由上述数据可见,像尼龙这样在体外条件下还是比较好的聚合物,并不适于强度永久性支持物植人体内,当埋植体内17个月后强度损失44%,埋植三年后,强度损失竟高达81%。再如,聚乙烯醇多孔海绵体修补材料会被人体结构组织侵入,出现钙沉积变硬;硅橡胶心脏瓣膜小球会被体内的类脂(如胆固醇)溶胀变性。外消旋聚乳酸一般在不到半年的时间被机体完全降解、吸收,聚己内酯则需要3年甚至更长时间。由此可见,生物降解、老化问题,实际上是生理组织对材料的作用问题,生理环境之所以会对植入材料产生重大影响,其原因大致有三:
1.由于生理体液主要是水解反应所引起的材料降解、交联或相变,从而导致材料性能的改变。
2.由于形成自由基,引起氧化反应(氧化降解),导致材料性能改变。
3.由于酶的催化作用导致材料性能改变。
然而这些因素对材料的作用还是由材料本身的结构所决定。
如:尼龙由于存在酰胺基,具有亲水性,所以能引起水解而降解。聚酯、聚氨酯由于有不少价键亲水,所以也能很快发生降解而开裂,但经过改性的嵌段聚醚聚氨酯则有所改进,耐水性能提高十倍。聚酯的酯基虽然也不够稳定,因它是疏水的,所以不易水解。聚乙烯等聚烯烃的键上并没有活性基团,不会水解,应该是稳定的,但它的键断裂时会产生游离基,引起氧化降解。只有真正稳定结构的聚四氟乙烯及硅橡胶,才不会发生老化降解,尤其是硅橡胶耐老化降解性能较为突出。
有时候,并不需要聚合物长期植入体内。例如:缝线、某些充填材料等只是需要其作暂时的支持,对于这类非永久性植入材料,在体内要求完成功能作用后能够在一定的时间内被彻底地进行生物降解,成为小分子则更好,自然这些小分子应对人体无害,最好能参加体内的代谢循环而被排出体外。例如,需要一定初始强度的可吸收性缝线,多孔的块状缺损填充材料多是采用聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基丙酸等制备的。这类聚合物除具有所要求的力学性能,良好的加工成型性能可以制成薄膜、纤维、棒条之外,还具有更加宝贵的优点,即在生物体内容易彻底分解为原来单体(乳酸、羟基乙酸、羟基丙酸),这些分解产物对人体无害并参加体内的代谢循环,最后排出体外。
GB/T16886.13是鉴别、分析、计量聚合物在生物体内降解的试验标准,但它仅提出一般性的指导原则,方法学的许多工作尚待深入研究。该标准包括的降解产物主要是指因在水环境中由于水解和(或)氧化过程导致化学键断裂而形成的降解产物。正如前述,其他生物学因素如酶和蛋白质也能改变降解速度。
应注意的是,聚合物器械内常含有单体、低聚物、溶剂、催化剂、添加剂、填充物和加工助剂等残留物和沥滤物。如果这些成分存在,将干扰对降解产物的定性和定量,对此应予以考虑。应当认识到,残留单体可能与聚合物产生的降解产物相同。
降解产物的定性与定量为风险评价以及必要时进行的毒代动力学研究(参考GB/T16886.16)奠定了基础。
……
展开