關(guān)于無源醫(yī)療器械材料生物相容性的研究

李靜 云南省醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院 （云南 昆明 650000）

內(nèi)容提要： 目的：探究無源醫(yī)療器械材料的生物相容性。方法：統(tǒng)計目前臨床上常用的幾類無源醫(yī)療器械，對這些醫(yī)療器械的使用方法、材料組成和生物相容性進(jìn)行評價分析。結(jié)果：無源醫(yī)療器械主要以生物材料和醫(yī)用高分子材料為主，在生物相容性研究方面已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步，其中水凝膠、聚乙烯醇在現(xiàn)階段無源醫(yī)療器械材料中應(yīng)用廣泛，且生物相容性優(yōu)良。結(jié)論：生物相容性是無源醫(yī)療器械在設(shè)計、研發(fā)和使用中必須要考慮的重要因素，隨著材料研究水平的進(jìn)步，無源醫(yī)療器械材料的生物相容性也會得到不斷地提升。

無源醫(yī)療器械材料作為一種外源性物質(zhì)，如果未進(jìn)行生物相容性檢測，使用后可能會產(chǎn)生臨床不良反應(yīng)，對患者的健康造成二次損害。因此，對于任何無源醫(yī)療器械材料，都必須進(jìn)行生物相容性的研究與檢測，確保使用安全。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷成熟，以及關(guān)于醫(yī)療器械安全性、有效性評價標(biāo)準(zhǔn)的建立，為無源醫(yī)療器械材料的生物相容性研究提供了參考[1]。近年來，不同材料、不同用途的無源醫(yī)療器械層出不窮，對生物相容性研究也提出了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)，無源醫(yī)療器械材料生物相容性研究方法也必須得到同步創(chuàng)新。

1.醫(yī)療器械材料生物相容性監(jiān)測的必要性

目前臨床上所用的無源醫(yī)療器械，按照用途分類，大體包括以下幾種：其一是一次性醫(yī)用材料，主要有注射器、采血管、輸液袋等；其二是人體植入類材料，主要有人工血管、心臟瓣膜等[2]；其三是人體組織修復(fù)材料，主要有人工皮膚等；其四是醫(yī)藥包裝高分子材料，主要有真空鍍鋁膜等。無源醫(yī)療器械種類的增多，也更好地滿足了不同病患的使用需求，形成了一套完整的無源醫(yī)療器械設(shè)計、研發(fā)、試點(diǎn)、應(yīng)用體系。可以看出，無源醫(yī)療器械的發(fā)展有明顯的兩個特點(diǎn)：其一是材料的多樣性，常用的高分子材料超過50余種；其二是使用方式的廣泛性，有體外使用、植入使用等[3]。這些特點(diǎn)就決定了在無源醫(yī)療器械材料設(shè)計或試點(diǎn)階段，必須要進(jìn)行生物相容性檢測，確定材料使用的安全性。

2.無源醫(yī)療器械材料生物相容性研究現(xiàn)狀

2.1 生物材料研究現(xiàn)狀

無源醫(yī)用材料與普通材料相比，其差異就在于必須要考慮材料的生物相容性。人體的排異功能是一種自我保護(hù)機(jī)制，免疫系統(tǒng)會主動排斥外來異物。生物相容性則能夠保證無源醫(yī)療器械植物人體后，不發(fā)生排斥反應(yīng)，從而達(dá)到既定的使用目的。目前符合生物相容性要求的醫(yī)用生物材料類型包括：醫(yī)用高聚物，如合成纖維、黏合劑等；天然高分子材料，如多肽類、白蛋白等；金屬材料，如鈦、金等。目前關(guān)于醫(yī)用生物材料的相容性研究，已經(jīng)取得了顯著成果，很多材料在臨床上得到了廣泛應(yīng)用，技術(shù)條件也比較成熟[4]。

2.2 醫(yī)用高分子材料研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段國內(nèi)醫(yī)用高分子材料多達(dá)50余種，制成品類型超過300種，但是還存在諸多不足，其一是醫(yī)用高分子材料的生物相容性研究起步較晚，許多材料尚處于實(shí)驗(yàn)階段，并沒有在臨床上推廣應(yīng)用，局限性較強(qiáng)；其二是部分醫(yī)用高分子材料的研制成本較高，前期設(shè)計與研究投入大，這也導(dǎo)致很多高科技含量的無源醫(yī)療器械成本居高不下，真正的醫(yī)學(xué)實(shí)用價值未得到體現(xiàn)。

