生物医用纺织材料及其器件研究进展

生物医用纺织材料及其器件研究进展

生物医用纺织材料是生物医用材料的重要组成部分，是以纤维为基础、纺织技术为依托、医疗应用为目的的医用材料，用于临床诊断、治疗、修复、替换以及人体的保健与防护。生物医用纺织材料是纺织与材料、生物、医学及其他相关基础学科深度交叉融合产生的一类医用材料，其产品是医疗器械的一个重要组成部分，由各级食品药品监督部门监管。与服用和家用纺织品相比，生物医用纺织品研发流程长，产品审批手续复杂，故新产品注册上市所需时间更长。

生物医用纺织材料按来源分类可分为生物医用金属纤维( 如不锈钢丝缝合线) 、生物医用无机非金属纤维( 如氧化铝纤维) 和生物医用高分子纤维。其中，以高分子纤维居多。生物医用高分子纤维包括: 1) 天然高分子基生物医用纤维，含纤维状的天然物质直接分离、精制而成的天然纤维和用天然高分子为原料经化学和机械加工制成的纤维，如纤维素及其衍生物纤维( 氧化纤维素) 、甲壳素及其衍生物纤维、蚕丝和骨胶原纤维等; 2) 合成高分子基生物医用纤维，如聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乳酸纤维等。

生物医用纺织材料纤维的主要成型方法有: 干法纺丝、湿法纺丝、熔融纺丝、干湿纺丝、乳液纺丝、凝胶纺丝等。不同的纺丝方法可获得不同的截面形态和直径尺度的纤维。截面形态包括圆形、三角、核壳及中空型等。根据不同的成型方法可获得从纳米级到毫米级的不同纤维尺度。熔融和湿法纺丝的纤维直径与大多数动植物细胞尺度相近，而静电纺丝纤维更接近于病毒的尺度。

生物医用纤维可经纺织手段制备成一维(线状)、二维(平面) 或三维(管状)纺织品。其手段主要是指机织、针织、编织、非织、静电纺及复合成型方法。实际研发过程中，常常根据医疗产品的需求，可选择1种或数种纺织手段来进行成型。生物医用纺织品具有规则的多孔结构且连续贯穿，表面拓扑形貌规则且易控，厚度可在1 × 102～ 1 × 107nm范围内调节。通过不同的纺织手段获得的纺织品，其力学性能各具特色且调节范围大。

生物医用纺织材料在临床上具有广泛的用途，可独立或参与制成人体器官或组织的替代物，不同的产品具有不同的医学功能。1) 支持运动功能: 人工关节、人工骨、人工肌腱等; 2) 血液循环功能: 人工心脏瓣膜、人工血管等; 3) 呼吸功能: 人工肺、人工气管、人工喉等; 4) 血液净化功能: 人工肾、人工肝等; 5) 消化功能:人工食管、人工胆管、人工肠等;6) 泌尿功能: 人工输尿管、人工尿道等; 7) 生殖

功能: 人工子宫、人工输卵管等; 8) 神经传导功能: 人工神经导管等; 9) 感觉功能: 人工角膜、人工听骨等; 10) 组织修补功能: 人工皮肤、牙周补片、疝修补片等。

除植入性医疗器械之外，生物医用纺织材料还被广泛用于一般医疗产品，如缝合线、护创材料( 敷料) 、粘贴材料、手术洞巾等。此外，还在保健与防护方面有重要应用，如压力袜、手术服、防护服、防护口罩等。

敷料的设计一般遵循较公认的湿润愈合理论。目前创面敷料的材料主要有: 1) 天然高分子材料，如天然蛋白质（胶原蛋白、纤维蛋白) 、天然多糖类(纤维素、甲壳质、壳聚糖) ; 2) 合成高分子材料，如聚酯纤维、丙烯酸改性纤维、杂环碳酸酯与马来酸和异丁烯共聚纤维等。生物合成敷料是该领域的重要研究课题。生物合成敷料具有多层结构: 外层采用高分子材料，提供相当于表皮的屏障功能; 内层选用功能性天然材料，具有生物相容性、较好的吸收性、透气性、黏附性和抗菌、止血作用。

总之，生物医用纺织材料拥有明确的医疗应用目标，依赖于纺织、医学、材料、电子等学科的进步，产品正朝着小型化、高性能和低价格方向发展。生物医用纺织材料未来的发展，还需集成多学科的技术成果，加强多领域的密切合作，吸引临床医学专家的关注。

本文综述了生物医用纺织材料及其器件的应用现状与研究进展，重点介绍了生物医用纺织材料的基本特征和基于生物医用纺织材料的医疗器械，归纳和分析了4 类纺织基医疗器械典型产品的应用与研究现状。总而言之，生物医用纺织材料在医疗器械的开发与应用当中发挥着不可替代的作用。然而，我国生物医用纺织材料产业才刚刚起步，高端产品几乎被国外跨国公司垄断，国产化进程缓慢。与发达国家相比，国内企业无论是国际视野的高度、临床需求的重视方面，还是企业的运营管理、自主创新能力方面，均存在不小的差距。所幸，国家已经将生物医用材料产业列为战略新兴产业的一部分，重点鼓励和支持。相信在产业结构调整和经济转型驱动下，生物医用纺织材料会越来越受到重视，“大众创新”的大好局面为时不远。展望未来，生物医用纺织材料的发展可从以下具体方面着手突破: 1) 加速生物医用纺织原材料的国产化; 2) 突破多维多元微型高精度医用纺织加工技术与装备研发;

3)创新面向临床的设计理论，强化综合功能设计理论; 4)推动生物医用纺织材料医疗器械的个性化; 5) 促进预防和康复纺织材料制品发展; 6) 形成多学科交叉、多部门协同、政产学研医互动创新机制; 7) 积极培育“ 生物医用纺织材料”国家级研究基地; 8) 深入探究生物医用纺织材料与生物体的互动响应机制。