可降解生物材料在耳鼻喉手术护理中的研究进展

谭元珍

(湖北省恩施土家族苗族自治州 中心医院，湖北 恩施 445000)

生物医用材料，通常是指用于诊断与修复组织或器官等治疗疾病领域，对人体组织、器官及血液不产生影响与副作用的一类功能材料。材料科学的发展，使得人体除了大脑以及大多数内分泌器官外的其他组织器官都可找到替代品。生物医用材料直接用于人体或与人体健康密切相关领域，因此对其应用范围与标准有严格的要求。不可降解生物材料在植入人体后，如果长期存在于机体内会引起一系列的机体反应，需要持续外部服药进行免疫抵抗，有时还需要二次手术将其取出，无疑增加了病人的痛苦和医疗费用，同时还需控制因手术而产生的二次感染。基于此，可降解生物材料作为医疗领域新材料发展起来。

1 可降解生物医用材料的分类与用途

目前，可降解生物医用材料的种类很多，主要分为可降解医用高分子材料、生物陶瓷材料、可降解医用金属材料以及可降解医用复合材料等。

1.1 可降解医用高分子材料

可降解医用高分子材料又可分为天然及合成高分子材料。天然高分子材料通常是由天然高分子经过简单加工后得到的材料，主要有胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖及天然高分子的衍生物等；合成高分子材料则是通过控制反应条件，产生结构重复性高的材料，主要有聚氨酯、聚酯、聚乳酸及其他医用合成塑料和橡胶等材料。合成高分子材料可根据不同需求而改变结构设计，通过简单的物理化学方法改性，获得更优异的性能；因此，合成高分子材料比天然高分子材料具有更多的优势，在生物医学中的应用也更加广泛，最主要的应用领域就是药物控释载体与组织工程。

当前虽然高分子可降解生物材料种类繁多，特别是在医疗领域的应用尤为广泛，但目前已获得批准的高分子可降解生物材料应用于临床的很少，主要是聚羟基乙酸(PGA)和聚乳酸(PLA)。主要原因是当前该材料还存在着诸如生物强度不够以致固定失败、局部非特异性炎症、降解可控性差等不足，其中降解性能不可控以及降解产物对机体刺激性强烈是该类产品发生不良反应的主要原因。基于各类高分子可降解生物材料的优势，对已有的高分子可降解生物材料进行改性或复合，从而改变材料性能及降解行为使之达到合适的降解要求、扩大材料的应用范围等，是当前高分子可降解生物材料研究的热点和难点。

1.2 可降解生物陶瓷材料

可降解生物陶瓷材料主要指磷酸三钙陶瓷等可被生物组织逐渐降解并吸收或排出，植入部位由新生组织代替的材料。目前研究较热的可降解生物陶瓷是β-Ca(PO)，简称“β-TCP”，该材料可在人体内部分或全部降解，随着降解产物被吸收后，原部位则由新生的组织或器官代替。β-TCP与人体骨组织的结构与成分相似，β-TCP的孔隙决定其力学性质和在人体内降解速率的快慢，是类似松质骨的粒状或块状合成材料。可作为十分理想的骨组织修复材料，但因其力学性能差，多用于不承力位置的骨修复与替换，如骨腔内填充，耳听骨替换等。

1.3 可降解医用金属材料

可降解医用金属材料主要有镁及镁系合金、铁及铁系合金。镁的密度为1.74 g/cm，与人体骨密度最接近，其断裂韧性比生物陶瓷材料更高，目前是与骨生物及力学相容性最高的可降解生物医用材料。镁是人体必需的营养元素，在体内含量位居第4，主要分布：骨骼占55%、肌肉占25%、细胞外液占0.8%、血浆占0.3%，其余分布于软组织中。镁合金近几十年逐步获得青睐，被认为是骨折创伤固定内植物的理想材料之一，主要因其具有良好的生物相容性、低凝血性，可于机体内完全降解，并具有一定促成骨能力。镁在生物体内降解的主要产物是氢氧化镁与氢气，二者对生物机体均无毒性。将纯镁材料植入小鼠背部20 d，除轻度皮下气肿表现外，未见其他不适，整个实验过程无小鼠死亡。使用镁合金髓内钉与牵引成骨技术固定大鼠股骨缺损模型2周，使新骨形成量比单纯使用牵引成骨技术增加4倍。降解速度过快一直是镁合金材料面临的主要问题，同时降解过程中会有氢气产生。氢气无法及时吸收、分散，就会导致在植入物附近产生氢气囊肿，压迫周围骨与软组织，损害结构完整性，不利于骨折愈合。同时，镁合金降解过快也会导致局部环境碱性增加，破坏机体酸碱平衡环境，导致细胞生长抑制。

