医用高分子材料的发展并非新鲜课题，人类很早以前就开始使用各种材料应用于医疗实践。早在公元前 3500年,埃及人就用棉花纤维、马鬃缝合伤口。墨西哥印地安人用木片修补受伤的颅骨。在公元前500年的中国和埃及墓葬中已经发现有假手、假鼻、假耳等假体。
近现代以来，随着高分子合成材料的异军突起，大量合成材料用于临床实践。1949 年，美国首先发表了医用高分子的展望性论文，第一次介绍了利用有机玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为人的头盖骨、关节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况。
20 世纪50年代，有机硅聚合物被用于医学领域，使人工器官的应用范围大大扩大，涵盖器官替代和整形、整容等许多方面。随后,美国、日本、欧洲等工业发达国家不断有文章报道,有些并已在临床上得到应用。
中国研究开发历史较短,20世纪世纪70年代开始进行人工器官的研制, 并有部分器官进入临床应用。1980年成立了中国生物医疗工程学会，并于1982年又成立了中国医学工程学会人工脏器及生物材料专业委员会, 使得生物医学器材获得进一步发展。生物医用高分子材料科学是高分子材料和医学的一门交叉科学。融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识,还涉及许多组织工程学问题。
此后，一大批人工器官试用于临床，20世纪80年代，医用高分子材料开始进入一个崭新的发展时期。高分子医用材料大量用于新型医用材料，用于制造人造器官。目前，较成功的高分子材料制造的人工器官有人工血管、人工食道、人工尿道、人工心脏瓣膜、人工关节、人工骨、整形材料等。
当前，除大脑以外，几乎所有的人体器官都可以用人造器官替代。
按照材料的性质，医用高分子材料可分为生物惰性高分子材料（inert biocompatible polymers））和可生物降解两大类。
其中生物惰性高分子材料是指在生物环境下呈现化学和物理惰性的材料，其在生理环境中能够长期保持稳定，不发生降解、交联和物理磨损等化学反应和物理反应，并具有良好的力学性能。
这些材料包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚砜、聚四氟乙烯（PTFE）、硅橡胶、聚氨酯、聚醚醚酮、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯酸类、聚丙烯酞胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)和乙烯一乙烯醇共聚物、聚 N-乙烯基毗咯烷酮(PNVP)、聚乙烯基咄咯(PVP)、聚丙烯睛(PAN)、聚酞胺(PA)、聚醋纤维、纤维素、聚甲醛、聚乙二醇等。弹性体材料包括硅橡胶、聚氨醋(PU)、胶乳、丁基橡胶、热塑性弹性体(TPE)等。
生物惰性高分子材料医学领域中主要用于体内植入材料（implants），如人工骨和骨关节材料，器官修复材料，其次用于人造组织和人造器官的制造。该类材料主要用于人体软、硬组织修复和制造人工器官、人造脏器、喉头、气管、角膜、人工关节、人造血管、接触镜和黏结剂等。
生物降解高分子材料是指在一定的条件下、一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料。医用可降解生物材料包括:胶原、脂肪族聚酯、甲壳素、纤维素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚乳酸（PLA）、聚己内酯、聚碳酸酯、聚原酸酯类、聚酸酐类、聚磷腈等。
这些材料能在生理环境中发生结构性破坏，且降解产物能通过正常的新陈代谢被机体吸收或排出体外，主要用于药物释放载体及非永久性植入器械。如手术缝合线、骨外科手术过程中的骨骼固定的骨水泥、骨丁等。
近年来，生物医用高分子的增长率高达50%。医疗器械加工将呈现出国际化、新材料、零缺陷、微型化的趋势。
新材料如瓦克化学的LR液体硅橡胶体（注射成型用）、HCR固体硅橡胶（成型制品用）、HCR固体硅橡胶（挤出用）可用于如外部乳房假体、医用导管和球囊、密封件/阀门/膜片、面罩、医用管道、整形外科、伤口护理，是良好机械性能与医疗安全性相结合应用领域的首选；
