可降解生物材料在耳鼻喉手術(shù)護理中的研究進展

譚元珍

(湖北省恩施土家族苗族自治州 中心醫(yī)院，湖北 恩施 445000)

生物醫(yī)用材料，通常是指用于診斷與修復(fù)組織或器官等治療疾病領(lǐng)域，對人體組織、器官及血液不產(chǎn)生影響與副作用的一類功能材料。材料科學(xué)的發(fā)展，使得人體除了大腦以及大多數(shù)內(nèi)分泌器官外的其他組織器官都可找到替代品。生物醫(yī)用材料直接用于人體或與人體健康密切相關(guān)領(lǐng)域，因此對其應(yīng)用范圍與標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的要求。不可降解生物材料在植入人體后，如果長期存在于機體內(nèi)會引起一系列的機體反應(yīng)，需要持續(xù)外部服藥進行免疫抵抗，有時還需要二次手術(shù)將其取出，無疑增加了病人的痛苦和醫(yī)療費用，同時還需控制因手術(shù)而產(chǎn)生的二次感染。基于此，可降解生物材料作為醫(yī)療領(lǐng)域新材料發(fā)展起來。

1 可降解生物醫(yī)用材料的分類與用途

目前，可降解生物醫(yī)用材料的種類很多，主要分為可降解醫(yī)用高分子材料、生物陶瓷材料、可降解醫(yī)用金屬材料以及可降解醫(yī)用復(fù)合材料等。

1.1 可降解醫(yī)用高分子材料

可降解醫(yī)用高分子材料又可分為天然及合成高分子材料。天然高分子材料通常是由天然高分子經(jīng)過簡單加工后得到的材料，主要有膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖及天然高分子的衍生物等；合成高分子材料則是通過控制反應(yīng)條件，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)重復(fù)性高的材料，主要有聚氨酯、聚酯、聚乳酸及其他醫(yī)用合成塑料和橡膠等材料。合成高分子材料可根據(jù)不同需求而改變結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過簡單的物理化學(xué)方法改性，獲得更優(yōu)異的性能；因此，合成高分子材料比天然高分子材料具有更多的優(yōu)勢，在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也更加廣泛，最主要的應(yīng)用領(lǐng)域就是藥物控釋載體與組織工程。

當(dāng)前雖然高分子可降解生物材料種類繁多，特別是在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用尤為廣泛，但目前已獲得批準(zhǔn)的高分子可降解生物材料應(yīng)用于臨床的很少，主要是聚羥基乙酸(PGA)和聚乳酸(PLA)。主要原因是當(dāng)前該材料還存在著諸如生物強度不夠以致固定失敗、局部非特異性炎癥、降解可控性差等不足，其中降解性能不可控以及降解產(chǎn)物對機體刺激性強烈是該類產(chǎn)品發(fā)生不良反應(yīng)的主要原因?；诟黝惛叻肿涌山到馍锊牧系膬?yōu)勢，對已有的高分子可降解生物材料進行改性或復(fù)合，從而改變材料性能及降解行為使之達到合適的降解要求、擴大材料的應(yīng)用范圍等，是當(dāng)前高分子可降解生物材料研究的熱點和難點。

1.2 可降解生物陶瓷材料

可降解生物陶瓷材料主要指磷酸三鈣陶瓷等可被生物組織逐漸降解并吸收或排出，植入部位由新生組織代替的材料。目前研究較熱的可降解生物陶瓷是β-Ca(PO)，簡稱“β-TCP”，該材料可在人體內(nèi)部分或全部降解，隨著降解產(chǎn)物被吸收后，原部位則由新生的組織或器官代替。β-TCP與人體骨組織的結(jié)構(gòu)與成分相似，β-TCP的孔隙決定其力學(xué)性質(zhì)和在人體內(nèi)降解速率的快慢，是類似松質(zhì)骨的粒狀或塊狀合成材料?？勺鳛槭掷硐氲墓墙M織修復(fù)材料，但因其力學(xué)性能差，多用于不承力位置的骨修復(fù)與替換，如骨腔內(nèi)填充，耳聽骨替換等。

