高分子材料，“罢工”脏器的好替身

骆昌芹

幻想常常是科学的向导，就像许多刚刚问世的高科技产品，其原型很多来源于曾经的科幻之作。在遥远的古代，人们就曾用象牙、木材来修补一些受损的骨骼。到了现代，也有用不锈钢或钛合金修补人体骨骼的先例。但这些材料毕竟与人体格格不入，也许它们尚能代替人的骨骼，但想要修补筋肉却绝不可行，更别提用来制作具有各种特殊功能的脏器了。

不过，合成高分子材料的出现，却为人体医用材料开辟了全新的局面。高分子材料化学性能比较稳定，具有较好的弹性和可塑性，还有一定的机械强度，所以问世不久就被人们迅速应用于医学领域。虽然一开始，人们只是用它们做一些假牙和牙托，但随着一系列具有各种优异性能的高分子材料不断被开发出来，它们在医学上的用途也更加广泛，并最终形成了一个蓬勃发展的专门领域——医用高分子材料。

人工脏器显神通

大多数人类个体的死亡，往往不是因为全部机体的损坏，而只是某些主要器官出现了问题所致。如果我们能像修补门窗、桌椅，或者更换机器零件那样，把那些受损的器官移除，并以全新的器官代替，那人类的寿命极限不就能有所突破了吗？那么，用什么材料来制造人体器官呢？答案就是医用高分子材料！

心脏是人体最关键的脏器。它的作用好比一个泵，为全身提供血液循环的动力。心脏停止跳动，通常就意味着生命的终止。泵要工作当然少不了阀门，心脏的“阀门”是4个小小的瓣膜：二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣和肺动脉瓣。它们各有分工，协调合作，保证血液沿着一定的方向流动。但只要其中一个瓣膜出现问题，就会造成血液流动不畅或泄漏、回流，严重时更会危及生命。

虽然修理泵的阀门比较容易，但修复医治瓣膜的创伤却不简单。不论是通过药物治疗，还是手术修补，人们都很难挽救病变严重的瓣膜，只能通过研究心脏瓣膜的人工代用品来解决问题。但用于制造心脏瓣膜的材料要求非常高——人造瓣膜要植入心脏，还要跟血液直接接触，而人体组织又有免疫性，总是倾向于排斥外来物质。这就要求用于制作瓣膜的材料没有毒性，不会引发凝血现象，且与机体的相容性较好，不会产生异物反应和炎症，更要有极好的曲绕强度和抗老化性。

幸运的是，某些特种高分子正是具有这些优异性能的材料，把它们做成球形或蝶形的瓣膜，安置在人的心脏里，就能起到控制血液循环单向阀门的作用。

既然高分子材料能够用于制造瓣膜，那它们能不能用来制造人工心脏呢？其实，这也正是目前许多高水平科学家正在悉心研究的课题。随着生物材料技术的不断突破，3D打印技术也逐步成熟，科学家尝试将高分子材料与3D打印技术有机结合，制造人工心脏。目前，体内装有人工心脏的小牛最长已经存活了184天。也许用不了太久，人工心脏就可以供临床使用。

在尝试制造人工心脏之前，科学家早已开始了对人工肾脏的研究。19世纪40年代，人们还只是希望通过人工手段，硬性实现肾脏的某些功能。但最近这几十年，制造人工肾脏的技术已经有了飞速的发展，它们效率越来越高，体积越来越小，应用也越来越广泛。

就人工肾脏而言，最不易克服的难关就是要使其具备选择性透过的功能。目前，科学家已经解决了这个问题，他们利用醋酸纤维、聚丙烯腈等高分子材料，做成透析膜，以容许尿素、尿酸、肌酐等废物的通过，并将有用的成分加以保留，使血液变得“澄清”，从而实现肾脏的真正功能。

近年来，有关人工脏器的研究工作非常活跃。正是由于医用高分子材料的出现，人工肺、人工血管、人工气管等不断问世，甚至开始研制人工肝脏、人工血球和人工细胞等。

战胜病魔的威胁

除了被用于制造人工脏器，多才多艺的高分子材料还被用于治疗许多所谓的“不治之症”。

仅仅十几年前，脑积水病还被人们当作“绝症”。但如今，科学家用高分子材料做成引流管，并装备具有自动调节流速功能的阀门，两头分别连接脑室和颈静脉，就能使脑脊液通过引流管流进右心房，从而建立起全新的脑脊液循环系统，解决了这个困扰许多病患的顽疾。

感官对于人类的重要性不言而喻，视网膜的脱落，使许多人失去了再见光明的希望，还有许多人因为声带的损坏而无法发声。不过，高分子材料的出现却完美地解决了这些问题：人们可以用硅橡胶和涤纶布制成窄带，按压在眼球四周，使脱落的视网膜重新回到正常位置。人们还可以将室温硫化硅橡胶注入体内，代替肌肉，弥补面部、胸部的缺陷。也许在高分子材料出现以后，人们将很难再体会到失去感官的痛苦。

发挥药物的作用

既然高分子材料能被应用于众多医学领域，那么它们在制药领域又会创造怎样的神奇呢？其实，它们在提高药力和药效方面，已经打开了新局面。

利用高分子材料制成的药丸胶囊，具有极强的定位能力，它们可以使药物在指定的部位释放，从而提高药效。比如，大多数用于治疗肠病的药丸，其实在途经胃部的时候就已损耗了大量的药力，真正能够用于医治目标区域的药量少之又少。但只要利用某些“疏酸亲碱”的高分子材料制成胶囊，就能使药丸在通过胃的酸性环境时“安然无恙”，待完全进入肠的碱性环境时再释放，在那里使药剂“物尽其用”。

此外，高分子材料制成的药物胶囊，能使药力均匀释放，帮助我们更好地战胜病魔。更神奇的是，人们发现，有些高分子材料本身就具有抵抗病毒和消除炎症的作用。

如今，医用高分子材料技术仍在不断发展，它的应用范围早已从最初的口腔科、骨科，扩大到今天的脑外科、胸外科等众多领域。目前，高分子材料每天都能挽救成千上万人的生命，而全世界更是已有150多万人安装了用高分子材料制成的人工脏器和人工血管。希望在不久的将来，高分子材料能够让我们不再害怕脏器的“罢工”！