时间:2023-12-21 11:31:47
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇生物医用材料的发展,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
生物医用高分子材料是一种聚合物材料,主要用于制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械。按照来源的不同,生物医用高分子材料可以分为天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2种。前者是自然界形成的高分子材料,如纤维素、甲壳素、透明质酸、胶原蛋白、明胶及海藻酸钠等;后者主要通过化学合成的方法加以制备,常见的有合聚氨酯、硅橡胶、聚酯纤维、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性质,生物医用高分子材料可以分为非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃,芳香聚酯、聚硅氧烷等;后者包括聚乙烯亚胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亚胺—聚乙二醇—聚(β-胺酯)共聚物、聚乙烯亚胺—聚碳酸酯共聚物等。
生物医用高分子材料作为植入人体内的材料,必须满足人体内复杂的环境,因此对材料的性能有着严格的要求。首先,材料不能有毒性,不能造成畸形;其次,生物相容性比较好,不能与人体产生排异反应;第三,化学稳定性强,不容易分解;第四,具备一定的物理机械性能;第五,比较容易加工;最后,性价比适宜。其中最关键的性能是生物相容性。
根据国际标准化组织(InternationalStandardsOrganization,ISO)的解释,生物相容性是指非活性材料进入后,生命体组织对其产生反应的情况。当生物材料被植入人体后,生物材料和特定的生物组织环境相互产生影响和作用,这种作用会一直持续,直到达到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括组织相容性、细胞相容性和血液相容性。
二、生物医用高分子材料的发展历史
人类对生物医用高分子材料的应用经过了漫长的阶段。根据记载,公元前3500年,古埃及人就用棉花纤维和马鬃缝合伤口,此后到19世纪中期,人类还主要停留在使用天然高分子材料的阶段;随后到20世纪20年代,人类开始学会对天然高分子材料进行改性,使之符合生物医学的要求;再后来人类开始尝试人工合成高分子材料;20世纪60年代以来,生物医用高分子材料得到了飞速发展和广泛的普及。1949年,美国就率先发表了研究论文,在文中第1次阐述了将有机玻璃作为人的头盖骨、关节和股骨,将聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况,对医用高分子的应用前景进行了展望。这被认为是生物医用高分子材料的开端。
在20世纪50年代,人类发现有机硅聚合物功能多样,具有良好的生物相容性(无致敏性和无刺激性),之后有机硅聚合物被大量用于器官替代和整容领域。随着科技的发展,20世纪60年代,美国杜邦公司生产出了热塑性聚氨酯,这种材料的耐屈挠疲劳性优于硅橡胶,因此在植入生物体的医用装置及人工器官中得到了广泛应用。随后人工尿道、人工食道、人工心脏瓣膜、人工心肺等器官先后问世。生物医用高分子材料也从此走上快速发展的道路。
三、生物医用高分子材料的发展现状、前景和趋势
据相关研究调查显示,我国生物医用高分子材料研制和生产发展迅速。随着我国开始慢慢进入老龄化社会和经济发展水平的逐步提高,植入性医疗器械的需求日益增长,对生物医用高分子材料的需求也将日益旺盛。2015年1月28日,中国医药物资协会的《2014中国单体药店发展状况蓝皮书》显示,2014全年全国医疗器械销售规模约2556亿元,比2013年度的2120亿元增长了436亿元,增长率为20.06%。但是相比于医药市场总规模(预计为13326亿元)来说,医药和医疗消费比为1∶0.19还略低,因此业内普遍认为,医疗器械仍然还有较广阔的成长空间,生物医用高分子材料也将迎来良好的发展前景。
根据evaluateMedTech公司基于全球300家顶尖医疗器械生产商的公开数据而得出的报告《2015-2020全球医疗器械市场》预测,2020年全球医疗器械市场将达到4775亿美元,2016-2020年间的复合年均增长率为4.1%。世界医疗器械格局的前6大领域包括:诊断、心血管、影像大型设备、骨科、眼科、内窥镜,其中生物医用高分子材料在其中都得到了广泛的应用。
以往的医学研究对组织和器官的修复,更多是选择一种替代品,实现原有组织和器官的部分功能。随着再生医学和干细胞技术的迅速发展,利用生物技术再生和重建器官、个性化治疗和精准医学已经成为趋势。因此传统的生物医药高分子材料已经不能满足现有的需求,需要模拟生物的结构,恢复和改进生物体组织与器官的功能,最终实现器官和组织的再生,这也是生物医用高分子材料未来的发展方向。
生物医用高分子材料在医疗器械领域中得到了非常广泛的应用,主要体现在人工器官、医用塑料和医用高分子材料3个领域。
1.人工器官
人工器官指的是能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料;或者说是具有天然器官组织或部件功能的材料,如人工心瓣膜、人工血管、人工肾、人工关节、人工骨、人工肌腱等,通常被认为是植入性医疗器械。人工器官主要分为机械性人工器官、半机械性半生物性人工器官、生物性人工器官3种。第1种是指用高分子材料仿造器官,通常不具有生物活性;第2种是指将电子技术和生物技术结合;第3种是指用干细胞等纯生物的方法,人为“制造”出器官。目前生物医用高分子材料主要应用在第1种人工器官中。
目前,植入性医疗器械中骨科占据约为38%的市场份额;随后是心血管领域的36%;伤口护理和整形外科分别为8%左右。人工重建骨骼在骨科产品市场中占据了超过31%的市场份额,主要产品是人工膝盖,人工髋关节以及骨骼生物活性材料等,主要应用的生物医用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增强聚乳酸、自增强聚乙醇酸等。心血管产品市场中支架占据了一半以上的市场份额,此外还有周边血管导管移植、血管通路装置和心跳节律器等。
目前各国都认识到了人工器官的重要价值,加大了研发力度,取得了一些进展。2015年,美国康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料,并准备将其用于创建一个人工心脏。在我国,3D打印人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理总局(CFDA)注册批准,这也是我国首个3D打印人体植入物。
人工器官未来发展趋势是诱导被损坏的组织或器官再生的材料和植入器械。人工骨制备的发展趋势是将生物活性物质和基质物质组合到一起,促进生物活性物质的黏附、增殖和分化。血管生物支架的发展趋势是聚合物共混技术,如海藻酸钠/壳聚糖、胶原/壳聚糖、胶原/琼脂糖、壳聚糖/明胶、壳聚糖/聚己内酯、聚乳酸/聚乙二醇等体系。
2.医用塑料
医用塑料,主要用于输血输液用器具、注射器、心导管、中心静脉插管、腹膜透析管、膀胱造瘘管、医用粘合剂以及各种医用导管、医用膜、创伤包扎材料和各种手术、护理用品等。注塑产品是医用塑料制品当中产量最大的品种。与普通塑料相比,医用塑料要求比较高,严格限制了单体、低聚物、金属离子的残留,对于原材料的纯度要求很高,对加工设备的要求也非常严格,在加工和改性过程中避免使用有毒助剂,通常具有表面亲水、抗凝血等特殊功能。常用医用塑料包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)等。