1.3 可降解醫(yī)用金屬材料

可降解醫(yī)用金屬材料主要有鎂及鎂系合金、鐵及鐵系合金。鎂的密度為1.74 g/cm，與人體骨密度最接近，其斷裂韌性比生物陶瓷材料更高，目前是與骨生物及力學(xué)相容性最高的可降解生物醫(yī)用材料。鎂是人體必需的營養(yǎng)元素，在體內(nèi)含量位居第4，主要分布：骨骼占55%、肌肉占25%、細胞外液占0.8%、血漿占0.3%，其余分布于軟組織中。鎂合金近幾十年逐步獲得青睞，被認(rèn)為是骨折創(chuàng)傷固定內(nèi)植物的理想材料之一，主要因其具有良好的生物相容性、低凝血性，可于機體內(nèi)完全降解，并具有一定促成骨能力。鎂在生物體內(nèi)降解的主要產(chǎn)物是氫氧化鎂與氫氣，二者對生物機體均無毒性。將純鎂材料植入小鼠背部20 d，除輕度皮下氣腫表現(xiàn)外，未見其他不適，整個實驗過程無小鼠死亡。使用鎂合金髓內(nèi)釘與牽引成骨技術(shù)固定大鼠股骨缺損模型2周，使新骨形成量比單純使用牽引成骨技術(shù)增加4倍。降解速度過快一直是鎂合金材料面臨的主要問題，同時降解過程中會有氫氣產(chǎn)生。氫氣無法及時吸收、分散，就會導(dǎo)致在植入物附近產(chǎn)生氫氣囊腫，壓迫周圍骨與軟組織，損害結(jié)構(gòu)完整性，不利于骨折愈合。同時，鎂合金降解過快也會導(dǎo)致局部環(huán)境堿性增加，破壞機體酸堿平衡環(huán)境，導(dǎo)致細胞生長抑制。

隨著研究的進展，有學(xué)者提出使用鋅或鋅合金作為新型骨植入材料，因鋅元素屬于人體微量元素之一，為人體300多種酶的輔助因子，是人類免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的重要元素之一。同時在骨的生長形成與礦化鈣化過程中也起著至關(guān)重要的作用。研究表明，鋅能有效促進大鼠骨缺損修復(fù)，提高移植骨的存活率。鋅具有可完全降解、促骨生長、抑制破骨、抗菌等性能，因此是理想的骨創(chuàng)傷修復(fù)材料之一。與鈦合金或不銹鋼材料相比，鋅合金金屬材料的力學(xué)和機械物理性能更接近人體骨骼，雖然純鋅的機械性能較差，屈服強度為10～110 MPa、極限屈服強度為18～140 MPa、延展度為1.2%～2.1%，但在鋅中加入銅、鐵、錳等元素制備鋅合金后，其屈服強度及延展度都得到提高，更接近皮質(zhì)骨的機械性能。

鐵是人體內(nèi)的重要元素之一，參與體內(nèi)代謝與多種生理功能，安全并且可吸收，鐵的力學(xué)性能十分優(yōu)異。研究表明鐵的降解速率較慢，降解時間較長，較慢的降解速率可為植入物的長期作用提供保證。同時鐵元素的密度較大，X射線穿透性差，示蹤性好，具有作為可降解生物醫(yī)用材料的獨特優(yōu)勢?？山到忉t(yī)用金屬材料主要用于要求受力的部位，如骨植入、骨固定及支架等領(lǐng)域。

1.4 可降解醫(yī)用復(fù)合材料

可降解醫(yī)用復(fù)合材料是在以上各種可降解材料的基礎(chǔ)上，將 2種或以上材料(金屬、聚合物、生物陶瓷)進行復(fù)合而成的新型材料?？山到鈴?fù)合材料兼具了各成分材料的優(yōu)勢，通過平衡不同材料的物理力學(xué)特點，將不同類型的可降解材料的性能結(jié)合于一體，如聚合物/金屬復(fù)合材料，其具有聚合物生物相容性好與金屬材料強度高的優(yōu)點，成功解決了單一類材料無法滿足實際需求的問題。目前研究較多的是羥基磷灰石與金屬或聚合物的復(fù)合材料，多應(yīng)用于骨移植與骨修復(fù)。與非可降解生物材料相比，可降解生物材料具有許多優(yōu)勢。

