有机硅的生物应用进展最新.pdf

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1、有机硅材料在医疗领域的应用 汇报人：王云汇报人：王云凤凤 指导教师：周传健指导教师：周传健 山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院 2014年年9月月11日日 有机硅医用材料简介 硅橡胶在医疗领域的应用 硅油在医疗领域的应用 硅树脂在医疗领域的应用 有机硅在制药方面的应用 主要内容 一一 二 三三 四 五 一、有机硅医用材料简介 有机硅氧烷：以-Si-O-为主链，侧链为有机基 团的一类有机硅高分子。 聚硅氧烷聚硅氧烷 硅橡胶硅橡胶 硅油硅油 硅树脂硅树脂 应用应用 航天航天 电子电器电子电器 轻纺轻纺 石油化工石油化工 建筑建筑 生物领域生物领域 一、有机硅医用材料简介 有机硅生

2、物材料具有以下特点： 无毒、无味、生物相容性好、无皮肤致敏 性、生理惰性、耐高低温、不燃、透气性 好，优良的溶液渗透性、物化性能稳定等， 在医药领域中的应用迅速。 二、硅橡胶在医疗领域的应用 硅橡胶的应用进展 硅橡胶医用材料 硅橡胶在药物缓释中的应用 硅橡胶的其他应用 1 . 2 . 3 . 4 . （1）1945年，实验结果：水在液体硅橡胶表面不年，实验结果：水在液体硅橡胶表面不 粘附，表明硅橡胶的医用特性。粘附，表明硅橡胶的医用特性。 （2）1955年，美国年，美国Hoten研制出第一根硅橡胶脑室研制出第一根硅橡胶脑室 引流管，继而引流管，继而Krideman等研制出人工膀胱。等研制出人工

3、膀胱。 （3）20世纪世纪60年代，国外相继出现了不少有关硅年代，国外相继出现了不少有关硅 橡胶作为人体植入材料和医疗制品应用的报道。橡胶作为人体植入材料和医疗制品应用的报道。 （4）20世纪世纪6070年代期间年代期间, ,国外已有很多的医用国外已有很多的医用 硅橡胶制品硅橡胶制品( (硅橡胶乳房、导尿管、脑积水引流管硅橡胶乳房、导尿管、脑积水引流管 等等) )投入临床应用。投入临床应用。 （5）20世纪世纪80年代以后，全国有机硅产品以每年年代以后，全国有机硅产品以每年 20%的速度增长，目前全球有机硅市场规模已达的速度增长，目前全球有机硅市场规模已达 80100亿美元；其中硅橡胶约占亿美

4、元；其中硅橡胶约占60的份额，而的份额，而 医用橡胶制品医用橡胶制品1/3以上都是硅橡胶。以上都是硅橡胶。 1. 硅橡胶的应用进展硅橡胶的应用进展 （6）蓝星有机硅公司在蓝星有机硅公司在2014年年2月月10日至日至13日于加利福尼日于加利福尼 亚阿纳海姆市亚阿纳海姆市（Anaheim）召开的美国西部医疗器械及设召开的美国西部医疗器械及设 计博览会计博览会（Md&M）上宣布将开展部分长期医用植入材料上宣布将开展部分长期医用植入材料 产品开发，以这一业务战略拓展全球医疗保健市场。产品开发，以这一业务战略拓展全球医疗保健市场。 （7）道康宁公司于道康宁公司于2014年年3月月18日与普立万携手服务

5、中国日与普立万携手服务中国 医疗保健市场，指定普立万公司作为其医用级有机硅产品医疗保健市场，指定普立万公司作为其医用级有机硅产品 在大中华区的分销商。在大中华区的分销商。 （8）道康宁公司推出了可满足美国药典道康宁公司推出了可满足美国药典VIVI级要求的有机硅级要求的有机硅 弹性体生产线，满足了非植入医疗器件和药品加工的要求。弹性体生产线，满足了非植入医疗器件和药品加工的要求。 （9）Rhodia公司为进入北美的医疗有机硅市场，投资公司为进入北美的医疗有机硅市场，投资150 万元用于扩大美国加州万元用于扩大美国加州Ventura的硅橡胶工厂。的硅橡胶工厂。 （10）迈图公司，针对医疗行业细菌污

