸收，但需时较长，因为蛋白质水解反应通常由一种异体反应控制，而吸收速率与移植点、机械环境、健康状况、生理特点、种类及丝素纤维直径有关。
因蛋白酶作用点的不同，不同的酶对丝素蛋白的降解程度各异。
研究表明，丝素膜在37℃、1.0U/mL蛋白酶X IV作用15d降解70%，胶原酶I A降解52%，α-糜蛋白酶降解32%。
降解过程中丝素膜内孔孔径逐渐扩大，至完全崩解。
丝素膜经不同酶讲解后平均相对分子质量由小到大依次为：蛋白酶X IV、胶原酶IA、α-糜蛋白酶，经蛋白酶X IV降解后的制品一半以上是游离氨基酶。
生物医用材料系列天然高分子生物医学材料
纤维素—OH+HNO3
纤维—O—NO2 +H2O
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赛珞玢
• 1938年W. Thalhimer将赛珞玢管作为透析膜使用， • 1944年W. J. Kolff等人用赛珞玢制造的人工透析器
首次用于临床。 • 1965年作为透析膜材料的赛珞玢到逐渐被淘汰。
原因： – 粘胶中含有磺化物， – 赛珞玢膜中残存磺化物将对人体产生不良影响。 – 尿素、肌酐等的透析性也不十分好。
• 人们对生命科学的浓厚兴趣在于人类本身就是 生命，
• 人们对生物医学高分子材料的重视与关切是因 为 –构成人体肌体的基本物质，诸如蛋白质、核 糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物； –人类肌体的皮肤，肌肉，组织和器官都是由 高分子化合物组成的。
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• 天然高分子材料是人类最早使用的医学材料之一。
• 相似之处在于它们在体内很容易降解，降解产物 对人体无毒且可为人体所吸收，参与人体的代谢 循环，因此具有广泛的潜在用途。
• 目前天然生物高分子材料主要有 – 天然多糖类材料和 – 天然蛋白质材料二大类。
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第一节 天然多糖类材料
• 多糖是由于许多单糖分子经失水缩聚，通过糖苷 键结合而成的天然高分子化合物；
• 具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁 的主要成分。
• 常与木质素、 半纤维素、树脂等伴生在一起， 是 存在于自然界中数量最多的碳水化合物 。
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• 纤维素分子呈长链状，是一种结晶性高分子化合物 • 不同种纤维素之间的结晶结构存在差异，
– 天然纤维素属纤维Ⅰ型， – 再生纤维素属纤维Ⅱ型。 • 用强碱处理天然纤维，结晶结构发生变化，由Ⅰ型 变为Ⅱ型。 • 用铜胺碱溶液溶解天然纤维素，再进行还原沉淀， 也可使其转变为Ⅱ型结构。 • 从热力学角度考虑，Ⅱ型结构更为稳定。
生物医用高分子材料
生物医用高分子材料生物医用高分子材料是一类应用于生物医学领域的高分子材料，具有优良的生物相容性、生物降解性和生物活性等特点。
这类材料旨在解决生物医学领域中的各种问题，如组织工程、药物缓释、生物传感等。
以下将介绍几种常见的生物医用高分子材料及其应用。
首先是生物可降解高分子材料，如聚乳酸（PLA）和聚乳酸-羟基磷灰石（PLGA）。
这类材料能够在体内逐渐降解，并最终被代谢排出体外，具有较好的生物相容性。
它们主要应用于组织修复与再生领域，如制作支架用于骨骼修复、软组织修复和脑部损伤修复等。
其次是生物活性高分子材料，如天然高分子材料胶原蛋白和壳聚糖。