吉力士提供行业中品种最广的各种软触感热塑弹性体TPE材料，广泛应用于手术排液软管、止血带、蠕动泵软管、导尿软管、弹性手术室帏帘、疗伤用品（包括绷带胶布）、一次性使用的手术、急救担架束缚系统、止血带、注射针筒的组件（包括推杆顶端、塞子和盖子）、验血试管塞、垫圈和密封、隔膜、假肢装置部件、床垫、轮椅坐垫以及假肢的凝胶缓冲垫、医疗仪器把柄等的生产；
陶氏化学的VERSIFYTM塑性体和弹性体、ASPUNTM 纤维级树脂、ELITETM增强聚乙烯树脂、DOWLEXTM聚乙烯树脂、陶氏线性低密度聚乙烯树脂、ALIBRETM 聚碳酸酯树脂则可用于医疗设备和装置，药品包装，保健卫生用品生产；
泰科纳的GUR®，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）可以作为过滤和低磨耗功能件在医学整形领域中广范应用。
医用微挤出成型技术如GuillTool&Extrusion公司MediFlow系统可用来挤出直径仅为0.0508 mm的医用导管，可应用于微创手术等医疗领域。德国Roms.Hass公司的Eudragit-E 就是一种胃溶性高分子材料，它在酸性条件下易溶解，在中性或碱性条件下不溶，用它作为包衣包覆药剂并在表面涂覆糖液，在口腔中感觉不到药味，进入胃中10分钟后即溶解；而 Eudragit L/S 则为肠溶性高分子材料，它进入肠道后能迅速溶解，具有较好的控释作用。具体参见表 1、表 2。
人造器官可分为人造脏器和人造组织两种，前者指代替脏器工作的功能设备，包括人造心脏、人造肾脏、人造肺、人造肝脏等内脏器官；后者则指可以部分行使生理功能的人体组织，或者修补损坏的人体器官部件，包括人造骨骼、人造血管、人工喉、人工隔膜等体内器官和假肢、假鼻、假眼等外部人体组织。用于制备人造脏器的高分子材料详见表3。
人造组织是指除了人造脏器以外的所有人造器官，可分为人造软组织和人造硬组织两类。详见表4。
医用高分子材料属于交叉科学、边缘科学，涉及高分子材料、有机/无机化学、生物化学、光/电学等众多科学领域。医用高分子材料是目前发展非常迅速的一个领域，高分子材料在高分子药物、高分子组织器官、医用材料定向给药、器官替代、外科整形和拓展治疗范围方面作出了令人惊奇的贡献，但目前大多数材料还处于基础研究阶段。因此，根据生物学原理指导现有材料的改进和更新，是当前医用高分子材料科学与组织工程发展的一个重要方面。
未来我国医用高分子材料市场潜力巨大、充满发展机遇。一方面，国家政策推动, 《“十三五”生物产业发展规划》强调要大幅提升生物医药及高性能医疗器械领域的新材料应用水平；另一方面，有巨大的市场需求,我国人均医疗器械费用远低于其他发达国家。叠加我国巨大的人口基数、城镇化、老龄化、以及职工医疗保险、城镇医疗保险、农村医疗保险（新农合）广覆盖的发展趋势刺激，必将产生巨大的医疗保健需求市场，所需高分子材料水涨船高，据保守估计市场规模将超过6000亿元。
我国医用高分子新材料产业与国外差距主要在高品质的新材料。我国缺乏超前的研发优势和研发成果的实用化开发力度，目前主要还是以仿制为主。另外，虽然很多新材料已有能力生产，可是相关专利绕不开。
医用塑料由于要与药液或人体接触，对其的基本要求是具有化学稳定性和生物安全性。医疗器械可细分为体外诊断、医用耗材、医疗设备、制药装备。由于塑料具有成本低、容易加工、质轻坚韧等特点，在医疗器械中获得大量应用。
根据医疗器械不同的使用环境，对高分子材料提出的要求也不同，但一般来说应该具有下列性能：
1、物理力学性能良好，能够满足相关功能的需求；
2、耐化学性能良好，能满足使用环境内的服役期限，经消毒不会影响相关性能；
3、成型加工性能好，易加工成各种形状制品；
4、无毒、无“三致”(致癌、致畸、致基因突变)作用，无热源反应，溶出物及可溶出物含量低；
5、不破坏邻近组织，不干扰机体的免疫机制，不引起材料表面钙化；
6、有较好的抗凝血性能，材料与血液接触时，不引起溶血后血球减少，不造成血中蛋白质变性，不破坏血液的有形成分；
7、材料植入体内时有足够的稳定性，且长期使用力学性能不发生明显变化(不包括降解材料)。
常用的医用塑料的材料大约有十几种，聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯(PS)等，PVC和PE用量最大，各占28%和24%；PS占18%；PP占16%；工程塑料占14%。
