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1、药用高分子材料的降解 人体是一个极其复杂的生理环境, 存在着 影响药用高分子材料性能的各种因素。药用 高分子材料在生物体内的组织反应与材料本 身的化学组成, 高次结构以及表面特征等因素 有关。生物稳定性好的材料长时间在体内埋 植能形成一个稳定的结构状态, 对生物体一般 不会产生太大的影响, 如聚甲基丙烯酸甲酯( 有机玻璃)就属于这一类。但仍有相当多的聚 合物处于代谢、呼吸、酶催化反应之中, 很难 保持原来的化学、物理、力学性能而产生降 解。 瞒 罗 唉 拾 勋 芦 牺 绵 泳 聚 弟 屉 诺 回 秩 莆 竖 帚 渐 艰 遵 计 丫 氦 用 琶 搓 绢 高 措 桅 非 高 分 子 材 料 的 降
2、 解 高 分 子 材 料 的 降 解 表3-1 某些药用高分子材料埋植后的强度 变化(时间为17 个月后) 材料抗拉强度/kgcm-2 伸长率 /% 聚乙烯135.7 (189.8) 420(780) 聚四氟乙烯201.5(207) 320(250) 尼龙365.6(653.9) 140(550) 硅橡胶65.4(66.8) 800(800) 聚己内酯80.0(280.0) 0(-) 聚乳酸0(360) 0(-) 掐 骂 标 斤 柏 傻 季 值 崭 藤 硬 倔 钱 泥 昭 昨 迢 佯 沂 蔼 扁 疽 淡 聂 条 蜒 矩 琶 勺 刽 贿 韵 高 分 子 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的
3、 降 解 再如, 聚乙烯醇多孔海绵体修补材料会被 人体结构组织侵入, 出现钙沉积变硬;硅橡胶心 脏瓣膜小球会被体内的类酯( 如胆固醇) 溶胀 变性。外消旋聚乳酸一般在不到半年的时间 被机体完全降解、吸收, 聚己内酯则需要3 年甚至更长时间。由此可见, 生物降解、老化 问题实际上是生理组织对材料的作用问题, 生 理环境之所以会对植入材料产生重大影响, 其原因大致有三:1. 由于生理体液主要是水 解反应所引起的材料降解、交联或相变, 从而 导致材料性能改变。2. 由于形成自由基, 引起 氧化反应( 氧化降解), 导致材料性能改变。 3. 由于酶的催化作用导致材料性能改变。然 而这些因素对材料的作用
4、还是由材料本身的 结构所决定的。 儒 那 陋 拘 冠 瞥 佯 吞 哨 证 释 片 课 富 脯 心 像 云 醛 磊 爬 荤 袄 抨 谚 亨 笋 熏 赌 饼 莹 滑 高 分 子 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解 药用高分子材料分为生物降解型和 非生物降解型两大类。生物降解型是按 照药物释放的要求, 在规定的时间内药 用高分子材料逐步降解; 非生物降解型 是药物高分子材料在体内基本不降解, 而长期在体内滞留或到一定时间后用手 术方法取出。 喜 利 粤 延 仿 睦 讽 触 帐 了 耶 锁 彪 狗 采 退 悲 诛 兆 蚁 糟 美 鞠 章 积 笔 绅 狠 耐 宅 蹿 苗 高 分 子 材
5、料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解 -、降解研究设计原理分析药用高分子材 料在正常使用情况下是否会降解, 对材 料的安全性评价是十分重要的。对药用 高分子材料都进行降解研究难度很大, 因此对哪些情况应考虑有必要进行降解 研究, 哪些情况可不必进行降解研究作 了原则规定。 ( 一) 应考虑降解研究的情况 1. 材料会被 生物体吸收; 2. 长期在体内使用( 大于 30d), 可能有明显的生物降解; 3. 材料 与人体接触时, 可能有毒性物质释放。 搔 互 液 绰 迄 暖 柿 怯 因 支 炕 谐 泳 教 涉 拷 瑰 碳 隔 摹 俞 毅 吉 职 悠 焊 汕 玖 憨 涤 蛰 填 高 分 子
6、 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解 ( 二) 可不必进行降解研究的情况 1. 在预 计使用中, 对某种药用高分子材料的降 解产物的安全性评价有大量的研究数据 ;2. 某种药用高分子材料已具有长期的 安全临床使用历史。 在设计降解评价方 法时应考虑材料的化学特性、物理特性 、材料与药物的作用和使用时间、部位 及局部环境等因素。若能检索到相应的 标准与文献中通用推荐的方法, 应优先 考虑采用规定的降解产物定性和定量的 方法。 贫 争 苫 烬 菌 封 廓 与 桨 聘 铆 薯 久 爆 望 捕 芝 订 钉 炮 埠 逾 高 寨 仿 搁 惩 饺 偏 呛 沟 蛊 高 分 子 材 料 的 降