这些材料本身具有一定的生物活性，能够促进细胞黏附、分化和增殖。
它们常用于组织工程中的细胞载体和生物传感器的制备，如用胶原蛋白包裹干细胞用于皮肤再生、用壳聚糖包裹药物用于药物缓释等。
另外一类是生物仿生高分子材料，如聚乙二醇（PEG）。
这类材料模拟生物体内的液体环境，具有良好的生物相容性和抗生物粘附能力。
它们主要应用于制备人工器官、药物控释系统和生物分离材料等，如用PEG涂层改善人工心脏瓣膜的生物相容性、用PEG修饰纳米材料用于靶向药物传递等。
此外，还有一种重要的生物医用高分子材料是羟基磷灰石（HA）。
羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，能够与骨组织有很好的结合性。
它常用于骨修复和牙科领域，如制备骨替代材料、牙齿填充材料和人工牙齿的固定材料等。
总之，生物医用高分子材料在生物医学领域中具有广泛的应用前景。
它们的出现为治疗和修复各种组织和器官提供了新的手段，将对人类健康产生深远影响。
然而，随着研究的深入，还需要克服一些挑战，如材料的稳定性、生物相容性和生物降解速度等问题，以进一步提高材料的应用性能和安全性。
生物医用高分子材料及应用Polymericbio-materialsandits-
( 2 ) 低分子药物的高分子化。
低分子药物在体内新陈代谢速度快, 半 衰期短, 体内浓度降低快, 从而影响疗效, 故需 大剂量频繁进药, 而过高的药剂浓度又会加重 副作用, 此外, 低分子药物也缺乏进入人体部 位的选择性 。将低分子药物与高分子结合的 方法有吸附 、共聚 、嵌段和接枝等 。第一个 实现高分子化的药物是青霉素
总结
生物技术将是21 世纪最有前途的技术, 生物 医用高分子材料将在其中扮演重要角色, 其性能将 不断提高, 应用领域也将进一步拓宽 。今后的发展 趋势将主要体现在以下几个方面 : ( 1 ) 医用可生物降解高分子材料因其具有良好 的生物降解性和生物相容性而受到高度重视, 论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材 料, 都将得到巨大的发展。
氨酯等。
◆ 人工心脏 材料多用聚醚氨酯和硅橡胶等。
◆ 人工肺 多用聚四氟乙烯、硅橡胶等材料
◆ 人工肾 材料除要求具备良好的血液相容性外, 还要求材
料具有足够的湿态强度、有适宜的超滤渗透性等, 可充当这一使命的材料有乙酸纤维素、铜氨再生纤 维素、尼龙、聚砜及聚醚砜等。
为提高人造器官的血液相容性, 现阶段的 研究重点是对现有生物材料的表面进行改性 和修饰, 其方法有 :
( 2 ) 复制具有人体各部天然组织的物理力学性 质和生物学性质的生物医用材料, 达到高分子 的生物功能化和生物智能化, 是医用高分子材 料发展的重要方向 。此外, 用生物技术合成高 分子的反应条件更温和 、产物的生物降解性 能更好, 因而具有诱人的前景。
( 3 ) 人工代用器官在材料本体及表面结构的有 序化 、复合化方面将取得长足进步, 以达到与 生物体相似的结构和功能, 其生物相容性将大 大提高。
5 眼科用高分子材料
生物医用高分子材料
第25卷第4期山 西 化 工Vol.25 N o.42005年11月SHAN XI CHEM ICA L INDU ST RYNov.2005收稿日期:2004-12-01作者简介:谭英杰,男,1971年出生,1995年毕业于华北工学院,学士学位,讲师,主要从事高分子材料共混改性研究。
