本文介绍了聚酯基材料目前在软硬组织工程、伤口敷料、外科植入物、血管重建手术、眼科及其他医疗应用中的应用可能性。总结了关于加工方法的主要特征，以及聚酯基材料的潜在合适组合，这些组合具有更好的物理化学和生物特性，可满足特定医疗领域的特定要求。本文还讨论了在多重耐药性感染预防中使用的聚酯材料，包括 COVID-19 大流行期间使用的聚酯材料，以及涉及环境问题、当前风险和局限性以及未来潜在方向的方面。根据聚酯类型的不同特征及其特定的医疗应用，可以大致估计 25-50% 的聚酯用于医疗领域，而自 COVID-19 大流行开始以来，聚酯的使用量至少增加了 20%。剩余的百分比由其他类型的天然或合成聚合物提供；即个人防护设备 (PPE) 中的 25% 聚烯烃。

一、简介

除了其他类型的聚合材料外，聚酯在生物医学领域也有多种用途，例如药物控释系统、定时植入物、螺钉、假肢以及不同的三维结构，包括用于骨骼重建和组织工程的支架。各种含有聚酯的医疗产品已投入市场销售，而新的产品正在等待专利以投放市场。

聚酯，例如聚乳酸 (PLA)、聚-L-丙交酯 (PLLA)、聚（ε-己内酯） (PCL)、聚乙醇酸 (PGA)、聚乳酸-乙醇酸 (PLGA) 共聚物或聚羟基脂肪酸酯 (PHA)，是合成的可生物降解聚合物，由于其具有广泛的定制特性、可用性、定制能力、成本效益和易于加工等特点，在医疗应用中得到了广泛的应用。自 1932 年杜邦公司开发出 PLA 以及 2001 年嘉吉陶氏聚合物公司建立第一家大型生产工厂以来，PLA 经历了快速增长，在许多医疗应用中具有取代传统石化基聚合物的巨大潜力。在大规模生产之前，PLA 由于成本相对较高而主要用于医疗应用。虽然大多数聚酯都是从石油基碳水化合物来源合成的，但也发现了替代的可持续原料，如来自可再生资源的 PLA、聚羟基丁酸酯 (PHB) 和部分生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。

聚酯，例如聚乳酸 (PLA)、聚-L-丙交酯 (PLLA)、聚（ε-己内酯） (PCL)、聚乙醇酸 (PGA)、聚乳酸-乙醇酸 (PLGA) 共聚物或聚羟基脂肪酸酯 (PHA)，是合成的可生物降解聚合物，由于其具有广泛的定制特性、可用性、定制能力、成本效益和易于加工等特点，在医疗应用中得到了广泛的应用。自 1932 年杜邦公司开发出 PLA 以及 2001 年嘉吉陶氏聚合物公司建立第一家大型生产工厂以来，PLA 经历了快速增长，在许多医疗应用中具有取代传统石化基聚合物的巨大潜力。在大规模生产之前，PLA 由于成本相对较高而主要用于医疗应用。虽然大多数聚酯都是从石油基碳水化合物来源合成的，但也发现了替代的可持续原料，如来自可再生资源的 PLA、聚羟基丁酸酯 (PHB) 和部分生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。

聚合物的极性特征是细胞再生和组织工程等医疗应用中需要考虑的最重要特性之一，因为疏水性的变化会导致支架与细胞和蛋白质（针对生物系统中的细胞附着、扩散和存活能力）产生不同的相互作用。从医学角度来看，最重要的是惰性和生物相容性。

聚酯材料被广泛用于开发生物组织，以恢复和维持受损人体器官或组织的功能。这是因为聚酯材料由酯类组成，而酯类在人体内天然存在，即脂肪酸是能量来源和膜成分。它们具有生物活性，可以影响细胞和组织的代谢、功能以及对激素和其他信号的反应。

在替代或恢复受损器官或组织方面，组织工程可被视为传统侵入性更强的外科手术的替代方案。据估计，2019 年全球组织工程市场规模为 99 亿美元，预计 2020 年至 2027 年复合年增长率（CAGR）约为 14.2%。组织工程的主要类型是细胞、组织诱导物质和支架，基本上是细胞与一种基质的结合，这种基质可以提供物理支撑，并允许组织生长。聚酯（如 PCL 和 PLA）作为人体组织使用时需要足够的机械刚度，以防止新生组织变形并克服体内应力。

比较传统的方法主要分为自体移植和异体移植。为了引入相应的治疗方法，需要将患者体内的组织从一个部位移植到另一个部位，或者在两个不同的患者之间进行移植。这两种方法都有其缺点，即解剖学上的限制、在病人之间传播疾病的风险以及病人免疫系统可能产生的排斥反应。

聚酯是天然的可生物降解材料，因为酯键可以通过水解或酯酶的方式分解，在某些情况下，降解过程可以由这两种因素同时进行。水解降解是这些材料在组织工程研究中越来越受欢迎的主要原因之一，因为它们可以被设计成产生人体代谢的无毒产品。在体内降解的能力对于组织工程应用至关重要，因为需要将降解聚合物支架的功能平稳、确定地过渡到新生长的组织。由于时间在这一过程中非常重要，因此可以通过改变聚合物或其添加剂的化学结构来调整降解速度。

有两种不同的聚酯降解机制会影响某些聚合物的使用：表面侵蚀和体积侵蚀。在表面侵蚀过程中，由于侵蚀仅限于材料表面，因此聚合物可保持其整体完整性。设备的尺寸会减小--壁会变薄；但核心及其特性将保持不变。值得一提的是，由于降解过程高度集中在浸入材料的表面，因此质量损失和尺寸稳定性与暴露在水中的表面积严格成正比。另一种降解机制是体积侵蚀，当水的渗透速度远远大于聚合物转化为水溶性材料的速度时，就会发生体积侵蚀。设备的尺寸可能不受影响，甚至会随着体积吸水量的增加而增大；但是，这将导致整个材料体积受到侵蚀。这是一个分两步进行的过程，因为材料的分子量会受其逐渐减少的影响，材料的性能也会以一定的速度下降。当分子量超过临界值并有水渗入后，伴随着聚合物链的裂解，特别是水解不稳定化学键将较长链条转化为水溶性片段，就会发生酶促反应。最终质量损失迅速，降解产物突然释放，然后材料完全分解。

在外科植入物应用方面，聚酯属于第一代商用植入物，因此自 2016 年以来，发表了用于此类应用的新型聚酯混合物和复合材料的科学家并不多。现有的大部分相关资料都是在一组患者中比较这些商业产品的临床案例。

伤口敷料在生物相容性、伤口愈合、伤口粘附性、保持伤口湿度、抑制细菌生长、清除多余渗出物和减少敷料使用频率等方面都有重要的要求。

多重耐药性感染，尤其是 COVID-19 大流行期间，从健康问题、社会经济危机和环境问题等多个角度影响着全人类。尽管许多行业都受到了经济冲击的影响，但对聚酯材料的需求却表现出了很强的韧性。使用聚乳酸（PLA）或聚酯（PET）制造个人防护设备（PPE）受到了广泛关注，聚酯市场摆脱了最严重的后果。将纳米结构积极融入聚酯中，使其具有抗病原体的自灭菌功能，这可能是降低病毒感染传播的一种方法。鉴于近来各种传染病威胁的增加，开发含有基于聚酯的新型疫苗输送载体的有效疫苗接种技术以免疫各种病毒株的需求量很大。消毒对于预防感染也是非常必要的。

图 1 显示了用于骨科、组织工程、伤口愈合、血管和眼科以及预防多重耐药性感染（包括 COVID-19 大流行期间）的聚酯基材料的一般特征。

图 1. 设计用于医疗应用的聚酯基材料的一般要求。

纯聚酯可与天然或合成材料结合，以提高其生物活性，并获得各种医疗应用所需的特性。本文总结了近期设计的含有聚酯的主要配方或复合材料、其制造方法以及用于上述应用的特殊功能。

二、骨科应用

骨缺损包括创伤、骨感染、骨坏死、骨质疏松、骨肿瘤和医源性损伤。由于人口增长和老龄化，预计未来骨病将会增加。因此，我们迫切需要能使骨愈合的明确方法。骨治疗管理包括自体骨移植、异体骨移植、其他物种异种移植或人工骨替代材料。每种方法都各有利弊。其中，自体骨移植具有极佳的愈合能力，但受到供骨部位数量的限制。人工骨替代材料是自体骨和异体骨的替代品，是患者治疗骨缺损的传统选择。研究人员已经开发出能够支持受损骨骼全面修复的创新材料。

理想的骨替代材料应该是可生物降解的，以消除二次手术的需要，并具有促进骨再生的骨传导性。三维（3D）支架结构的孔径应大于 100 微米，并具有高度相互连接的孔隙结构，以促进骨的生长、营养物质的运输以及酸碱平衡产物的降解。聚酯材料还应满足打印所需的流变特性要求，即在打印温度（Tp）下，损耗模量（G″）应大于存储模量（G′），熔体粘度应低于 106 mPa-s，以便在外加压力下流动。局部微环境可能会影响细胞生长和骨修复，因此应将 pH 值保持在 7.2-7.4 之间。由于纯聚酯的酸性降解产物会抑制细胞或组织的生长，因此有必要寻找新的策略来中和降解产物产生的酸性条件。最后，聚酯生物材料通常需要生物活性来控制细胞功能，包括细胞迁移（浸润）、增殖、表型保持或分化。

通常，用于修复骨缺损的材料有金属生物材料、生物陶瓷以及天然和合成聚合物。羟基磷灰石（HA；(Ca10(PO4)6(OH)2)）因其结构和成分与骨骼和珐琅质相似，已被用作聚合物复合材料的填料，以改善生物材料的生物相容性、机械强度和孔隙率，或制造聚酯纳米移植物，赋予聚合物生物可降解性和生物可吸收性，以及骨传导性、骨诱导性和骨整合性。

天然聚合物具有固有的生物活性，而合成聚合物则不然。因此，设计热塑性聚酯（如 PLA、PCL、PHA 和热塑性聚氨酯 (TPU)）作为广泛的骨骼应用中的基质具有极大的意义。

