生物材料復(fù)習(xí)筆記

1、第一章 緒論一、基本概念生物材料 生物材料是一類具有特殊性能、特種功能，能用于人工器官制造、組織修復(fù)、理療康復(fù)、診斷檢查、治療疾患等醫(yī)療、保健領(lǐng)域，而對人體無不良影響的材料。 金屬材料 金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等。無機(jī)非金屬材料 是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。 生物玻璃 能實(shí)現(xiàn)特定的生物、生理功能的玻璃。分兩類：一類是非活性的、近似惰性的，另一類是生物活性的玻璃材料。活性生物玻璃 指能與人體組

2、織結(jié)合為一體，沒有明顯的分界面，具有很好的生物相容性碳素材料 碳素是具有很強(qiáng)的共價(jià)鍵所形成的六角形晶體結(jié)構(gòu)，由于它具有極好的抗血栓性，由碳素研制成用于生物體的材料有機(jī)生物材料 天然生物材料:由生物過程形成的天然生物材料包括結(jié)構(gòu)蛋白、結(jié)構(gòu)多糖及生物軟組織、生物復(fù)合纖維和生物礦物等，構(gòu)成天然生物材料的基本化臺物包括水、4種核苷酸、2o種氨基酸、糖及4種生物礦物，天然生物材料的多樣性是由這些基本化臺物的不同組裝而形成的. 藥用生物材料 是現(xiàn)代藥物制劑中協(xié)助主藥（原料藥）產(chǎn)生特殊功能的一類材料，如控緩釋、靶向、粘附等，以及包裝藥品或與藥品直接接觸的一類生物材料。滅菌與消毒 消毒是指破壞非芽孢型和增殖狀

3、態(tài)的微生物過程，使其達(dá)到無害，而滅菌是指殺滅產(chǎn)品中的一切微生物過程，使其達(dá)到無菌狀態(tài)。 濕熱滅菌法 是指用飽和水蒸氣、沸水或流通蒸汽進(jìn)行滅菌的方法，由于蒸汽潛熱大，穿透力強(qiáng)，容易使蛋白質(zhì)變性或凝固，所以該法的滅菌效率比干熱滅菌法高，是藥物制劑生產(chǎn)過程中最常用的滅菌方法。 化學(xué)滅菌法 該法是使化學(xué)物質(zhì)滲入到微生物的細(xì)胞內(nèi)與其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，影響蛋白質(zhì)酶系統(tǒng)的生理活性，從而破壞細(xì)胞的生理機(jī)能而導(dǎo)致細(xì)胞滅亡、達(dá)到滅菌的效果。二、要點(diǎn)1）生物材料的分類按材料的來源分類 （天然、合成、半合成等） 按材料的使用要求分類（非植入材料、半植入材料、植入材料、體內(nèi)降解材料）按材料的性質(zhì)分類（有機(jī)、無機(jī)、金屬等）

4、按材料的應(yīng)用部位分類（口腔材料、眼科材料、骨科材料、心血管材料等）分四類：A.按材料的來源分類：自體生物器官或組織、同種異體器官或組織、異種同類器官與組織、天然生物材料、人工合成材料B.按材料的性質(zhì)分類：金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合、雜化材料C.按材料的替代對象分類：硬組織材料、軟組織材料、血液代用材料、膜分離材料、粘合材料、藥用材料D.按與人體接觸程度分類：非植入性材料、半植入性材料、植入性材料、生物降解和吸收材料、體表接觸材料和組織工程支架材料2） 生物材料研究的內(nèi)容1.生物體生理環(huán)境、組織結(jié)構(gòu)、器官生理功能及其替方法的研究。2.具有特種生理功能的生物材料的合成、改性、加工成

5、型以及材料的特種生理功能與其結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究。 3.材料與生物體的細(xì)胞、組織、血液、體液、免疫、內(nèi)分泌等生理系統(tǒng)的相互作用以及減少材料毒副作用的對策研究。 4.材料的滅菌、消毒、醫(yī)用安全性評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)以及管理法規(guī)的研究。 3）生物材料的選擇4）生物材料的評價(jià) 三、重點(diǎn) 1）生物材料的一般性要求1、必須符合“醫(yī)用級”標(biāo)準(zhǔn)2、溶出物和可滲出物含量低3、良好的生物穩(wěn)定性（生物相容性）4、優(yōu)良的機(jī)械性能5、便于滅菌和消毒6、價(jià)格便宜2） 生物材料的發(fā)展趨勢 1、血液相容性材料的研制2、生物降解材料的研制及臨床應(yīng)用3、人工器官的功能和性能改進(jìn)4、組織工程化器官支架材料5、開發(fā)新型醫(yī)療器械6、緩釋控釋藥物