综述与论坛生物医用高分子材料谭英杰, 梁玉蓉(华北工学院分院材料科学系,山西 太原 030008)摘要:阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况,综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。
关键词:生物医用高分子材料;发展趋势;综述中图分类号:R 318.08 文献标识码:A 文章编号:1004-7050(2005)04-0017-031 概述生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。
研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学[1]。
虽已有四十多年的研究历史,但蓬勃发展始于20世纪70年代,随着高分子化学工业的发展,出现了大量的医用新材料和人工装置,如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器以及骨生长诱导剂等。
近十年来,由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展,医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。
2 生物医用高分子材料分类生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。
2.1 天然生物材料天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子,如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维,从海藻植物中提取的海藻酸盐,从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜,以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。
这些纤维都具有很高的生物功能和很好的生物适应性,在保护伤口、加速创面愈合方面具有强大的优势,已引起国内外医务界广泛的关注。
天然高分子材料研究进展
四、结论
四、结论
天然生物医用高分子材料由于其出色的生物相容性和生物活性，在医疗领域 具有广泛的应用前景。随着科技的不断进步，相信未来会有更多新型的天然生物 医用高分子材料被开发出来，为人类的健康事业做出更大的贡献。
谢谢观看
二、天然高分子外敷材料的种类 和应用
二、天然高分子外敷材料的种类和应用
1、壳聚糖：壳聚糖是一种来源于甲壳类动物的外壳的天然高分子，具有良好 的生物相容性和抗菌性。它可以用于制作药物载体，促进伤口愈合，防止感染。
二、天然高分子外敷材料的种类和应用
2、纤维素：纤维素是一种常见的天然高分子，具有优良的力学性能和生物相 容性。它可以被用作医用敷料，能够吸收伤口的渗出物，促进伤口愈合。
3、医疗器械
3、医疗器械
天然非生物降解高分子材料具有良好的机械性能和化学稳定性，可用于制作 医疗器械。例如，纤维素可加工成纤维束、膜材料等，用于制作医疗器械的包装 材料、支架材料等。
三、天然生物医用高分子材料的 研究进展
三、天然生物医用高分子材料的研究进展
近年来，随着对天然生物医用高分子材料的深入研究，越来越多的新型天然 生物医用高分子材料被开发出来。其中，基于蛋白质的纳米粒子已成为药物载体 的重要研究方向。这些纳米粒子具有良好的生物相容性和生物活性，同时可以通 过化学修饰来改善其药物载体性能。此外，基于甲壳素和壳聚糖的纳米粒子也因 其优良的生物相容性和生物活性而备受。这些纳米粒子可以作为药物载体和基因 载体，通过控制药物和基因的释放来提高疗效。
五、结论
五、结论