2.1 纯聚酯

聚乳酸在商业上主要用于足部、踝部、膝部和肩部的骨针。聚乳酸（PLLA）和聚对苯二甲酸（PDLA）是聚乳酸（PLA）的两种立体异构体，目前主要用于骨骼领域。聚乳酸可用于颅骨、口腔、颌面、整形和重建手术中的螺钉、垫圈、销、棒和板，而聚乳酸与 HA、PLG 和 PGA 的混合物则可用于骨科骨折固定装置。虽然聚乳酸可吸收加固韧带的酶降解率较慢，但与实验室合成的聚乳酸相比，它们的酶降解率很高，而且根据人体体内和体外水解情况，它们完全具有生物相容性。聚乳酸在 37℃的磷酸盐缓冲盐水（PBS）（pH 值为 7.4）中 2-5 年就会降解，而聚（D,L-乳酸）则需要 2 个月才会失去完整性，在类似条件下 1 年才能完全降解。目前，聚乳酸复合材料主要用于小型承重应用。

PCL 因其生物相容性好、降解速度慢、释放产物酸性低于其他聚酯以及在承重应用中具有潜力等优势，已广泛应用于骨组织工程领域的 3D 支架制造。（东莞市富临塑胶原料有限公司供应PCL 3D打印丝）

可通过与亲水性和疏水性聚合物结合或与 HA 或埃洛石纳米管 (HNT) 混合来改性用于骨科应用的聚酯基材料的化学表面，从而实现细胞粘附或增强机械性能。例如，将疏水性 PCL 与 PLA 结合，将亲水性聚（2-羟乙基甲基丙烯酸酯） (PHEMA) 与甲基丙烯酸乙酯 (EMA) 结合，并评估化学表面改性对细胞活力、增殖和形态的影响。在 3 天内，中等疏水性表面的细胞活力更高，而亲水性更强的表面在延长培养期后可达到高级细胞增殖。对于中等疏水性 PCL/PLA 材料，扫描电子显微镜 (SEM) 结果显示圆形细胞或簇形成，单层细胞部分粘附在聚合物表面，添加 HA 和 HNT 可提高细胞活力。润湿性的变化会影响生物材料表面的蛋白质吸收；例如，由于疏水亲和力，白蛋白很容易粘附在聚酯表面。

PHA 是一种从细菌中分离出来的下一代生物材料，专为骨髓细胞和骨组织应用支架的开发而设计。PHAs 是生物相容性极高的天然聚酯，可降解为水、二氧化碳和 D-3-羟基丁酸（生物体内常见的代谢产物），避免了其他合成聚酯产生的炎症反应。PHB 和聚（羟基丁酸-共戊酸）（PHBV）是 PHA 家族的主要均聚物代表。PHB 具有较高的机械强度、生物相容性和易加工性。PHA 的主要缺点是热加工窗口小、缺乏韧性、亲水性和生物活性。

热塑性聚氨酯 (TPU) 长丝在磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 中的长期降解和细胞增殖表明聚氨酯 (PU) 也是骨组织应用的理想聚酯材料。

虽然纯聚酯具有生物降解性和生物可吸收性，但如果不对其进行改性，它们就不具备足够的刚度，无法在植入过程中承受阻力，而且降解产物会引起炎症反应，因此不能用于骨科应用。通过引入生物活性陶瓷（如 HA、磷酸三钙（TCP）和生物活性玻璃（BG）），可以克服热塑性聚酯的这些局限性。文献显示，作为矫形外科应用材料，人们对混合了 HA、PLA 和 PGA 的聚酯在加工、物理化学、机械和体外生物特性方面进行了广泛的研究。聚酯与 HA 的混合物用作人工骨替代材料时，会出现硬度过高、脆性过大以及异物产生等问题，而异物会造成酸性微环境，对细胞增殖和骨再生造成危害。研究人员提出了一种防止酸性环境和无菌炎症反应的策略。因此，基于 β-TCP 和聚（l-乳酸-共聚乙醇酸）（PLGA）的多孔可生物降解结构在 60 天的加速测试中降解了 37%，变成了更小的分子。降解过程中的反应是酸碱中和，这是由于 TCP 的降解产物提供了碱性环境。

尽管 PCL 与生物陶瓷材料不相容，但通过使用相容剂（如 PCL/聚（乙烯磷酸）（PEPA）嵌段共聚物），PCL/纳米HA 电纺纤维的机械特性得到了改善。这些纳米复合材料显示，万古霉素对金黄色葡萄球菌（S. aureus）有释放作用。

2.2. 制造具有改良功能性的聚酯

表 1 列出了用于骨科应用的聚酯基材料的不同制造方法。

表 1. 通过不同技术获得的用于骨组织应用的改性聚酯示例。

制备用于人工骨替代材料的改性聚酯的常用技术包括 3D 打印、热致相分离 (TIPS)、盐浸出、溶剂浇铸、电纺丝、共聚和缩聚。

据报道，将二氧化硅气凝胶添加到 PCL 中会导致通过溶剂浇铸法获得的生物材料支架具有稳定的环境 pH 值、增强的细胞活力和成骨活性。

采用 NaCl 作为致孔剂，通过溶剂浇铸法制备了羟基戊酸 (HV) 含量从 0 到 12 wt% 的大孔 PHBV 薄膜，以研究 HV 对薄膜降解和成骨细胞生长的影响。结果表明，HV 含量为 12 wt% 的 PHBV 薄膜可用于骨科应用。还采用溶剂浇铸法将 PCL 与二氧化硅 (SiO2) 气凝胶混合，获得潜在的骨支架材料。当 PCL 和 SiO2 的重量比为 1:0.5 时，复合材料的 pH 环境可保持恒定长达 4 周，从而提高 NIH3T3 细胞存活率。

采用熔融混合和盐浸技术制备了基于增塑 PHB 和高达 2 wt% 的细菌纤维素 (BC) 的支架，用于修复临界尺寸的颅骨缺损。结果表明，由于 BC 中 β (1-4) 糖苷键断裂，最小的骨内缺损在植入后 20 周被新的成熟骨填充，从而支持支架的逐渐矿化。

在大规模原位形成的镁催化剂存在下，聚丁二酸丁二醇酯 (PBSu) 与癸二酸 (SeA) 共聚是一种无需使用有毒催化剂即可直接在反应器内工程化生物活性聚酯的新方法（图 2）。首先，通过琥珀酸 (SA) 和 1,4-丁二醇 (BDO) 的两阶段酯化合成 PBSu。事实证明，这种低成本的生物活性聚酯可用于引导组织再生，因为与商用 PLA 膜相比，16 周后的骨形成率更高。这些特性以及 PBSu/SeA 组合物的细胞增殖、成骨活性和抗炎特性均归因于镁离子。

图 2. 生物活性脂肪族聚酯的反应器内工程。

另一篇论文报道了一种聚酯/HA 接枝物，该接枝物由 D,L-丙交酯与 HA 在锡 (II)-2-乙基己酸酯催化剂存在下进行“接枝”聚合而合成，用作商用骨水泥的添加剂。这种开环聚合涉及 PDLLA 在 HA 羟基上的生长。

使用 8 wt/v % PCL、HA 和 ZnO 溶液，通过静电纺丝法制备了直径在 400 至 500 nm 范围内的纳米纤维合成支架，这些支架具有抗金黄色葡萄球菌的抗菌活性、细胞增殖、体外降解和矿化作用。结果表明，ZnO 可作为支架矿化的触发分子。

最近，在大豆卵磷脂 (SL) 存在下，成功将基于蛋白质的生长因子骨形态发生蛋白 2 (BMP2) 分散在 PCL 和聚（丙交酯-共-乙交酯）-共-聚（醚酰亚胺） (PLGA-PEI) 聚酯中，形成生物活性骨聚酯支架 (BOPSC)，从而避免植入外源干细胞或成骨细胞。优化后的 BOPSC 孔隙率为 83.42%；BMP2 捕获效率为 95.35%；吸水率为 850%；小鼠脂肪间充质干细胞 (mADSC) 增殖、迁移和成骨分化，在小鼠体内植入 6 个月后成功刺激自然骨再生。

采用界面不稳定性机理，通过简便可控的乳化工艺，制备了直径在 50–100 μm 范围内的聚（D,L-丙交酯-共-乙交酯）（PLGA）/PLGA-b-聚（乙二醇）（PEG）微球。这两种聚合物中丙交酯和乙交酯的比例为 50:50。通过退火和多巴胺沉积进一步制备了一系列具有不同表面结构的微球，并评估了它们在体内骨再生中的效率（图 3）。

图 3. 通过乳液界面不稳定性获得的 PLGA/PLGA-b-PEG 微球用于兔骨粘附。

使用传统致孔剂浸出技术以及 TIPS 方法获得的多孔支架具有许多缺点，包括使用有机溶剂以及对孔的形状和互连性控制不佳，而电纺丝垫表现出限制细胞浸润和组织内生的小孔。3D 打印技术是一种创新策略，可以开发用于骨再生的硬组织工程。将 5 wt % 或 10 wt % 的 β-TCP 引入 PCL 对 PCL 复合材料的热稳定性、结晶度和流变性能有良好的影响，这些复合材料易于通过熔丝制造 (FFF) 进行增材制造。

通过 3D 熔融挤出含有 20 wt % 壳聚糖的 PCL 并用 HA 和 BG 涂覆 3D 打印的 PCL 支架，获得了具有三维 (3D) 结构的创新支架。

聚甘油癸二酸酯 (PGS) 是一种由甘油-3 和癸二酸-2 合成的聚酯，在组织工程应用中受到了广泛关注。通过 3D 打印技术用纳米 HA、PEG/TCP、PHB、PCL、聚乙烯醇 (PVA) 和聚丙烯酸 (PAA) 改性 PGS，以获得用于重建骨组织（尤其是颅面骨）的潜在支架。在用于骨再生的理想聚酯的特性中，人们对开发具有抗菌特性的新型材料的兴趣日益浓厚。银纳米粒子 (AgNPs)、氧化石墨烯 (GO) 片和 ZnO 是聚酯配方中用于避免骨科领域感染的增强填料。应优化聚酯中抗菌剂的含量，因为这些材料没有毒性作用。含有高达 10 wt% 抗菌剂的 PLA/HA/AgNPs 纳米复合材料被认为是无细胞毒性的。此外，将硅藻等天然资源引入聚酯可增强骨组织工程的生物活性。