随着研究的进展，有学者提出使用锌或锌合金作为新型骨植入材料，因锌元素属于人体微量元素之一，为人体300多种酶的辅助因子，是人类免疫系统和神经系统发育的重要元素之一。同时在骨的生长形成与矿化钙化过程中也起着至关重要的作用。研究表明，锌能有效促进大鼠骨缺损修复，提高移植骨的存活率。锌具有可完全降解、促骨生长、抑制破骨、抗菌等性能，因此是理想的骨创伤修复材料之一。与钛合金或不锈钢材料相比，锌合金金属材料的力学和机械物理性能更接近人体骨骼，虽然纯锌的机械性能较差，屈服强度为10～110 MPa、极限屈服强度为18～140 MPa、延展度为1.2%～2.1%，但在锌中加入铜、铁、锰等元素制备锌合金后，其屈服强度及延展度都得到提高，更接近皮质骨的机械性能。

铁是人体内的重要元素之一，参与体内代谢与多种生理功能，安全并且可吸收，铁的力学性能十分优异。研究表明铁的降解速率较慢，降解时间较长，较慢的降解速率可为植入物的长期作用提供保证。同时铁元素的密度较大，X射线穿透性差，示踪性好，具有作为可降解生物医用材料的独特优势。可降解医用金属材料主要用于要求受力的部位，如骨植入、骨固定及支架等领域。

1.4 可降解医用复合材料

可降解医用复合材料是在以上各种可降解材料的基础上，将 2种或以上材料(金属、聚合物、生物陶瓷)进行复合而成的新型材料。可降解复合材料兼具了各成分材料的优势，通过平衡不同材料的物理力学特点，将不同类型的可降解材料的性能结合于一体，如聚合物/金属复合材料，其具有聚合物生物相容性好与金属材料强度高的优点，成功解决了单一类材料无法满足实际需求的问题。目前研究较多的是羟基磷灰石与金属或聚合物的复合材料，多应用于骨移植与骨修复。与非可降解生物材料相比，可降解生物材料具有许多优势。

(1)更好的生物相容性。生物相容性包括 ：组织、血液和力学相容性，可降解生物材料一般会根据人体的环境特征而进行的材料设计与表面界面改性，可以有效地提高植入材料与组织间的相容性，同时保证材料应有的物理与力学性能；

(2)暂时植入体内的材料其降解周期可控并且降解产物是可被吸收或代谢的无毒单体或链段，可降解高分子材料的降解单体大都为可被人体吸收的小分子；可降解生物陶瓷在体内则会降解成颗粒、分子或者离子，被细胞作为原料使用而逐步消失；可降解金属材料则会形成离子态进而被人体所吸收利用；

(3)植入材料的物理和力学性能稳定可靠、易于加工成型、便于消毒灭菌、无毒无热源、不致癌不致畸等。

2 生物可降解材料在耳鼻喉手术护理中的应用

2.1 生物可吸收止血材料

在临床上，耳鼻喉手术之后的预防出血和止血是耳鼻喉手术之后最基本也是最重要的基础操作之一，在术后的止血操作中，止血材料的选择显得十分的重要。优秀的止血材料可以达到迅速止血的目的，同时止血材料还要无毒无害，没有抗原性，对人体不能增加感染的几率，还要不影响伤口的愈合速度。胶原蛋白是为动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白，占蛋白质总量的 25%～30%，其与组织的形成、成熟细胞间信息的传递，以及关节润滑、伤口愈合、钙化作用、血液凝固和衰老等有着密切关系。胶原蛋白同时也是一种天然的可降解高分子材料，具有低抗原性、良好的生物相容性和生物可降解性能的特点，同时胶原蛋白还可以促进细胞迁移。以胶原蛋白为原材料的胶原/纤维蛋白复合止血贴是一种以猪、牛或马腿肌腱为原料生产的胶原海绵，其表面再覆盖纤维蛋白原和凝血酶制成的，可以用于内脏及体表创伤止血的可吸收医用敷料，它能够吸附血小板，与凝血因子相互作用，引起血小板聚合，起止血作用。