天然高分子外敷材料作为一种绿色、安全的材料，在医疗、环保、能源、信 息等多个领域具有广泛的应用前景。随着科技的发展，这些材料的研究和应用也 将不断地深化和扩展。未来，我们需要进一步加强对天然高分子外敷材料的改性 研究和应用研究，以开发出性能更优、应用更广的材料，为人类的生产和生活提 供更多的贡献。
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生物医用天然高分子纤维材料伍冬平(苏州大学材料工程学院,江苏苏州 215021摘 要:对纤维素及其衍生物纤维、甲壳素及其衍生物纤维、海藻酸纤维、胶原纤维及丝蛋白纤维等生物医用天然高分子纤维材料的发展近况、研究成果及在临床上的应用进行了综述,并展望了其发展前景。
关键词:生物医用材料;高分子;纤维生物医用高分子纤维材料包括合成高分子及天然高分子两大类。
天然高分子制成的纤维材料由于具有较好的生物相容性、生理活性,并可逐步降解,在外伤敷料、外科手术缝合线、组织工程与人工器官等的研究中逐渐得到了日益广泛的重视。
生物医用天然高分子纤维材料有纤维素及其衍生物纤维、甲壳素及其衍生物纤维、海藻酸纤维、胶原纤维、丝蛋白纤维等。
本文将介绍以上几种生物医用天然高分子纤维材料的应用研究与发展现状。
1 纤维素及其衍生物纤维材料纤维素资源丰富,原料易得,价格低廉;是地球上最大一类的天然高分子。
由于纤维素纤维是一种亲水性纤维,以纤维素为原料的医用敷料在医疗卫生行业的应用已经有很长的历史。
棉和粘胶等纤维素类纤维有较好的吸水性,因此适合于制备创面用敷料。
传统的棉纱布仍然是伤口护理中使用的主要材料,粘胶非织造布产品在医疗卫生行业也有很多应用。
而醋酸纤维素,也是亲水性的,耐弱酸稀溶液,耐微生物作用,生物相容性良好,易成膜,广泛用作血液透析和血液过滤膜。
可降解性、生物兼容性是纤维素及其衍生物的重要特性,各种纤维素类医用材料陆续被开发和利用,如医用缝合线、医用可吸收止血材料等[1]。
医用可吸收止血材料的一大特点是体内可自行吸收,手术后不用取出,故常用于体内微细血管的止血[2]。
该种材料有多种形式:絮状,海绵状,针织物等。
目前英、美等西方国家能生产该类产品,但价格昂贵。
氧化纤维素是纤维素衍生物的一种,它可用作医学可吸收止血纱布,既能止血,又能被身体吸收。
孙宾等[3]制备的一种絮状氧化纤维素材料,通过动物试验初步表明其具有较强的止血吸收性能。
许多纤维素通过化学处理可被转化成水溶性高分子[4]。
羧甲基纤维素(CM C)就是一种水溶性纤维素衍生物。
从化学的角度来看,CM C可以在碱性条件下用氯乙酸处理纤维素来制备[5]。
羧甲基化处理可以用来把棉和粘胶纤维制成具有高吸湿性的羧甲基纤维素纤维。
这种改性处理使传统的以棉或粘胶纤维为原料的医用敷料的性能得到了很大的改善,在对脓、血的伤口护理中有很好的实用价值[6]。
以AquacelT M为品牌的水溶性纤维敷料是一种由100%的羧甲基纤维素纤维制备的创面用敷料,近几年在国际市场上取得了很大的商业成功。
这种产品是以溶剂法生产的Tencel纤维为原料,用氯乙酸处理后得到的部分羧甲基化天丝纤维制成针刺非织造布。
该产品中的羧甲基化纤维保持了T encel纤维的强度和柔软性,有很好的手感。
当与水接触时,由于纤维结构中的羧甲基基团能将大量的水分吸入纤维的内部,之后整个敷料形成一种水凝胶体。
因而敷料具有低粘合性,在伤口愈合的时候可以很方便地从伤口上去除。
因为这类敷料具有高吸湿性和形成胶体的能力,所以可应用在渗出液比较多的伤口上,包括溃疡、手术伤口、植皮伤口、 度和度烧伤以及其它伤口[6]。
