全部 高分子 智能汽车 陶瓷 消费电子 弹性体 生物降解 5G材料 光伏 医用材料 锂电 汽车材料 新消费电子 会议列表 展会 半导体 LED 氢能源 艾邦人才网
超6000亿元市场前景,医用高分子材料的发展与应用

医用高分子材料的发展并非新鲜课题,人类很早以前就开始使用各种材料应用于医疗实践。早在公元前 3500年,埃及人就用棉花纤维、马鬃缝合伤口。墨西哥印地安人用木片修补受伤的颅骨。在公元前500年的中国和埃及墓葬中已经发现有假手、假鼻、假耳等假体。


近现代以来,随着高分子合成材料的异军突起,大量合成材料用于临床实践。1949 年,美国首先发表了医用高分子的展望性论文,第一次介绍了利用有机玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为人的头盖骨、关节和股骨,利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况。20 世纪50年代,有机硅聚合物被用于医学领域,使人工器官的应用范围大大扩大,涵盖器官替代和整形、整容等许多方面。随后,美国、日本、欧洲等工业发达国家不断有文章报道,有些并已在临床上得到应用。


图片

      手术缝合线  图源:网络

中国研究开发历史较短,20世纪世纪70年代开始进行人工器官的研制, 并有部分器官进入临床应用。1980年成立了中国生物医疗工程学会,并于1982年又成立了中国医学工程学会人工脏器及生物材料专业委员会, 使得生物医学器材获得进一步发展。生物医用高分子材料科学是高分子材料和医学的一门交叉科学。融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识,还涉及许多组织工程学问题。

此后,一大批人工器官试用于临床,20世纪80年代,医用高分子材料开始进入一个崭新的发展时期。高分子医用材料大量用于新型医用材料,用于制造人造器官。目前,较成功的高分子材料制造的人工器官有人工血管、人工食道、人工尿道、人工心脏瓣膜、人工关节、人工骨、整形材料等。


图片

       一些医用高分子材料  图源:网络

当前,除大脑以外,几乎所有的人体器官都可以用人造器官替代。

医用高分子的种类

按照材料的性质,医用高分子材料可分为生物惰性高分子材料(inert biocompatible polymers))和可生物降解两大类。

其中生物惰性高分子材料是指在生物环境下呈现化学和物理惰性的材料,其在生理环境中能够长期保持稳定,不发生降解、交联和物理磨损等化学反应和物理反应,并具有良好的力学性能。

这些材料包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚砜、聚四氟乙烯(PTFE)、硅橡胶、聚氨酯、聚醚醚酮、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯酸类、聚丙烯酞胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)和乙烯一乙烯醇共聚物、聚 N-乙烯基毗咯烷酮(PNVP)、聚乙烯基咄咯(PVP)、聚丙烯睛(PAN)、聚酞胺(PA)、聚醋纤维、纤维素、聚甲醛、聚乙二醇等。弹性体材料包括硅橡胶、聚氨醋(PU)、胶乳、丁基橡胶、热塑性弹性体(TPE)等。

生物惰性高分子材料医学领域中主要用于体内植入材料(implants),如人工骨和骨关节材料,器官修复材料,其次用于人造组织和人造器官的制造。该类材料主要用于人体软、硬组织修复和制造人工器官、人造脏器、喉头、气管、角膜、人工关节、人造血管、接触镜和黏结剂等。


图片

       心脏支架

生物降解高分子材料是指在一定的条件下、一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料。医用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(PLA)、聚己内酯、聚碳酸酯、聚原酸酯类、聚酸酐类、聚磷腈等。


图片

       骨水泥

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。如手术缝合线、骨外科手术过程中的骨骼固定的骨水泥、骨丁等。

医用高分子的应用

近年来,生物医用高分子的增长率高达50%。医疗器械加工将呈现出国际化、新材料、零缺陷、微型化的趋势。

新材料如瓦克化学的LR液体硅橡胶体(注射成型用)、HCR固体硅橡胶(成型制品用)、HCR固体硅橡胶(挤出用)可用于如外部乳房假体、医用导管和球囊、密封件/阀门/膜片、面罩、医用管道、整形外科、伤口护理,是良好机械性能与医疗安全性相结合应用领域的首选;