6、染问题，开发研制迈图公司，针对医疗行业细菌污染问题，开发研制 StatSil抗菌弹性体。部分产品已通过美国药典抗菌弹性体。部分产品已通过美国药典VI级要求。级要求。 （11）瓦克公司研究出具有更高撕裂强度的硅橡瓦克公司研究出具有更高撕裂强度的硅橡（50KN/m， 此前还没有一种婴儿护理用硅橡胶能达到这一指标此前还没有一种婴儿护理用硅橡胶能达到这一指标），可），可 用来用来制备更薄的奶嘴。制备更薄的奶嘴。 2.1 医用导管 静脉插管 胸腔引流管 脑积水引流装臵 2. 硅橡胶医用材料硅橡胶医用材料 腹膜透析管 胃管 导尿管 硅橡胶至今仍是这一硅橡胶至今仍是这一 装置的唯一材料装置的唯一材料 医用导

7、管改性应用 （1）带X光显影标记线的医用硅橡胶导管对 临床使用导管进行改性。管壁弹性好，管腔 畅通，无粘膜刺激性和过敏现象，且在X光下 可显影。 （2）疏水性硅橡胶表面涂上具有润滑性的亲 水性物质时，有效减少导管插入后伤口愈合 时间、病原体的粘合，且与机体组织生物相 容性好。 （3）此外，有文献报道了通过共混、矿物微 粉、纳米等方式对硅橡胶进行改性的研究， 以增强其机械性能；通过等离子表面改性、 表面接枝改性、表面涂层改性等方式对硅橡 胶的生物相容性进行改性方面的研究。 硅橡胶还可用作口腔软衬、印模材料、及 颌面赝复，帮助患者实现口腔修复。 2.2 口腔材料 硅橡胶口腔软衬材料 硅橡胶印模材料

8、 2.3人工器官及组织替代品 整形外科：人造鼻、人造耳、人造眼眶、人 造上下颈、人造乳房、人造睾丸等。蓝星推 出Silbione FLESH 10 ADD，生产的假肢有 逼真的肌肉感。 硅橡胶制成的人工角膜和人工晶体已普遍用 来治疗视网膜脱落和各种类型的角膜病。 复合人工脑膜用于修补硬脑膜和硬脊膜缺损。 此外，硅橡胶还可用作颅骨修复材料。 人工人工 角膜角膜 人工人工 晶体晶体 1957年硅橡胶开始作为药物缓释载体材料 使用。如包封药物胶囊（包括各种类固醇化合 物、前列腺素、抗癌药、麻醉剂等）、皮下埋 臵剂、子宫植入剂、阴道环、皮肤吸收型制剂。 硅橡胶控释放方式：包封型与微粒分散型。 3. 硅

9、橡胶在药物缓释中的应用硅橡胶在药物缓释中的应用 包封型 微粒分散型 硅橡胶 药物 硅橡胶器械用于药物缓释 通过微电子机械系统技术，用硅橡胶制成 的纳米多孔型硅薄膜，有独特的溶液渗透 性，与活性细胞结合后达到生物分子分离 的目标。硅膜制备的生物微胶囊可用于治 疗糖尿病。 利用Bio-MEMS技术和活性粒子刻蚀法制成 的硅微型针和生物芯片可用于透皮药物缓 释。 4.硅橡胶的其他应用硅橡胶的其他应用 在急性喉气管外伤及慢性喉气管狭窄的治疗 中，与喉气管管腔内安装硅橡胶T形支架， 对预防和治疗喉气管狭窄十分有效。 将硅橡胶膜生物反应器与假单胞菌用来降解 微生物，可对溶解废水中的甲苯进行生物降 解。硅橡

10、胶还可用作防毒面具的导流罩。 一种新型含硅水凝胶接触眼镜使用时间长且 透氧能力强，而且药物释放的效率更高。 硅橡胶代替金属作为电极材料，有一定的优 势。与人体接触，呈现生理惰性，对人体无 毒无害，不刺激皮肤且透气性好。 硅橡胶还可用作生物传感器外层的包装材料， 用来隔开生理环境。如葡萄糖敏感电极的外 包装, 用来监控和调节糖尿病患者血液中的葡 萄糖水平。 蓝星有机硅推出了新产品Bluesil ESA，可 用于医疗电子领域。 三、硅油在医疗领域的应用 硅油通常是具有不同黏度的线型聚硅 氧烷，常温下为液态。硅油无毒无臭，生 物相容性好，也是一种重要的医用材料， 制品种类繁多。 在肠镜、胃镜中的应用