三、组织工程

3.1. 功能增强的聚酯

近年来，天然和合成聚合物材料在组织工程领域引起了广泛关注。金属、金属合金和陶瓷等传统材料组仍在使用，因为它们在机械性能方面具有不可否认的优势；然而，聚合物材料正受到越来越多的关注。表 2 总结了具有生产支架和不同生物医学应用潜力的选定聚酯材料。

表 2. 组织工程选定聚酯材料和复合材料的特性。

PLA、PGA、PCL 等脂肪族聚酯及其复合材料因其良好的生物相容性和生物降解性而长期用于组织工程。研究人员报道了一种高通量（熔喷、纺粘和梳理）无纺布制造方法，适用于从 PLA 生产组织工程支架。

导电复合材料或共混物也在组织工程中得到应用，如研究人员所报道的，他们为心脏组织工程制备了一系列具有相似纤维直径的导电纳米纤维片。此外，作者利用这些导电纳米纤维片开发了一系列具有自发收缩运动的基于心肌细胞的 3D 生物致动器，这里以通过静电纺丝技术制备的具有不同 PANI 含量的导电 PLA/聚苯胺 (PANI) 纳米纤维片为例。所获得的结果已被证明对此类应用很有前景，因为所研究的 3D 生物致动器在培养 21 天后仍继续自发跳动并具有规律的收缩模式。

心脏组织样贴片也是一种有趣的方法，如研究人员所报道的。其中，通过静电纺丝技术成功生产了随机取向的 PLA、PLA/PEG 和随机取向的 PLA/PEG/胶原 (PLA/PEG/COL) 纳米纤维贴片，用于心肌组织工程，这是修复心力衰竭患者受损心脏组织的有前途的治疗方式之一。有趣的是，据报道，即使 PEG 增塑 PLA 中的少量 COL (1 wt %) 也能将电导率提高两个数量级。随机取向和取向的纤维贴片在心肌修复和组织工程中均显示出治疗价值，但取向的纤维贴片的细胞存活率最高。研究人员提出了另一种通过外科血管重建治疗心血管疾病的有趣方法，其中研究了基于 PGA 的支架对由静电纺丝支架获得的组织工程血管的周向拉伸的响应。这项研究与其他类似方法的不同之处在于，COL 的生产和 COL 纤维的交联与工程血管的机械性能之间的关系与机械拉伸刺激之间的关系。

研究人员研究了 PLA 在混合物中的使用，他们合成了聚（甘油柠檬酸酯）PGCit，并将其与 PLA 混合，通过静电纺丝制成多孔无纺布。对生产出的材料进行了测试，以确定其在组织工程领域的应用可能性。添加 PGCit 是一种新方法；然而，正如作者指出的那样，所获得的材料需要进一步改进，才能扩展到更大规模的医疗应用。

研究人员研究了将软组织改造为软骨组织，他们制作了一种基于电纺明胶/PLA 纳米纤维的 3D 支架。此外，通过加热到高温然后进行水处理（热和水），实现了明胶/PLA 纳米纤维支架的交联。所得支架表现出分层细胞结构和超吸水性能。所得材料具有相对较高的抗压强度，经测试，它们可以显著修复兔子的软骨缺损。如前所述，可以使用支架生长不同类型的组织。因此，研究人员首次提出使用牺牲的转染细胞系对电纺聚合物支架进行生物功能化，以用于肝脏组织工程。作者对生物功能化的支架进行去细胞化，并使用代表肝脏的细胞验证了该平台。初步研究表明，肝细胞外基质-PLA 混合复合材料的开发对肝细胞产生生物学影响，操纵其微环境，从而改变其基因表达谱、蛋白质合成以及细胞附着和存活。研究人员报道了由 PCL/壳聚糖 (CS) 复合材料制造的肝组织工程支架。他们通过静电纺丝生产纳米纤维。随后，考虑了肝组织工程中小鼠肝上皮细胞的机械性能、粗糙度参数、局部解剖、结构、亲水性和细胞生长。测得的性能在规定的范围内，七天后肝细胞完全浸润并附着在支架上。研究人员采取了类似的方法，其中作者介绍了两种新的半乳糖基化方法来改性 PCL/CS 支架。在所提出的程序中，将壳聚糖粉末进行半乳糖基化，然后与 PCL 混合，然后采用静电纺丝技术。研究了两种不同的方法：通过将支架浸入溶液中对已经生产的 PCL/CS 进行后半乳糖基化处理；以及使用湿静电纺丝法同时进行壳聚糖的原位半乳糖基化。组织工程领域的一个重要领域包括骨组织恢复应用。研究人员研究了同轴 PCL-PLA/HA 纤维和 PCL-PLA 支架之间的比较，其中使用同轴静电纺丝生产了具有芯和壳结构纤维的 2D 和 3D PCL-PLA/HA 支架。他们报告说，增加 3D 支架中的纤维排列会导致各向异性的机械行为，沿纤维取向测试时机械性能会降低。所得结构在模拟体液 (SBF) 中浸泡 12 周后，其拉伸性能逐渐降低。

近年来，基于 PLA 的组织恢复复合材料很少被研究；然而，研究人员提出了使用熔融长丝制造法制造的具有立方体互连孔的复合支架，该支架使用两种不同类型的铁基颗粒填料，包括生物相容性不锈钢 316 L 和纯铁。316 L 钢已获得 FDA 批准作为植入材料。据作者称，使用专门的铁粉提高了所获支架的尺寸精度和机械性能。与 3D 打印支架共培养的骨髓细胞的细胞活力测定表明，与纯 PLA 支架和 PLA/316 L 支架相比，PLA/铁支架具有更好的细胞相容性。

除了如上所述的心脏或皮肤组织工程之外，目前正在研究其他类型组织的生产，例如用于治疗周围神经损伤的神经。研究人员介绍了一种基于 PGA/胶原蛋白/生物玻璃纳米复合材料的电纺导管。神经重建需要一种特定的方法，因此在本研究中，获得的用 BG 增强的 PLA/胶原蛋白复合材料被用作生产引导通道的材料，该通道允许轴突从近端到远端残端生长。

使用基于 PGA 的支架制造组织工程支架也可以应用于牙齿重建，但不是植入物；而是支持重建牙周韧带组织——连接牙骨质和牙槽骨的特殊结缔组织。研究人员研究了这种应用，发现非织造 PGA 支架提供了有效的结构支撑，促进牙周 (PDL) 韧带组织细胞中细胞外基质的分泌。此外，植入裸鼠体内的细胞-PGA构建体形成了这样一种具有发达血液供应的工程组织。因此，PGA 支架与 PDL 细胞相结合为复杂的牙周组织再生提供了一种策略。

基于 PHA 的材料具有广泛的机械性能、生物降解性和生物相容性，这些性能通常由特定环境中的微生物获得，具体取决于营养水平。PHA 可根据两个主要标准进行分类：首先，根据单体单元碳原子数（3-5 个碳原子 - 短链长 (scl；即 PHB)，6-14 - 中等链长（即聚（3-羟基壬酸酯） (PHN)）和 14 个及以上 - 长链长）；其次，根据其组成：仅含有一种单体单元的均聚物和由一种以上单体单元组成的杂聚物。到目前为止，PHAs 在组织工程中的应用仅限于硬组织，主要是骨重建。这一限制是由于其脆性、缺乏生物活性、成本相对较高和降解速度较慢。其他应用仅限于研究目的。这是因为，虽然转基因细菌可以提供多种改性聚合物，但所用微生物的性质（主要是遗传代谢途径）可能导致最终产品批次间存在差异，尤其是在结构和组成方面。还必须考虑低聚合物浓度和高基质成本的生产工艺效率，因为提供大规模生产工艺在经济上是不切实际的。最近在组织工程中使用 PHA 的研究主要针对伤口处理、神经再生、心脏和冠状动脉相关的组织工程以及骨重建。由于市场供应量相对较低，已知的 90 多种 PHA 中只有少数几种可供使用。就机械性能而言，弹性最强的是P4HB，而PHB被认为是刚性最强的。有几篇论文描述了使用 PHA 进行软组织置换。研究人员比较了制造基于 PHA 的支架的不同方法；即 PHB/明胶/HA 混合物的常规电纺丝和 PHB/明胶溶液的电纺丝与 HA 分散体的电喷雾相结合。所获得的支架表现出连续的细胞增殖，含明胶材料的细胞形态进化更快。长期的生物学研究清楚地表明，喷涂支架具有较高的生物矿化率。研究人员研究了涉及使用 PHB 的血管组织工程，他们使用溶液浇铸和静电纺丝方法制造了各种薄膜。

另一组未在此处讨论但在组织工程应用方面表现出非常有希望结果的材料是水凝胶，因为它们在机械和化学性质方面与生物组织非常相似；具有良好的吸水性，最重要的是，它们通常是生物相容性的。

3.2. 制造方法

在组织工程应用中，有多种方法可用于加工聚酯。可以使用传统的加工技术，例如压缩成型、注塑成型、熔融纺丝和挤出，以及其他较新的技术，例如静电纺丝和 3D 打印等。对于生产组织工程中的支架，电纺丝是最有前途的方法之一，因为它使用通过不锈钢毛细管的聚合物溶液和喷嘴与接地收集器（板状或旋转鼓）之间的高电位电场，如图 4 所示。