目前医用塑料市场约占全球医疗器械市场的10%,并保持着每年7%~12%的年均增长率。统计数据显示,美国每人每年在医用塑料领域消费额为300美元,而我国只有30元,由此可见医用塑料在我国的发展潜力非常大。
我国医用塑料制品产业经过多年的发展,取得了长足的进步。中国医药保健品进出口商会统计数据显示,2015年上半年,纱布、绷带、医用导管、药棉、化纤制一次性或医用无纺布物服装、注射器等一次性耗材和中低端诊断治疗器械等成为我国医疗器械的出口大户。但是也必须清醒地认识到,我国的医用塑料发展水平还比较落后。医用塑料的原料门类不全、生产质量标准不规范、新技术和新产品的创新能力薄弱,导致一些高端原料导致国内所需的高端产品原料还主要靠进口。
目前各国都认识到了医用塑料的重要价值,加大了研发力度,取得了一些进展。2015年,英国伦敦克莱蒙特诊所率先开展了塑胶晶状体移植手术,不仅可以治疗远视眼或近视眼,还可以恢复患有白内障和散光者的视力;住友德马格公司推出一种聚甲醛(POM)齿轮微注塑设备,在新型白内障手术器械中具有重要作用;美国美利肯公司开发了一项技术,可使非处方药和保健品塑料瓶的抗湿性和抗氧化性提高30%;MHT模具与热流道技术公司开发出了PET血液试管,质量不足4g,优于玻璃试管;Rollprint公司与TOPAS先进高分子材料公司合作,采用环烯烃共聚物作为聚丙烯腈树脂的替代品,以满足苛刻的医疗标准;美国化合物生产商特诺尔爱佩斯推出了一款硬质PVC,以取代透明医疗零部件中用到的PC材料,如连接器、止回阀、Y接头、套管、鲁尔接口配件、过滤器、滴注器和盖子,以及样本容器。
未来医用塑料的发展趋势是开发可耐多种消毒方式的医用塑料,改善现有医用塑料的血液相容性和组织相容性,开发新型的治疗、诊断、预防、保健用塑料制品等。
3.药用高分子材料,
药用高分子材料在现代药物制剂研发及生产中扮演了重要的角色,在改善药品质量和研发新型药物传输系统中发挥了重要作用。药用高分子材料的应用主要包括2个方面:用于药品剂型的改善以及缓释和靶向作用,此外还可以合成新的药物。
药物缓释技术是指将衣物表面包裹一层医用高分子材料,使得药物进入人体后短时间内不会被吸收,而是在流动到治疗区域后再溶解到血液中,这时药物就可以最大限度的发挥作用。药物缓释技术主要有贮库型(膜控制型)、骨架型(基质型)、新型缓控释制剂(口服渗透泵控释系统、脉冲释放型释药系统、pH敏感型定位释药系统、结肠定位给药系统等)。
贮库型制剂是指在药物外包裹一层高分子膜,分为微孔膜控释系统、致密膜控释系统、肠溶性膜控释系统等,常用的高分子材料有丙烯酸树脂、聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚维酮、醋酸纤维素等。骨架型制剂是指向药物分散到高分子材料形成的骨架中,分为不溶性骨架缓控释系统、亲水凝胶骨架缓控释系统、溶蚀性骨架缓控释系统,常用的高分子材料有无毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纤维素、羟丙甲纤维素、海藻酸钠、甲壳素、蜂蜡、硬脂酸丁酯等。
我国的高分子基础研究处于世界一流,但是药用高分子的应用发展相对滞后,品种不够多、规格不完整、质量不稳定,导致制剂研发能力与国际产生差距。国内市场规模前10大种类分别为明胶胶囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1,2-丙二醇、PVP、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、微晶纤维素、HPC、乳糖。高端药用高分子材料几乎全部依赖进口。专业药用高分子企业则存在规模小、品种少、技术水平低、研发投入少的问题。
目前,药物剂型逐步走向定时、定位、定量的精准给药系统,考虑到医用高分子材料所具备的优异性能,将会在这一发展过程中发挥关键性的作用。未来发展趋势是开发生物活性物质(疫苗、蛋白、基因等)靶向控释载体。
四、结语
虽然生物医用高分子材料的应用已经取得了一些进展,但是,随着临床应用的不断推广,也暴露出不少问题,主要表现出功能有局限、免疫性不好、有效时间不长等问题。如植入血管支架后,血管易出现再度狭窄的情况;人工关节有效期相对较短,之所以出现这些问题,主要原因是人体与生俱来的排异性。
生物医用高分子材料隶属于医疗器械产业,其发展备受政策支持。国务院于2015年5月印发的《中国制造2025》明确指出,大力发展生物医药及高性能医疗器械,重点发展全降解血管支架等高值医用耗材,以及可穿戴、远程诊疗等移动医疗产品。可以预见,在未来20~30年,生物医用高分子材料就会迎来新一轮的快速发展。
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在中科院金属研究所里活跃着一批痴迷新型金属材料的科研人员,杨柯就是其中之一。作为专用材料与器件研究部主任,他始终致力于提升现有金属材料的使用性能和新型结构/功能一体化金属材料的研究开发,率领团队在先进钢铁结构材料、生物医用材料及器件、储氢合金及应用等研究方面,取得了诸多研究成果。其中,由于与人类健康息息相关,生物医用材料及器件的发展近年来备受关注。
生物医用材料主要是指用于医疗上能够植入生物体或与生物组织相结合的一类功能性材料。从资料记载来看,人类在古代已经尝试使用外界材料替换或修补缺损的人体组织。公元前,人类开始利用天然材料如象牙,来修复骨组织;到了19世纪,由于金属冶炼技术的发展,人们开始尝试使用金属材料,并逐渐发展到今天的生物医用金属材料,以解救在临床上由于创伤、肿瘤、感染所造成的骨组织缺损患者以及因冠脉狭窄而引起的心血管病患者。
目前,杨柯团队已经开发出抗菌不锈钢、高氮无镍奥氏体不锈钢、生物可降解镁合金等多种类型的新型医用金属材料。这些成果在业界引起广大反响,更有专家大胆表示,新型医用金属材料的应用,将会带来一场健康革命。接下来,我们将为您介绍这些“神通广大”且与健康密切相关的新材料。
首先登场的是新型高氮无镍奥氏体不锈钢。镍是一种重要合金元素,在被广泛应用的医用奥氏体不锈钢中,添加镍元素能够使不锈钢形成稳定的奥氏体结构,并具备耐腐蚀性、可塑性、无磁性、可焊接性和韧性等性能。然而医学研究人员发现,镍及其化合物具有致敏、致癌和诱发血栓等毒副作用。鉴于含镍不锈钢等医用金属对人体健康可能构成的危害,西方国家对日用和医用金属材料中镍的含量制定了越来越高的要求,也由此引发了国际上对医用无镍不锈钢的探索热潮。
杨柯课题组从2000年开始研究医用无镍不锈钢,并率先在国内开发出一种新型高氮无镍奥氏体不锈钢。杨柯介绍说:“新型不锈钢以氮元素代替镍元素来稳定不锈钢的奥氏体结构,不仅改善了不锈钢的生物安全性和力学、耐蚀等性能,且随着钢中氮含量的提高,高氮无镍奥氏体不锈钢的血液相容性也逐渐提高。”现在,该新材料已通过中国药品生物制品检定所的细胞毒性、溶血、致敏反应、急性毒性试验、血栓试验以及遗传毒性等重要生物性能检验,综合性能达到国际先进水平,并具有我国自主知识产权。
高氮无镍不锈钢的开发过程得到了国家863项目、国家自然科学基金重点项目、中科院知识创新重要方向项目及省市基金等项目的支持。“正是由于国家大量资金的支持,才使我们能够开展大量研究和测试工作,并取得最后的成功。”杨柯说道。
杨柯表示,目前,骨内固定系统、心血管支架等高氮无镍奥氏体不锈钢医疗器械现已进入产品开发阶段,很快将会上市。随着相关基础性研究工作的不断深入,医用高氮无镍奥氏体不锈钢在材料冶炼和加工工艺方面的日渐成熟,将会推动新型医用不锈钢的临床应用及发展,并有可能逐步取代现有含镍医用不锈钢。
接着我们来说说杨柯津津乐道的抗菌不锈钢。作为人们的“亲密敌人”,细菌的威胁之处就是无处不在,无孔不入,令人防不胜防。那么,抗菌金属是否真的能抵挡细菌的强烈攻势?它是怎么抗菌的?这种新材料产品现在上市了吗?