6、的開發(fā)及臨床應(yīng)用1 骨組織置換材料的選擇 首先，材料必須具備適合的力學(xué)性能，尤其是抗壓強(qiáng)度和沖擊韌性十分關(guān)鍵。此外，骨和關(guān)節(jié)替換成了不能太脆，尤其是大范圍缺損部位的修復(fù)材料更是如此。同時(shí)要求處理的模量應(yīng)盡量與周圍組織的模量相近或一致，避免植入材料影響原有骨組織的“支撐”特性。其次，植入材料表面與周圍和骨組織形成良好的界面，良好的接觸界面是保證材料性能得到充分發(fā)揮的關(guān)鍵。 2 心血管材料的選擇 1、符合相應(yīng)器官生物流體力學(xué)性能的要求，良好的耐撓曲、疲勞、老化性能和一定的機(jī)械強(qiáng)度，材料和結(jié)構(gòu)的理化性能和機(jī)械性能穩(wěn)定，是材料的功能盡量長久保持。2、良好的生物相容性，尤其是血液相容性，能有效地防止血栓

7、的形成，并不引起溶血，不致癌，不致畸，不引發(fā)肌體不良反應(yīng)等。 3、材料制品的設(shè)計(jì)便于臨床應(yīng)用，消毒保存方便，手術(shù)操作簡單易行。當(dāng)然材料應(yīng)價(jià)格合理，容易推廣。 3 藥物釋放材料的選擇不僅要考慮藥物對宿主的作用，同時(shí)也要考慮材料對宿主的影響，應(yīng)具有好的生物相容性，無毒性及免疫原性等。同時(shí)對于不同的藥物釋放系統(tǒng)，材料要有與其相適應(yīng)的物理、化學(xué)性能，能調(diào)節(jié)藥物的釋放速率，控制藥物釋放的時(shí)間，確定藥物的釋放器官等。3） 生物材料的滅菌與消毒消毒是指破壞非芽孢型和增殖狀態(tài)的微生物過程，使其達(dá)到無害，而滅菌是指殺滅產(chǎn)品中的一切微生物過程，使其達(dá)到無菌狀態(tài)。用消毒的方法不能殺滅芽孢肝炎病毒等。因此滅菌能達(dá)到消

8、毒的目的，而消毒測達(dá)不到滅菌的要求。第二章 生物材料學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念高分子材料 是以高分子化合物為主要組分的材料，所謂高分子化合物都是由一種或幾種簡單的小分子化合物（如乙烯、乳酸、氯乙烯等）通過共價(jià)鍵重復(fù)連接而成。包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。 塑料 常溫下有一定形狀，強(qiáng)度較高，在一定力的作用下形變 橡膠 常溫下呈彈性，即受到很小的外力形變很大，可達(dá)原長的十余倍，去除外力以后又恢復(fù)原狀的高分子材料 纖維 室溫下分子的軸向強(qiáng)度很大，受力后形變很小，在一定的溫度范圍內(nèi)力學(xué)性能變化不大的高分子材料。 陶瓷 是陶器和瓷器的總稱一般將那些以粘土為主要原料加上其他天然礦物原料經(jīng)過

9、粉碎、混煉、成型、煅燒等工序制作的各類產(chǎn)品。 玻璃 凡熔融體通過一定方式冷卻，因黏度逐漸增加而具有固體性質(zhì)與一定結(jié)構(gòu)特征的非晶態(tài)物質(zhì)，都稱為玻璃。羥基磷灰石 是一種微溶于水的弱堿性磷酸的鈣鹽,其化學(xué)式為Ca10 ( PO4 ) 6 (OH) 2 ,簡稱HAP，是構(gòu)成人體硬組織的主要無機(jī)成分，可以與骨形成牢固的化學(xué)結(jié)合，已經(jīng)廣泛用于生物硬組織的修復(fù)和替換材料。復(fù)合材料 : 由兩種或兩種以上在物理和化學(xué)上不同的材料所組成多相固體材料，至少包括基體相和增強(qiáng)相兩大類。二、要點(diǎn)1）高分子材料作為生物材料的優(yōu)缺點(diǎn)高分子材料具有重量輕、比強(qiáng)度高、比模量大、耐腐蝕性能好、絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)2）無機(jī)材料作為為生物材