图 4. 电纺丝装置的示意图，显示泰勒锥的形成。

仅使用一层材料来生产详细结构可能非常耗时；然而，通过增加同时纺丝的层数，可以实现工业规模的扩大，从而生产出更复杂的垫子结构并加快生产速度。不同的因素影响静电纺丝过程。设备（施加的电场、针头和收集器之间的距离以及流速）、溶液（溶剂、聚合物浓度、粘度和溶液电导率）和环境（湿度和温度）参数都会影响纳米纤维的制造。另一种用于生产组织工程支架的相对较新的技术是冷冻干燥（或冻干），其中创建具有平面 3D 几何形状的多孔结构的生物活性支架。研究人员研究了一种结合这两种方法的有趣方法，其中静电纺丝和冷冻干燥工艺用于创建由纳米纤维组成的细胞结构的超弹性支架。所得支架具有多孔结构、良好的吸水能力和可回收压缩性，而接种在其上的细胞表现出正常的表型形态和增殖。盐浸出是一种众所周知的技术，仍用于生产多孔结构，包括用于组织生长的复杂结构。该方法的原理是将高分子量聚合物溶液溶于有机溶剂中，其中分散有水溶性盐颗粒，然后沉淀到过量的非溶剂中。然后通过热加工方法将聚合物-盐复合材料加工成各种形状和尺寸的装置，随后可提取以得到所需的多孔结构。然而，对于聚酯来说，这种方法有其缺点，因为它们容易水解降解。在研究这个课题时，研究人员报道了一种通过溶剂浇铸和盐浸出制备具有高耐热性、机械强度、耐溶剂性和生物相容性的可生物降解立体复合物晶体聚丙交酯 (SC-PLA) 多孔支架的方法。与纯 PDLA 相比，所得材料具有更好的生物相容性和更高的抗水解性。

3D 打印方法（也称为增材制造）最近在全球范围内兴起，因为设备成本不断下降，软件越来越容易获得且操作更简单。最常见的技术之一是熔融沉积成型 (FDM)；其他技术包括立体光刻 (SLA)、选择性激光烧结 (SLS) 等。上述技术虽然耗时，但已被证明可以产生明确且可重复的结构，可以根据特定病例/患者进行解剖学定制。

3.3. 特定性能

尽管将组织工程学科正式化的首次尝试发表已近三十年，但该领域仍然吸引了不同科学团体的大量关注。由于它是一个多学科领域，涉及医生、材料工程师、化学家和许多其他科学家。因此，在使用不同类型的可生物降解材料方面，该领域仍在不断发展，特别是聚合物和聚酯，它们由于其独特的性能（包括机械、生物相容性和生物降解性）而在这一领域中占有特殊地位。生物相容性至关重要，因为用于体内的设备需要患者免疫系统没有反应。另一方面，生物降解性可以保证无需进行第二次手术即可移除设备（支架、贴片等）。如前所述，聚酯可以提供一组可调节的属性，使其能够根据特定应用进行定制，从而控制降解时间和其他功能属性。在人类已知的 90 多种聚酯中，只有某些类型已在组织工程领域得到应用。在大多数情况下，这是由于天然组织及其特性种类繁多，很难找到组织和引入材料之间的理想匹配。然而，细胞生物学的进步使我们对活组织有了更好的了解，让我们更好地了解如何设计支架和其他结构，以模拟周围环境并刺激细胞生长而不破坏其生长。为了在患者体内设计组织，支架材料需要传递机械刺激，因为它是刺激细胞生长和最终组织发育的重要因素。除了匹配的机械性能之外，所选材料还需要易于使用，必须能够承受灭菌程序，并且必须在细胞水平上表现出低毒性（或最好是无毒）行为。此外，大多数涉及在患者体内实施聚酯基结构的研究都调查了所选材料对体内条件的预期敏感性，尤其是环境的 pH 值、区域范围内的可能炎症以及与酶和蛋白质吸附相关的影响。持续的材料开发将进一步增加聚酯在组织工程中的应用潜力。最近的发展表明更多增值材料正在引起研究人员的关注。例如，聚甘油癸二酸酯 (PGS) 被引入聚合物支架系统，创建了一种自修复结构，该结构可对环境刺激作出反应，并能够通过提供恒定的结构支撑在降解过程中进行自我修复。另一种类型的“智能”材料是具有形状记忆效应的材料。由此类材料制成的装置可以制造成一种小型、易于植入的元件，一旦植入患者体内，由于周围环境的温度变化，它将在患者体内发生特定变化。所提出的“智能”材料系列（包括聚酯）已被证明具有有趣的应用，包括作为可生物降解的医用缝合线、弹性支架或植入后会膨胀的支架。

四、外科植入物（缝合材料、组织粘合剂、外科网片）

4.1. 组织粘合剂

聚酯在医用植入物中的其他有趣应用包括组织粘合剂，它必须支持能够促进组织连接的材料，在某些情况下，可以在去除绷带或任何其他伤口覆盖网片的过程中减少损伤和愈合过程。在伤口愈合所需的时间内重新连接受损组织的传统方法包括使用缝合线和钉书钉。虽然缝合的过程是众所周知的，并且可以有效地闭合相对较小的伤口，但它很耗时，需要适当的设备。因此，组织粘合剂被视为一种合适的替代品，可用于为伤口敷料提供一层必须与受损组织接触的粘合剂层，以及由含有粘合剂的本体聚合物网络组成的第二层。粘合剂层的作用是通过化学、物理、共价或非共价相互作用将整个结构保持在适当的位置。另一方面，粘合剂基质提供结构支撑，并决定粘合剂在刚度、粘度、膨胀、磨损和降解性方面的最终特性，如图 5 所示。

图 5. 组织损伤示例和组织粘合剂的主要功能。

可生物降解聚酯（例如 PLGA 或 PCL）已被用于此类应用，因为它们能够完全降解为无毒化合物。相比之下，同样用于所述应用的不可降解材料（例如氰基丙烯酸酯、异氰酸酯、醛和其他不会降解的材料）会引起炎症反应或释放有毒副产物。具有所需性能的其他聚酯已用于生产组织粘合剂、缝合线或网状物。为了更好地定制最终材料特性，共聚通常是一种常见的策略。例如，已经提出了一种基于 PCL 的生物粘合剂，该粘合剂用低粘度、异氰酸酯官能化的不饱和丙烯酸酯或 2-异氰酸乙酯丙烯酸酯 (AOI) 进行功能化，制成柔性透明薄膜，具有一系列有趣的生物医学应用，对于外科粘合剂更为重要。很少有类似的紫外线固化方法可以产生可快速应用的组织粘合剂。它们的潜力在于，这种材料需要与伤口侧具有良好的界面接触、可控的固化以及与周围组织匹配的弹性模量。除其他因素外，压力施加时间也会影响粘合强度，正如研究人员所报告的那样。

4.2. 缝合线

缝合线是将受损组织连接在一起的众所周知的材料。它们应该是生物惰性的，具有一组可重复的特性；即易于外科医生操作、不会引起有害反应、易于消毒等。从医学角度来看，实施的缝合线不应促进材料表面的微生物活动。已经有一些关于这个问题的临床研究，比较了不同的市售缝合线。据报道，所选材料（PET、丝绸、聚乳酸、尼龙）之间没有显着差异，因为所有缝线都含有细菌，这反过来可能会影响手术伤口的愈合。为了创造或产生缝合线的抗菌特性，其表面必须具有生物感受性，从而允许某些生物活性成分的生物分子锚定在聚合物表面上。最流行的抗菌剂之一是三氯生（2,4,4'-三氯-2-羟基二苯醚），文献中已报道了用这种药剂涂覆聚酯缝合线的研究。

理想的缝合线应具有良好的机械性能，并且在通过促进组织生长发挥其功能后应溶解在患者体内。目前，常用的缝合线可分为四大类：可吸收、不可吸收、编织和单丝。根据所用材料的不同，可吸收缝合线的使用寿命约为 10 天至 9 周。它们可以由 PLA（Polyglactin 910、Vicryl®、Polysorb®、RadikTM）、PGA（Dexon®、Medifit®、Safil®）或 PHA 家族的其他聚合物（P(3HB)、P(3HB-co-3HV)）制成。在这种情况下，在体内降解过程中监测机械性能以及将机械性能与所提供的应用相关联非常重要。研究人员研究了一种共聚物 P(HB-co-HHx)，并测量了一组性能，并得出结论，该材料在 7 周内损失了 58.5 ± 1% 的重量和 74.5 ± 2.5% 的杨氏模量。除了纯聚合物外，还对共混物进行了研究，正如研究人员所报告的。他开发了一种 PLA 和 PCL 的混合物，并以乙酯 l-赖氨酸三异氰酸酯作为相容剂，以探索其在可吸收缝合线应用中的行为。

4.3. 手术网片

自 20 世纪 50 年代末引入 Dacron® (PET) 和 Marlex® (聚丙烯，PP) 以来，手术网片已成为一种通用的软组织加固方法。PP 网片特别适用于疝修补。根据组成材料，网片可分为四大类：不可吸收合成聚合物（即聚丙烯）、可吸收聚合物（PGA、PCL）、生物（脱细胞胶原蛋白）或前三类的组合复合材料。多年来，它们不断发展，根据其成分、材料类型和组织学观点，可分为：第一代（合成不可吸收假体）、第二代（混合或复合假体）和第三代（生物假体）。第一代网片主要基于 PP 系统，但也使用 PCL 或 PGA 等聚酯（Dexon®）；第二代网片的成分中结合了多种合成材料，主要是 PP、PTFE 和一些添加剂，例如钛 (Ti) 或聚偏氟乙烯 (PVDF)。第三代网片是基于供体来源的胶原支架的生物网片材料。其主要优势是可广泛促进愈合过程，并且由于其出色的生物相容性而不存在炎症反应。但是，由于第三代网片成本高，因此其广泛使用受到限制。研究人员研究了使用更便宜的市售网片替代品的可能性，他们比较了两种多丝工业网片与一种手术网片（Parietex™ 轻质单丝网片）的特性。所有材料均由 PET 聚酯制成。这种方法是由以下事实决定的：在欠发达国家，类似的材料正在用于疝气修复。作者发现工业网和专利手术网的机械性能有相似之处，尽管还需要进一步研究双轴应力条件下的体内反应。

