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专题论述

聚氨酯在医疗领域应用大盘点

发布时间:2025/1/3 15:05:03 来源:医用高分子材料

聚氨酯(Polyurethane, PU) 是一种具有优异性能的高分子材料,在医药领域得到了广泛应用。由于其化学结构的可调性和力学性能的多样性,聚氨酯表现出良好的生物相容性、柔韧性和耐用性,成为医用材料的首选之一。

据预测,2023 年全球医用聚氨酯材料市场规模达到了 492.28 百万美元,预计 2030 年将达到 791.75 百万美元,2024-2030 年复合增长率(CAGR)为 6.61%。随着全球人口老龄化加剧和慢性病患者数量增加,尤其是心血管疾病和关节疾病等的治疗需求增长,聚氨酯作为制造高端医疗器械的理想材料,其市场需求将持续上升。

01体外医疗领域应用

医用敷料:聚氨酯型敷料能更好地贴合伤口区域,其具有弹性的半透膜结构可以让创面析出液透过,而蛋白质等成分留在敷料下转变为凝胶,缓解疼痛的同时可加速伤口愈合,减少换药时对伤口的损伤和感染风险。

医用绷带:采用高弹性的玻璃纤维布浸以高分子聚氨酯制成的绷带,具有舒适安全、透气性好、质量轻硬度高、投射性好、防水性强、操作方便灵活、塑型性好、适用范围广等优点,可用于骨科的固定、整形外科的矫形具、假肢辅助功能用具、支撑工具、烧伤科的局部防护性支架等。 血液透析导管:聚氨酯是市场上唯一一种可与硅橡胶相媲美的血液相容性材料,可用于制造人体血管的长期接触器械。与硅橡胶相比,聚氨酯的抗拉强度更高,在相同外腔直径下,聚氨酯可以有更大的流速,且能与其他非聚氨酯材料良好结合,适合制造长期植入人体的血液透析导管。 体外循环血液管路及医用连接管路:具有良好的生物相容性、机械性能和加工性能,可作为体外循环血液管路和医用连接管路的材料,确保血液在体外循环过程中的安全和稳定传输。

02体内医疗领域应用

人工心脏瓣膜:聚氨酯具有良好的血液相容性和机械性能,是研制人工心脏及其辅助装置的首选材料之一。不过,聚氨酯也存在生物稳定性差、易钙化等缺点,目前通过改善其成分或化学结构来提高性能,如采用聚碳酸酯型聚氨酯、引入聚硅氧烷等。

人造血管:聚氨酯材料具备良好的顺应性和弹性,优良的抗凝血性能,是血管修补、血管组织工程领域的首选材料。利用电纺丝技术制得的聚氨酯纤维,直径可以降低至纳米级别,是制作人造血管的理想材料。 组织工程支架:可降解聚氨酯材料在组织工程领域有广泛应用,如骨组织工程领域的骨填充、形状记忆支架等。制备的可降解极性疏水离子聚氨酯支架,能促进人牙龈成纤维细胞生长和胶原的产生;导电的可降解聚氨酯还可用于周围神经组织工程。 药物缓释载体:合适的异氰酸酯单体和聚合物多元醇可以作为药物缓释载体,采用适宜的物理和化学方法制备聚氨酯水凝胶、聚氨酯微球和聚氨酯胶束等构建药物缓释体系,实现药物的控释,降低药物的毒性和不良反应。

03技术创新推动发展

新型聚氨酯材料研发:可降解聚氨酯、形状记忆聚氨酯、功能化聚氨酯涂层等新一代聚氨酯材料不断涌现。如可降解聚氨酯可用于组织再生支架,在组织修复后逐渐降解被人体吸收,避免了二次手术取出;形状记忆聚氨酯在温度变化或外部刺激下能恢复预设形状,可增强在复杂手术中的应用潜力,如用于微创手术中的自膨胀支架等。

与先进制造技术结合:3D 打印技术在医疗领域的广泛应用为聚氨酯材料带来了新的机遇。聚氨酯的良好可加工性和可定制性使其非常适合 3D 打印,通过 3D 打印可以制造出个性化的医疗器械和组织工程支架,满足不同患者的特殊需求。据预测,到 2034 年,医疗领域中聚氨酯 3D 打印材料的市场规模将达到 59 亿美元,复合年增长率(CAGR)为 9.0%。

04应用领域不断拓展

体内植入领域:在人工心脏瓣膜方面,尽管目前聚氨酯存在生物稳定性差、易钙化等缺点,但通过不断改进成分和化学结构,如采用聚碳酸酯型聚氨酯等,其性能正在逐步提高,有望在未来成为更理想的人工心脏瓣膜材料。在人造血管领域,聚氨酯具备良好的顺应性、弹性和抗凝血性能,是血管修补和组织工程血管的首选材料之一,随着技术的发展,其在小口径人造血管制造方面可能会取得突破。

体外医疗领域:在医用敷料方面,新型聚氨酯敷料具有更好的透气性、吸湿性和抗菌性,能够加速伤口愈合,减少感染风险,市场需求不断增加。在医用导管领域,聚氨酯可用于制造多种导管,如血液透析导管、输液管、气管插管等,其良好的生物相容性、机械性能和可加工性使其在导管制造中具有不可替代的优势。

各国政府对医疗健康领域的投入不断增加,尤其是在新冠疫情之后,更加重视医疗设备的研发和生产,出台了一系列政策支持和资金投入措施,这为医用聚氨酯行业的快速发展创造了良好的政策环境。




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