熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）在醫療中使用的聚氨酯彈性體主要是熱塑性聚氨酯（TPU）彈性體。其加工方式可為注射成型、擠出成型或溶液澆汪成型。熱塑性聚氨酯是由軟段（長鏈的低聚物二醇）及硬段（二異氰酸酯及擴鏈劑）所組成的線性嵌段聚合物，由于硬段具有很強的極性，硬段之間通過氫鍵形成硬段微相區，分布于軟段基體中，形成一種物理性交聯點，使彈性體具有硫化橡膠的彈性回復性能。由于聚氨酯分子結構中的軟硬段存在極性差異，這種結構使它與生物體具有良好的相容性。由于TPU加工方便，性能優異，已廣泛應用于多種醫療及保健制品，如可用于長期及短期植入人體的醫用材料等。   

    TPU的性能根據原料二異氰酸酯、低聚物二醇及短鏈二醇擴鏈劑的品種及配比而定。在醫療用聚氨酯彈性體制備中，兩種常用二異氰酸酯是芳香族的4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）及脂肪族的亞甲基二環己基二異氰酸酯（HMDI）。常用的低聚物多元醇有聚四亞甲基醚二醇（PTMEG）、聚酯二醇及聚碳酸酯二醇等。由于以PTMEG與MDI或HMDI制成的聚氨酯彈性體具有優異的機械強度、耐水性及生物相容性，PTMEG是用于醫療用聚氨酯材料的一種重要的低聚物二醇，聚酯二醇也可用于醫療級聚氨酯材料，目前注意力已集中于聚碳酸酯二醇。zui常用的擴鏈劑是1,4-丁二醇（BD）。   

     幾種醫療級TPU的原料、性能及商品牌號舉例如下：   

     （1）脂肪族聚醚氨酯以HMDI或六亞甲基二異氰酸酯（HDI）、PTMEG及BD為原料的TPU具有良好的生物相容性、強度及可加工性。如美國Thermedics公司（原Thermo Electron公司）的醫用聚氨酯Tecoflex的組成是PT-MEG-HMDI-BD，80年代美國DuPont公司的醫用聚氨酯Adiprenelw 500的原料是PTMEG-HDI-BD。   

     （2）芳香族聚醚氨酯這類TPU以MDI、PTMEG及BD為原料。與脂肪族聚醚氨酯相比，它們具有類似的生物相容性，而物理強度、耐溶劑性及高溫可加工性比脂肪族TPU好，是一類應用較早、牌號較多的TPU。其缺點是暴露在光或γ射線下時間長了會變黃。如果操作溫度不當可產生亞甲基-4,4’-二苯基二胺（MDA）。商品牌號有：美國BF Goodrich公司的Estane，美國DOW化學公司（早先的Upjohn公司）的Pellethane，Thermedics公司的Tecothane，Bayer美國公司的Texin，美國JPS彈性體公司的Stevens系列熱塑性聚氨酯MP-1880、MP-1882及MP1890，德國Elastogran公司的Elastollan SP806，等等。   

     （3）脂肪族聚碳酸酯氨酯這類TPU以HMDI、聚碳酸酯二醇為原料。它具有與聚醚氨酯類似的生物相容性，耐氧化降解性及生物穩定性更好，有良好的強度和操作性。商品有Thermedics公司的Carbothane、PolyMedica工業公司的Chronoflex等。這種TPU能抵抗酶誘發的降解，用于人造心臟及血管。   

     （4）芳香族聚碳酸酯氨酯其原料是MDI、聚碳酸酯二醇和BD。它具有與脂肪族聚碳酸酯氨酯類似的生物穩定性及生物相容性，芳香族聚氨酯的強度和耐溶劑性，缺點是可能產生MDA及黃變。商品有美國聚合物技術集團公司的Bionate等。   

     （5）芳香族聚酯氨酯以聚己內酯或聚己二酸酯MDI和BD為原料，這類TPU的強度比PTMEG型聚氨酯的高，但易于水解和受微生物的侵襲。商品有BF Goodrich公司的Estane、Dow化學公司的Pellethane等。   