人体对异物的反应已经被研究过，根据研究，用于软组织加固的网状物可能会引起慢性炎症反应，这种反应会随着时间的推移而持续存在。还必须强调的是，聚合物网的化学结构可能会因生物组织中的氧化应激而改变。据 称，PP 网的结构变化可导致聚合物链交联并在羧基之间形成氢键，从而增加网的刚度。另一方面，聚酯易受水解、体积或表面降解、吸水等影响，所有这些都会影响其机械性能。为了减少网的负面影响，已经研究了不同的方法。开发了一种涂有壳聚糖的聚酯纤维网，这种网可提高生物相容性并促进腹壁疝和假肢的愈合。研究人员的研究在概念上相似但在设计上有所不同，他们提出了通过基质辅助脉冲激光蒸发在不同的手术网（包括聚酯）上涂覆聚合物/纳米管。还正在实施一种用于获得新手术网的电纺丝方法（图 6）。

图 6. 利用 PCL 电纺纳米纤维单体共聚对 PP 网进行功能化的示意图。

研究人员实施了一种用 PCL 电纺纳米纤维覆盖 PP 网的新方法，尽管需要通过适当的表面处理技术对这些聚合物纳米纤维覆盖层进行功能化，即通过冷等离子体将单体（2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，AMPS）接枝共聚到纳米纤维表面上。作者成功接枝PCL纤维，在抗凝活性方面，所得含AMPS的样品表现出与0.5单位肝素相似的性能，不受等离子体处理的影响，与成纤维细胞NIH3T3具有可接受的细胞相容性。

五、伤口敷料

制造具有改进功能的聚酯用于制造伤口敷料的一些聚酯的成分如表3所示。

表3. 聚酯材料基伤口敷料的主要工艺参数和性能。

2021 年开发了许多创新的聚酯基材料，以满足伤口敷料的一般要求。伤口愈合需要具有亲水表面的敷料，这比疏水表面更有助于支持细胞粘附。例如，接触角值为 85° 和 78° 的 CuO 和 ZnO NP 以及 TiO2 NP 被成功用于增加用于伤口应用的聚酯的表面润湿性。

PLA 和 PHB 脂肪族聚酯是用于开发具有优异生物相容性和生物降解性特征的伤口敷料的最重要的生物可吸收聚合物基质。它们被身体生物吸收并充当释放生物活性化合物的载体。用EMI-MS串联质谱法对含有羧基和羟基端基的乳酸低聚物进行了定量分析，得出了P(D,L)LA/a-PHB和P(D,L)LA/a-PHB/原花青素（PCAN）的降解产物。然而，纯PLA不具备良好的机械性能和生物活性，对其在伤口愈合管理中的应用产生了很大的限制。接枝共聚技术已成为一种用氰基丙烯酸酯直接与组织接触对乳酸进行化学改性的良好策略；研究表明，在PLA溶液中添加高达1%的氧化石墨烯（GO）进行静电纺丝可增强其亲水性，从而对药物释放动力学产生积极影响。另一项研究表明，在外部电刺激的帮助下，引入天然黄酮类化合物槲皮素 (Q) 仅需 1-2 分钟即可从 PLA/GO 电纺支架中完全释放，显示出个性化伤口愈合的应用。研究体外释放的另一种模型药物是装载到 PLA/聚乙烯醇 (PVA) 生物支架中的硫酸庆大霉素。

PLA 可用作封装生物活性化合物的载体来设计电纺材料。例如，将抗菌剂头孢唑林封装到 PLA-PEO 溶液中作为核心，而将胶原蛋白添加到聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 中作为壳，以证明伤口愈合加速。

涂层黑色素-TiO2/PCL/PHB 垫使研究人员获得了 300 wt% 的吸水率，进一步证明了其在保持伤口敷料材料中水分平衡的关键作用。在 PHB 纳米纤维中添加明胶，使其能够获得一种可用于治疗二度烧伤伤口的伤口敷料材料，通过减少敷料频率和控制磺胺嘧啶银 (SS) 的释放。

据报道，在 PLA 涂层无菌纱布中添加氧化铜 (CuO)、氧化锌 (ZnO) 纳米颗粒和氨甲环酸 (TXA)；在 PBAT/PCL 微纤维中加入磺胺嘧啶银 (SS)；在羧甲基纤维素水凝胶中加入氨基糖苷类抗生素新霉素 (NEO) 后，细菌生长受到抑制。在 PHB/明胶/SS 纳米纤维对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌的抑制率也分别约为 50%、94% 和 95%，这仅归因于 SS 的控制释放。

由 30% 明胶溶液与聚乙二醇 (PEG) 和乙醚 (DEE) 作为高挥发性溶剂制备的生物粘附性伤口愈合凝胶被证明可以替代传统的急救敷料。

静电纺丝是一种简单、低成本且可扩展的技术，用于制备不同直径的聚合物纳米和微纤维，直径从微米到 30 纳米左右。该方法基于使用静电力从聚合物熔体或溶液中产生连续的聚合物纤维。静电纺丝垫由于其独特的性能、大的表面积与体积比和小的孔径，非常有利于体液的吸收、止血和防止细菌的渗透。此外，这些垫子具有良好的细胞附着和增殖能力，支持皮肤伤口愈合。

基于 PBSu、PLCL/PCL、PLA/贯叶连翘油（HPO）、PLA/GO/Q、PLA/银（I）-双氯芬酸与（2-甲基咪唑）的复合物以及 PBAT/PCL 的纳米纤维是通过静电纺丝法成功获得的聚酯基材料的几个例子。

静电纺丝法加工聚酯基材料的主要条件如表3所示。静电纺丝获得自由珠纤维的最佳条件包括设定流速、电压和针与收集器之间的距离，以及工作温度和湿度，直到形成稳定的泰勒锥。溶剂的选择是获得连续均匀纤维的重要步骤。对于PBSu/食品级药剂的静电纺丝，最常用的溶剂混合物分别是氯仿:甲醇、氯仿:乙醇和二氯甲烷（DCM）：甲醇，溶剂比分别为90:10、80:20和70:30；DCM/N,N-二甲基甲酰胺（DMF）以1:9的比例获得PLA/氧化石墨烯（GO）/槲皮素（Q）静电纺丝支架；以及 DCM/DMF（7:3，v/v）和 1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇 (HFIP)/乙醇（7:3，v/v）用于在 PLA/PEO/PVP 基质中制备封装抗菌剂。将乙酸添加到氯仿：乙醇的混合物中以溶解 PLCL/PCL 共聚物，防止珠子的形成，并产生直径在 200 nm 至 2.8 µm 范围内的纤维。据报道，电纺 PLA/HPO 的纳米纤维直径为 1.68 ± 0.58 µm 和 1.51 ± 0.64 µm，PLA/GO/Q 的纳米纤维直径为 1.107–1.243 µm，用混合黑色素–TiO2 纳米结构改性的 PHB/PCL 的纳米纤维直径为 1.9 ± 0.5 μm，这些纳米纤维被认为足以用于细胞粘附和附着。然而，纳米纤维的平均直径为 599.94 ± 112.04 nm ，或在 250–300 nm 范围内，可控制药物释放、抗菌活性并加速伤口愈合过程。因此，PHB/明胶纳米纤维组合物（70:30）具有无珠纳米纤维、均匀直径和 55 ± 2.08% 的孔隙率，可以装载磺胺嘧啶银 (SS) 药物。体外 SS 递送显示，长达 5 小时的药物爆发释放量约为 40%。

此外，电纺无纺布的厚度是透气性的重要参数，有利于伤口愈合。它可以根据溶液的体积来设置，因为织物的厚度可以是 ∼224 µm 。使用合成脂肪族聚酯 PBSu，在链扩展剂、二异氰酸己烷 (DCH) 和天然食品级成分（如食用胶、精油和游离脂肪酸）的存在下，通过电纺丝技术，制造出由具有适当机械性能的可再生材料制成的创新伤口敷料。

在使用麦卢卡蜂蜜制备的生物银纳米溶胶 (AgNS) 存在下，通过浸涂聚酯/粘胶样品，还获得了具有足够透气性、吸水性和良好抗微生物性的伤口敷料。在另一项研究中，通过静电纺丝制备聚（3-羟基丁酸酯）（P（3HB））/聚（3-羟基辛酸酯-共-3-羟基癸酸酯）（P（3HO-co-3HD））纳米纤维，然后使用 4000 ppm 的水性胶体银溶液以 170 mm/min 的速度浸涂尺寸为 30 mm × 60 mm 的纳米纤维支架，以获得抗菌伤口敷料。

PCL 是一种合成的可降解聚酯，具有高度疏水性，但不具备支持细胞粘附和生长的能力。通过与 L-乳酸共聚可以消除这一缺点，从而得到在伤口愈合管理中具有某些应用的 PLCL 共聚物。例如，研究了低分子量和高分子量 PLCL 物质作为愈合中的混合粘合剂，其效果可与聚氨酯绷带相媲美。基于 PLCL/PCL 和血小板裂解物 (PL) 的含有各种生长因子混合物的纳米纤维膜是一种新的伤口愈合治疗方法，可刺激皮肤再生和角质形成细胞的增殖和分化。结果发现，组分质量比为50:50的组合物表现出较高的粘合强度，并建议用于替代传统的绷带粘合剂。

采用聚酯浸渍法设计埃洛石纳米管 (HNT) 涂层 PET 敷料以加速止血，或加载番荔枝叶提取物 (ALE) 以开发抗氧化和抗菌聚酯透皮贴剂。将ALE浸渍到水胶体羧甲基纤维素钠（NaCMC）天然伤口敷料和PD中，结果表明，在超临界溶剂浸渍（SSI）条件下，由于PD的膨胀效应，PD获得了抗氧化活性，这有利于植物提取物大量扩散到聚酯的大分子链中，并获得较高的浸渍率。

纬编间隔织物生产是一种新型先进技术，用于开发 3D 水细胞功能性伤口敷料，该敷料由浸渍有 15 g L^(−1) 季铵盐 (QAS) 溶液的 PET 和 PU 纱线制成。与基于羧甲基纤维素海藻酸盐、酶基自溶水凝胶和聚六亚甲基双胍敷料的传统伤口敷料相比，这种经济高效的结构显示出良好的水分管理特性和广谱抗菌效果。因此，可以减少糖尿病患者重复更换伤口敷料的需要。