2 甲壳素及其衍生物纤维材料甲壳素(chitin)又名甲壳质,是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源,其中海洋生物的甲壳素生成量在1010t 以上。
甲壳素是生物合成的天然高分子,可生物降解,安全无毒,又有良好的生物相容性且化学性质稳定。
甲壳素的主要衍生物是甲壳素脱乙酰基后的产物!!!脱乙酰甲壳素,又名壳聚糖,其溶解性大大改善,应用范围更广泛。
甲壳素类纤维是由甲壳素类物质为原料制得的,因此它们也具有上述甲壳素类物质的一些性能,如良好的生物活性、生物相容性、生物可降解性等。
甲壳素类纤维独特的生物特性具体表现为组织亲和性、无免疫抗原性、促愈合性、抑菌性等,因而成为重要的生物医学材料之一[7]。
壳聚糖及其衍生物在人体内可生物降解,并具有良好的生物相容性,因此作为药物载体使用有着极大的优越性。
甲壳素和壳聚糖作为缓释剂可使药物的释放受到控制,血药浓度平稳,保持在有效浓度范围内,延长有效时间而不出现毒性[8]。
壳聚糖含有氨基葡萄糖基元,与调控软骨细胞再生的 -型胶原和糖胺聚糖的结构相似,因而可在组织工程中用作软骨组织细胞附着的骨架材料[9]。
研究表明,用甲壳素、壳聚糖等原料制成的人工皮肤(医用敷料)吸水性好、透气性好、组织相容性好,具有抑制细菌生长和和止血作用,而且能促进创面愈合。
国外已有甲壳素非织造布人工皮肤商品,用于整形内科、皮肤科,作为烧伤( 度、 度)、菜皮伤(植皮)、植皮伤以及肤介伤的被覆保护材料。
我国关于甲壳素、壳聚糖医用敷料也有多项专利问世。
东华大学以甲壳素、壳聚糖制成纤维再加工成的非制造布医用敷料已于1998年投放市场。
甲壳素类纤维可以做成各种止血棉、绷带和纱布,方便、适用、效果好,废弃后自然降解,不会污染环境,近年来已被美国装备在军队中。
制造人工生物器官是壳聚糖重要的应用方面。
用甲壳素及其衍生物的中空纤维分离膜制成的人工肾于20世纪80年代中期分别申请了欧洲和日本专利,这类膜不仅可以经受高温消毒,而且有较大的机械强度。
在对血液透析时,其克服了长期使用醋酸纤维和铜铵纤维膜制成的人工肾对中、低分子有毒物质透过率低的缺点[7]。
用甲壳素材料制成的医用可吸收缝合线,具有柔软、易打结、机械强度高、易吸收、不改变皮肤胶原蛋白中羟脯氨酸含量,无炎症反应等特点,而且可用常规方法消毒,增加伤口抗张强度,加快伤口愈合。
20世纪80年代末,杜邦公司就有高强力甲壳素纤维的专利问世。
日本联合制药厂也大量生产甲壳素及其衍生物纤维类医用缝合线。
国内东华大学研制的甲壳素手术缝合线也已经通过了鉴定[7]。
3 海藻酸纤维材料海藻酸是从海藻植物中提炼的多糖物质,是由 -D-甘露糖醛酸(M )与 -L -古罗糖醛酸(G)经过1,4键合形成的线型共聚物,其中G 和M 单元可排列不同长度和比例的GG 、M M 和M G 链。
海藻酸纤维一般用湿法纺丝纺制,制备过程是将可溶性海藻酸盐(铵盐、钠盐、钾盐)溶于水形成粘稠溶液,脱泡过滤后通过喷丝孔挤入含有高价金属离子(镁离子除外,一般为钙离子)的凝固浴中,形成固态海藻酸钙纤维长丝,经过拉伸、水洗、干燥、卷曲成形,再经分离、梳理和铺层制成连续的非织造布。
有时可经过针刺使纤维互相交缠,增加强力,然后将非织造布切割成所需尺寸,最后检验、消毒和包装[10]。
海藻酸纤维具有高吸湿成胶性、整体易去除性、高透氧性、生物相容性、生物降解吸收性、高离子吸附性等优异特性以及环保的生产工艺[11]。
当海藻酸钙纤维用于伤口接触层时,它与伤口之间相互作用,会产生海藻酸钠、海藻酸钙凝胶。
这种凝胶是亲水性的,可使氧气通过而细菌不能通过,并促进新组织的生成。
与传统敷料相比,海藻酸敷料吸湿性高,止血性能好,生物相容性好,能促进伤口愈合,伤口复愈后可无疼痛地揭除。
