可降解高分子材料在醫(yī)療器械中的應(yīng)用
隨著高分子材料的不斷發(fā)展,其應(yīng)用已廣泛地覆蓋到了生活的每個(gè)角落。高分子材料在我們的生產(chǎn)和生活中有著十分重要的作用。所謂高分子材料,是通過化學(xué)鍵的作用由大量的小分子化合物聚合而成的,也就是我們常說的"聚合物"。隨著科研技術(shù)和工藝能力的不斷提升,高分子材料在醫(yī)療器械中被大量應(yīng)用。例如HDPE、LDPE常用于醫(yī)療器械的產(chǎn)品包裝:Pebax高分子材料具有相當(dāng)廣泛的硬度范圍及良好的回彈性,可用于擠出各種醫(yī)用導(dǎo)管。
根據(jù)不同的醫(yī)用導(dǎo)管對柔韌性和推送性的不同需求,可采用不同牌號的粒料擠出不同性能的管材:一些高分子聚合物的絲材可用于支架植入物的編織工藝,比如鼻竇支架的制備就是采用了高分子材料的編織工藝成型。隨著工藝技術(shù)的提高和臨床需求的日趨多樣化,醫(yī)用級高分子原材料在醫(yī)療器械中的運(yùn)用將會更加廣泛。
2生物可降解材料
可降解生物高分子材料在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用正變得越來越廣泛,比如用于醫(yī)療器械產(chǎn)品的包裝可以大幅降低醫(yī)用垃圾的處理難度:用于醫(yī)療器械產(chǎn)品的制作,可使植入器械得以自行安全降解,例如生物可降解鼻竇支架,和非可降解的支架相比,免去了病人二次手術(shù)的痛苦,也降低了相應(yīng)的醫(yī)療費(fèi)用。生物可降解高分子材料的降解是依靠粘附于材料表面的微生物、微生物分泌酶進(jìn)行水解、氧化,分解成相對分子量小于500的小分子化合物,再經(jīng)過吸收、代謝,分解成二氧化碳和水,最終被吸收或排泄出體外。植入級產(chǎn)品對于生物可降解材料的安全性能要求會更高一些:首先,必須保證其具有一定的生物相容性,不能與人體或組織發(fā)生排斥:其次,必須保證降解行為是發(fā)生在康復(fù)之后:再次,可降解生物高分子材料的降解產(chǎn)物必須能被排出體外,或者被正常代謝掉:最后,植入級產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理學(xué)性能必須均符合要求,不能損害正常人體活動,也不能使產(chǎn)品既有結(jié)構(gòu)遭到損壞而影響療效。
以非血管內(nèi)支架為例,人體皮膚組織愈合期為3~10天,膜組織的愈合期是15~30天[3],我們希望在生物的組織愈合期間內(nèi),植入的可降解器械的分化降解能夠與這一時(shí)間保持一致。比如PGA、PLA、PCL與它們的共聚物,因含有的毒素量少,結(jié)構(gòu)牢固度不高,在醫(yī)療器械中被廣泛應(yīng)用。其在高聚物的狀態(tài)下,有著很好的性能和強(qiáng)度,降解周期長,可以做骨科植入器械的原材料:在低聚物的狀態(tài)下,分化速度又比較快,可以用于輸送藥物系統(tǒng)等。與此同時(shí),PGA、PLA、PCL的生物相容性也比較好。
3血管內(nèi)支架的應(yīng)用