个性化伤口敷料材料的制造越来越受到关注，3D 打印 (3DP) 或增材制造 (AM) 技术已成为关注的焦点。熔融沉积成型 (FDM)/熔融长丝制造 (FFF) 是最常见的低成本 AM 技术之一。通过使用适当的计算机辅助设计 (CAD) 软件或医学数字成像和通信 (DICOM) 文件提供连续的材料层，获得了伤口敷料材料的设计模型、微结构和几何形状。

为了减少抗生素的不良影响，开发了现代伤口敷料，其中装有天然抗菌剂，如从天竺葵中提取的原花青素 (PCAN)、番荔枝叶提取物、巴巴苏油、贯叶连翘油 (HPO)、黑色素、精氨酸和壳聚糖。由于橄榄苦苷具有抗氧化活性，橄榄叶提取物 (OLE) 掺入聚（羟基丁酸酯-共-羟基戊酸酯）（PHBV）和 PHB/聚（羟基辛酸酯-共-羟基癸酸酯）（PHB/PHOHD）纳米纤维中，与体外皮肤角质形成细胞的免疫调节特性有关。基于 L-色氨酸和 L-苯丙氨酸基聚（酯脲）电纺纤维，开发了一种用于伤口愈合的抗菌和抗生物膜敷料，旨在输送一氧化氮 (NO)、促进增殖、增强胶原蛋白和加速伤口治疗。

装入 PHB/壳聚糖 (CS) 膜中的山奈酚纳米晶体 (KPF-NC) 可能是另一种有趣的伤口敷料混合物，并且具有 20 分钟的显着凝血能力。据报道，在制备为薄膜和电纺垫的丙烯酸酯封端聚氨酯基聚合物 (AUP) 的情况下，伤口愈合得到加速改善。除了显示出消除过量渗出物和提供良好的机械性能外，当在体内对大鼠进行的急性伤口模型中分析这些材料时，与阳性对照相比，它们显示出显着的伤口收缩。

可注射水凝胶是一类新型伤口愈合剂，可保持伤口湿润和透氧。最近，硼酸酯动态可注射水凝胶被开发为一种新型自修复、双刺激响应、抗氧化和抗菌材料，用于慢性伤口愈合。

六、血管应用

6.1. 功能改进的聚酯

血管移植物在替换受损血管和治疗心血管疾病方面至关重要。

经导管动脉栓塞术 (TAE) 是一种安全、创新的介入治疗技术，可有效用于特殊血管疾病的治疗，包括将栓塞剂注射到目标动脉中。TAE 的医学应用包括：(a) 治疗血管病变（例如颅内动脉瘤和动静脉畸形）；(b) 支持止血；(c)癌症治疗，包括肝癌的经导管动脉化疗栓塞术（TACE）；(d)血液重新分配（例如妇产科）；(e)促进内部组织的手术切除。

研究人员评估了可注射甲氧基 PEG-聚（D,L-丙交酯）共聚物 (mPEG-PLA) 热凝胶在大型动物（猪）临时血管介入治疗中的效果。结果显示，与目前 FDA 批准的唯一液体栓塞剂 Onyx™ 相比，PEG/聚酯热凝胶具有独特的热可逆溶胶-凝胶转变和更优异的注射性。图 7 显示在猪模型中使用 mPEG-PLA 热凝胶作为 TAE 临时栓塞剂的体内示意图。插入并推进微导管以在猪颈部进行栓塞（a）；然后注入共聚物-碘帕醇水溶液，沿血管流动，在 X 射线照射下观察（b）；微导管拔出后，成功栓塞目标动脉，因为在体温下，水性mPEG-PLA溶液转变为半固体凝胶，导致咽动脉暂时闭塞（血管造影）（c）；手术后1小时重新通畅（d）。因此，mPEG-PLA热凝胶可用作肿瘤切除术的潜在临时术前栓塞剂，尽管需要对凝胶的机械强度进行大量研究，以进一步提高PEG/聚酯热凝胶的栓塞效率。

图7. mPEG-PLA热凝胶作为TAE临时栓塞剂的应用示意图。含有碘帕醇的水性mPEG-PLA溶液在温度升高时从低温下的自由流动液体转变为凝胶（可逆溶胶-凝胶转变）。

各种合成血管移植物已成功使用，临床批准用于中型至大型血管，而对于小型血管重建，临床层面主要批准自体血管移植物。由于后者的定性和定量限制，迫切需要开发小直径（<5 毫米）合成血管移植物；因此，人们考虑使用新材料和创新方法，例如脱细胞、电纺丝、冻干、编织、3D 打印，甚至这些方法的组合。

表 4 列出了血管重建手术中使用的几种聚酯基材料的例子，以及它们的重要特性和具体应用。

表 4. 通过不同技术获得的用于血管应用的聚酯基材料的例子。

6.2.风险和局限性

外周血管手术对可用的小直径血管移植物的需求很高，但由于急性血栓形成、内皮化不完全和植入后内膜增生等问题，只有一小部分新开发的材料在早期实验中取得成功。

涉及开发用于血管应用的创新聚酯基材料的完整研究的局限性在于可以进行实验的患者数量有限，其中一些患者的器官/血管中可能已经存在额外的异物。此外，由于血管移植物感染的多样性，新移植材料的风险因素很难证明。血管化潜力、降低血栓形成性和安全的假内膜生长是影响人工血管移植物成功整合和功能的关键参数。

七、眼科应用

7.1. 制造具有改进功能的聚酯

眼部治疗中使用的可生物降解配方通常使用 PCL、PLA、PGA 或 PLGA 制造。热可逆 PLGA-PEG-PLGA 三嵌段共聚物和改性硫酸软骨素醛配方已被提议用作角膜粘合剂。

PLGA 是一种广泛使用的可生物降解聚酯，用于制备用于各种玻璃体视网膜疾病（如老年性黄斑变性、葡萄膜炎和糖尿病性黄斑水肿）的药物输送系统。生物相容性和可生物降解的 PLGA 和 PLA 在临床层面应用最为广泛。FDA 批准了多种长效注射 (LAI) 微球配方，因为它们具有经过验证的安全历史。在微球设计中，PLGA/PLA 的选择取决于多种因素，例如特定药物的具体给药途径、每剂量单位分布的微球量、为达到特定药物的治疗浓度而从微球中每日释放药物的速率以及聚合物的降解时间。PLGA/PLA 微球的粒径会影响微球的可注射性和药物释放行为。

眼部炎症是眼科最常见的疾病之一，可影响眼睛的任何部位或周围组织。用于治疗眼部炎症的典型抗炎药物是皮质类固醇，但持续使用会导致严重的副作用。非甾体抗炎药 (NSAID) 被认为是治疗炎症的皮质类固醇的主要替代品。已经开发出装载 0.5 和 1.0 mg/mL 右布洛芬 (DXI) 的 PLGA 纳米球 (Nss) 的新配方，以升级用于眼部给药的 NSAID 的生物制药特性。细胞活力分析表明，与游离 DXI 相比，聚乙二醇化 PLGA 纳米球的细胞毒性较低。

基于甲氧基-PEG-己基取代的 PLA (mPEGhexPLA) 的胶束纳米载体配方耐受性良好且无毒，可有效将难溶性药物输送到大鼠眼的前部和后部。

与局部给药相比，前房内 PCL 植入物显示出绕过角膜上皮屏障的优势，并增加了输送到目标组织的药物量。与可以更快降解并可以显示爆发释放的颗粒相比，含有 PCL 储库的开发系统由于药物有效载荷更大，可以呈现更长且持续的零级释放，同时对扩散聚合物屏障的控制也更强。

表 5 列出了装载各种药物的其他含聚酯系统，这些系统已被证明在眼部治疗中是有效的。

表 5. 用于眼科的聚酯基配方的设计和性能。

一种被称为“芯片上的角膜”的 3D 打印设备已被开发出来，它包含一个透明的聚酯多孔膜，将四个下通道和四个上通道隔开，用于将液体移到角膜细胞上，模拟泪液在眨眼时的流动。这种运动改变了细胞的形状，增加了细丝的产生，使角膜细胞保持柔韧性和弹性。

7.2. 潜在风险

除了在生物医学应用中使用聚酯的优势外，在某些情况下和应用中还观察到了特定的风险。在眼科，临床医生需要考虑视力丧失的可能性，尤其是对于血管问题风险高的患者。

几项研究报告了由于美容目的而注射 PLA 作为面部填充物导致的破坏性眼科并发症。据报道，一名 55 岁的女性在右额头注射美容 PLA 填充物 5 天后，右眼失去光视觉感知。视网膜内出血和白化，拱廊内广泛存在白色血管内血栓栓塞，右侧视神经急性缺血，急性脑动脉梗塞，但没有永久性局灶性神经功能障碍。用作额头填充物的PLA可能注射到眼动脉的直接分支——滑车上动脉或眶上动脉中。此外，填充物栓子可能被推入颈内动脉，然后进入脑循环。

研究人员描述了一名患有各种慢性疾病的49岁女性病例，在颞区注射PLLA后，由于视网膜动脉阻塞而出现急性眼痛和中央视力丧失。由于视神经萎缩，阻塞血管中的视网膜变白和视神经乳头水肿，尽管及时使用特殊局部治疗（包括滴眼液布林佐胺和高压氧疗法），患者仍报告永久性视力丧失。PLLA 经常用作有效的皮下填充物，可长期恢复面部体积，因为 PLLA 微粒促进炎症反应，刺激细胞外基质中的胶原沉积。

非常有必要对新制剂给药后的药代动力学进行评估。尽管 PEG-PLA 胶束系统显示出良好的临床前景，但迄今为止尚未充分评估生物体的氧化状态与 PEG-b-PLA 给药之间的关系。研究人员证明了 PEG-b-PLA 胶束可能引起神经内分泌干扰作用的潜在健康风险。