吉力士提供行业中品种最广的各种软触感热塑弹性体TPE材料,广泛应用于手术排液软管、止血带、蠕动泵软管、导尿软管、弹性手术室帏帘、疗伤用品(包括绷带胶布)、一次性使用的手术、急救担架束缚系统、止血带、注射针筒的组件(包括推杆顶端、塞子和盖子)、验血试管塞、垫圈和密封、隔膜、假肢装置部件、床垫、轮椅坐垫以及假肢的凝胶缓冲垫、医疗仪器把柄等的生产;

陶氏化学的VERSIFYTM塑性体和弹性体、ASPUNTM 纤维级树脂、ELITETM增强聚乙烯树脂、DOWLEXTM聚乙烯树脂、陶氏线性低密度聚乙烯树脂、ALIBRETM 聚碳酸酯树脂则可用于医疗设备和装置,药品包装,保健卫生用品生产;

泰科纳的GUR®,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)可以作为过滤和低磨耗功能件在医学整形领域中广范应用。

医用微挤出成型技术如GuillTool&Extrusion公司MediFlow系统可用来挤出直径仅为0.0508 mm的医用导管,可应用于微创手术等医疗领域。德国Roms.Hass公司的Eudragit-E 就是一种胃溶性高分子材料,它在酸性条件下易溶解,在中性或碱性条件下不溶,用它作为包衣包覆药剂并在表面涂覆糖液,在口腔中感觉不到药味,进入胃中10分钟后即溶解;而 Eudragit L/S 则为肠溶性高分子材料,它进入肠道后能迅速溶解,具有较好的控释作用。具体参见表 1、表 2。

图片
  图片
                
1 人造器管的功能高分子材料

人造器官可分为人造脏器和人造组织两种,前者指代替脏器工作的功能设备,包括人造心脏、人造肾脏、人造肺、人造肝脏等内脏器官;后者则指可以部分行使生理功能的人体组织,或者修补损坏的人体器官部件,包括人造骨骼、人造血管、人工喉、人工隔膜等体内器官和假肢、假鼻、假眼等外部人体组织。用于制备人造脏器的高分子材料详见表3。

图片
              
2 人造组织用的高分子材料

人造组织是指除了人造脏器以外的所有人造器官,可分为人造软组织和人造硬组织两类。详见表4。

图片
   

图片

                       
医用高分子材料属于交叉科学、边缘科学,涉及高分子材料、有机/无机化学、生物化学、光/电学等众多科学领域。医用高分子材料是目前发展非常迅速的一个领域,高分子材料在高分子药物、高分子组织器官、医用材料定向给药、器官替代、外科整形和拓展治疗范围方面作出了令人惊奇的贡献,但目前大多数材料还处于基础研究阶段。因此,根据生物学原理指导现有材料的改进和更新,是当前医用高分子材料科学与组织工程发展的一个重要方面。


图片

       医用高分子PTFE

未来我国医用高分子材料市场潜力巨大、充满发展机遇。一方面,国家政策推动, 《“十三五”生物产业发展规划》强调要大幅提升生物医药及高性能医疗器械领域的新材料应用水平;另一方面,有巨大的市场需求,我国人均医疗器械费用远低于其他发达国家。叠加我国巨大的人口基数、城镇化、老龄化、以及职工医疗保险、城镇医疗保险、农村医疗保险(新农合)广覆盖的发展趋势刺激,必将产生巨大的医疗保健需求市场,所需高分子材料水涨船高,据保守估计市场规模将超过6000亿元。

我国医用高分子新材料产业与国外差距主要在高品质的新材料。我国缺乏超前的研发优势和研发成果的实用化开发力度,目前主要还是以仿制为主。另外,虽然很多新材料已有能力生产,可是相关专利绕不开。