10、料的優(yōu)缺點(diǎn)3）高分子材料的溶脹、溶解與降解過程高分子的溶解：高分子被溶劑分散而得到混合的過程高分子的溶脹：溶劑分子滲入到聚合物內(nèi)部與聚合物鏈段混合使得高分子體積膨脹的過程降解是高分子的分子量變小的化學(xué)反應(yīng)三、重點(diǎn)1）生物材料的特殊要求 治病、診病和防病，更要對人體健康無害；某些特殊應(yīng)用的生物材料還必須具備生物降解和體內(nèi)可吸收性能以及合適的力學(xué)性能；材料與活體之間具有良好的生物相容性；（其中包括對血液的反應(yīng)（血液相容性），對生物組織的反應(yīng)（組織相容性）和免疫反應(yīng)性能等。） 生物材料的生物老化性能、降解產(chǎn)品的物理、化學(xué)性能均是生物材料十分重要性能指標(biāo)。2）生物材料的功能要求（1） 力學(xué)性

11、能：生物材料及制品的力學(xué)性能必須與所替代的組織或器官的力學(xué)性能相匹配。（2 ）耐磨擦和磨損性能：必須具有低磨擦和低磨損性（3 ）血液流動(dòng)性: 具有適應(yīng)的血液流動(dòng)性。（4）體液流動(dòng)性（5） 光、電、音傳導(dǎo)性能（6） 藥物的緩釋控釋性能（7）  生物降解和人體吸收性能（8）  組織再生的誘導(dǎo)作用3）幾種常見高分子材料的制備4）羥基磷灰石的制備方法第三章 天然材料一、基本概念纖維素 纖維素是由D吡喃葡萄糖經(jīng)由1，4糖苷鍵連結(jié)的高分子化合物，具有不同的構(gòu)型和結(jié)晶形式，是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分，常與木質(zhì)素、半纖維素、樹脂等伴生在一起，是存在于自然界中數(shù)

12、量最多的碳水化合物。 醋酸纖維素 醋酸纖維素膜是纖維素上的羥基被乙酰基部分取代所得到的產(chǎn)物 甲殼素 殼聚糖 甲殼素脫乙?；蟮难苌锬z原 纖維蛋白 可簡單的定義為纖維蛋白原在生理?xiàng)l件下凝固所形成的一種材料。二、要點(diǎn)及重點(diǎn)1）甲殼素及其衍生物的性能和應(yīng)用甲殼素及其衍生物的物理化學(xué)性質(zhì) （1）物理性質(zhì) j溶解性能：甲殼素溶于六氟異丙醇和六氟丙酮的水合物中，酸與氯醇的結(jié)合也能溶解甲殼素。甲殼糖溶于酸性水溶液。 k親水性和溶脹性：甲殼素的吸濕性接近于堿化化的纖維素，殼聚糖的吸水性與脫乙酰度有關(guān)。 l成膜性能；殼聚糖的成膜性能比甲殼素好 n熱性能：200ºC熱分解速率最大，60ºC發(fā)

13、生失水 o電學(xué)性能：取決于聚集態(tài)結(jié)構(gòu)甲殼素及其衍生物的物理化學(xué)性質(zhì) （1）化學(xué)性質(zhì) j 脫乙?；磻?yīng)：甲殼素在40-50%的氫氧化鈉溶液中，在80-120ºC，攪拌4-5小時(shí)，可以產(chǎn)生殼聚糖。 k堿性甲殼素：甲殼素在43%的氫氧化鈉溶液中浸泡3小時(shí)，得到堿性甲殼素，其質(zhì)量是原質(zhì)量的3倍。 l鹽的形成：殼聚糖與有機(jī)酸或無機(jī)酸反應(yīng)可以形成各種溶于水的鹽。 m 氧化反應(yīng)：氧化取代制備衍生物。 n低分子化和熱分解：寡糖的藥物性能利用。甲殼素的應(yīng)用一、在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用1、醫(yī)用纖維和膜材料：手術(shù)縫合線、外科防粘連膜、 創(chuàng)傷輔料、人工皮膚。2、藥物載體：中藥穩(wěn)定劑、藥物吸收促進(jìn)劑、 緩釋控釋藥