据了解,抗菌材料一般分为三大类:天然抗菌材料、有机物抗菌材料和无机物抗菌材料。天然抗菌材料来自动植物内具有抗菌功能的部位;有机抗菌材料就是常见的杀菌剂等,易流失、分解,毒副作用大且不具备广谱抗菌性;无机抗菌材料不但具有广谱抗菌性,还耐水、耐酸碱、耐洗涤、不老化、不产生抗药性、抗菌能力持久。
目前使用的抗菌剂主要为有机和无机两种。有机抗菌剂主要以喷洒或浸泡方式使用,在医疗领域广泛应用,但在安全性、持久性、广谱抗菌性、耐热性方面存在不足,更为重要的是这类抗菌剂对人体和环境有严重损害。而沸石抗菌剂、硅胶抗菌剂等属于无机抗菌剂,主要用作添加剂制成具有抗菌作用的布料、塑料等产品,但在耐热、耐磨、抗腐蚀等方面也存在缺陷,始终无法满足日常使用需求。
杨柯团队研发的抗菌不锈钢,除具备一般不锈钢的装饰和美化作用外,既具有抗菌、杀菌的自清洁作用,又具有结构材料特有的力学性能及物理和化学性能。杨柯说:“在制造厨房机械、医疗器械、卫生间用品和进行保洁装修时,应该使用具有抗菌作用和形状各异、外形美观的金属制品,这种新诞生的不锈钢材料,无疑成了理想产品。”
科学技术的发展,各种新型生物医学材料被研制出来,并在医学领域中得应用。到2000年为止,在全世界高达1600亿美元的医疗市场中,医用生物材料所占比率已经达到了一半,且以20%的增长速度递增。二十世纪80年代是新型生物医学材料辈出的时代,进入到二十世纪90年代,以珊瑚为原材料的骨移植材料、人工皮肤、猪心脏瓣膜在医学领域中得以应用。二十世纪,美国采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中国在生物医学材料的研制方面起步较晚,但是应医学领域需要而对各种生物医学材料有所应用。随着国家对生物医学材料研究的重视,国家开始启动医学生物材料项目,并将生物医学材料纳入到优先发展的产业当中[3]。在中国的“十二五”规划中,还特别指出要将重点发展新型口腔植、人工关节、新型人工血管、人工心瓣膜以及各种人工修复材料等等生物医学材料。
一、生物医学材料研究现状
(一)金属生物材料
在医学领域中,医学金属材料是较早采用的,且应用材料非常广泛,包括不锈钢材料、钛合金材料等等。其中,不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性,因此应用效果非常好。由于人体内为较为复杂的电解环境,随着316L不锈钢的应用,解决了这一问题,但是,却不具备生物相容性。钛合金具有良好的耐腐蚀性和生物相容性,具有一定的生物材料强度。钛合金的抗拉强度介于500兆帕至1100兆帕之间,使钛合金的弹性与人体的骨骼弹性更为接近,以使材料植入到人体后,与人的骨骼更为匹配。
(二)高分子生物材料
医用高分子材料的出现,使得医用材料可以用于对损伤的人体器官以修复,以增强器官的恢复功能。目前所使用的医用高分子材料分为可生物降解和非降解的高分子材料。可生物降解的高分子材料植入人体后,可以降解被为对人体无毒无害的CO2、H2O等对人体不会产生刺激性的物质。可生物降解的高分子材料可以是胶原蛋白或者纤维蛋白等等天然材料,也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料属于是惰性的高分子材料。聚乳酸在医学生用于外科缝合线和药物释放的载体。由于其具有可降解性能,当伤口愈合后,就会被人体组织吸收。聚乳酸可以在降解的过程中,将药物释放到人体中,使药物发挥作用。
(三)秃仙物材料
复合生物材料用于医学领域中已经获得了长足发展,但是,由于材料植入人体后,会对人体的生理环境产生抵抗力,因此会存在一些问题有待进一步研究。目前医学领域中所采用的复合生物材料包括有三类,即生物陶瓷复合材料、金属基医用复合材料和高分子复合材料。生物陶瓷复合材料植入到生理环境中后,并不会产生毒性反应,且具有良好的生物活性和生理环境相容性。金属基医用复合材料在医学领域中应用,金属具有单一的生物活性,可以采用生物涂层技术,以提高金属表面的耐磨性和生物相融合。高分子复合材料是一种接近人体自然骨骼的高分子复合材料。人体骨骼本身就是一种层状的复合材料,采用这种复合材料替代,虽然可以起到治疗作用,但是其韧性明显要低于人体自然骨骼。
(四)无机非金属生物材料
无机非金属生物材料具有良好的化学稳定性和生物相容性,主要包括生物活性陶瓷和惰性的无机材料。生物活性陶瓷材料主要用于关节、牙齿等等的硬组织修复。但是,该种材料不会与人体的活体组织结合,从而影响治疗效果。惰性的无机材料以医用碳素材料为主。该种材料具有较高的耐磨性,韧性和强度都非常高,特别是具有良好的抗疲劳性,可以与人体自然骨骼相匹配。骨骼损伤者选择这种材料可以获得良好的治疗效果[2]。此外,医用碳素材料在人体的生理环境中并不会产生毒副作用,良好的化学稳定性和人体亲和性,且具有抗血栓性和抗溶血性。如果对患者执行人工心脏瓣膜手术,医用碳素材料是优先选择的材料。
二、生物医学材料研究的发展趋势
生物医用材料的发展进程中,从简单的结构模仿发展为组织诱导再生,使生物医用材料的单一性能逐渐向综合性能发展。简单的结构与外观的仿制,向智能化仿生发展,使材料的应用已经与现代的医疗技术融合,并共同发展。根据目前医学领域的发展程度,生物医用材料的研究空间还很大,并会涉及到多种学科,包括材料学、工程学、控制论以及生物技术等等,这些学科都会对生物医学的发展产生推动作用。特别是各种新技术、新方法的应用,将生物技术引入到智能化发展的思路,使生物材料不再局限于实验室研究,而会在临床上得以广泛应用,以为医疗做出贡献。
结论
综上所述,生物医学材料属于是交叉学科,为材料学和医学等等多种学科相互结合而形成。作为一门应用于医学领域的新兴学科,所研制的是用于医学组织工程领域的各种新型的人工材料。根据技术含量的不同,生物医学材料可以被划分为金属生物、高分析生物、复合生物和无机非金属生物材料。随着生物医学材料研究的发展,使得生物医用材料智能化发展。
一、内容与研究方法
1.主要内容。针对教学中存在的问题,在原有教学模式的基础上结合Seminar教学模式进行生物医用材料课程教学方法改革。(1)教学形式。首次课时,教师将全班学生分为10组,每组3人,设组长1人。采用教师讲解和Seminar教学相结合的方法进行授课,根据教学单元的内容,将需要掌握的基础知识部分由教师进行讲解,扩展部分由学生针对设定问题首先在小组内讨论,然后小组代表在全班讨论,最后由全体学生和教师进行提问和点评。整个教学过程以问题探究为主线,营造一个相互学习交流、相互影响的氛围。(2)教学方法。根据课程内容将每个章节划分为两大模块,即教师讲授模块与Seminar模块。在教师讲授模块中,教师为学生介绍部分基础理论和典型案例,使学生掌握基本的理论知识和方法。每单元授课结束后,要求学生采用小组和个人作业等不同形式就某个重点课题进行调研,并在下一次Seminar课上就所调研的内容作专题报告。在Seminar模块中,教师引导讨论方向,鼓励自由发言,以及适时对学生发言和报告的内容进行点评。(3)教学内容。设定每个单元的重点研讨课题,并将其分解为若干个子课题,由各个小组分别完成,例如生物医用金属材料临床应用和生物医用高分子材料发展前景等课题。