    （6）聚氨酯-脲彈性體例如Bayer（美國）公司的Texin5590是一種脂肪族聚醚脲型TPU，設計用于與血液接觸的場合，以及管形材料及導液管等短期植入裝置。美國Ethicon公司的醫用聚氨酯彈性體Biomer是由PTMEG和MDI反應生成端異氰酸酯基預聚物。在二甲基甲酰胺（DMF）溶劑中以乙二胺為擴鏈劑，澆注而成的線性聚氨酯-脲嵌段聚合物。Corvita公司90年代研制的植入人體器官用TPU彈性體材料Corethane，未透露組成成分，據稱它具有與廣泛使用的芳香族聚醚聚氨酯相似的性能，但在人體內不會受酶的影響而降解。該公司還在開發研制聚氨酯共聚物以及與其它聚合物的復合材料，用于體內植入物。   

     其它聚氨酯彈性體除TPU之外，一些聚氨酯彈性體預聚物及共聚物也應用于醫療場合。例如，美國Kontron公司的Cardiothane是一種聚氨酯-有機硅彈性體。它是在由MDI和聚四氫呋喃醚二醇生成的預聚物中加入分子量較大的硅氧烷交聯劑（端乙酰氧基硅氧烷），由微量水交聯而生成的交聯聚合物，采用溶液澆注法成型。Avcothane是美國Avco-Ereto公司開發的聚氨酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，此材料在外循環*中用，可以采用浸漬成型，有很好的機械性能，能滿足人工心臟苛刻的要求。聚氨酯彈性體可以多種形式用于醫療，例如可以PTMEG-MDI預聚體銷售，根據所需的形狀進行現場澆注成型。還可制成微孔彈性體。下面介紹聚氨酯彈性體在醫療中的用途。   

     聚氨酯彈性體的應用聚氨酯應用于骨折修復材料，爾后又成功用于血管*縫合用補充涂層。70年代開始聚氨酯作為一種醫用材料已受到重視。到了80年代初，用聚氨酯彈性體制作人工心臟移植手術獲得成功，使聚氨酯材料在生物醫學上的應用得到進一步的發展。下面對聚氨酯彈性體在醫療方面的應用的作簡單地介紹。   

     人工心臟輔助裝置用于人工心臟隔膜及包囊的彈性體，要求具有良好的生物和血液相容性，以及優異的機械強度特別是耐曲撓性能。心臟的博動若按每分鐘70次計算，則植入人體的心臟每年要耐曲撓4千萬次，按植入10年計算，則需耐4億次曲撓。60年代研制人工心臟，開始用硅橡膠和天然橡膠制作人工心臟氣囊，雖然有較好的生物相容性，但在耐曲撓性能方面卻不能滿足要求。80年代初研制成功的聚氨酯彈性囊，經試驗，其耐曲撓超過5億次，應用于人工心臟獲得成功。故世界各國研制人工心臟及其輔助裝置的材料，都傾向于使用聚氨酯材料。人工心臟上用的聚氨酯彈性體隔膜材料，為聚醚型熱塑性聚氨酯，其組成成分一般是聚四呋喃醚二醇（PTMEG）-MDI（或HDI）-BD或乙二胺，溶液澆注或注射成型。為利用硅橡膠的優異生物相容性，也有采用聚氨酯-硅烷嵌段共聚物。   

     醫用膠管熱塑性聚氨酯彈性體具有優異的機械強度、柔韌性、耐磨性以及生物相容性，可用于各種醫用膠管管材，如輸液管、導液管、*。無毒的軟質聚氯乙烯大量應用于醫用膠管，采用醫用級聚氯乙烯管時，因此必須使用無毒的穩定劑和增塑劑。而采用熱塑性聚氨酯彈性體和軟質聚氯乙烯共混樹脂，可制成各種醫用特殊輸液和輸血裝置，用聚氨酯彈性體制作的雙壓膠管的內膠層，能防止聚氯乙烯中增塑劑向溶液中遷移。聚氨酯材料還能制造*軟管。*軟管是光學纖維*的重要配件之一。要求其具有足夠的柔軟性、彈性、無毒；另外在制作工藝上要求管徑均勻無彎曲變形，對管子表面的光潔度也有很高的要求，現在采用熱塑性的聚氨酯彈性體，擠出成型制作*軟管，工藝簡單，加工方便，柔軟性和彈性都較好，符合醫用要求，國外已普通采用。80年代初北京市塑料研究所曾采用TPU擠塑成型制造*軟管。山西省化工研究所1992年研制成功了用于氣管切開患者的聚氨酯*，由圓弧形內外套管等組成，較金屬套管舒適，柔韌性好，可用常規方法滅菌。   

