1958年,Bill GORE和他的太太Vieve Gore在美国特拉华州Newark市,自己家里的地下室里成立了戈尔(Gore)公司,此公司后来成为世界500强之一。Bill Gore这个人以前是做化工行业的,主要研究是绝缘材料,他把聚四氟乙烯研究得很深入。GORE-TEX 中文名字也叫“高泰可斯”的东西,便是PTFE拉长而来的,这是这种材料的注册商标。公司从生产专业绝缘电线起家,采用PTFE作绝缘材料。1969年,Gore夫妇的儿子Bob Gore发现在适当拉伸下,PTFE能够延展成一种高强度的多孔材料,他把这种材料注册为GORE-TEX。所以,GORE-TEX (“高泰可斯”),便是PTFE拉长而来的,这是这种材料的注册商标。因为是拉伸压展而来,所以现在在前面又加了一个英文名字expended,所以很多学术期刊上便把它叫做ePTFE(expended Polytetrafluoroethylene)了。
所以Gore-tex(高泰克斯)、聚四氟乙烯(PTFE)和膨体其实是同样材料的不同叫法罢了。
为什么把它叫做“乙烯”呢?它和日常生活中的乙烯塑料有什么区别?
这是一个化学方面的知识。在原子结构上,氢和氟的外层都需要一个电子对才能达到稳定。它们与C结合时都是以共价键的方式存在,这种键非常稳定,这也是它不易降解和变性的分子基础。因为形成聚合物的机理一样,所以就叫做“乙烯”,和“烷”和“烃”区分开。当将聚乙烯(-CH2-CH2-)n 中的氢换成氟的时候, 就变成(-CF2-CF2-)n,看到吧,每个单体有四个“氟”,所以是聚“四”氟乙烯。
国外有文献研究就表明:在体内没有发现可以破坏C-F键的酶,说明人体无法破坏它的基本分子结构。它因为有这样的化学结构,不易被降解和吸收,所以它能够作为人体组织的充填物存在使用。
这种材料在物理学上具备以下特性,l 不粘性(负电荷)l 不形成血栓l 延展性这些特性对于它在人体中的使用非常重要。
因为形成共价键时,氟有多余的电子,所以整体材料会带负电。这使得它不会有粘性,不会象汽油或是凝胶一样粘乎乎的。
同时因为它整体带负电,与同样带负电的血小板会产生排斥作用,因此不会形成血栓,这是它做为心脏瓣膜和人工血管很重要的机理。
在物理形态上它整体带有延展性,可以被拉长、压薄或成形而不会有回弹性,因此可以被做成各种规格的材料。同时因为它的这些物理性质,使得在雕刻塑形时必须用刀去“削”,而不能用剪或钳子去挤压这个材料。
这种化工材料在日常生活中应用很广泛,它绝缘,防水,还可以有部分透光性。帐篷上便会有这种材料(户外运动的一些装备上用的很多)。北京奥运场馆“水立方”上要覆盖这种材料的薄膜。
如果在Google上用Gore-tex做为主题词,可以查出来的很多东西都是密封材料。但我们这里只是关注它在医学上的应用。
1975年美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准了Gore-tex的人工血管和心脏瓣膜的临床应用,以后Gore-tex被广泛用于心血管外科、普通外科、骨科。到目前为止,全世界有超过550万的人体内植有戈尔医疗产品。根据Gore公司的官方网站上所公布的产品规格,目前在皮下进行充填的补片分为非加强型(nonreinforced),也就是全部由PTFE构成;还有一种是加强型(Reinforced),除PTFE以外,还加了一些氟化丙乙烯(FEP,另外一种人体植入材料),在保持柔软度的基础上增加它的硬度,以方便进行雕刻和塑形。目前在隆鼻术中所用到的材料,基本上都是这种加强型,它在体外很柔软,但一进入身体后,支撑力与人体的软骨相当。
在面部应用膨体材料是从1983年开始的,之后有相当多的报告不断出来。目前偏好使用膨体的医生和求美者正在越来越多。表面上看来,这个材料很象泡沫塑料,实际上,这种材料与泡沫塑料有天壤之别,我们可以从它在电子显微镜下的形态表现上看一下,它的微孔结构和组成方式都决定了它是最合适的人体组织代用品。
1. ePTFE材料由膨体聚四氟乙烯(PTFE)的柱状结构构成,连接着各个方向排列的PTFE纤维,这使材料的各个方向的力量平衡。
2. 结间纤维的平均长度(如:孔的大小)是20-25μm,这种独特的微孔超微结构使它具有生物材料的特点――易弯曲,柔软,不易磨损。另外这种超微结构也允许细胞浸润和组织长入。
当它被放大时,可以看到它的细微结构:由许多的小柱以“手牵手”的方式组合起来,这决定了它具有牢固、柔软和弯曲等特性。
我们对这个材料的化学组成以及微观结构、物理性质有了了解以后,必须还要解决一个问题:它在人体内安全吗?国外有人专门研究了ePTFE在植入体内后的病理反应:当材料植入后,因为材料的亲水性,会在材料周围聚集纤维蛋白原、白蛋白、免疫球蛋白、纤维凝集素等,其中白蛋白会迅速在材料周围形成一层保护膜,使之不会吸引来炎细胞(排异反应发生的最主要的因素)。另一方面,纤维蛋白原的聚集又会引起急性的炎性反应。胞外的蛋白和蛋白多糖在材料外形成一个基质,使得细胞可以粘附在上面。主要聚集的细胞是成纤维细胞。成纤维细胞会分泌一些胶原成分在材料表面和微孔中。这时必须要提到一种细胞:巨噬细胞。这种细胞可以吞噬20微米以下的颗粒,(这是机体清除异物的主要方式)但对100微米以上的则吞不下。很多注射的材料却很可怕,它们在体内形成的小颗粒在20-60微米之间,巨噬细胞吞下去,自己却被“撑”死了,它死前又会给自己的同类发出信号,吸引更多的巨噬细胞来前赴后继…直白点说,就是注射材料的部位始终是一个战场,局部发红、肿、痛,最后形成慢性炎性反应。这时就可以看出膨体不会裂解的好处了,巨噬细胞无法吞下它,使它可以和人体和平共处。
在面部应用膨体材料是从1983年开始的,之后有相当多的报告不断出来。结果很让人欣慰。没有严重的并发症出现,但提到了感染的现象很多。有一些医生做得不好,会垫得过高。这种并发症可能是美容外科特有的-形态不美也可以做为并发症出现在文献中。
所有的手术都是有风险的。使用膨体隆鼻最怕的一件事情就是:感染。膨体对手术环境的要求很高,必须做到完全无菌。为什么?这和它的结构是有关系的。膨体的孔径平均是22微米。这个孔径可以让平均直径为1微米的细菌毫不困难地在里面存留,但清除细菌的巨噬细胞只能进到孔径在50微米以上的间隙中,导致细菌一旦进入膨体的微孔就象进入了避难所一样安全。引起感染的主要细菌还是以金黄色葡萄球菌这种化脓性的细菌为主。所以做膨体隆鼻一定要在消毒条件较好的手术室里进行。如果术后不幸出现了感染的现象,一定要及时地取出,否则想要控制感染几乎不可能。
综上所述,膨体聚四氟乙烯是一种安全的皮下植入体,其塑形容易,用于隆鼻等真实感较强(比较于硅胶),和组织有更加好的相容性,有广泛的应用前景。但是价格较昂贵,并且使用中必须注意严格预防感染的发生,由于其多孔的特性,一旦感染出现将很难控制,一般只有将其取出,这是膨体聚四氟乙烯材料需要进一步研究解决的问题。