1962年,英国人Winter 发现[12],伤口的表面处在潮湿的环境下比在干燥的环境下愈合要快。
冯鸿诚制备了一种用于快速吸收、止血且不粘连创面的海藻酸钙医用敷贴,该敷贴依次由防护纸、针刺网状海藻酸钙非织造布和普通非织造布组成。
此海藻酸钙敷贴使用方便,贴敷舒适,透气性好,创口愈合快,并且不粘连创面。
孙玉山等用海藻酸钠为原料配成纺丝原液,采用含凝固剂氯化钙的水溶液为凝固系统,在常规纺丝机上纺丝成形,在空气介质中牵伸,得海藻酸盐纤维,经干燥、切断、梳理、铺网、针刺工艺制成可吸收、止血的医用非织造布敷料;敷料工艺简单,生产成本低,止血快速,吸收性高。
Kershaw 等用含70%~75%甘露糖醛酸(高M ),相对分子质量为7000~40000的海藻酸钠制备成Na +/Ca 2+为15~25/75~85的高吸湿海藻酸医用敷料。
Mahoney 等将木炭吸附剂以粉状或颗粒状均匀地分散在海藻酸纤维内,制成含木炭10%~20%的海藻酸织物用于有恶臭伤口的敷料,恶臭物质被吸附而固定于敷料表面区域,而且克服了以往含木炭吸附剂伤口敷料僵硬的缺点。
Scherr 将一纤维状的海藻酸纤维衬层针刺入一普通纤维支持衬层上并一起缝编,制成海藻酸伤口敷料用于创伤治疗[13]。
海藻酸钠作为医用纱布、绷带和敷料已产业化,如Steriseal 的Sor bsanTU (高M 海藻酸钙纤维)、Kendall 的Cur asorb1M (海藻酸钙,钠纤维)、Bro th ier 的Alg osterilT M(高G 海藻酸钙纤维)、Co nv atec Ltd.的KaltocarbT M(高G 海藻酸钙/钠纤维)。
海藻酸纤维还可以作为治疗伤口药物的载体以制备抗菌纤维[14]。
由于纤维具有较大的表面积和较小的直径,比常规的薄膜和棉球载体具有较好的吸收与柔软性能,因而近年来以纤维作为药物载体受到较多的重视,其中海藻酸作为药物载体还具有较好的生物医学性能。
4 胶原纤维材料胶原是动物结缔组织(皮、肌腱、韧带、软骨等)的主要蛋白成分,占哺乳动物蛋白总量的30%。
由于胶原蛋白的良好的生物相容性,较弱的抗原性,亲水性好,其多孔构造有利于细胞的粘附,作为细胞外基质成分,对细胞具有诱导分化作用等[15]诸多优良性质,而具有广泛用途。
目前国外已有较多胶原基医学材料的研究和专利报道[16],而国内的研究论证与临床应用还处于起步阶段[17],对胶原蛋白生化利用的相关问题重视不够,尚未见系统介绍[18]。
Or ig ill 等合成了一种PEG/胶原微纤维复合物,作为一种可吸收的止血材料,可有效控制骨及其它硬组织的破损出血,与传统所用的骨蜡止血材料相比,该材料能可控释放凝血组分,适用温度更广,具有更好的生物降解性和生物相容性,同时并不影响组织的康复,止血组分为胶原微纤维。
在皮肤替代物的应用方面,胶原基移植物已被广泛应用于传送培养好的皮肤细胞或者是药物载体以及进行皮肤替代和烧伤治疗的载体;重组I 型胶原非常适合用于皮肤替换和烧伤治疗,因其具有良好的机械强度和生物相容性。
而骨替代物的应用方面,目前已有利用胶原作为移植载体用于骨介入蛋白的载运,利用骨形态基因蛋白2(rhBMP2)。
作为生物工程用组织,可利用I 型胶原网络在体外将细胞置于三维结构材料中,制成临时的细胞外间质支架;H uynh 等利用I 型牛皮胶原制成的接枝物整合到宿主组织上,从而提供了一个重建功能化血管的支架;三维胶原支架可在体内生物降解,并且具有有利于细胞吸附的大比表面,便于血管化过程,可用作人造血管、心脏瓣膜或细胞移植装置。
此外,胶原还可以作为药物释放载体材料[19]。
湿法纺丝制成的胶原纤维,结构与天然肌腱相近,是理想的人工肌腱材料,可用于断裂肌腱的修复,但强度与天然肌腱相比要低得多。