2.研究方法。(1)教学目标设计。基于Seminar教学模式的生物医用材料教学要使教师和学生同时兼有教学者和研究者的两重角色,师生共同围绕一系列问题,在具体的教育情境中理解并发现知识。这种个体化的知识是从学生个人的知觉、情感和思考中获得的经验。在派纳看来这是一种个体经历导向型课程,课程理论并非将焦点放在外在的活动,而是放在交互的活动及自我、他人及课程之间的协议。[3](2)课程定位。基于seminar教学模式的生物医用材料教学把教师和学生作为共同的教学主体,以研讨方式组织教学,创造了既热烈活跃又平等和谐的学习气氛,促进教师与学生以及学生与学生之间的互动合作。其目的在于激发学生自主学习和主动学习的热情,提高学生的判断能力和思考水平,帮助学生对所学课程内容更进一步消化、记忆、理解、运用和探索。(3)课程效果。基于Seminar教学模式的生物医用材料教学注重学生资料查询能力、阅读能力、语言表达能力、科学思维能力和团队合作能力的培养和提高。通过Seminar教学活动,学生将问题现状分析、结果论证以及展望等内容有机地组织起来,并传递给其他成员,进一步提高了学生的交流能力。(4)考核方式。在原教学模式下,所有34课时都是以教师讲授的方式进行的。改革后,原来的34课时分为两大模块,其中教师讲授模块占16课时,Seminar模块占18课时。课程采取过程化考核,取消原有的笔试部分,增加了Seminar考核部分。考核方法包括四个部分,其中学习态度占20%,平时作业占20%,Seminar成绩占40%,课程报告占20%。此外,Seminar成绩的考核由三部分组成,包括教师评分70%、其他小组代表评分20%和自我评分10%。
二、结果
关键词:生物医用纤维;医疗用品
Abstract: In the modern medical field,the application of textile materials have been developed significantly. More and more new textile fibers have replaced the traditional textile fibers because of their excellent performance. In this article, several biomedical fibers and their uses were introduced.
Keywords: Biomedical Fiber; Medical Supplies
近些年来,随着科学技术的飞速发展,纺织工业与高新技术结下了不解之缘,借助于高新技术,纺织工业获得了长足的进步。同时,现代纺织产业积极研究、生产出一批批性能优良的新型材料,支持了高新技术的发展。在这个发展的过程中,新型纤维在医疗领域中得到了广泛的应用,如外科敷料、人工器官、替代装置、修复材料、药物、卫生保健、整形、美容以及诊断治疗仪器等方面,新型纤维都发挥出不可替代的促进作用。
1纺织纤维用作医用材料的要求及其特有的优良性能
所谓医用纤维材料,是指以医学应用为特色的一类纺织纤维材料的总称[1]。医用材料是直接影响人体生命和健康的一种特有的材料,因此它应符合两点要求:①符合耐消毒性的要求;②符合生物安全性的要求,而用纺织纤维做医用材料又具有许多优点:①单位体积内表面积大,物质的通透、吸附功能可得到充分的发挥;②重量较轻,机械物理性能好;③可以任意编结织造,使其在力学性能上具有微妙的运动适用性。生物医用纤维除具有上面的优点外,还具备生物相容性,所以近年来广泛应用于医疗领域。
2医疗领域的生物纤维的种类
2.1甲壳素与壳聚糖纤维
甲壳素是一种特殊的纤维素,其资源丰富。将甲壳素用浓碱处理去除其中的乙酰基就可以将其制成可溶性的物质,称为壳聚糖。它们不仅生物相容性良好,能够生物降解,降解产物安全无毒,而且作为一种天然碱性多糖,还具有相当的生物活性,是一种极具发展潜力的可吸收型植入材料[2]。
因此,甲壳素在医疗领域得到了广泛的应用:(1)用作可吸收手术缝合线。甲壳素主要用于消化系统外科和整形外科等需要内缝合的手术中。(2)用作医用敷料。将甲壳素同抗药物氟哌酸及多孔性支撑创伤伤口材料制成的烧伤用生物敷料生物相容性好,不过敏,抑菌效果优良,透湿、透气性能较高。(3)用作人造血管。美国在1996年公开了一项世界专利,用甲壳素制造人造血管,内径小于6mm,内壁光滑而且不会凝聚血球以保持管腔通畅。(4)用作医用微胶囊。甲壳素的阳离子特性与羧甲基纤维带负电性的高分子反应可制备不同类型的微胶囊,使高浓度细胞的培养成为可能。(5)用作止血剂和伤口愈合剂。与抗凝血作用相反, 甲壳素的某些衍生物具有优良的凝血和促进伤口愈合的作用。(6)用于骨组织的修复。甲壳素可以直接作用在骨芽细胞上,促进其分子衍生和骨矿物质的合成,从而提高碱性磷酸酶的活性,加快骨基质的形成及修复[3-4]。
2.2藻酸纤维
藻酸纤维主要由不溶性海藻酸钙构成,可通过最基本的纺丝工艺而制得,即由海藻酸钠碱性浓溶液经过喷丝板挤出后送入含钙离子的酸性凝固浴中。海藻酸钠与钙离子发生离子交换,形成不溶于水的海藻酸钙纤维,再进行水洗、拉伸、烘干等一系列加工,随后通过非织造生产工艺可制成纱布、绷带等[5-6]。
藻酸纤维具有特殊的生物医学性能:(1)用作纱布、绷带。由于藻酸纤维具有独特的离子交换性能,可与伤口的渗出液相互作用形成润湿的凝胶,有利于伤口的愈合。(2)作为抗菌纤维。藻酸纤维因具有治疗伤口药物的载体,广泛用来制备抗菌纤维,比如藻酸含银纤维因生产简单而比较受欢迎。
2.3蚕丝丝素纤维
丝素纤维用作外科手术缝合线已有悠久的历史。蚕丝丝素纤维可用作:(1)生物传感器。将酶固定在再生丝素膜上,有利于延缓酶的失活,可用于研制特殊的生物传感器。(2)药物控制释放载体。施有药物的再生丝素膜,能够根据环境pH值的变化控制药物的释放,可用于对人体特定部位进行定向治疗的智能化药物控制释放载体。(3)创面保护膜。丝素膜因具有生物相溶性,所以用来做创面保护膜[7]。
2.4Lyocell纤维素纤维
Lyocell的生产一般采用纤维素直接溶解工艺,在特定条件下将纤维素溶于环状叔胺氧化物N-甲基吗啉2-N -氧化物与水的混合物中。在这一工艺中,预处理好的浆粕同连续式混合器中的NMMO 与水混合,将纤维素溶解成黏性溶液,过滤该溶液后进行纺丝,纤维素就呈丝状凝固出来[8]。Lyocell纤维素纤维可用作:(1)制作治疗慢性伤口(如溃疡、烧伤等)的高级绷带。由于它可与伤口渗出液接触形成凝胶,提供非粘接性的润湿环境,而且吸收性高,吸收可达其自身重量的35倍,形成连续性较好的凝胶,从而易整片去除,便于更换绷带,避免损伤新组织的生长;(2)可以用机织、针织、非织造布形式做成手术服,以及其他一次性医疗用品。它无菌、无尘和耐消毒,另外,还具有隔菌性和舒适性。