八、多重耐药感染预防，包括 COVID-19 大流行

8.1. 含聚酯的抗菌、抗病毒和自灭菌材料的开发

由于导致抗生素耐药性蔓延的各种因素，例如使用多种广谱药剂；在畜牧业、人类健康或水产养殖中过度使用抗生素；或缺乏有效的抗菌控制，可以估计到 2050 年，如果不生产创新药物，将没有有效的抗生素可用。一些替代方法是考虑控制抗生素耐药性病原体，最有效的方法是使用精油 (EO)、细菌素、抗体、噬菌体疗法、纳米疗法或群体感应抑制剂。抗菌疫苗最近在控制细菌感染和减少对抗生素的需求方面变得越来越重要。新型纳米粒子被设计用来诱导适当的免疫反应，以实现有效的抗菌防御。

采用γ射线表面改性（剂量为10、20和30 kGy）和乳液稳定法，生产出具有功能化PLA基质的抗菌聚酯材料。将两种生物活性剂，即丁香精油和摩洛哥坚果油，加入壳聚糖中，然后通过涉及碳二亚胺化学的湿法处理将其固定在功能化PLA的表面上。研究人员使用了另一种技术——熔融加工。 开发含有生物增塑剂的PLA基抗菌和抗氧化材料，以及通过乳液法封装在壳聚糖中的维生素E和冷榨玫瑰果籽油等活性剂。

还可以使用装有百里香精油（ThymEO）的电纺PLA垫来治疗微生物感染。具体特性表明，新材料的细胞毒性可以忽略不计，而微生物活细胞的减少是由垫子释放的百里香精油的液体和蒸汽引起的。

通过在直径为 1.6 ± 0.1 至 1.0 ± 0.2 μm 的 PCL 电纺纤维垫上加入不同浓度（1.5%、3% 和 6% v/v）的薄荷精油 (PEP)，开发出用于生物医学应用的无抗生素抗菌聚酯基材料。与对照组相比，PCL 纤维上负载的 PEP 增加了润湿性和对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性，并且在使用正常人真皮成纤维细胞 (NHDF) 进行 48 小时的细胞培养后，在所有使用浓度下也提高了电纺纤维上的细胞活力。

无机纳米粒子在抗菌涂层和聚酯材料中显示出巨大潜力，可防止病原体传播和各种病毒（包括流感、HIV-1、诺如病毒和 SARSCoV-2）感染。银 (Ag) 纳米粒子对多种病毒表现出卓越的杀菌和杀病毒功效，并具有在自灭菌材料中应用的潜力。研究人员开发了基于 PLA 的新型抗菌和抗病毒纳米复合材料，其中含有约 6.7 纳米的 Ag 纳米粒子。在聚乙烯亚胺 (PEI) 存在下，Ag+ 离子的热化学还原在 160 ℃ 下进行 5 分钟时效果最佳。新型聚酯基纳米复合材料 (PLA-Ag-PEI) 对 1 型单纯疱疹病毒、甲型流感病毒和 2 型腺病毒血清型表现出强大的抗病毒活性，同时对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌菌株具有有效的抗菌活性。

研究人员测试了 PHA 生物塑料薄膜中掺入的银纳米粒子对诺如病毒替代物、鼠诺如病毒 (MNV) 和猫杯状病毒 (FCV) 的抗病毒性能。通过在压缩成型获得的 PHBV3 薄膜上分层热后处理电纺 PHBV18/AgNP 纤维垫涂层，将 0.27 ppm 的 AgNP 均匀分布在 PHBV 薄膜中。根据细胞病变效应评估细胞培养中的病毒灭活情况；通过 50% 组织培养感染剂量 (TCID50) 的斑块测定对病毒进行量化。FCV 在 37 ℃ 下暴露 24 小时后完全失活，而 MNV 传染性降低 0.86 log TCID50/mL。在相同条件下接触薄膜后，记录到肠沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌致病菌完全失活。AgNP 诱导的蛋白质衣壳变性以及与纳米颗粒产生的 Ag+ 离子的协同作用取代了病毒结构中的重要键，这些可能是可能的机制。即使在低浓度下，PHBV 薄膜中加入的 AgNP 也表现出对诺如病毒替代物的杀病毒活性，而光学和机械性能几乎没有变化。

氧化铜纳米粒子还被证实具有疗效和低细胞毒性，因此被优先纳入自消毒材料，包括生物医学领域也使用的编织纤维和可生物降解的抗病毒聚合物。研究人员设计和研究了基于富含 0.1% 或 0.05% CuO 纳米粒子的电纺 PHBV 的新型抗病毒可生物降解聚合物。抗病毒试验表明，0.1% 和 0.05% 纳米粒子薄膜可使鼠诺如病毒感染率降低 1.83 和 3.19 log TCID50/mL，而在 25 ℃ 下放置 24 小时后，未检测到任何传染性病毒。

研究人员评估了铜基纳米粒子用于自消毒抗病毒面罩的潜力。测试的四层 N95 口罩包含两个外部纺粘 PP 层，浸渍有 2.2% Cu2O NP（w/w）：一个内部熔喷 PP 层，含有 2% Cu2O NP，以及一个不含铜基纳米颗粒的聚酯层。检测到人类甲型流感病毒的强效灭活，因为在模拟呼吸装置中将口罩暴露于 H1N1 30 分钟后未恢复任何传染性病毒体。口罩的过滤性能不会因口罩纤维中 Cu2O NPs 的存在而改变；相反，与对照 N95 口罩相比，铜交织口罩的抗病毒功能提高了五个数量级。

8.2. 疫苗中的聚酯

科学研究已经评估了各种基于聚合物纳米颗粒的呼吸道病毒疫苗。研究人员的研究。在 C57BL/6 小鼠身上进行的研究表明，由 PEG-PLA 纳米颗粒水凝胶组成的疫苗平台允许血凝素和 TLR 7/8 激动剂佐剂共同扩散，从而形成持续的共同传递模式。接种疫苗 56 天后记录到针对 H1N1 流感病毒的抗体滴度明显升高。

使用 PLGA 作为疫苗传递平台的好处已经得到证实。与可溶性抗原相比，含有具有双 TLR 配体的血凝素的 PLGA 纳米颗粒增强了针对高致病性 H5N1 流感的抗原特异性中和抗体和 T 细胞反应。发现 T 细胞的抗原特异性记忆在接种疫苗后持续 1.5 年。作者得出结论，所提出的免疫接种可完全预防小鼠的致命猪流感和禽流感病毒株，并诱导恒河猴对大流行性 H1N1 流感产生强大的免疫力。

在用 PLGA-KAg 鼻内接种的猪模型中评估了包裹灭活猪流感病毒 H1N2 抗原 (KAg) 的 PLGA 纳米颗粒的免疫原性。临床结果表明，PLGA-KAg 疫苗在提高粘膜免疫反应方面非常有效，这是一种交叉保护性的细胞介导免疫反应，可刺激对抗 H1N2 和 H1N1 流感。

研究人员生产了一种针对中东呼吸综合征冠状病毒 (MERS-CoV) 的创新病毒模拟疫苗平台。基于病毒衣壳状空心 PLGA 纳米颗粒，该纳米颗粒包裹了一类新兴的干扰素基因刺激物 (STING) 激动剂佐剂。由于酸敏感的 PLGA 水解，佐剂在细胞摄取后快速释放，促进免疫激活和抗原识别。

8.3. 消毒

不幸的是，医疗相关感染的发生导致患者痛苦和医疗成本增加。人与人之间的接触被认为是主要的感染途径，但一些研究表明，环境表面也是院内病原体传播的重要途径。医院病床周围的患者隐私窗帘是高接触表面，可以保留和传播细菌；因此，它们需要有效的清洁以避免病原体传播。在医院区域烧伤/整形科室，对 10 张刚洗过的涤纶/棉窗帘进行了检测，以确定其是否存在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA) 和微生物污染。微生物污染在第 3 天之后就出现了，而到第 10 天，十分之一 (1/10) 的窗帘检测出 MRSA 阳性，到第 14 天，十分之五 (5/10) 的窗帘检测出 MRSA 阳性，到第 21 天时超过 5 个菌落形成单位 (CFU)/cm2。这些结果表明，窗帘是医院交叉污染的来源，有效清洁或更换的干预措施应在窗帘首次悬挂后约 14 天进行。

在实际医院条件下进行洗涤和灭菌后，对用于手术和包裹无菌物品的几种聚氨酯/聚酯织物的微生物屏障进行了评估。针织聚酯样品的收缩率最高，在 10 次洗涤后稳定下来，而针织聚酰胺织物的样品收缩较少，但需要更多的洗涤和灭菌周期才能达到尺寸稳定性。经过 0、10 和 20 次洗涤和灭菌程序，持续 1、2 和 3 个月后，所有测试样品均显示出有效的微生物屏障和耐用性。

8.4. 用于抗击 COVID-19 大流行的聚酯

通过快速识别和隔离受感染患者也可以预防病毒感染；因此，必须进行大量测试。在这方面，对多个鼻咽拭子的需求非常普遍。与泡沫拭子相比，聚酯拭子具有成本效益，生产能力更高，并且在鼻腔采集方面具有相似的性能，因此 FDA 认为聚酯拭子可用于 SARS-CoV-2 检测。此外，与棉质或人造丝拭子相比，聚酯拭子在从唾液样本中检索人类 DNA 方面表现出更高的吸收能力和提取效率。研究人员评估了几种聚酯鼻拭子在干式收集管中的稳定性和性能，包括 Fisherbrand 聚酯头涂抹器（Fisher Scientific #22-363-170）、SteriPack 纺聚酯（SteriPack #60564 和 #60567）和 Copan 纺聚酯（Copan Diagnostics #164KS01），发现它们在 SARS-CoV-2 检测中与泡沫拭子具有相同的效率，病毒 RNA 在家庭自行采集和通过两次冻融循环或 72 小时高温模拟的冷或热远征实验室条件下保持稳定。RNase P 检测表明，使用这些类型的聚酯拭子收集了足够的分子检测材料。通过 3D 打印（每根拭子约 0.05 美元）生产并带有聚酯纤维的低成本 PLA 鼻咽拭子原型，在对近 300 名患者进行测试时，与商用拭子相比，在检测 SARS-CoV-2 方面具有更高的灵敏度（90.6% 对 80.8%）。为了确认达到成功通过鼻腔所需的机械性能，对 3D 打印的 PLA 拭子进行了 180° 弯曲测试，并证明它们具有必要的柔韧性-刚度平衡。考虑到 PLA 的玻璃化转变温度约为 60 ℃，当聚合物材料软化时，在 45 ℃ 下对 3D 拭子原型进行过氧化氢等离子体灭菌。

