医用导管的消耗占中国医疗器械销售额七成以上

1. 人工血管

治疗动脉粥样硬化和心血管类疾病的主要方法是血管移植，血管移植的主要来源有自体静脉和人工血管，其中自体静脉在移植到体内时不会引起排斥反应，但是在临床手术中有约1／3 的病人由于各种原因而无法进行自体静脉移植，此时就必须使用人工血管。人工血管的主要材料有涤纶、膨体聚四氟乙烯（ePTFE）、真丝和聚氨酯等。前两种材料制成的大口径人工血管在临床上的使用已取得成功，但小口径人工血管的使用还无法达到要求，其原因是当小口径血管植入体内后，内皮化的缺失或不完全、动脉瘤的形成以及天然血管和合成替代物之间的生物力学差异引起的高血栓形成性。而TPU 人工血管可以抗降解，具有和天然血管相似的顺应性，同时还可以通过对聚氨酯进行结构的设计和改性来进一步提高它在体内的使用性能，因此，聚氨酯弹性体被认为是制作小口径人工血管的最佳材料。但是迄今为止，已有的TPU 材料还不能满足人工血管临床应用的高标准，如在长期使用过程中发现TPU 在体内会出现老化降解和钙化现象，材料出现裂纹，甚至全部破坏。

Grasl 等用电纺丝法（图5－12）得到长140 mm、内径为2.1 mm、平均厚度为（80 ±4）μm 的小口径TPU 人工血管，发现内皮细胞可在此血管上黏附并生长，能够表达内皮细胞的功能蛋白，同时具有很好的机械性能。Wang 等利用冷冻干燥多步法（图5－13）制得三种内径为1.5 mm 的多孔TPU 人工血管，这种血管的内外表面的性质都不相同，实验结果证明多孔的结构可增加内皮细胞的黏附，内表层会跨过吻合端向中间生长。Yaguchi 等用喷雾相转变法（图5－14）得到小口径多微孔的TPU 人工血管，通过对工艺参数的改变控制微孔孔径、孔隙率等，进而控制血管的水透过率，其中制得的血管的最佳水透过率为26 ml／（min·cm2），符合人工血管的水透过率（10 ～40 ml／（min·cm2））的要求。Miyamoto等将热塑性聚氨酯弹性体和碳酸钙的混合溶液浸涂在玻璃轴上，然后将玻璃轴放入水中，移去玻璃轴，最后将得到的聚氨酯管用盐酸浸泡制得多微孔结构的TPU 人工血管，其模量与自体血管相似，在动物试验中没有内膜增生，同时表现出良好的抗凝血性。

图5-12　电纺丝法制备小口径TPU 人工血管

图5-13　冷冻干燥多步法制备多孔TPU 人工血管

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图5-14　喷雾相转变法制备小口径多微孔的TPU 人工血管

2. 人造导管

一个国家的医用塑料制品生产和消费水平，在一定程度上反映了该国的经济和技术水平，美国人均年消耗在医用塑料方面的费用为300 美元，而中国只有30 元人民币。与发达国家相比，中国医用导管（图5－15）的发展非常落后，尤其是高技术含量的介入导管等医用塑料制品几乎是空白。据不完全统计，中国每年进口的各类导管超过1.5 亿元，各类导管的消耗占中国150 亿元医疗器械销售额的7.8%。由于依赖进口，我国介入医学的发展受到制约，进口产品高昂的价格也是大多数人无法承受的。导管是实施介入诊疗的必要装置，除了导管使用的材料之外，相关的精密成型技术、特殊加工技术、黏合技术以及表面改性技术等也是导管制造者不断努力的研究课题。

图5-15　TPU 医用导管

日本Ube 工业公司以PTMG 和MDI 制得预聚物，用丁二醇扩链后，得到一种热塑性聚氨酯弹性体，该TPU 溶解在DMF 和THF（60∶40）的混合物中，得到17%的聚合物溶液，在不锈钢棒条（直径4 mm）涂上该溶液，在水中凝固，脱去溶剂，从棒条中分离出聚合物导管，干燥后制得一种人造血液导管，该导管内部表面有无数球形孔，适用作狭窄导管，便于长期使用。Kaneko 等研制的人造血液导管，是由聚氨酯或3 层聚氨酯－脲管壁制成的。由MDI 与PTMG 反应，得到—NCO 预聚物，再用丁二醇处理得到聚氨酯。该导管最内层用一种合成树脂短纤维来加固，其厚度≥5 m，中间层厚度为5 ～500 μm，药用针容易穿透导管。而对于血液而言，导管具有不可渗透性。他们还研制了另外一种制备方法，把聚氨酯或聚氨酯－脲的聚合物溶液通过胶凝作用制成一种人造血液导管。Kojitani 等在他们以往工作的基础上，改进二醇组分，采用可交联的官能团即以聚氧化亚乙基－聚氧化四亚甲基共聚物作为二醇组分，PTMG、环氧乙烷、MDI 和含有肉桂酰基团的丁二醇（由1，2，4-丁三醇和桂酰氯制成）反应得到血液导管。

血液透析导管多采用医用级聚氨酯弹性体制成，具有高弹性和极好的生物相容性。科学的孔腔设计使导管具有良好的刚性和小的液流阻力，同时配有直头、变外延管、弯管体等各种型号的导管。爱尔兰地平线制药公司生产的Lifejet 牌长效高速血透管采用TPU 材料和硅树脂来制作，血液在其中通过的流速可以达到450 ml／min，比目前市场上的同类产品都要高，提高了血透的效率。美国Covidien Mahurkar Maxid 系列是聚碳酸酯基聚氨酯导管，流量高，甚至可达到500 ml／min，抗打折性能优异。

德国巴斯夫公司的热塑性聚氨酯Elastollan 具有耐化学性强、透明度高、可用环氧乙烷和伽马射线消毒、抗撕裂性出色等优点，达到多项医疗器械法规要求，被厂商和监管机构批准用于生产透析和静脉注射用导管。美国Lubrizol 推出了一种新型医用热塑性聚氨酯弹性体（PUR－T）材料Tecobax，该材料具有医疗市场所需的强度、多功能性和生物相容性等性能，可用于挤压和注射成型，Tecobax 材料可应用于导管及其他医疗应用，在这些应用中，该材料可以满足医疗客户所需的非软化、热加工性和抗扭结性能。同时，Tecobax 还具有可扭转性，这是影响导管通过人体血管系统的能力的重要特性。