7、解 高 分 子 材 料 的 降 解 由于研究降解问题比较复杂, 设计 实验方案尤为困难。目前大都先采用体 外的方法进行试验, 随后再进行体内实 验, 并研究体内外实验的相关性。体外 方法重要的有3 种: 在模拟体液中; 在氧化剂溶液中; 在含有酶、磷脂 的溶液中进行加速实验或进行实际时间 试验。 下图为体外降解评价示意图: 狱 兔 侦 冉 甥 反 果 肉 留 阅 渭 缎 体 魔 鹿 攫 拔 蟹 照 概 汪 但 画 囤 聂 崖 或 韶 卸 实 徽 衙 高 分 子 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解 图3-1 体外降解评价示意图 二、研究方案 ( 一) 降解研究方案的制定 降解研究
8、方案的制定主要包括确定降解产物的分析方法, 以及通过这些方法 对降解产物的研究: 1. 降解产物化学和物理化学性能; 2. 降解过程中材料及裂解物的表面形态; 3. 降解产物的生物性能及生物化学性能。 降解产物释放的程度和速度取决于在表面降解产物的浓度、从材料内部向表 面的迁移速率、产物在生化媒介的溶解性、生化媒介的流动状态等O 材料在降解过程中产生的降解产物可能是颗粒状的, 也可能是可溶性的化合物。 需要采用适当的方法对它们进行定性, 并在研究报告中对采用的方法加以说明Q 若对降解产物进行生物学评价, 应考虑材料中原有的其他物质( 如残留单体、 催化剂、填料等) 的影响。 ( 二) 降解研究
9、中应考虑的问题 如果缺少有关材料降解或潜在降解产物的生物反应方面的重要数据, 那么应 考虑下列实际情况: 1. 材料的基本情况分析: 材料外形、作用与设计原理的描述, 使用时的基本要 求和生物环境, 材料化学组成和成分, 材料加工工艺和灭菌方法。 2. 材料结构改变: 材料结构发生改变会导致不同性质的降解产物, 并使药物 控释变成崩解释放。导致材料结构发生变化的因素有: 灭菌、植入操作、材料与组 织的相互作用等。7 3. 物质从表面释出的因素有: 腐蚀、溶出、迁移、解聚、脱落、剥落等。 3 嘎 寐 卤 存 傈 柬 羡 彰 税 休 脉 戊 溶 闽 泡 如 咬 酵 罪 砒 兔 用 以 赃 朝 喳
10、寓 澜 揉 皖 舜 歌 高 分 子 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解 二、研究方案 ( 一) 降解研究方案的制定 降解研究方案的制定主要包括确定 降解产物的分析方法, 以及通过这 些方 法对降解产物的研究: 降解产物化学和物理化学性能; 降解过程中材料及裂解物的表面形态; 降解产物的生物性能及生物化学性能。 橇 疯 得 悟 艘 沈 丹 钢 砌 谱 立 漂 逊 零 誉 幢 标 涅 涨 庐 蝶 疏 搁 灵 蔼 誓 坠 兆 悉 怎 栅 邹 高 分 子 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解 降解产物释放的程度和速度取决 于在表面降解产物的浓度、从材料内部 向表面的迁移速
11、率、产物在生化媒介的 溶解性、生化媒介的流动状态等. 材料在降解过程中产生的降解产 物可能是颗粒状的, 也可能是可溶性的 化合物。需要采用适当的方法对它们 进行定性, 并在研究报告中对采用的方 法加以说明. 若对降解产物进行生物学评价, 应考虑材料中原有的其他物质( 如残留 单体、催化剂、填料等) 的影响。 局 斟 何 宽 审 营 蹦 乍 晚 心 娃 佯 胜 揖 点 褂 冬 盎 缺 扣 为 剑 唇 欢 瓦 丑 匡 般 酮 捕 颧 树 高 分 子 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解 ( 二) 降解研究中应考虑的问题 如果缺少有关材料降解或潜在降解产物 的生物反应方面的重要数据, 那么应考虑下 列实际情况: 材料的基本情况分析: 材料外形、作用与设 计原理的描述, 使用时的基本要 求和生物环 境, 材料化学组成和成分, 材料加工工艺和 灭菌方法。 材料结构改变: 材料结构发生改变会导致不 同性质的降解产物, 并使药物 控释变成崩解 释放。导致材料结构发生变化的因素有: 灭 菌、植入操作、材料与组织的相互作用等。 物质从表面释出的因素有: 腐蚀、溶出、迁 移、解聚、脱落、剥落等。 撂 心 呕 僧 寥 撂 诫 乍 限 屉 藉 烽 养 饿 弥 俯 坐 借 枝 瑰 卵 罩 淹 哈 瘩 醇 讲 锯 互 刨 翠 黍 高 分 子 材 料 的 降 解 高 分 子 材 料 的 降 解