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聚乳酸(PLA)在医疗领域的应用

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聚乳酸(PLA)在医疗领域的应用

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https://zshq.zuiyouliao.com/zixun/detail-8b1b1cd493e341df8fff242b1be2aa06.html

聚乳酸(PLA)是一种由微生物发酵产生的乳酸单体聚合而成的高分子聚合物,具有独特的生物可降解性、生物相容性、结晶性和机械性能。近年来,随着技术的不断发展,PLA在医疗领域的应用越来越广泛,从缝合线到骨修复材料,从药物缓释系统到组织工程支架,都展现出了巨大的潜力和优势。

聚乳酸(PLA)是由微生物发酵所产生乳酸单体聚合而成的高分子聚合物,是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,其作为一种生物可降解聚合物,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,因此有着独特的生物可降解性、生物相容性、结晶性以及机械性能,在医学、食品包装等领域有着广泛的应用。PLA的可降解特性既推动了各个领域的发展,也满足了我国构建绿色环保型社会的要求。因此,深入研究聚乳酸具有重大意义。

生物医药行业是PLA最早开展应用的领域。早在1966年,库尔卡尼等人合成了生物可降解的聚左旋乳酸(PLLA)缝合线,阐明了PLA具有良好的生物相容性与生物可降解性。1976年,约尔斯等人报道了PLA可广泛用作药物缓释体系载体的研究。1987年,伦斯拉格等人以四苯基锡为催化剂,制备出更高分子量的PLLA,极大改善了材料力学性能,展现了PLA作为骨折内固定材料的广阔应用前景。随着科学技术的发展,PLA在非织造布行业的应用也不断得到拓展,PLA纤维及其制品也逐步用于医疗用品行业。

PLA表面呈弱酸性,有极强的防螨效果和天然抑菌性,对白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率达到95%以上;具有阻燃性,即使燃烧但发烟量小、无黑烟、无毒气;具有防潮性,导湿快干且透气性好,特别适用于医疗及护理领域。

近年来,业内权威专家致力于生物基可降解材料PLA在医疗、护理、养老等领域产品的探索,经过多年来的市场调研、技术研究及临床实验,相关企业已推出PLA一次性医用防疫及护理制品。


2021年12月31日,工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2021年版)》,涵盖先进基础材料、先进有色金属、先进化工材料、关键战略材料、前沿新材料五大类共304种材料。在先进化工材料中,PLA入列,应用领域生物医药及高性能医疗装备。

PLA具有良好的生物相容性,对人体有高度安全性并可被组织吸收,加之其优良的物理机械性能,除了一次性医用口罩、手套、床单、护垫、药物盒、器皿之外,在体内医用材料方向也有广泛应用,如采用PLA制得的可吸收螺钉、可吸收手术线,可用作人体组织修补的纤维编织物或膜材料,骨折内固定材料,眼科植入材料,组织工程支架材料等。

PLA缝合线

PLA缝合线的多功能性正在被不断展。科学家们正积极探索将药物递送和抗菌特性等多功能集成到PLA缝合线中,以期实现更高效的治疗效果。例如,通过在 PLA缝合线中嵌入抗生素,可以有效预防术后感染,促进伤口的顺利愈合。通过包埋布比卡因等药物,PLA缝合线能够在手术后的一周内提供持续的局部镇痛效果,无需额外的医疗干预,从而确保了伤口的正常愈合过程。相信随着技术的不断发展,PLA缝合线在未来的医疗实践中将会扮演更加重要的角色。

骨修复材料

在骨折治疗领域,创新解决方案和新材料应用是医学界不懈追求的目标。自1984年 Rokkanen 等人首次将聚乙醇酸(PGA)作为可吸收内固定材料应用于临床并取得显著疗效以来,生物可吸收材料在骨科领域的研究便如火如荼地展开。

它们与传统金属内植物相比,展现出了以下显著优势:

1)生物相容性:减少了患者对植入材料产生过敏或排斥反应的风险。

2)弹性模量匹配:与骨相近的弹性模量减少了应力遮挡效应,有利于骨的愈合。

3)无需二次手术:愈合后无需移除,减少了患者接受二次手术的风险和痛苦。

4)降低感染风险:由于避免了二次手术,术后感染的风险也随之降低。

在骨修复方面,PLA材料的相关研究很多。例如,2010年德国弗劳恩霍夫研究所的研究人员开发了由PLA复合材料制成的螺钉。ArthrexTM、Phusis、Gunze、Takiron 和 Linvatec等公司也已经可以提供多种PLA医疗产品,包括缝合锚、棒、微板(骨固定)和螺钉。

PLLA 生物可吸收板和螺钉已成功应用于狗下颌骨骨折的内部固定,展现出优异的机械性能,并帮助实现无并发症的愈合,预示着它们可能成为人类金属骨科植入物的替代品。

药物缓释系统

PLA 作为一种生物可降解和生物相容性良好的高分子材料,已被广泛应用于药物缓释系统。一般通过调整聚合条件和乳酸单体的比例来控制PLA的分子结构和物理化学性质,以实现对药物释放速率和模式的精确调控。

在药物缓释系统中,PLA通常被用来制备微球、纳米粒子、薄膜或支架等多种形式的载体。这些载体可以封装药物分子,通过PLA的逐渐降解来控制药物的释放,实现从数周到数月不等的持续释放效果。这种缓释技术不仅提高了药物的疗效和安全性,还减少了患者服药的频率,提高了治疗的依从性。

组织工程支架

组织工程支架在提供关键的机械稳定性的同时,也成功模拟了自然组织环境,为细胞提供了一个三维空间网络,促进细胞生长和组织再生。PLA纳米纤维支架作为组织工程的创新工具,不仅展现了卓越的A韧性和多功能性,而且在结构上与天然纤维胶原相似,提供了有利于细胞迁移和营养交换的大孔隙。这些纳米纤维支架还具备快速的水分蒸发能力,确保了较高的氧气透过率,并有助于防止微生物污。

在尿道病变治疗中,PLA支架因其良好的生物降解性,被Li等人[53]证实具有良好的临床效果。在心血管领域,Keiji Igaki和 Hideo Tamai开创性地开发了世界上首个高分子量PLLA单丝制成的生物可吸收心脏支架。该支架具有独特的锯齿形螺旋线圈结构,非常适合植入人体冠状动脉。

在面部重建手术中,PLLA可注射微球作为面部填充物,发挥了组织支架的作用,并已被美国整形外科学会批准使用。这些微球填充物通过诱导人体自身胶原蛋白的形成,实现了面部的临时填充效果,为面部美容和重建提供了一种安全有效的治疗方案。

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