    聚氨酯薄膜制品TPU能夠通過溶液澆注成型或擠塑、吹塑成型制成薄而韌的薄膜。這種薄膜具有較高的強度和彈性，例如美國JPS彈性體公司Stevens聚氨酯薄膜拉伸強度高達41.2~54.9MPa，能伸長8倍，并回到原來的尺寸而無明顯的形變。它們不含增塑劑，能長期、并在較寬溫度范圍保持其柔韌性，還具有良好的透氣性、耐藥品性、耐微生物、耐輻射性能，可用于多種醫療衛生用途，如灼傷覆蓋層、傷口包扎材料和取代縫線的*用拉伸薄膜、用于病人退燒的冷敷冰袋、一次性給藥軟袋、填充液體的義乳、*、醫院床墊及床套等。   

    TPU薄膜能有效地作為阻隔細菌的屏障，用于醫院*罩墊能使病人的汗容易揮發，手感舒適，能進行消毒處理，Bayer（美國）公司開發的吹塑聚氨酯薄膜DureflexPS2010S及PS2020S，24h濕氣透過率為600g/m2，撕裂強度為525N/cm。在1994年，倫敦集團（LIG）公司開發了世界上*種聚氨酯*并開始生產，商品牌號為Durex-Avanti，已得到美國食品藥物管理局（FDA）的認可。它采用牌號為Duron的TPU制造，強度為乳膠的1倍，可做得更薄（厚度僅50μm），提高敏感性。此新型*透明、無氣味、耐油質潤滑劑，可防止性傳播疾病，特別適于對乳膠過敏的人。以聚氨酯薄膜為囊避材料、采用液體填充而成的義乳，手感柔軟，與皮膚接觸無異物感，放入胸罩中，適合于乳房手術者及女性乳房偏小者佩戴，效果逼真，國內已有生產。某公司采用TPU薄膜生產一次性靜脈給藥體系的軟囊。這種給藥體系由裝藥的塑料容器、聚氨酯軟囊、流速控制系統組成。其中聚氨酯軟囊是關鍵部件，采用3層聚氨酯薄膜用射頻焊封在一起，zui里層有液體藥物，第二和第三層之間是一安瓿，擠壓后被活化產生CO2氣體，把藥物擠出容器。   

     假肢采用共聚醚型聚氨酯-脲彈性體或聚醚型聚氨酯制作的人體假肢，和人體組織有很好的相容性。聚酯-MDI發泡所制得的聚氨酯泡沫彈性體可制作假腳。水發泡聚氨酯彈性體可制作假肢護套，其表面模仿人的真正皮膚，很容易洗滌，這種護套有很好的物理和機械性能。特別是在耐磨性能方面超過乳膠護套。80年代初我國北京假肢廠進行了聚氨酯假肢的研究。江蘇省化工研究所在80年代中后期開展了微孔聚氨酯彈性體假肢包覆材料的研究，上肢肢體采用聚醚多元醇和TDI一步法制成微孔彈性體，而要求耐磨及耐屈撓的手掌和手指部分以聚酯多元醇和MDI為主要原料采用半預聚法制備。用聚氨酯材料替代原來包覆PVC的乳膠手套材料，消除了電動假手的大部分噪音，并省電。  

    彈性繃帶骨折病人一般用*固定，但石膏質重、強度低、透氣性差，特別在夏天，病人感到不舒服，而且石膏的透X射線能力差，固定后也不便檢查復位情況。國內外研究人員致力于更理想的合成材料矯形材料的研究，其中用聚氨酯材料制作的繃帶，操作簡便、使用衛生、固化速度快、質輕層薄、堅而韌，不易使皮膚發炎，是一種較為理想的新型矯形材料。   