3结语
在产业用纺织品中,医疗领域用纺织品所占比例不大,但都是高新产品[9]。在当今纺织行业普遍不景气的状况下,世界主要纤维生产厂家应靠开发新品种来提高生产效益。相信在以后的时间内,新型纤维在医疗领域的应用将会越来越广泛,进一步促进医学的进步。
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中图分类号:O655.23
文献标识码:A文章编号:1672-8513(2010)05-0375-03
Determination of the Content of Glycerin in the Separation Oil of Biomedical Materials with the Micro-Titration Method
SONG Chunxiang1, L Yuguang1,2, SHI Chunhui3, YAN Hong1
(1. School of Pharmaceutical Sciences, Jiamusi University, Jiamusi 154007,China; 2. Provincial Key Lab of Biomaterials, Jiamusi University, Jiamusi 154007, China; 3. The First Affiliated Hospital, Jiamusi University, Jiamusi 154002, China)
Abstract: The content of glycerin in separation oil has been determined by the micro-titration method, the result is 69.72% and the relative standard deviation is 0.85%. The research has compared the general titration and micro-titration methods and found that there is no significant difference in the results; the t-test value and F-test value are in the allowed range. The experiments have proved that this method can meet the requirements of chemical analysis.
Key words: separation oil; micro-titration method; content of glycerin
医用材料是一类可对机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的材料[1].口腔材料是生物医用材料之一,口腔材料是指“以口腔医疗、修复、矫形为目的,用于和口腔颌面活组织接触,具有生物相容性的或生物降解性的,以形成功能的无生命材料;还包括那些在技术室制作修复、矫治器件的辅助材料[2].口腔模型作为口腔修复中重要生物医用材料之一,它的的制备是口腔医学中的重要环节,特别是在口腔修复工作中,模型制备的质量直接关系到修复的效果[3],而分离油应用于口腔模型,就是保证口腔模型顺利脱模[4],以提高模型的质量.因此,本文所研究的分离油是属于制作修复、矫治器件的辅助材料,属于生物材料之一的口腔材料范畴.
生物医用材料的研究与开发近30年来得到了飞速发展,被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点之一.分离油中甘油含量的测定方法,目前没有相关报道.但对不同物质中甘油的含量测定有相关报道.例如:孙敦伟等采用高效液相法测量甘油的含量[5],阎杰等采用甘油铜比色法测定甘油的含量[6],彭晋平等采用高碘酸氧化滴定碘法测定甘油含量[7].本文提出用微量滴定法测定生物医用材料分离油中甘油的含量,即采用微型滴定装置(如微型滴定管等)、使用尽可能少的化学试剂、但其效果却可以达到准确、明显、防止环境污染等.微型实验排弃少、污染少、易管理[8],尤其适合在高校教学中使用,可以将教学环境的污染降到最低[9].同时与常量滴定法进行比较,证明微量滴定法可以达到分析的要求,为深入研究分离油的化学成分奠定基础.
1 实验部分
1.1 实验原理
利用分离油中的甘油能全部被高碘酸钠氧化生成甲醛与甲酸,高碘酸钠被还原为碘酸钠,在酸性介质中碘酸钠氧化碘化钾析出碘,最后用标准硫代硫酸钠溶液滴定碘.
化学关系式:
NaIO4+7KI+8HCl=4I2+4H2O+7KCl+NaCl
C3H8O3+2 NaIO4=2HCHO+HCOOH+2NaIO3+ H2O
NaIO3+5KI+6HCl=3I2+3H2O+5KCl+ NaCl
I2+2Na2S2O3=2NaI+ Na2S4O6
空白滴定:NaIO44I28Na2S2O3
样品滴定:C3H8O3 2NaIO42 NaIO36 I212Na2S2O3
NaIO44I28 Na2S2O3(剩余的NaIO4)
1.2 仪器、试剂及材料
仪器:电子分析天平、25mL常量滴定管、10mL夹式微量滴定管、250mL锥形瓶、50mL锥形瓶.
试剂:Na2S2O3固体、Na2CO3固体、K2Cr2O7固体、分离油0.5g/mL、NaIO4溶液0.005g/mL、KI溶液10%、HCl溶液6mol/L、淀粉指示剂0.5%,所用试剂均为分析纯.
1.3 实验方法:
1.3.1 Na2S2O3标准溶液的标定
称取13g Na2S2O3・5H2O,溶于500mL新煮沸的冷蒸馏水中,加0.10g Na2CO3,保存于棕色试剂瓶中,置于暗处,2周后进行标定.
准确称取已烘干的K2Cr2O7固体0.1260g3份,分别放入250mL锥形瓶中.加20mL水溶解,再加入20mL10% KI溶液和6mol/LHCl溶液5mL,摇匀后盖上表面皿,放置暗处5min,然后加50mL水冲稀,用Na2S2O3溶液滴定到呈浅黄绿色时加入0.5%淀粉指示剂3mL,继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色即为终点,结果见表1.
1.3.2 样品滴定
1)常量滴定:精密量取质量浓度为0.5g/mL的分离油样品1.00mL,至500mL量瓶中,水洗吸管,洗液合并与锥形瓶中,加水稀释至刻度,摇匀,精密量取稀释液9.6mL至锥形瓶中,精密加入质量浓度为0.005g/mL NaIO4溶液12.8mL,摇匀,水浴加热10min,加10%KI溶液10mL,6mol/L HCl溶液15mL,立即用Na2S2O3溶液(0.1038mol/L)滴定至近终点(浅黄绿色),加淀粉指示剂2滴,继续滴定至终点(无色),并将结果用空白实验校正,测量结果见表2.
