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大显身手的医用高新材料
http://www.100md.com 2014年12月1日 《科学养生》 2014年第12期
     在医学领域,自从20世纪50年代出现合成或天然的生物材料以来,利用生物材料已制造出几十种主要的人工组织、人工器官和数以千计的各类医疗用品。

    【巧夺天工的人工皮肤】

    人们都有这样的经历:当不小心划破了手指,虽然流了一些血,可是当用碘酒、酒精消毒后,敷上创可贴,过几天伤口就长好了。我们的皮肤就是这样的天然外衣,它完好时,可以使我们免受外界各种刺激的伤害,还将各种病菌消灭在它表面;当它受到轻微的伤害时,又能自我修复。

    然而,当发生烫伤、烧伤时,尤其是大面积皮肤烧伤时,这种功能遭到破坏,医生就要给伤员植皮。在许多情况下,人体自身的皮肤不够用,因此,就需要有异体皮肤和人造皮肤。

    既然是人工皮肤,当然就应该具有天然皮肤的某些特性。但它又是人工合成的东西,所以又有其他人工材料的特点。两方面结合起来,使得人工皮肤具有以下特点: 1.无毒,无免疫反应,无刺激性及致癌性;2.既能良好地贴附在创面上,又不影响自体皮肤的生长;3.既能很好地防止体液、蛋白质和电解质从创面丢失,又能保护创面,防止细菌侵入;4.具有一定强度,柔软而有弹性,透气和透湿作用好;5.便于贮存、运输与消毒,使用方便,应该既容易揭去,也便于长期使用;6.成本低,来源广,能大量生产,适应大批量伤员使用。
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    现在使用的人工皮,可分为生物高分子材料及合成高分子材料两大类。

    生物高分子材料多用哺乳动物的皮肤、肌腱、韧带等提取胶原蛋白,然后制成胶原膜、胶原海绵、胶原泡沫及纤维蛋白膜等人工皮。合成高分子材料中,有用聚乙烯醇、聚氨脂、硅橡胶、聚乙烯等制成的薄膜或海绵,也有用尼龙、涤纶、多肽等织成的片状物。

    实际应用的人工皮大多数是复层的,材料也不是单一的,往往外层是高分子材料薄膜,内层是胶原蛋白膜或骨胶纤维,后者可以促进烧伤部位的细胞自己结膜,从而使创面愈合。

    【梦想成真的医用生物粘合剂】

    我们有时会遇到这种情况:不小心摔了一跤,脑门撞在石头上,破了一个较大的口子,医生给消毒后缝了几针,让几天后去拆线。大多数人会设想,如果能有一种胶水把伤口粘上该多好啊!就不必缝线了,也更不必再拆线了。
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    其实,科学家们一直在研究寻找这样的“胶水”,做手术后不用针缝的日子也许不久就会到来。因为,现在科学家们已经发现了许多可起粘合作用的物质,有些“胶水”已在试用。让我们看一看这些奇妙的“胶水”吧!

    这种“胶水”,医学上叫做“医用生物粘合剂”,根据不同的生产方式,可以分为三大类:

    1、用海洋细菌生产的生物粘合剂。美国的研究人员发现,在许许多多海洋细菌中,有一种细菌叫考氏希瓦涅拉菌,它可以分泌一种天然的粘结剂物质——多糖粘性外聚物。研究人员分离出这种细菌,再让它大量繁殖,将它的分泌物制成产品。这种产品不仅在一般条件下可以起粘结作用,而且在水下也起作用,特别是在海水中仍然具有粘结作用。正由于此,它作为一种医用材料,可以用于人体内伤、外伤组织或器官的修补,伤口愈合得很好。