心血管冠脈支架在過去的臨床中大多使用金屬不可降解支架,技術(shù)已經(jīng)趨于穩(wěn)定成熟。近幾年,生物可吸收冠脈支架的研發(fā)成為了醫(yī)療器械領(lǐng)域的熱點(diǎn),目前我國首個(gè)國產(chǎn)生物可吸收冠脈支架已經(jīng)獲得國家藥監(jiān)局批準(zhǔn)上市?？晌罩Ъ鼙环Q為"冠脈介入治療的第四次技術(shù)革命"。與不可吸收支架相比,可吸收支架具有良好的生物相容性和吸收性,可以為植入部位提供有效支撐,保證血管的通暢:支架吸收后,其分解產(chǎn)物可以被人體吸收、利用或者排泄出體外,靶血管內(nèi)沒有異物殘留,血管舒縮功能得到有效恢復(fù),同時(shí)也為后期干預(yù)留有余地。該支架的基體及藥物載體涂層分別由可吸收材料左旋聚乳酸(PLLA)和外消旋聚乳酸(PDLLA)制成,支架基體和涂層可在體內(nèi)逐步被生物降解和吸收,無永久性支架留存患者體內(nèi)。PLLA是很常用的生物可降解高分子材料,它無毒、可生物降解吸收且生物相容性好,降解周期為2~12個(gè)月,降解周期可以根據(jù)加入修飾劑的不同來調(diào)整。PLLA在生物體內(nèi)降解,最終形成二氧化碳和水。
盡管臨床研究表示,現(xiàn)階段的生物可吸收冠脈支架的植入可能會有增加心臟不良事件的風(fēng)險(xiǎn),但是生物可降解技術(shù)的應(yīng)用是未來醫(yī)療器械發(fā)展的趨勢,隨著技術(shù)水平的不斷提升,臨床研究的不斷進(jìn)步,我們相信生物可吸收冠脈支架將逐漸擴(kuò)大其適應(yīng)癥并逐步趨于主導(dǎo)地位。
4非血管內(nèi)支架的應(yīng)用
生物可降解高分子材料在非血管內(nèi)支架上也有所應(yīng)用。早在2011年,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)就認(rèn)證了一款名叫"Propel"的鼻竇支架,Meta分析其可減少35%的術(shù)后再次手術(shù)干預(yù)。該產(chǎn)品一直在向生物可吸收藥物洗脫的方向研發(fā)改善。浦易(上海)生物科技有限公司生產(chǎn)的"全降解鼻竇藥物支架系統(tǒng)"在2017年獲得了中國藥監(jiān)局的上市核準(zhǔn),支架材料為丙交酯-乙交酯共聚物,藥物涂層由藥物糠酸莫米松、丙交酯-乙交酯共聚物、聚乙二醇組成,適用于慢性鼻竇炎實(shí)施功能性內(nèi)窺鏡鼻竇手術(shù)(FESS)患者,能夠防止FESS術(shù)后粘連,保持鼻腔通暢,減少炎癥。
該支架產(chǎn)品利用生物可降解高分子絲材作為原材料,通過編織成型、熱處理定型等工藝方法實(shí)現(xiàn)。有研究對FESS術(shù)后植入可吸收和不可吸收材料的臨床結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)研究,顯然有一些證據(jù)支持可吸收填充物優(yōu)于不可吸收填充物的觀點(diǎn)[4]:并且在鼻竇手術(shù)中使用支架和藥物洗脫支架的趨勢也越來越明顯,藥物涂層支架有利于幫助藥物達(dá)到病變部位,以減少炎癥和感染等。
5結(jié)語
理想的可降解支架應(yīng)該具有最佳的生物相容性、足夠的支撐強(qiáng)度、優(yōu)良的血管順應(yīng)性以及科學(xué)的降解時(shí)間,而且冠脈支架從金屬裸支架到藥物涂層支架再到生物可降解支架技術(shù)的成熟發(fā)展也給非血管支架的材料設(shè)計(jì)、制備工藝和藥物噴涂等技術(shù)提供了良好的技術(shù)指引。從目前可降解高分子材料在血管內(nèi)和非血管內(nèi)支架器械中的應(yīng)用情況來看,生物可降解產(chǎn)品在目前的市場上確實(shí)對不可降解產(chǎn)品有所沖擊,但二者各有利弊[5],我們應(yīng)該辯證看待二者的關(guān)系,針對不同的病癥和臨床需求,選擇最妥善的產(chǎn)品制備方案。
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