生物医用高分子材料：行业将迎崭新阶段

■ 中国食品药品检定研究院医疗器械检定所付步芳

　　伴随着临床应用的巨大成功，生物医用高分子材料产业已经形成，近十余年来以20%以上的年增长率持续增长。其发展受外部环境影响很小，对国家经济及安全具有重大意义，是世界经济中最具生气的朝阳产业之一。

热点之一：

医用可吸收高分子材料

　　医用可吸收高分子材料能在完成其修复、支撑等功能后，降解为无毒的小分子物质被人体吸收，不再作为一个外来异物存在，因此在植入类医疗器械产品制造方面备受青睐。聚乳酸属于聚酯类可降解材料，不仅具有良好的生物相容性，还具有适宜的生物降解特性、优良的力学性能和可加工性，近年来在心血管领域和骨修复领域应用十分广泛，是目前应用最广泛的可吸收高分子材料之一。

　　2016年7月5日，美国FDA批准雅培公司的Absorb GT1 可生物吸收式心脏支架系统上市。这也是全世界首个被批准上市的能完全被人体吸收的血管支架，有望为全球需要冠状动脉“血管成形术”的患者一劳永逸地解决术后血管再狭窄问题。Absorb的主要成分是聚L-丙交酯（Poly L- lactide），与永久性植入的金属支架不同，这种材料会在3年内被人体吸收，只留下4个用来指示植入位置的铂金标志物。此外，Absorb还会释放一种叫作everolimus的免疫抑制剂，防止疤痕组织的产生。综合来看，它能有效避免异体物质导致疤痕组织产生的问题，也能有效地让血管保持通畅，防止它们再次变得狭窄。

　　瑞士Xeltis医疗器械公司于2015年12月发布消息称，已独立研制出世界上首款可生物吸收的心脏瓣膜。该瓣膜由可吸收的多孔基体生物材料构成，具有促进机体组织生长和自然愈合的作用，在组织新长成后瓣膜逐步被吸收消解。目前，Xeltis公司已顺利完成该心脏瓣膜的第二项可行性试验研究。

热点之二：

医用天然高分子材料

　　医用天然高分子材料由于具有良好的生物相容性，在医用材料方面应用广泛。胶原蛋白是生物高分子，是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，胶原蛋白因具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，因此在医疗器械领域获得广泛的应用。

　　目前，在人体内的血管破裂时，可以移植聚酯材料的人工血管，但由于血液容易凝固在人工血管内壁，如果人工血管太细就容易堵塞，这一直是开发人工血管的难点。目前，最细的人工血管直径约３毫米，再细的血管就需要从患者自身的其他部位获取并移植，但要想得到特定长度和形状的血管经常面临困难。日本国立循环器官疾病研究中心2015年11月03日宣布，该中心研究人员成功研制出直径仅为0.6毫米的人工血管。这是目前世界最细的人工血管，有望应用于脑和心脏的血管搭桥手术等领域。该中心一个研究小组利用胶原蛋白遇到进入体内的异物时会将其包裹的性质，将直径0.6毫米、长2厘米的外表被硅覆盖的不锈钢丝植入大鼠后背皮下，约２个月后取出，发现不锈钢丝周围形成了胶原蛋白的管状物。研究人员将管状物移植到实验鼠大腿后，观察了约６个月，发现其发挥了人工血管的作用。研究小组准备在一两年内开展临床研究，并在５年后加以普及。届时，这种人工血管有望用于脑、心脏等需要很细血管部位的移植手术。

热点之三：

3D打印技术的应用

　　随着3D打印技术的蓬勃发展，以医用高分子材料作为“墨粉”、用3D打印技术打印出的医疗器械产品也越来越多。所用的“墨粉”材料包括ABS、PP等。打印的产品包括助听器、牙科种植体外科导引器，组织工程支架等。

　　在最近一段时期的医疗创新里，使用3D打印机创建聚合物支架的报道比较多。美国佛罗里达大西洋大学（Florida Atlantic University，FAU）康云清博士的3D打印技术主要是使用可生物降解的聚合物弹性体来开发组织工程食道支架。这些材料能够在弹性和刚性之间保持一个正确的平衡，因为支架需要随着食道进行扩张和收缩。除了在材料方面的改进，该3D打印支架最具革命性的特点之一是，能够传送抗癌药物紫杉醇（PTX）进行局部治疗食管癌。当前，在临床中并没有支架具备防止或减少并发症，同时还可以提供癌症治疗药物的能力。该支架是用可生物降解聚合物制成的，它们会在通过手术放入病人的食道后逐步溶解、消失。治疗完成后，也不需要外科医生再通过手术移除支架，会使患者在治疗过程中更加舒服。

四问题制约行业发展

　　我国生物医用高分子材料产业近年来高速发展，国际市场地位不断提高，科学、技术创新能力和产业技术层次快速提升，区位优势基本形成，多元（品种）化生产的龙头企业已开始萌生，管理也日趋规范和完善，但也存在以下问题：

　　一是产业规模小、技术装备落后、规模化生产企业尚未形成、缺乏市场竞争力。企业规模小、经济实力不强、相当部分的技术装备停留于上世纪80 年代水平，不仅产品质量不能保证，且难于形成规模化生产。规模化生产尚未形成，市场竞争力低下。

　　二是科技成果转化能力低，产业技术创新能力不强，产品技术结构落后，技术高端产品70%以上依靠进口。我国生物材料科学与工程研究虽已进入国际先进水平，但成果工程化、产业化水平低，80%~90% 的成果仍待在实验室。国内生产中、低端产品比例偏大，高、中端产品的关键核心技术很大比例为外商所控制，近70% 的高端产品依靠进口。

　　三是完整的产业链尚未形成。我国已向全球提供60%~70% 的低值医用耗材，2011 年占国内医疗器械出口额的24%（约35 亿美元），我国是一次性无菌注射器的最大生产国，年产85 亿套，出口35 亿套。但是迄今为止，我国一次性注射器及输液器所用的高分子材料仍主要为PVC，其添加的增塑剂易从材料迁出进入人体，造成对肝脏、生殖系统、肾脏等多种器官的危害，我国食品行业早已禁用PVC 作为食品包装，但却仍是不少医疗器械大量使用的封装材料。此外，医疗器械产业创新链应当是政、产、学、研、医相结合，此种结合体制在我国尚未完全形成。

　　四是缺乏产业化接轨机制，风险投资出口狭窄，融资渠道不畅通，缺乏成果产业化及企业技术改造资金。特别是相当长时间内，产业发展资金主要来源于国有商业银行，其主要投资方向是国有大型企业，而不是以中小型企业为主的生物材料及植入器械企业，导致生物医用材料新产品、新技术产业化困难，企业技术改造资金缺乏，进而导致生产装备落后，产品质量不高且稳定性差，影响了国产品的市场声誉。

崭新阶段即将开启

　　将来对生物医用高分子材料的研究可能主要集中在以下几个方面：提高材料对人体的安全性、提高组织相容性和血液相容性、改善生物学性能、改善、提高力学、机械、物理性能。

　　医用合成高分子材料的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料，这标志着生物医用高分子材料的发展进入到一个崭新的阶段。其特点是，这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成，在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能，其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度。通过分子设计的途径，合成出理想的医用高分子材料的前景是十分广阔的。

　　医用天然高分子材料由于其良好的生物相容性和低毒性，今后必将获得长足发展。寻找生物相容性更好、物理机械性能更优的天然高分子材料，以及动物源医疗器械的病毒灭活技术研究是其发展方向。相信在国家“大众创业，万众创新”的政策引导下，生物医用高分子材料必将迎来新的发展机遇。