PVC是一种低成本的无定型塑料，具有优良的耐化学品性和抗微生物性。据市场估计，PVC占据医用塑料市场的28%。优点是PVC树脂的成本较低、应用范围广阔、及其易加工。而缺点是，PVC作为极性材料对某些药物有吸附作用，且增塑剂DEHP可能析出危害人体。
医学应用的PVC产品有：血袋、血液透析管路、呼吸面罩、吸氧管、尿袋、人工耳鼻等。
PE是产量最大的通用塑料，具有加工性能良好、成本低、无毒无味、生物相容性良好等优点。普通PE通常可用于药瓶、针帽、注射器推杆、输液器流量调节器、输液器和注射器的包装袋等。
UHMWPE（超高分子量聚乙烯）是特种工程塑料，具有抗冲性高、耐磨性强（塑料之冠）、摩擦系数小、生物惰性和较好的吸能特性，其耐化学药品性可与PTFE媲美，是人造臀、人工关节的理想材料。
PP具有优良的耐化学品性、抗疲劳性，耐热性好，能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌。易于加工，没有环境应力开裂问题。医用PP具有较高的透明度、较好阻隔性和耐辐射性。
可应用于输液袋、一次性注射器、连接件、肠外注射营养包装、渗析膜等。
PS在医疗领域的用量仅次于PVC和PE，质地硬而脆，有较高的热膨胀系数，因此，限制了它在工程上的应用。近几十年来，发展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯为基体的共聚物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺点。K树脂就是其中的一种。
K树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，聚合而成的一种嵌段共聚物。其主要特性是兼有高透明性和良好的抗冲击性，密度小、着色力强，加工性能优异、无毒性。
K树脂主要应用在加工技术难度大、技术含量高、附加值高的医用塑料制品上，如人工肺-氧合器的变温室、动脉血管出口、回收器动脉出口、心脏内吸引头、主动脉插管、血液过滤器、透吸器、变温器等。
ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，具有一定的刚性、硬度、耐冲击和耐化学性能、耐辐射和耐环氧乙烷消毒。
ABS在医疗上的应用主要用作外科工具、滚筒夹子、塑料针、工具盒、诊断器件和助听器外壳，特别是一些大型医疗设备的外壳。
PC的特点是较高的韧性、强度和耐热蒸汽消毒，这些特点使得PC优先选择成为血液渗析过滤器、外科工具柄和氧气罐；PC在医学上的应用还包括无针注射体系、灌注仪器、血液离心机碗和活塞。
PTFE是氟塑料的一种，被称为塑料王，有已知塑料中具有最低的摩擦系数和最好的耐化学性。生物相容性和抗凝血性好，不分解，植入人体内无不良反应且老化不明显，耐热性极好，连续使用温度260℃，可采用高温消毒。在医学领域被广泛用于各类人工气管、食管、胆管、尿道和人工腹膜、脑硬膜及人工皮肤、人工骨骼等。
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）具有优异的低温柔韧性和抗水解、抗凝血性、抗微生物攻击性，可用于医疗导管、人工心脏、氧气面罩、药物释放装备、IV连接器、血压计的橡皮囊袋、皮外给药的裹伤布等。
生物可降解塑料是一类理想的医疗材料，惰性医用材料（即性能较稳定的普通医用材料）普遍存在长期相容性差和需要二次手术的问题，而可降解材料规避了这些缺点。常用的医用可降解材料有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)等。
PCL具有良好的生物降解性、药物透过性、能够长时间稳定释放药物。PCL与生物细胞相容性很好，细胞可在其基架上正常生长，并可降解成CO2和H2O。用于药物缓释载体、整容材料、血管支架、手术缝合线、细胞组织培养基架等。
PLA力学性能良好、生物相容性良好，可用于医用缝合及植入物。而且PLA产品表面可形成弱酸性环境，有抑菌和防霉作用，如果辅助使用其他抗菌剂可以达到 90%以上的抗菌率，可用于产品的抗菌包装。
参考资料：简述医用高分子材料的发展与应用，汪晓鹏
原文始发于微信公众号（艾邦医用高分子）：医用高分子材料的种类及市场前景