3.常用的幾種無源醫(yī)療器械

3.1 心臟瓣膜

早期或者現(xiàn)階段低價的心臟瓣膜，主要材料是鈦合金，這類材料的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的機(jī)械性能，同時還能夠減緩腐蝕。但是鈦合金材質(zhì)的心臟瓣膜，隨著使用時間的延長，容易出現(xiàn)血栓問題。而正常情況下，植入心臟瓣膜的使用時間在十幾年至二十幾年不等，后期鈦合金材質(zhì)的心臟瓣膜使用價值大幅度降低。在此基礎(chǔ)上，幾種生物瓣膜開始得到了廣泛應(yīng)用[5]。常用的生物瓣膜是牛源性生物瓣膜，經(jīng)過生物相容性實(shí)驗(yàn)，降低生物瓣膜的鈣化，同時進(jìn)行一系列的生化處理，不僅能夠降低了生物瓣膜植入人體后的排異反應(yīng)，并且在血流動力學(xué)性能上具有更加明顯的優(yōu)勢。

3.2 人造血管

人造血管可以解決血管老化、栓塞等問題，特別是在心血管疾病高發(fā)的背景下，人造血管的臨床應(yīng)用價值也不斷提升。但是人造血管在使用時，容易出現(xiàn)血栓或局部滲出性炎癥等反應(yīng)，經(jīng)分析是人體內(nèi)的巨噬細(xì)胞對植入的人造血管產(chǎn)生排異反應(yīng)，導(dǎo)致血管內(nèi)膜增生，以及血管周邊發(fā)生炎癥。通過使用生物相容性材料，可以降低人工血管植入后的排異反應(yīng)，例如北京理工大學(xué)采用絲素蛋白作為基礎(chǔ)材料研制的人造血管，經(jīng)過生物相容性研究后，將排斥反應(yīng)降到了10%以下，多數(shù)患者都可以正常使用[6]。

4.醫(yī)用高分子材料的生物相容性評價研究

近年來，醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無源醫(yī)療器械的種類越來越多，應(yīng)用范圍也越來越廣，但是配套的生物相容性研究卻相對落后。國內(nèi)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用的生物相容性評價方法和評價內(nèi)容，逐漸向國際靠攏，目前通用的醫(yī)用高分子材料生物相容性評價試驗(yàn)包括：細(xì)胞毒性試驗(yàn)，皮膚刺激試驗(yàn)，全身急性毒性試驗(yàn)等[7]。在這些實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)由于具有操作相對簡便、對實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較低以及對實(shí)驗(yàn)對象健康損害較小等，得到了廣泛應(yīng)用。另外，像皮膚刺激實(shí)驗(yàn)、全身急性毒性實(shí)驗(yàn)等，在實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中經(jīng)常會出現(xiàn)不同生物材料個體差異，導(dǎo)致反應(yīng)結(jié)果有較大偏差的情況，在進(jìn)行生物相容性評價時，試驗(yàn)人員也必須多進(jìn)行幾次試驗(yàn)，消除試驗(yàn)誤差的影響，從而得出醫(yī)用高分子材料生物相容性評價的正確結(jié)果。

5.無源醫(yī)療器械材料生物相容性的研究

生物相容性評價時無源醫(yī)療器械研究和使用的基礎(chǔ)，近年來，一方面是各類高科技含量的無源醫(yī)療器械被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是伴隨著心腦血管疾病發(fā)病率的上升，心臟瓣膜、血管支架等無源醫(yī)療器械的需求量增加；另一方面，生物相容性的評價方法也逐漸變得多樣和成熟。這些都為無源醫(yī)療器械材料的生物相容性研究奠定了基礎(chǔ)[8]。例如，目前常用的一種細(xì)胞檢測法，獲取人體某個器官的單個細(xì)胞，在體外進(jìn)行熱原檢測，誘導(dǎo)細(xì)胞釋放出一些適應(yīng)熱原的因子。這樣在使用無源醫(yī)療器械時，細(xì)胞的適應(yīng)能力更強(qiáng)，幾乎不會出現(xiàn)排斥反應(yīng)。這一方法目前在小白鼠、家兔等動物體內(nèi)取得了良好實(shí)驗(yàn)效果，今后有望應(yīng)用到人體。除此之外，與無源醫(yī)療器械材料生物相容性研究的配套標(biāo)準(zhǔn)、制度也在逐步建立起來，為今后該項(xiàng)研究的規(guī)范化進(jìn)行也提供了必要的制度保障。

6.結(jié)語

無源醫(yī)療器械材料正在越來越廣泛地應(yīng)用到臨床中，在促進(jìn)患者病情恢復(fù)或解決患者某方面病癥問題上發(fā)揮了重要作用。在設(shè)計研發(fā)和推廣使用無源醫(yī)療器械材料時，生物相容性是必須要考慮的問題，只有經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，確定材料生物相容性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，才能投入使用，減少排異反應(yīng)，保證無源醫(yī)療器械的安全性。隨著生物相容性研究技術(shù)的不斷成熟，也會促使越來越多的無源醫(yī)療器械投入到醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。