2)微量滴定:精密量取质量浓度为0.5g/mL的分离油样品1.00mL,至500mL量瓶中,水洗吸管,洗液合并与锥形瓶中,加水稀释至刻度,摇匀,精密量取稀释液3.4mL至锥形瓶中,精密加入质量浓度为0.005g/mL NaIO4溶液4.8mL,摇匀,水浴加热10min,加10%KI溶液2mL,6mol/L HCl溶液5mL,立即用Na2S2O3溶液(0.1038mol/L)滴定至近终点(浅黄绿色),加淀粉指示剂2滴,继续滴定至终点(无色),并将结果用空白实验校正,测量结果见表2.
1.3.3 数据处理
由实验原理可知硫代硫酸钠滴定液与甘油的物质的量比为4∶[KG-*3/5]1,则有以下计算式.
常量滴定样品中甘油的含量(%)为:(V空-V样)×0.1038×92.094×9.6×100%,
微量滴定样品中甘油的含量(%)为:(V空-V样)×0.1038×92.094×3.4×100%.
式中,V空为空白滴定消耗的硫代硫酸钠滴定液的体积(mL);V样为样品消耗硫代硫酸钠滴定液的体积(mL);0.1038为硫代硫酸钠滴定液的浓度(mol・L-1);92.09为甘油的摩尔质量(g・mol-1).处理结果见表3.
2 结论
本文利用微量滴定法测定了分离油中甘油的含量,并与常量滴定法进行比较,2种滴定方法结果比较接近,F检验和t检验均在允许的范围之内,结果没有显著性差异,微量滴定的精密度比常量滴定的精密度高.此次实验的成功为继续研究分离油的成分及含量测定奠定基础,同时也证明了运用微量滴定法测定甘油含量的方法可行,适合推广.
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聚乳酸(PLLA)是FDA(美国食品和药物管理局)认可的一种可完全生物降解,对环境无污染的聚酯类高分子材料,属于人工合成的科生物降解的热塑性脂肪族聚酯。聚乳酸合成的主要原料是乳酸,乳酸是一类可再生的资源,而且具有无毒无刺激的特性。PLLA具有适应的生物降解特性、良好的生物相容性和可加工性,以及优良的力学强度。已广泛应用于可吸收缝合线、药物缓释材料、人工血管、止血剂、外科粘合剂和骨折内固定等领域,近几年来引起人们广泛的关注。
1.1PLLA用于支架材料
此应用是基于组织工程的生物装置。是为了保证人体细胞和组织的生长,从而达到理想的身体组织功能。PLLA作为一种工程支架材料,具有工程支架材料所必需的两个条件:一是细胞生长和输送营养所必需的孔结构;二是助于细胞生长所需要的几何形状和机械强度。PLLA组织工程支架最早经过在材料上培养组织细胞且不断演变为组织和器官,在这一过程中会缓慢的降解不断地被组织肌体所吸收。
1.2PLLA用于骨科和牙科材料
在高分子医用材料发张起来之前,骨科的固定和牙科的填充物多数是金属材料。比如骨科的固定多数是不锈钢等材料,但是这些金属材料会引发一个问题,那就是“应力屏蔽效应”造成金属材料周围的骨组织因为收不到引力刺激形成骨质疏松和骨退化。这种效应的原因是金属在刚度上远远超过人骨,在力学性能上难以跟随骨折的恢复情况适时调整。而聚乳酸等高分子材料在强度刚度韧性上和人体接近,而且随着骨折的愈合会被慢慢的降解吸收,不仅发挥了良好的性能,也避免了二次手术,减轻病人的痛苦。
1.3PLLA纳米纤维编织缝合线
以PLLA为原料,采用静电纺丝和圆盘定向收集得到具有有序排列的纳米纤维束,并将其编织成线,得到PLLA纳米纤维缝合线。这是一种新的应用。对新型可吸收PLLA缝线的微观形貌、血液相容性、细胞毒性进行了性能表征,并测试了其力学性能。结果表明,纳米纤维在一定的圆盘转速下表现出较好的定向性,力学性能良好。MTT实验结果表明缝线材料无细胞毒性,且显示出较高的增殖率,说明新型可吸收PLLA纳米纤维缝线具有良好的生物相容性和安全性。缝线在溶血试验中溶血率<5%,符合医用材料的溶血要求。
2聚丙烯腈
丙烯腈又称PAN,是重要的合成纤维原料,PAN含量为89%共聚物称为腈纶,用于医学应用中的人工血管、超滤装置、和透析型人工肾中中空纤维的制造。用以超滤清除中大分子的物质,但是有无其是憎水性的,所以在应用中应与亲水性单体共聚来改性,这个是医用材料研究表面改改性的部分。PAN纤维经高温碳化可以制成碳纤维,用于增强复合材料以制作假肢、假牙、人工肌腱、韧带、牙槽骨、下颌骨以及软骨等。此外,丙烯腈还可以和其他的聚合物形成共聚物应用于医学的其他方面,例如脑动脉瘤加固保护剂等。PAN基的碳纤维还具有良好的吸附特性,可以用于制作吸附性人工肾,人工肝等。
3聚四氟乙烯
聚四氟乙烯主要应用于隆鼻术,他是一种惰性膨体聚合物,其内部由许多结节组成,结与结之间细小的纤维多方向立体交织在一起,形成超微多空的结构。他的主要性能如下:非极性、线性结晶聚合物,一般结晶度在55%到75%之间,有时高达94%;分子量一般为40万到100万之间,化学稳定性良好,耐强酸强碱强氧化剂等,甚至于耐受王水的腐蚀,对很多物质均无黏附作用。所以这种材料可以耐受反复的高温消毒灭菌,流变性好,易于加工成型。其具体优点如下:1、性能稳定,无毒,耐高低温,耐腐蚀;2、有海绵状、膜状、块状、片状等不同形状,而且容易塑形,可随意雕成各种形状;3、材料光滑,黏性系数摩擦系数极小,有弹性和一定的柔韧性,不易撕断;4、内部的超微多孔结构可以允许周围的组织血管和肉芽组织长入,从根本上避免了术后远期发生假体活动等不良效果;5、材料具有坚实柔软且允许组织长入的特点,隧道填充效果完美且与周围组织紧密镶嵌,作为隆鼻材料可以使鼻子外观更趋于自然,形状手感自然逼真。聚四氟乙烯在心血管系统也有很多引用,比如血管的修复,人工瓣膜的低缓,阻塞球和缝合环包布,人工肺气体交换膜,燃供肾和人工肝的解毒罐,心血管导管引导钢丝的表面涂层等。是在人体内如果磨损产生颗粒,对其生物相容性就会产生不利的影响。
4总结
以上我介绍了三种高分子聚合物的特性及应用,当然有的材料优点很多但在实际引用中还应考虑制造工艺以及成本问题,例如膨体聚四氟乙烯,如果在工艺上能改进,降低成本,相信可以得到广泛引用。