11、 将二甲基硅油与胃 肠镜检查联合使用，可 消除大量气泡和黏液的 治疗影响。 眼疾填充材料 1962年，cibi将硅油作 为玻璃体替代填充物 首次应用于临床，为 人类视网膜治疗翻开 了崭新的篇章。 有晶状体 眼硅油入 前房 硅油乳膏因其良好的 润滑性能，可用于护 肤。 硅乳液可广泛用于香水、 发蜡、发乳、唇膏、牙 膏等日用化学品领域。 其他应用 2012年5月10日，道康 宁公司宣布与发展中国家视 力中心（CVDW）研发出了 全新的可自动调节眼镜。 硅树脂是一类具有高度交联结构的交联型半无 机高聚物可与聚硅氧烷混合制备有机硅压敏胶。可 用作医用胶带，渗透膜片，止血、降血压贴片，避 孕、眼用药膜等

12、。 四、硅树脂在医疗领域的应用 医用胶带 止血贴片 道康宁生产的柔性皮肤粘合剂，具有压敏胶 的粘性性质以及软弹性体基体的弹性，可作为疤 痕贴的原料，实现局部给药。 2014年2月瓦克公 司在上海展示了一种 新型硅树脂弹性体凝 胶完美地融合了非交 联有机硅聚合物良好 的皮肤触感和硅树脂 的成膜性能。 五、有机硅在制药领域的应用 碳原子和硅原子具有相同的价电子，在有机 药物中，若某个碳原子被硅取代或者引入含硅基 团，由于原子尺寸、电负性、亲油性、化学特性 的差异，使其具有许多新的化学性质。大多数的 毒理学试验数据证明了含硅化合物的无毒性，所 以对有机硅化合物的药理性研究具有重要的意义。 Si原子取

13、代的氨原子取代的氨 基酸，亲油性能基酸，亲油性能 提高，细胞的摄提高，细胞的摄 入也增加。入也增加。 含硅氨基酸 West报道了AD4的含硅衍生物，AD4可用于 治疗老年痴呆症、帕金森、多重硬化疾病。作者 认为具更高的亲油性的含硅衍生物将有助于优化 药物药代动力学性能。 含硅酰胺类药物 硅醚类药物 PH 5.0 Desimone等报道了通过上述方法而实现药物 缓释的过程。药物释放的速率可通过26中烷基取 代物的体积来改变，且HPLC证明无含硅的物质 出现在有效药物部分。 Tacke报道了一系列59（血清素/去甲肾上 腺素再吸收抑制剂）的硅醇类药物，对抑制物 种类选择有变化（主要是含硅致环的构象

14、改变 与硅的原子半径较大引起的）。 硅醇类药物 1比67对human dopamine D2的 受体结合有4.7 倍的增长。 Sieburth研究了硅二醇（模拟取代羰基）作 为蛋白酶抑制剂，硅二醇可在中性条件下就有活 性，且不需要保护或活化。此外，硅二醇的氢键 性能还可用作催化剂、分子识别、超分子组装。 文献报道合成硅三醇的药物，这类物质有 较强的氢键作用，同时有一定的生物活性。与 碳类的物质相比，有更强的抗菌作用。 拓扑异构酶的抑制剂喜树碱，含硅改性的 107与108已临床试验成功。含硅基团的引入增 加了药物的亲油性，降低了喜树碱的毒副性， 提高了药效。并对细胞的摄入与血液稳定有一 定的促进

15、意义。 其他含硅衍生物 当R1与R2为三甲硅基时，实验证明拮抗剂 硝基吡啶的活性不亚于母体化合物。 R1，R2为SiMe3 视黄酸接受体，一种口服活性兴奋剂， 具有和两种亚型。在动物体内肿瘤生长和 转移的实验后，取得有意义的结果，可用于 治疗肺癌。 氟硅唑，是一种市场上广泛使用的农用杀菌 剂，由于其潜在功效已被应用与人体，临床和 实验证明该化合物自身无毒性。 结语 有机硅生物材料能有效满足医用高分子材 料的多种指标，如化学惰性、稳定性等， 在生命科学、医疗器械、药物等领域中得 到广泛的应用。但是，仍有许多技术问题 待解决。如对于一些硅橡胶植入制品，对 人体的异物反应。对有机硅生物材料进行 改性，将有利于提高其生物性能，拓宽其 应用范围，为生物医疗事业创造更多的效 益。 Thank you for your attention！