关于无源医疗器械材料生物相容性的研究

李静 云南省医疗器械检验研究院 （云南 昆明 650000）

内容提要： 目的：探究无源医疗器械材料的生物相容性。方法：统计目前临床上常用的几类无源医疗器械，对这些医疗器械的使用方法、材料组成和生物相容性进行评价分析。结果：无源医疗器械主要以生物材料和医用高分子材料为主，在生物相容性研究方面已经取得了显著进步，其中水凝胶、聚乙烯醇在现阶段无源医疗器械材料中应用广泛，且生物相容性优良。结论：生物相容性是无源医疗器械在设计、研发和使用中必须要考虑的重要因素，随着材料研究水平的进步，无源医疗器械材料的生物相容性也会得到不断地提升。

无源医疗器械材料作为一种外源性物质，如果未进行生物相容性检测，使用后可能会产生临床不良反应，对患者的健康造成二次损害。因此，对于任何无源医疗器械材料，都必须进行生物相容性的研究与检测，确保使用安全。现代医学技术的不断成熟，以及关于医疗器械安全性、有效性评价标准的建立，为无源医疗器械材料的生物相容性研究提供了参考[1]。近年来，不同材料、不同用途的无源医疗器械层出不穷，对生物相容性研究也提出了更高的要求和更大的挑战，无源医疗器械材料生物相容性研究方法也必须得到同步创新。

1.医疗器械材料生物相容性监测的必要性

目前临床上所用的无源医疗器械，按照用途分类，大体包括以下几种：其一是一次性医用材料，主要有注射器、采血管、输液袋等；其二是人体植入类材料，主要有人工血管、心脏瓣膜等[2]；其三是人体组织修复材料，主要有人工皮肤等；其四是医药包装高分子材料，主要有真空镀铝膜等。无源医疗器械种类的增多，也更好地满足了不同病患的使用需求，形成了一套完整的无源医疗器械设计、研发、试点、应用体系。可以看出，无源医疗器械的发展有明显的两个特点：其一是材料的多样性，常用的高分子材料超过50余种；其二是使用方式的广泛性，有体外使用、植入使用等[3]。这些特点就决定了在无源医疗器械材料设计或试点阶段，必须要进行生物相容性检测，确定材料使用的安全性。

2.无源医疗器械材料生物相容性研究现状

2.1 生物材料研究现状

无源医用材料与普通材料相比，其差异就在于必须要考虑材料的生物相容性。人体的排异功能是一种自我保护机制，免疫系统会主动排斥外来异物。生物相容性则能够保证无源医疗器械植物人体后，不发生排斥反应，从而达到既定的使用目的。目前符合生物相容性要求的医用生物材料类型包括：医用高聚物，如合成纤维、黏合剂等；天然高分子材料，如多肽类、白蛋白等；金属材料，如钛、金等。目前关于医用生物材料的相容性研究，已经取得了显著成果，很多材料在临床上得到了广泛应用，技术条件也比较成熟[4]。

2.2 医用高分子材料研究现状

现阶段国内医用高分子材料多达50余种，制成品类型超过300种，但是还存在诸多不足，其一是医用高分子材料的生物相容性研究起步较晚，许多材料尚处于实验阶段，并没有在临床上推广应用，局限性较强；其二是部分医用高分子材料的研制成本较高，前期设计与研究投入大，这也导致很多高科技含量的无源医疗器械成本居高不下，真正的医学实用价值未得到体现。

3.常用的几种无源医疗器械

3.1 心脏瓣膜

早期或者现阶段低价的心脏瓣膜，主要材料是钛合金，这类材料的优点是具有较强的机械性能，同时还能够减缓腐蚀。但是钛合金材质的心脏瓣膜，随着使用时间的延长，容易出现血栓问题。而正常情况下，植入心脏瓣膜的使用时间在十几年至二十几年不等，后期钛合金材质的心脏瓣膜使用价值大幅度降低。在此基础上，几种生物瓣膜开始得到了广泛应用[5]。常用的生物瓣膜是牛源性生物瓣膜，经过生物相容性实验，降低生物瓣膜的钙化，同时进行一系列的生化处理，不仅能够降低了生物瓣膜植入人体后的排异反应，并且在血流动力学性能上具有更加明显的优势。

3.2 人造血管

人造血管可以解决血管老化、栓塞等问题，特别是在心血管疾病高发的背景下，人造血管的临床应用价值也不断提升。但是人造血管在使用时，容易出现血栓或局部渗出性炎症等反应，经分析是人体内的巨噬细胞对植入的人造血管产生排异反应，导致血管内膜增生，以及血管周边发生炎症。通过使用生物相容性材料，可以降低人工血管植入后的排异反应，例如北京理工大学采用丝素蛋白作为基础材料研制的人造血管，经过生物相容性研究后，将排斥反应降到了10%以下，多数患者都可以正常使用[6]。

4.医用高分子材料的生物相容性评价研究

近年来，医学技术的快速发展，无源医疗器械的种类越来越多，应用范围也越来越广，但是配套的生物相容性研究却相对落后。国内医学领域使用的生物相容性评价方法和评价内容，逐渐向国际靠拢，目前通用的医用高分子材料生物相容性评价试验包括：细胞毒性试验，皮肤刺激试验，全身急性毒性试验等[7]。在这些实验中，细胞毒性实验由于具有操作相对简便、对实验环境要求较低以及对实验对象健康损害较小等，得到了广泛应用。另外，像皮肤刺激实验、全身急性毒性实验等，在实验应用中经常会出现不同生物材料个体差异，导致反应结果有较大偏差的情况，在进行生物相容性评价时，试验人员也必须多进行几次试验，消除试验误差的影响，从而得出医用高分子材料生物相容性评价的正确结果。

5.无源医疗器械材料生物相容性的研究

生物相容性评价时无源医疗器械研究和使用的基础，近年来，一方面是各类高科技含量的无源医疗器械被广泛地应用于医学领域，特别是伴随着心脑血管疾病发病率的上升，心脏瓣膜、血管支架等无源医疗器械的需求量增加；另一方面，生物相容性的评价方法也逐渐变得多样和成熟。这些都为无源医疗器械材料的生物相容性研究奠定了基础[8]。例如，目前常用的一种细胞检测法，获取人体某个器官的单个细胞，在体外进行热原检测，诱导细胞释放出一些适应热原的因子。这样在使用无源医疗器械时，细胞的适应能力更强，几乎不会出现排斥反应。这一方法目前在小白鼠、家兔等动物体内取得了良好实验效果，今后有望应用到人体。除此之外，与无源医疗器械材料生物相容性研究的配套标准、制度也在逐步建立起来，为今后该项研究的规范化进行也提供了必要的制度保障。

6.结语

无源医疗器械材料正在越来越广泛地应用到临床中，在促进患者病情恢复或解决患者某方面病症问题上发挥了重要作用。在设计研发和推广使用无源医疗器械材料时，生物相容性是必须要考虑的问题，只有经过大量的实验，确定材料生物相容性达到标准，才能投入使用，减少排异反应，保证无源医疗器械的安全性。随着生物相容性研究技术的不断成熟，也会促使越来越多的无源医疗器械投入到医学应用中。