14、物、靶向藥物。3、凝血作用：止血紗布、止血海綿4、抗腫瘤作用：5、增強(qiáng)免疫力6、降低脂肪和膽固醇7、人工器官：人工肝臟、腎、骨、血管等。二、在食品中的應(yīng)用1、絮凝劑和增稠劑：用于酒、醋、醬油及各種漿狀制品。2、防腐、保鮮劑：對細(xì)菌、霉菌、酵母菌又將強(qiáng)的抑制作用。3、食品包裝膜: 4、固定化酶載體：5、保健食品：三、在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用：防蟲、防病、促進(jìn)生長、環(huán)保殺蟲劑；可降解地膜、飼料添加劑等四、在化妝品中的應(yīng)用：保濕、潤濕、成膜、抗靜電、柔軟毛發(fā)、護(hù)發(fā)、養(yǎng)發(fā)、固發(fā)、抗縐、消炎等。2）透明質(zhì)酸的制備2） 發(fā)酵法菌種的篩選是HA生產(chǎn)的基礎(chǔ)，要找高產(chǎn)HA的菌種，又不產(chǎn)生透明質(zhì)酸酶的菌種。發(fā)酵法生產(chǎn)HA的

15、工藝流程如下：試管菌種接入三角瓶中 3 7振蕩培養(yǎng) 1 2 1 8h,接入已滅菌的種子罐中 ,接種比例為 120 0 ,培養(yǎng) 1 2 1 8h,經(jīng)檢菌體生長良好 ,無雜菌后接入已滅菌的發(fā)酵罐中 ,接種比例為 1 1 0。發(fā)酵過程中 ,需要檢測的參數(shù)主要有p H值、溶氧量、葡萄糖含量、發(fā)酵液粘度、HA含量和菌體密度等。3）膠原的性能及應(yīng)用1 生物降解膠原蛋白分子間及分子內(nèi)的廣泛交聯(lián)使膠原具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。絕大多數(shù)蛋白酶只能打斷膠原側(cè)鏈，只有在膠原酶存在下，膠原肽鍵才會(huì)斷裂，肽鍵一旦斷裂，螺旋結(jié)構(gòu)隨即破壞，斷裂的膠原多肽即可被蛋白酶水解。2 生理化學(xué)性能3 生物學(xué)性能(1)低免疫原性；(2)膠原材

16、料與宿主細(xì)胞及組織之間良好的相互作用；(3)膠原對血小板具有凝聚作用，可形成血栓阻止流血；(4)經(jīng)純化的可溶性膠原可在體外再次形成與天然膠原纖維相似的有序纖維狀結(jié)構(gòu)；(5)膠原是為結(jié)締組織提供強(qiáng)度的主要蛋白成分，因而可能在廣泛范圍內(nèi)滿足機(jī)體對機(jī)械強(qiáng)度的要求；(6)膠原蛋白中含有豐富的甘氨酸、脯氨酸及羥脯氨酸，其水解產(chǎn)物中還存在有生理活性肽。應(yīng)用膠原可以用于制造止血海綿、創(chuàng)傷輔料、人工皮膚、手術(shù)縫合線、組織工程基質(zhì)等。 膠原蛋白一般的應(yīng)用j氨基酸：由蛋白質(zhì)水解得到氨基酸，可用來制備氨基酸營養(yǎng)液。k保健食品：補(bǔ)鈣劑、排鋁散、減肥降血脂、指甲頭發(fā)護(hù)理劑。l表面活性劑：潤膚乳劑、洗發(fā)香波及其它化妝品。

17、m絮凝劑：兩性電解質(zhì)，絮凝范圍大。 黏合劑：墨水、墨汁、造紙的施膠劑，航空黏合劑。o生物農(nóng)藥： 膠原蛋白一般的醫(yī)用j 人造血漿：膠原蛋白純化，祛除熱源，分子量在5萬-10萬與血液的滲透壓相當(dāng)，可用做血漿的代用品。k 膠原蛋白海綿：止血?jiǎng)?，可用于幾乎所有的外科手術(shù)。l膠原蛋白纖維：用做制備手術(shù)縫合線、內(nèi)衣內(nèi)褲及其抗菌貼身服裝m固定化酶：對酶的親合性好，能吸附多種酶和細(xì)胞。n與甲殼素的并用： o人造活性皮膚 p藥物緩釋材料q其他醫(yī)用材料。第四章 人體結(jié)構(gòu)與功能一、基本概念細(xì)胞 生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 細(xì)胞是組織的結(jié)構(gòu)和功能單位，人體內(nèi)的細(xì)胞有上千種，各種細(xì)胞具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。人體組