最近的研究表明，感染 SARS-CoV-2 的患者的眼部分泌物中存在抗 SARS-CoV-2 IgA，证实了结膜感染途径，因为结膜组织是病毒复制的最佳部位。已经提出了两种可能的传播途径；即：流到面部表面的泪水到达鼻子，以及眼睛的血液流出或泪水通过鼻泪管流到呼吸系统，即使鼻泪管被阻塞。研究人员使用尺寸为 2.0 mm × 10.0 mm 的聚酯纤维棒（Transorb Wick，Filtrona，弗吉尼亚州里士满）从眼下穹窿收集泪液，并证明眼部症状与高 IgA 滴度有中等相关性，并且与 IgA 的反应性结果有很大关系。未发现与年龄、性别或疾病严重程度的相关性。

一种商用的炭黑和 PLA 3D 导电丝被用于开发一种特殊的电化学免疫传感器，证明了其对南洋杉汉坦病毒核蛋白 (Np) 的定量检测和人血清样本 (稀释 100 倍) 中的病毒检测的有效性。含聚酯的免疫传感器可以共价锚定生物分子，在未来检测 SARS-CoV-2 方面显示出良好的前景。

一项研究评估了两种病毒（SARS-CoV-2 和 SARS-CoV-1）在不同环境条件（例如气溶胶、塑料、铜、纸板或不锈钢）下的稳定性，研究人员得出结论，SARS-CoV-2 在铜和纸板上的寿命较短，在塑料和不锈钢上更稳定。研究人员建议将 PLA 与铜结合作为抗菌剂，将成为生产 PPE 的潜在材料。聚酯是用于制造一次性口罩的聚合物之一，其他聚合物包括 PP、聚丙烯腈 (PAN)、PU、聚碳酸酯 (PC)、聚苯乙烯 (PS) 或高密度聚乙烯 (HDPE)。通常，这些口罩由三层组成，包括由柔软纤维制成的内层、包含熔喷过滤器的中间层和由防水无纺布纤维组成的外层。可重复使用的布口罩主要由聚酯或棉涤纶垫制成。这种口罩很容易释放微纤维，就像在洗涤过程中从纺织品中提取聚酯纤维一样。在疫情开始时，研究人员设计了一种可重复使用、定制、可回收的口罩，具有特殊的抗菌和抗病毒性能，适合大规模生产，其中包含一个通过静电纺丝生产的过滤系统，该系统基于 PLA 和醋酸纤维素的纳米纤维膜，以及氧化铜纳米颗粒 (CuONP) 和氧化石墨烯纳米片。CuONPs对真菌、病毒和细菌生长的抑制能力以及其防污性能已被证明，可防止病原微生物在含有它们的材料中粘附。研究人员通过将静电纺丝获得的 PLA 纳米纤维与 3D 打印的 PLA 长丝相结合，生产出用于面罩的可生物降解一次性过滤器。纳米多孔过滤器可以轻松呼吸，并且对于听力障碍人士非常有用，因为它由于透明而允许唇读。

手术面罩通常由 PET 和 PC 箔制成，因为这两种聚合物材料透明且重量轻，具有高光学清晰度，并且可以轻松加工成不同的形状，从而可以设计出满足复杂应用要求的面罩和口罩。面罩护目镜的透明片通常含有聚酯。杜邦 Melinex® FS1 具有面罩护目镜必不可少的防雾性能，尺寸为 175 µ 和 250 µ。面罩护目镜的应用设置为 175 µ，以实现透明度和硬度之间的完美平衡，因此 Melinex® FS1 成功满足了所需的 EN 166 标准并获得 CE 标志，并正在英国 NHS 和欧洲及斯堪的纳维亚半岛的其他国家使用。

为了帮助耳鼻喉科医生克服在鼻腔和口腔检查过程中接触呼吸道飞沫和气溶胶的危险，因为 COVID19 感染患者经常咳嗽和打喷嚏，两名研究人员设计并制作了一个 3D 打印的医用头灯适配器，可以容纳透明薄片。PLA 被选为 3D 打印的材料，因为它是常用且具有成本效益的材料；最终的适配器重量仅为 7 克，估计价格为 0.15 美元。科学家们使用易于移除的聚酯制成的透明片材进行激光打印，每片成本约为 0.40 美元。由此产生的聚酯基原型已成功用于七种不同的车头灯。

聚酯、PP、尼龙和人造丝是湿巾等无纺布中所含的合成纤维，被视为针对 COVID-19 的 PPE。Seventh Generation Inc.（美国）使用聚酯水刺无纺布生产不同类型的 PPE，如湿巾、口罩或医用长袍，这些物品在使用寿命结束时会加剧因 COVID-19 造成的塑料废物污染，需要立即引起注意。研究人员发现，聚酯是从湿巾中以纤维形式释放的微塑料的主要成分。在水环境中暴露时，每片聚酯微塑料会释放 693–1066 个颗粒（p），而用湿巾在固体材料上摩擦时则为 180–106 个颗粒/片，其中大多数纤维（>90%）的尺寸超过 100 μm。

一次性口罩的过度使用产生了大量塑料垃圾，再加上MP的释放，导致了环境污染，其中大部分材料降解缓慢或不可降解。研究人员在一项关于南美洲普遍存在的PPE污染的研究中，指出口罩、手套和面罩是最常见的PPE污染形式，而COVID-19大流行的持续加剧了这种污染，并使用分析方法（FTIR光谱、SEM-EDX、XRD）阐明了PPE在海洋环境中的结构和化学变化。与研究人员的报告类似，发现PET和尼龙是两种口罩中松紧带的主要成分。乳胶和PET是手套和面罩面罩的主要成分。在分析的 PPE 废弃物中还发现了各种金属，包括 Ti，据信它来自 TiO2，这是聚酯纤维中的一种常见添加剂。

研究人员分析了印度生物医学废弃物中所含塑料的类型和数量，发现由于 2021 年 COVID-19 大流行，塑料数量增加了 17%。FTIR-ATR 分析显示，在所研究的 PPE 类型中，PP 占 25.4%，聚酯占 15.4%。作者在评估的 PPE 样品中确定了 14 种聚合物类型。文中提到了聚酯，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、PET、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PETG)、聚对苯二甲酸 1,4-环己烷二甲醚 (PICT) 和聚丙烯酸丁酯 (PBA)，以及其他聚合物，即丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)、纤维素 (CE)、乙烯丙烯二烯单体 (EPDM)、丁腈橡胶 (NBR)、聚丁二烯丙烯腈 (PBAN)、聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)、聚偏氟乙烯 (PVDF) 和苯乙烯-丁二烯橡胶 (SBR)。图 8 显示了商用 PPE 中聚酯和其他聚合物的类型和数量。

图 8. 所选商用 PPE 中的聚合物成分。

通过焚烧或热解进行热处理可被视为对日益增多的一次性口罩进行废物管理的主要方法。研究人员报告了 3M N95 口罩中可识别塑料基成分热分解的基本特性。PP 是所评估口罩的三层或四层保护层的成分，在 330–480℃ 的温度范围内有一个降解步骤，而外科口罩和 N95 口罩的聚酯耳带的分解分别导致炭化残留物占初始质量的 24% 和 15%。这项调查提供了有价值的信息，例如 COVID-19 大流行期间使用的口罩中含有聚合物的潜在排放曲线或热稳定区域，可能有助于安全和经济地回收大量使用的一次性口罩或其他类型的 PPE 废物。

九、结论和观点

聚酯在医疗应用领域具有稳固的地位。基于其特性，它们可以替代其他聚合物材料。几十年来，聚酯一直被用作植入物（自 1958 年以来），并且是用于此类应用的首批聚合物之一。它们具有出色的机械性能和惰性（即 PET），其中一些具有生物相容性和可吸收性，这主要是由于其天然来源。由于缺乏亲水性和生物活性，PLA、PHB 和 PCL 聚酯不能以纯形式用于医疗用途。因此，植入人体是一个显而易见的选择，能够通过共聚或通过与其他物质（例如生物活性添加剂）结合的其他方式来调整材料的最终特性。

聚酯复合材料是各种医疗应用中有前途的生物材料，其改进的性能推动了骨替代材料和骨再生的进步。其他聚酯需要用于更长负荷的骨科应用。用于骨科应用的聚酯的新趋势是基于单体副产物的价值开发一种新的聚酯类别。例如，乌头酸/甘油（AG）聚酯是由甘蔗工业副产品合成的。

纱布、棉绒、膏药和绷带等传统伤口敷料无法有效治疗伤口愈合。用于获得薄膜、泡沫、水凝胶、水胶体和智能伤口敷料（包括刺激响应性伤口敷料、运动伤口的自愈性伤口敷料和可自行移除的伤口敷料）的 3D 打印技术是这一新兴领域的一项挑战。然而，进一步的研究旨在扩大使用更广泛的病原微生物（包括常见的机会性真菌）的抗菌研究。在动物模型中进行体内研究将有助于更好地了解这些聚酯在与伤口液、血液和免疫细胞直接接触时的愈合特性。

未来的工作应侧重于大型动物模型以及人体临床试验中的聚酯基支架。开发可在临床实践中直接移植干细胞的定制3D复合支架是一种很有前景的方法。考虑到这一点，并考虑到 3D 打印或电纺丝大规模生产领域的不断发展，在常见的临床程序中实施此类结构的可能性很高。然而，这将需要材料工程师、设计师和最终用户之间的密切合作，以建立适当的设计和他们需要遵循的最终标准。

如果与现有抗生素结合使用，未来提出的预防多重耐药性感染的替代方法可能会成功，但不会完全取代它们。主管部门需要通过为有前景的研究提供适当的财政支持来鼓励和加速这一进程，这些研究旨在开发减少病毒感染传播的安全替代品。

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