(1)更好的生物相容性。生物相容性包括 ：組織、血液和力學(xué)相容性，可降解生物材料一般會根據(jù)人體的環(huán)境特征而進行的材料設(shè)計與表面界面改性，可以有效地提高植入材料與組織間的相容性，同時保證材料應(yīng)有的物理與力學(xué)性能；

(2)暫時植入體內(nèi)的材料其降解周期可控并且降解產(chǎn)物是可被吸收或代謝的無毒單體或鏈段，可降解高分子材料的降解單體大都為可被人體吸收的小分子；可降解生物陶瓷在體內(nèi)則會降解成顆粒、分子或者離子，被細胞作為原料使用而逐步消失；可降解金屬材料則會形成離子態(tài)進而被人體所吸收利用；

(3)植入材料的物理和力學(xué)性能穩(wěn)定可靠、易于加工成型、便于消毒滅菌、無毒無熱源、不致癌不致畸等。

2 生物可降解材料在耳鼻喉手術(shù)護理中的應(yīng)用

2.1 生物可吸收止血材料

在臨床上，耳鼻喉手術(shù)之后的預(yù)防出血和止血是耳鼻喉手術(shù)之后最基本也是最重要的基礎(chǔ)操作之一，在術(shù)后的止血操作中，止血材料的選擇顯得十分的重要。優(yōu)秀的止血材料可以達到迅速止血的目的，同時止血材料還要無毒無害，沒有抗原性，對人體不能增加感染的幾率，還要不影響傷口的愈合速度。膠原蛋白是為動物結(jié)締組織中的主要成分，也是哺乳動物體內(nèi)含量最多、分布最廣的功能性蛋白，占蛋白質(zhì)總量的 25%～30%，其與組織的形成、成熟細胞間信息的傳遞，以及關(guān)節(jié)潤滑、傷口愈合、鈣化作用、血液凝固和衰老等有著密切關(guān)系。膠原蛋白同時也是一種天然的可降解高分子材料，具有低抗原性、良好的生物相容性和生物可降解性能的特點，同時膠原蛋白還可以促進細胞遷移。以膠原蛋白為原材料的膠原/纖維蛋白復(fù)合止血貼是一種以豬、牛或馬腿肌腱為原料生產(chǎn)的膠原海綿，其表面再覆蓋纖維蛋白原和凝血酶制成的，可以用于內(nèi)臟及體表創(chuàng)傷止血的可吸收醫(yī)用敷料，它能夠吸附血小板，與凝血因子相互作用，引起血小板聚合，起止血作用。

2.2 生物可吸收縫合線

生物可吸收縫合線主要用于人體組織的縫合，在一段時間內(nèi)被人體吸收，避免拆除縫線，作為一種生物可降解安全材料在耳鼻喉手術(shù)后護理中具有非常重要的臨床意義。生物可降解縫合線顯著降低了術(shù)后感染率，降低了個體組織反應(yīng)，提高了傷口愈合的完整性，有助于術(shù)后機體的恢復(fù)，減少切口內(nèi)異物的刺激，顯著降低了患者的疼痛程度，為耳鼻喉科術(shù)后護理提供了很大便利，具有重要的臨床意義。天然生物可降解材料中的聚乳酸、聚乙醇酸、聚左旋乳酸、聚二氧惡烷縫等，都是生物可降解縫合線的主要原材料。

2.3 天然多糖可降解材料在耳鼻喉科手術(shù)中的應(yīng)用

在耳鼻喉科的臨床手術(shù)之中，手術(shù)時間已經(jīng)成為了引發(fā)耳鼻喉科的臨床手術(shù)術(shù)后并發(fā)癥和發(fā)炎感染的重要因素之一?；颊咴谂R床上接受耳鼻喉科手術(shù)時，手術(shù)切口長期會暴露在空氣當(dāng)中，增加了細菌與切口的接觸時間和接觸幾率，大大增加了患者切口細菌感染的幾率，同時還會造成傷口粘連等現(xiàn)象。一旦發(fā)生細菌感染或者傷口粘連等情況，患者還要進行二次手術(shù)處理。幾丁糖是一種天然多糖，具有良好的生物相容性和優(yōu)異的可降解性能。在臨床醫(yī)學(xué)中常用到的幾丁糖的主要來源是由天然螃蟹殼提取的高分子幾丁質(zhì)，再經(jīng)過一系列的人工后處理之后形成的一種聚氨基葡萄糖。幾丁糖可以防止婦產(chǎn)科臨床手術(shù)后的粘連，其主要是因為幾丁糖具有選擇性促進上皮細胞、內(nèi)皮細胞生長，從而可以抑制成纖維細胞生長的生物特性，進一步促進組織生理性修復(fù)，抑制瘢痕形成，以達到減少組織粘連的治療目的。醫(yī)用幾丁糖具有局部止血作用，可抑制血纖維蛋白束形成，減少了因血腫機化而造成的組織粘連。醫(yī)用幾丁糖同時還具有潤滑作用及生物屏障作用，也能有效阻止粘連發(fā)生；廣譜抗菌作用和抑制瘢痕的作用也能有效防止組織粘連情況的產(chǎn)生。