    天津大學應用化學系在1980年前后曾研制聚氨酯繃帶，由聚氨酯預聚體與溶劑、適量催化劑配成繃帶涂布原涂，并涂布于干燥的織物上，即制得聚氨酯繃帶。使用時將繃帶浸入水中30s后取出纏繞在需要固定的部位，由于預聚體與水反應進行擴鏈和交聯，固化成型。調節催化劑用量可使固化定型在10~15min內完成。這種矯形繃帶的重量只有*的約1/3；抗壓強度可達6~8MPa，而*僅為2~3MPa；在20kg壓力下只發生彈性形變，而*在12kg壓力下會發生*形變。該單位還研制了光固化的聚氨酯-丙烯酸酯繃帶材料。還有一種制彈性繃帶的方法是采用雙組分聚氨酯體系及紗布等，包裹在骨折部位，在室溫下短時間內反應固化成型，形成透氣的泡沫材料。山西省化工研究所也研制成功了聚氨酯彈性繃帶，通過技術鑒定。國內已有聚氨酯矯形彈性繃帶生產，其中廣州三九醫用高分子材料廠是新近投產的聚氨酯繃帶專業生產廠。該廠的"三九醫用高分子矯形繃帶"已獲準列入1999年國家火炬計劃。   

     醫用人造皮采用彈性較好的聚氨酯軟泡沫可制作人造皮。聚氨酯人造皮的優點是透氣性好，能促使表皮加速生長，可防止傷口水份和無機鹽的流失，以及阻止外界細菌進入，可防止感染。一種聚氨酯人造皮是用兩種泡孔不同的厚度為0.5~0.6mm軟質聚氨酯薄片，通過特殊技術層壓而成。孔徑小的一片與外界空氣接觸，孔徑大的一片與傷口創面接觸。聚氨酯人造皮可適用于三度燒傷病人，在治療過程中，先將燒壞的表皮剪去，然后蓋上聚氨酯人造皮。這種聚氨酯人造皮在制造后用鈷-60照射殺菌或蒸汽消毒，密封在紙塑復合袋中可長期保存。   

     其它應用聚氨酯彈性材料可制作的人造軟骨，具有很好的減震性能，優異的生物相容性及彈性和低的摩擦系數，類似于人類的軟骨，所以可用來制作肘部和腿部的*或軟骨。在人工腎、人工肺、人工肝臟等方面，高分子分離膜已逐漸代替纖維素膜。采用雙組分聚氨酯膠料，采用離心澆注的方法澆注在高分子中空纖維腎的末端周圍，而形成聚氨酯彈性體密封的腎分離膜，可把血液和滲析物分離開來。聚氨酯彈性體還可用于制假牙和修補假牙上，這種假牙的生物相容性很好。具有良好吸水性及透氧性的透明聚氨酯水凝膠可作為隱形眼鏡材料。山西省化工研究所還開發了計劃生育用輸精管可復性栓堵劑及顱骨缺損修補用聚氨酯。據報道，熱塑性聚氨酯還被用于無針給藥體系，還用于妨礙睡眠呼吸暫停癥（OSA）的持續通氣導管壓力（CPAP）裝置柔性面罩及導管，以取代硬塑料面罩，等等。   

    醫用聚氨酯的研究熱塑性聚氨酯本身具有良好的生物相容性，但為了提高其血液相容性，減少出現血栓的機會，還可通過對彈性體及彈性體表面進行改性，例如在聚氨酯分子中引入親水性的離子基團和親水性鏈段、進行接枝聚合、與有機硅等進行嵌段聚合，以提高彈性體制品表面的生物相容性和血液相容性，這方面有不少研究。例如90年代國外開始研究的聚氨酯及聚氨酯-丙烯酸酯水凝膠，采用脂肪族二異氰酸酯與聚醚多元醇、擴鏈劑或羥基丙烯酸酯單體等原料制成，含親水性成分，具有良好的生物相容性，可用于隱形眼鏡、假肢部件、植入管材等。   

    由于價格等原因，在醫用合成材料中，聚氨酯只占一小部分份額。美國等國家的醫用聚氨酯材料早已商業化，新材料、新用途仍在開發之中，醫療用品對合成材料的性能有嚴格的要求，研究中需相關醫療單位的支持配合。國內不少單位從事過或正在從事醫用聚氨酯的研究，如山西省化工研究所、中山大學、上海橡膠工業制品研究所、江蘇省化工研究所等，但推廣應用不夠，影響不大，與發達國家水平相比差距較大，有些材料如聚氨酯薄膜目前主要依賴進口。由于聚氨酯彈性體的特殊而可靠的性能，具有高附加值，國內應加強研究和推廣應用，希望有關部門給予支持。