2.2 生物可吸收缝合线

生物可吸收缝合线主要用于人体组织的缝合，在一段时间内被人体吸收，避免拆除缝线，作为一种生物可降解安全材料在耳鼻喉手术后护理中具有非常重要的临床意义。生物可降解缝合线显著降低了术后感染率，降低了个体组织反应，提高了伤口愈合的完整性，有助于术后机体的恢复，减少切口内异物的刺激，显著降低了患者的疼痛程度，为耳鼻喉科术后护理提供了很大便利，具有重要的临床意义。天然生物可降解材料中的聚乳酸、聚乙醇酸、聚左旋乳酸、聚二氧恶烷缝等，都是生物可降解缝合线的主要原材料。

2.3 天然多糖可降解材料在耳鼻喉科手术中的应用

在耳鼻喉科的临床手术之中，手术时间已经成为了引发耳鼻喉科的临床手术术后并发症和发炎感染的重要因素之一。患者在临床上接受耳鼻喉科手术时，手术切口长期会暴露在空气当中，增加了细菌与切口的接触时间和接触几率，大大增加了患者切口细菌感染的几率，同时还会造成伤口粘连等现象。一旦发生细菌感染或者伤口粘连等情况，患者还要进行二次手术处理。几丁糖是一种天然多糖，具有良好的生物相容性和优异的可降解性能。在临床医学中常用到的几丁糖的主要来源是由天然螃蟹壳提取的高分子几丁质，再经过一系列的人工后处理之后形成的一种聚氨基葡萄糖。几丁糖可以防止妇产科临床手术后的粘连，其主要是因为几丁糖具有选择性促进上皮细胞、内皮细胞生长，从而可以抑制成纤维细胞生长的生物特性，进一步促进组织生理性修复，抑制瘢痕形成，以达到减少组织粘连的治疗目的。医用几丁糖具有局部止血作用，可抑制血纤维蛋白束形成，减少了因血肿机化而造成的组织粘连。医用几丁糖同时还具有润滑作用及生物屏障作用，也能有效阻止粘连发生；广谱抗菌作用和抑制瘢痕的作用也能有效防止组织粘连情况的产生。

3 可降解生物医用材料存在的挑战与问题

尽管可降解生物材料有着巨大的发展潜力与诱人的应用前景，但是研究也发现可降解生物材料的诸多问题与所要面临的挑战。可降解高分子生物材料虽然能够根据需求进行分子设计与改性，同时通过物理化学方法提高分子量而改变材料的物理力学性能，却一直无法解决材料的强度未达预定标准的问题。另外，随着更多新型高分子材料的研发成功与应用，在复杂的人体环境中，高分子材料的降解产物也变得多样化，而降解产物对于人体后续是否有负面影响还没有深入与系统的研究成果。镁合金在应用过程中存在腐蚀速度过快以及腐蚀不均匀的问题，只有实现均匀降解腐蚀，进而通过尺寸设计结合可降解涂层等才能实现降解行为可调控。因此，提高镁合金生物材料的耐蚀性能，结合材料表面改性技术的完善，将是镁合金在可降解生物材料更广泛应用的关键。铁合金则相反，有研究表明由于其在生物降解过程中的降解速率过慢，导致组织痊愈后期产生异物感，并且腐蚀方式也非均匀腐蚀，使得材料经腐蚀后的结构形态不可预测，增加了降解产物损伤原有组织与器官的风险。在可降解生物医用材料产业方面国内呈现产业基础弱、材料及器械品种类单一、科研与产业对接弱等问题，大多数产品仍然依靠进口，本土产品所占比例过低。在加大对材料深入研究的同时，也应着重提高产业发展能力、抵御市场风险能力，加强产品研发与更新能力，同时注重人才的培养，加强学科的交叉合作，推进产学研一体化等关键问题。

4 结语

本文概括了耳鼻喉科临床上常见的生物可降解材料的主要种类，阐述了生物可降解材料在耳鼻喉手术与护理中的应用。生物可降解材料具有良好的生物相容性和生物可降解性能，在耳鼻喉临床手术中安全可靠，可以有效防止术后粘连的现象产生。同时可降解的伤口缝合线、止血材料等在耳鼻喉科术后护理中也有着重要的作用。对未来可降解生物医用材料的展望：开发并研究新型可降解生物材料或在原有材料基础上进行优化设计；系统深入地开展材料的生物相容性、物理力学性能等基础性研究，建立并完善可降解生物材料的行业标准与评价体系 ；加强材料表面与界面处理的方法性研究，扩大可降解生物材料的应用范围 ；注意积累材料结构与性能关系的基础研究数据资料，逐步向可降解生物材料的分子设计方向发展，从而在分子设计与材料改性的基础上合成新的生物材料。