参考资料:简述医用高分子材料的发展与应用,汪晓鹏

编辑:艾可


相关推荐
沃特股份增资协同创新高科,布局3D打印新材料应用领域
7月4日,沃特股份以自有资金600万元增资深圳协同创新高科技发展有限公司,加码3D打印植入类医疗领域。
0
0
167
比亚迪电子亮相上海医疗展CMEF 2021
比亚迪电子亮相上海医疗展CMEF 2021
0
0
165
未来10年医用塑料市场预计增长7.8%,聚苯砜将占最大市场份额
未来10年医用塑料市场预计增长7.8%,聚苯砜将占最大市场份额
0
0
16
新冠抗原自测产品来了,扒一扒其中的材料方案
首批用于自测的新冠抗原检测产品获批!
0
0
77
适合医疗用品注塑成型的住友注塑机
医疗用品注塑对成形品及洁净度的要求非常严苛,如何保证高效、稳定的注塑生产?对此,住友注塑机带来了全面的解决方案。
0
0
79
科思创推出用于医疗设备外壳和硬件的新型耐用材料
科思创聚碳酸酯材料能提供更好的抗消毒性和阻燃性能。
0
0
111
医用规格的尼龙弹性体守护您的健康
PEBAX® 尼龙弹性体是由刚性聚酰胺和柔性聚醚嵌段组成的不含增塑剂的热塑性弹性体。
0
0
152
PEI材料医疗器械高温模具注塑工艺浅析
东昊模具 致力于精密、高端、智能化模具制造及服务提供商。
0
0
170
一次性医用耗材需求激增,带动注塑机订单量提升(附20强名录)
您心目中最强的医疗耗材注塑机是哪家?
0
0
146
医疗支架飞秒激光切割|大族激光助力医疗器械蓬勃发展
大族激光光源事业部推出的医用支架飞秒激光切割设备,为加工第三代可降解支架提供最佳解决方案。
0
0
115
斥资1500万美元,赢创收购LACTEL®医用生物可降解聚合物业务
赢创日前签署协议,将斥资1500万美元收购DURECT公司旗下的LACTEL®医用生物可降解聚合物业务。
0
0
116
欢迎加入医疗行业交流群
欢迎加入医疗行业群,共同探讨!
0
0
221
帝斯曼为医疗设备制造商推出了一系列先进的材料解决方案
​Royal DSM是一家以目标为导向的全球性科学公司,致力于营养,健康和可持续生活,该公司推出了一系列新的工程材料产品,旨在帮助全球医疗设备制造商提高全球患者的护理质量。
0
0
110
台橡未来战略:加速布局TPE高端先进应用,如医疗等
​台橡股份有限公司 原名「台湾合成橡胶股份有限公司」,于1973年设立。
0
0
123
橡塑展2021:医疗材料大放异彩
​随着塑料在医疗领域中的广泛应用,医用塑胶材料技术的创新发展,以及疫情之后人们对保持健康和卫生的认识不断提高等多重因素的叠加,很多传统的金属、玻璃材质医疗器械逐渐被塑料所取代。
0
0
125
科腾SEBS在输液袋、药液瓶、导管等医疗应用
除了易于热塑性塑料加工外,科腾苯乙烯嵌段共聚物(SBC)还具有透明性、柔韧性、回弹性、高强度和耐久性等特性,同时环保并可回收。
0
0
115
日本宝理推出高流动性医疗级POM,可作为COC共聚物补充品
​日本宝理最近开发了适用于给药装置等用途的新型高流动性等级DURACON® POM“PM27S01N”,这也是日本宝理推出的第二个医疗级POM牌号,此前已经有DURACON® POM “PM09S01N”,该等级为中粘度,并具有POM的标准物性和成型性。
0
0
116
可穿戴医疗贴片趋向小型化,1片竟用了4层科思创的TPU薄膜
可穿戴智能贴片为医疗诊断提供了广泛的可能性,并且越来越受欢迎。更强大的功能、更好的舒适度以及电子贴片的不断小型化是目前的发展趋势
0
0
109