    2、用酶法生产的生物粘合剂。这是我国研究人员研制成的生物粘合剂,具有重要的医学价值。这种粘合剂叫WAB,是采用现代生物酶技术,从生物组织中提出的高纯度天然活性物质。它的功效很多很好,比如开刀后皮肤刀口的粘合、止血,还可以促进创伤愈合,减轻手术后的疤痕。
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    3、另一种生物粘合剂是从螃蟹身上提取出来的。也许我们会觉得奇怪,实际上,人们早就注意到,螃蟹的腿断裂后,可以在很短的时间里增生长好;受伤后,伤口长得也较快。科学家们研究发现,原来螃蟹体内有一种特殊的物质,名叫MEL,是这种物质保证了螃蟹断裂肢体的增生。科学家认为,如果我们把MEL用在其他动物身上,就可以促进动物肢体的再生。这无疑为研制促进人体伤口愈合的新药又带来了新的希望。

    【不断发展的纤维内窥镜】

    以前,要检查胃、气管和直肠里有没有炎症或肿瘤,就要插进一个金属管子,为减轻病人的痛苦,还要用麻醉药。当然,为了诊断清楚疾病,病人就得忍受痛苦。现在,这些管子已送入医学博物馆了。因为,随着高新材料和高新技术的不断发展,纤维内窥镜已经代替了金属管子,而且发挥着越来越广泛的作用。

    纤维内窥镜是光导纤维用于医学的杰出代表。它结构不复杂,主要部件是一条细长的皮芯管子,管子里却装着数万根只有头发1/50细的光导纤维。这些光导纤维有一种特殊的本领,能把外部的光源引导到人体内部。光导纤维的顶部,装有一个小小的镜头,镜头对准器官内部的表面成像后,再通过另一束光导纤维传送到体外的目镜,医生从目镜就可以看清楚人体内脏有没有疾病了。
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    光导纤维非常软,可以随意弯曲而不会折断。医生可以使镜头弯曲、活动,从不同方向和角度观察脏器内部。

    目前,纤维内窥镜可以说相当普及了,已由纤维胃镜发展到十二指肠、胰胆管、小肠、结肠、心脏、支气管、肾盂、膀胱、子宫、腹腔、关节、鼻等数十种内窥镜,真是探幽索隐的能手。

    现在,用纤维内窥镜作检查时,可同时插入细长的夹钳,取活体组织;或插入一根导管,用高频电或激光,进行止血治疗。

    纤维内窥镜的技术还在发展,如在光源接头上接上摄像管靶,制成内窥镜彩色电视,图像扩大几十倍,可让许多医生同时会诊,或给学生示教。科学家正在研制一种可以像蛇一样自由爬行的内窥镜,它能沿肠道曲折前进,检查所经过的地方,却又不损伤组织。

    在德国,已出现了微型内窥镜,它可以进入椎间盘。这种被称为软针的微型内窥镜,集手术工具和微型摄影机于一身,顶端可以弯曲90度,当达到椎间盘胶状核部位时,可以用激光使胶状核变小。
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    【人工心脏瓣膜】

    目前我国患风湿性心脏病的病人很多,其中不少人需要做人工心脏瓣膜置换手术,也就是切掉有病损的瓣膜,换上人造瓣膜。

    我们知道,心脏由左、右心房和左、右心室组成。心房连通静脉,心室连通动脉。心房与心室之间、心室与动脉之间,都有能开关的瓣膜,以保证血液向一个方向流动。如果得了风湿性心脏病,瓣膜会受损伤而变形,严重的瓣膜既不能完全张开,也不能关闭很严,心脏为了把血排出去,就得使劲收缩,久而久之,会造成心力衰竭,导致生命危险。

    人工心脏瓣膜是20世纪60年代发展起来的,现在还在不断发展。现在应用的心脏瓣膜主要有两种类型:即:

    1、机械瓣膜:有球笼型、盘笼型、单斜碟型和双叶型。

    球笼型应用最早;单斜碟型是20世纪70年代发展起来的,可以使用100年;双叶型全碳质瓣膜是20世纪80年代发展的最先进的机械瓣膜。

    2、生物瓣膜:有牛心包生物瓣膜和猪主动脉生物瓣膜。

    我国研制的BN型牛心包生物瓣膜、BZ型猪主动脉生物瓣膜及GK瓣膜的各种性能,都已达到和优于国外同类产品的水平。

    编辑/谭明

    , 百拇医药(李珍新)