作为聚合物家族的聚氨酯材料,由于其弹性特征而被引入医用。可通过改变单体构成及高分子链不同单体而改变块大小。
历史上,聚氨酯材料已用于医学,基于其弹性可提高医学装置的成功或延长寿命。最早用于心血管,其压力变化下弹性(以利泵血),可延展和收缩而不发生疲劳失败(如血管移植物)或可折弯而不骨折(如电极引线绝缘体),对于长期应用很重要。
尽管最早于1967年得以应用,在上世纪80年代中后期,学者们逐渐意识到使用聚醚聚氨酯(PEU)可能存在之前未发现的失败机制而需进一步研究。
研究表明,由于制造和置入中聚合物中的残余应力,在失败中可能发挥作用,若残余和工作应力可最小或消除,则PEU可持续应用。聚酯聚氨酯亦用于医疗领域,体内易于降解。至少有一篇文章提示,聚醚聚氨酯脲(PEUU)具有更好的生物稳定性及更佳使用潜力。
另一篇探讨PEUU心脏瓣膜失败的文章,提示钙化和磨损在失败中起部分作用。致力于使得聚氨酯更具生物稳定性的研究持续,聚碳酸酯聚氨酯(PCU)逐渐显示潜力。比较同样条件下PEU,PEUU和PCU的研究表明,在生物条件下,PCU更耐降解。
1991年,Szycher等报道了一种新的聚氨酯(aPCU),可消除聚合物链中醚酯结合,在生物环境中防止微裂纹。PEU与PCU相比,Tanzi等也发现PCU在体外碱性环境下更稳定,PEU在酸性环境下更稳定,从而认为,PCU在医疗条件下更为稳定。在凯斯西储大学进行了多年的多种技术检测,更新了比较结果的数据。
Mathur等比较了在融合器置入系统中不同聚合物特性,发现氧化而导致的降解中,PEUU最多;PCU最少。Wiggins等在过氧化氢和二氯化钴溶液中进行了体外动力测试,起初发现PEUU在高应变率下更脆,进一步测试表明,在类似测试条件下,PCU表现更好。
Christenson等继续了该研究,发现了相似的体外实验结果,PCU降解的发生由于体内接触到邻近细胞,氧化降解作用为主要机制,而PCU生物稳定性则需进一步研究。Labow等警示PCU多聚体的硬段化学在生物环境中长期稳定性方面发挥作用。
聚碳酸酯聚氨酯弹性体已在体外实验用于关节负重表面,且至少用于一种装置。其临床实验也正在开展,并有结果报道。早期临床实验取出的装置分析的结果提示,该材料作为负重面仍保持其完整性。在此装置中比较UHMWPE和PCU颗粒物(磨损产物)的研究表明,对PCU的反应较UHMWPE更小。氧化测试表明,在Ɣ射线辐射下,PCU较UHMWPE更抗氧化。
恢复脊柱结缔组织部分功能的手术,对于脊柱外伤或退变患者减轻疼痛和恢复功能而言,至关重要。手术辅助材料有自体或异体组织,金属,陶瓷和高分子聚合物。高分子聚合物包括超高分子聚氨酯(UHMWPE),聚醚醚酮(PEEK)及聚氨酯。 |