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道康宁有机硅瞄准医用增长:控制药物释放量的运用是主要目标丁志明(25)
1资料和方法
1.1纳入标准
①与止血相关的生物材料学研究。②生物止血材料在妇产科中的临床应用。
1.2排除标准
重复研究、普通综述或Meta分析类文章。
1.3资料提取策略
由第一作者采用电子检索的方式,在万方数据库(.cn/)中检索有关生物止血材料应用于妇产科的研究文章,检索时间范围:1999-01/2011-04,关键词为“妇产科,生物材料,止血敷料,纱布,胶原/壳聚糖”。
1.4检索结果及评价
经检索共查到相关文献50余篇。经阅读标题、摘要、全文后,排除内容重复、普通综述、Meta分析类文章后筛选纳入30篇文献进行评价,均为中文文献。
2结果
2.1常用止血材料的特点及生物相容性
2.1.1壳聚糖止血材料
壳聚糖具有生物相溶性、生物降解性,加之良好的成膜性、抗凝血性、促进伤口愈合和防腐抗菌等功能,作为医用材料备受关注[4];明胶中的主要成分胶原因较弱的抗原性和良好的生物相容性,在烧伤、创伤、眼角膜疾病、美容、矫形、硬组织修复和创面止血等医药卫生领域用途也很广泛。壳聚糖作用于创面愈合的可能机制有[5]:①N-乙酰葡糖胺对组织的瘢痕修复非常重要,壳聚糖可能通过被蛋白酶降解而释放降解产物N-乙酰葡糖胺,由N-乙酰葡糖胺而对创面发挥促进愈合作用。②葡糖胺烯糖对愈合中伤口肉芽组织中的胶原结构形成和强度获得有着重要作用,葡糖胺烯糖可能提供一个有利于胶原形成的环境来促进伤口的愈合。③壳聚糖对成纤维细胞的抑制作用。④壳聚糖对与创面愈合有关的细胞(如巨噬细胞)的激活作用和刺激产生有助于伤口愈合的炎性成分[6]。现代医用生物敷料具有加速创面愈合,降低感染,提高创面愈合质量,减轻患者的痛苦,避免创面粘连以及方便医护人员操作与使用等特点[7]。甲壳素是一种天然生物高分子聚合物,基础研究已经证实,甲壳素纤维具有止痛、止血、促进伤口愈合、减小瘢痕、抑茵、良好的生理相容性和生物可降解性等优异的性能[8]。壳聚糖及其衍生物具有诸多良好特性,随着研究的进一步深入,其应用领域定会不断拓展[9]。
2.1.2医用生物蛋白胶(纤维蛋白制剂)
医用生物蛋白胶是模拟人体自身凝血反应最后阶段而起作用的一种现代生物工程产品,其主要成分是纤维蛋白原、凝血酶、稳定剂等。目前已制成了可吸收纤维蛋白胶干敷料和纤维蛋白胶止血绷带,在选择性肝切除出血部位用纤维蛋白胶将胶原片覆盖控制出血,此法效果更好。使用可吸收纤维蛋白胶时必须注意不能进人血管内,以防血栓形成。应用生物蛋白胶的注意事项:①生物蛋白胶属于生物蛋白制剂,所以在存放和使用时都应避免高温,以免发生变性,影响使用效果。②对于较大的小动脉出血或活动性出血,应先行结扎,再用生物蛋白胶覆盖止血,以免喷涂生物蛋白胶后被血流冲出而影响止血效果[10]。
2.1.3胶原海绵
胶原蛋白作为一种天然生物材料,因其具有低抗原性、生物可降解性、优越的生物相容性并且还有利于细胞贴附和迁移等特点,被广泛应用于生物医用材料领域[11]。胶原/纤维蛋白复合止血贴是一种以猪、牛或马腿肌腱为原料生产的胶原海绵,再在其表面涂敷纤维蛋白原和凝血酶而制成的可用于内脏及体表创伤止血的可吸收医用敷料。胶原海绵用于创面,在初始期(炎症阶段),吸附血小板,与凝血因子相互作用,并引起血小板聚合,起止血作用,另外血小板的破坏,使其释放出多种活性物质(如生长因子),启动创面愈合[12];诱发成纤维细胞的活性,激活和调节不同血细胞的功能,其中包括吞噬作用及趋化性。在中间期(肉芽组织生长期),促进体内胶原的再生、排列,增强渗出物的吸收及氧交换,与纤连素产生协同作用,促进肉芽组织生长。在后期(成熟痊愈期),形成上皮细胞的支架,诱导成纤维母细胞及异胶原纤维的产生及排列,促进肉芽组织的产生;促进血管和新生瘢痕组织的形成,达到创面修复愈合。最后胶原海绵材料被机体降解吸收[13]。
2.1.4可溶性止血纱布
可溶性止血纱布对水和盐水有较强的亲和力,遇到血液时能快速吸收血液中的水分而溶解,形成的胶体堵塞毛细血管末端,并促进血液浓缩,黏度增大,减慢血流,从而达到止血目的。由于它有良好的组织相容性,柔软而菲薄,易于包、敷、塞填等操作,可以在体内吸收,现被广泛应用于手术创面出血及渗血不易停止的部位[14]。目前临床上使用的可溶性止血纱布包括海藻酸敷料、硫酸庆大霉素可溶性止血纱布及泰绫等。海藻酸敷料是开发较早的具有止血作用的伤口敷料,20世纪80年代初,英国的Courtaulds公司成功地用海藻酸纤维制成一种医用纱布,应用于流血流脓较多的伤口上。当纱布和脓血接触时,海藻酸钙纤维和人体中的钠离子发生离子交换,水不溶性的海藻酸钙慢慢地转换成水溶性的海藻酸钠,从而使大量的水分进入纤维内部而形成一种水凝胶体,这赋予了纱布极高的吸湿性及容易去除等优良性能。
几丁糖/海藻酸敷料的止血机制可以总结为:①壳聚糖分子链所带的正电荷和与红细胞表面带负电荷的胞壁酸相互吸引而产生黏合作用,引起红细胞的聚集,从而促进血液的凝结,达到止血效果。②海藻酸大分子链上的-COOH与血液中的NaCl反应,打破了血液的电离平衡并激活凝血因子;生成的海藻酸钠大量吸收血液中的水分,使血液的浓度与黏度增大,流速减慢,同时海藻酸钠溶解形成的黏性体堵塞毛细血管末端;遇血小板能迅速发生黏附。③敷料内表面布满皱折,具有较大的比表面积和溶胀特性,能快速吸收血液中的水份,浓缩血小板和凝血因子,同时形成凝胶覆盖在创口表面。④强度较大,能通过物理加压止血。⑤壳聚糖与海藻酸交联剂,氯化钙中大量的钙离子可能也参与止血[15]。可溶性止血纱布遇血吸收膨胀,形成胶体,减缓血流速度、堵塞血管末端,同时,还凝集血小板,激活凝血因子,促进血栓形成,从而发挥止血作用,与硫酸庆大霉素复合可制备具有止血和抗感染功能的创伤敷料[16]。泰绫为可吸收止血绫,其成分为天然植物提取的再生纤维素,在体内分解产物为水和二氧化碳[17]。7~10d迅速吸收,安全、无组织反应,具有止血、防止术后粘连、促进组织愈合的作用。可吸收性止血绫通过物理、化学和生理3种止血机制发挥止血功能,止血作用全面迅速,使用后1min即可达到止血效果,但它不会引起血栓形成。可吸收性止血绫对于创面渗血疗效肯定。