3 可降解生物醫(yī)用材料存在的挑戰(zhàn)與問題

盡管可降解生物材料有著巨大的發(fā)展?jié)摿εc誘人的應(yīng)用前景，但是研究也發(fā)現(xiàn)可降解生物材料的諸多問題與所要面臨的挑戰(zhàn)?？山到飧叻肿由锊牧想m然能夠根據(jù)需求進行分子設(shè)計與改性，同時通過物理化學(xué)方法提高分子量而改變材料的物理力學(xué)性能，卻一直無法解決材料的強度未達預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的問題。另外，隨著更多新型高分子材料的研發(fā)成功與應(yīng)用，在復(fù)雜的人體環(huán)境中，高分子材料的降解產(chǎn)物也變得多樣化，而降解產(chǎn)物對于人體后續(xù)是否有負(fù)面影響還沒有深入與系統(tǒng)的研究成果。鎂合金在應(yīng)用過程中存在腐蝕速度過快以及腐蝕不均勻的問題，只有實現(xiàn)均勻降解腐蝕，進而通過尺寸設(shè)計結(jié)合可降解涂層等才能實現(xiàn)降解行為可調(diào)控。因此，提高鎂合金生物材料的耐蝕性能，結(jié)合材料表面改性技術(shù)的完善，將是鎂合金在可降解生物材料更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。鐵合金則相反，有研究表明由于其在生物降解過程中的降解速率過慢，導(dǎo)致組織痊愈后期產(chǎn)生異物感，并且腐蝕方式也非均勻腐蝕，使得材料經(jīng)腐蝕后的結(jié)構(gòu)形態(tài)不可預(yù)測，增加了降解產(chǎn)物損傷原有組織與器官的風(fēng)險。在可降解生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)方面國內(nèi)呈現(xiàn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)弱、材料及器械品種類單一、科研與產(chǎn)業(yè)對接弱等問題，大多數(shù)產(chǎn)品仍然依靠進口，本土產(chǎn)品所占比例過低。在加大對材料深入研究的同時，也應(yīng)著重提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力、抵御市場風(fēng)險能力，加強產(chǎn)品研發(fā)與更新能力，同時注重人才的培養(yǎng)，加強學(xué)科的交叉合作，推進產(chǎn)學(xué)研一體化等關(guān)鍵問題。

4 結(jié)語

本文概括了耳鼻喉科臨床上常見的生物可降解材料的主要種類，闡述了生物可降解材料在耳鼻喉手術(shù)與護理中的應(yīng)用。生物可降解材料具有良好的生物相容性和生物可降解性能，在耳鼻喉臨床手術(shù)中安全可靠，可以有效防止術(shù)后粘連的現(xiàn)象產(chǎn)生。同時可降解的傷口縫合線、止血材料等在耳鼻喉科術(shù)后護理中也有著重要的作用。對未來可降解生物醫(yī)用材料的展望：開發(fā)并研究新型可降解生物材料或在原有材料基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計；系統(tǒng)深入地開展材料的生物相容性、物理力學(xué)性能等基礎(chǔ)性研究，建立并完善可降解生物材料的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與評價體系 ；加強材料表面與界面處理的方法性研究，擴大可降解生物材料的應(yīng)用范圍 ；注意積累材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)資料，逐步向可降解生物材料的分子設(shè)計方向發(fā)展，從而在分子設(shè)計與材料改性的基礎(chǔ)上合成新的生物材料。