2.2生物止血材料在妇产科中的临床应用
新型生物止血材料目前研究较多,在临床应用也越来越广泛,由于同时具备良好的生物相容性,因而逐渐成为妇产科止血的主要材料,极具发展前景。目前在妇产科临床应用的生物止血材料包括:膨胀海绵、生物黏合剂、医用拉链、可吸收止血绫等。罗蒲英等[18]通过比较膨胀海绵和碘仿纱条在官颈冷刀锥切后填塞止血的效果,得出结论:膨胀海绵在宫颈冷刀锥切术后止血有它独到的优势:①高吸收性能,可有效防止局部积血淤积,影响伤口愈合。②膨胀海绵膨胀后柔软而且压力均匀,较碘仿纱条可明显减轻患者的不适感。③在膨胀海绵浸湿并开始膨胀的时候,材料的良好弹性确保了整个创面被覆盖,达到理想的伤口止血。④止血操作简单,便于临床推广。盖红燕[19]认为,传统的外科手术缝合不但操作复杂费时,而且缝合材料常引起组织发炎感染化脓、术后瘢痕等。生物黏合剂具有黏合、止血、促进创伤愈合、减轻术后瘢痕等多种功能,黏合手术皮肤切口,术后炎症轻,愈合快,瘢痕小,缩短了手术时间,是目前较理想的闭合手术切口的方法。
医用拉链由专用拉链和支撑条、黏胶带组成,适用于手术切口的闭合。经胡燕等[20]将医用拉链应用于剖宫产,临床应用证实,它具有以下优点:①拉力强,覆盖面宽,拉力分散。②结构多孔性,所贴之处皮肤通过孔排除渗液,不影响伤口愈合,所以更换敷料时见拉链被渗液浸染,不必撕脱更换,并无感染发生。③不缝合皮肤,减少异物刺激;无针眼创伤,愈合空间小,对切口血液循环干扰少,改善局部血运。④缩短手术时间,减少伤口暴露时间,减少切口裂开及感染的机会。⑤不拆线、无缝线牵拉痛,术后切口疼痛轻,便于活动,有利于母乳喂养。⑥缩短平均住院时间,减轻患者及医院负担。⑦瘢痕形成少,不受皮肤排斥,具美容效果。可见,亚美医用拉链明显优于缝合切口,操作简单易掌握,有临床应用价值。有研究在剖宫产同期核出子宫肌瘤时应用泰绫覆盖肌瘤核除后的切口,可以减少术后渗血,同时减少子宫缝合的针数,有利于子宫复旧。可吸收性止血绫是最新一代可吸收止血材料,其成分为天然植物提取的再生纤维素,为编织状结构化合物,不遮挡术野,质地柔软,易于包、敷、填塞等操作。其组织相容性好,具有可吸收性,止血迅速,常用于手术创面出血以及渗血不易停止的部位,见表1。
3讨论
3.1生物止血材料的特点
据青岛市发改委副主任、市蓝色经济建设办公室主任任振刚介绍,今年全市在蓝色经济规划方面,将采取“区中区、园中园”的方式,在西海岸经济新区、红岛经济区、蓝色硅谷等其他经济功能区内,建设六大蓝色经济特色园区,并使企业、项目、资金、技术等要素向园区聚集。
六大园区包括:海西湾船舶和海洋工程产业园、崂山海洋生物产业园、黄岛海洋生物产业园、胶北现代海洋装备制造产业园、开发区前湾国际物流产业园、市南滨海文化旅游产业园。
尽管有两处产业园以海洋生物研发为主要特色,但侧重方面不同,崂山生物产业园重点发展海洋生物制药、海洋保健品等,而黄岛海洋生物产业园则以研发海藻微生物技术与产品为主,并使其成为国家级海藻科学研究中心。
另外,海西湾船舶和海洋工程产业园将重点发展大型以及高附加值的船舶和海洋工程装备制造产业,多功能海洋工程船、邮轮、豪华游艇等船舶将成为该园区主要产品。
重点发展四大海洋产业
在今年全市蓝色经济发展过程中,海工装备制造业、海洋生物医药产业、海洋新材料产业以及现代海洋渔业这四大产业要实现突破性发展。
其中,海洋生物医药产业领域要重点培育海洋药物与生物功能制品两大产品系列,并实施海洋寡糖、生物酶制剂等产品项目。而海洋新材料产业则围绕海洋工程、防腐防污、医用纺织等产品系列,开展人工眼角膜、船舶涂料、海水淡化新材料等重点项目。
在提升现代海洋渔业方面,针对水产种苗、海洋牧场、远洋渔业这三大产业,青岛将开建中国北方国际水产品交易中心和冷链物流基地,并加快建设崂山湾公益型海洋牧场、国家级金乌贼良种场等大型项目,同时,青岛还将建造20艘以上大型拖网远洋捕捞船。
投资1600亿启动140个大项目
今年,全市要重点推进140个蓝色项目建设,其中一产项目5个、二产项目84个、三产项目27个,海洋科技创新和公共服务平台项目24个,总投资1600亿元,确保全年90%以上项目开工建设,完成投资300亿元。
发展蓝色企业方面,全市今年将重点培育100家骨干企业,推动大企业争创中国驰名商标和名牌产品,像北海船厂、武船重工、黄海制药等蓝色经济品牌龙头企业,年内达到20家。
创建国家海洋科技自主创新示范区
目前,蓝色硅谷核心区建设已经进入快速发展阶段,海洋科学与技术国家实验室一期、二期工程已全部建成,三期主体工程封顶,国家深海基地、山东大学青岛校区等12个项目均已开工建设。哈工大青岛科技园已经签约。
在建设重点项目的同时,海洋生物医药、海洋新材料、海洋装备制造以及现代海水种苗这四大领域将进行集中科技攻关。围绕这四大领域,科技孵化器年内将开工建设100万平方米。今年青岛市还将打造以一批重点企业为主体的产业化示范基地,明月海藻、中皓人工角膜、中海油海洋新能源等项目均列其中。
此外,今年青岛市将进一步争取、引进科技人才,并启动泰山学者蓝色产业领军人才团队支撑计划。
据介绍,通过自主创新驱动、园区集聚、产业支撑及企业人才的带动,全市形成蓝色经济发展新优势。在此形式下,今年全市海洋经济增加值预计增长18%左右,达到1300亿元。
六大海洋特色园
海西湾船舶和海洋工程产业园:重点发展大型和高附加值的船舶和海洋工程装备制造产业,推动船舶和海洋工程产品向多功能海洋工程船、LNG运输船、邮轮、豪华游艇方向发展,建设世界级产业基地。
崂山海洋生物产业园:重点发展海洋生物制药、生物技术产品、海洋保健品等,形成产业化生产。
黄岛海洋生物产业园:重点发展海藻微生物技术与产品、海洋功能食品及保健品、海洋化妆品、海洋高分子医用材料、海洋生物医用材料、海洋生物肥料等产业,建设国家级海藻科学研究中心。