18、織: 動(dòng)物體中相同或相似的細(xì)胞集合以執(zhí)行特定功能的細(xì)胞群稱為組織。動(dòng)物體基本上是由上皮組織、結(jié)締組織、肌肉組織和神經(jīng)組織所構(gòu)成。 細(xì)胞分化 指干細(xì)胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生物化學(xué)同特性方面穩(wěn)定地轉(zhuǎn)變成另一類型細(xì)胞的過程。 細(xì)胞間質(zhì) 細(xì)胞間質(zhì)是由細(xì)胞產(chǎn)生的非細(xì)胞物質(zhì)，包括纖維、基質(zhì)和不斷流動(dòng)的體液（血漿、淋巴、組織液等），它們參與構(gòu)成細(xì)胞生存的微環(huán)境，起支持、聯(lián)系、營養(yǎng)和保護(hù)細(xì)胞的作用，對細(xì)胞的分化、運(yùn)動(dòng)、信息溝通也有重要的影響。 成骨細(xì)胞 成骨細(xì)胞大多位于新生骨活躍的區(qū)域表面，細(xì)胞呈立方型，其長軸與骨表面垂直，細(xì)胞膜的表面有堿性磷酸酶的分布，并且具有甲狀旁腺激素和降鈣素受體，能夠在這些激素的作

19、用下，發(fā)揮相應(yīng)的生理功能。細(xì)胞的生長與分化 細(xì)胞的生長，主要是指細(xì)胞體積的增大，細(xì)胞分化完成后并不是所有的細(xì)胞都有生長的過程，大多數(shù)的組織器官都是通過不斷的細(xì)胞分裂以增加細(xì)胞數(shù)量的方式來生長，只有很少數(shù)細(xì)胞（像神經(jīng)元細(xì)胞）是通過增大細(xì)胞體積的方式來生長的，隨著個(gè)體的不斷發(fā)育，神經(jīng)元細(xì)胞，特別是軸突的部分也要不斷的伸長。在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性的差異的過程稱為細(xì)胞分化.結(jié)締組織 由細(xì)胞和大量細(xì)胞間質(zhì)構(gòu)成，結(jié)締組織的細(xì)胞間質(zhì)包括基質(zhì)、細(xì)絲狀的纖維和不斷循環(huán)更新的組織液，具有重要功能意義。二、要點(diǎn)1）人體組織的幾種基本組織動(dòng)物體基本上是由上皮組織

20、、結(jié)締組織、肌肉組織和神經(jīng)組織所構(gòu)成。 2）軟骨及骨組織的主要特點(diǎn)骨組織的特點(diǎn):細(xì)胞間質(zhì)中含有大量的鈣鹽沉積,具有非常致密規(guī)則的組織結(jié)構(gòu). 軟骨組織的特點(diǎn):具有一定的硬度和彈性,能承受壓力和摩擦力.3）肌組織的主要功能4）角膜的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)角膜的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 角膜位于眼球的最前方，彎曲如同球面，有聚光作用。角膜呈透明的圓盤狀，略向前方突出，邊緣與鞏膜相連。角膜層次分明、從前至后共分5層,依次為：上皮細(xì)胞層、前彈力層、基質(zhì)層、后彈力層、內(nèi)皮細(xì)胞層。角膜組織內(nèi)沒有血管，所以透明。角膜的感覺神經(jīng)豐富，主要由三叉神經(jīng)的眼支經(jīng)睫狀神經(jīng)到達(dá)角膜。5）皮膚的主要結(jié)構(gòu)及功能皮膚由表皮、真皮和皮下組織構(gòu)成，并

21、含有附屬器官(汗腺、皮脂腺、指甲、趾甲)以及血管、淋巴管、神經(jīng)和肌肉等。皮膚覆蓋全身，它使體內(nèi)各種組織和器官免受物理性、機(jī)械性、化學(xué)性和病原微生物性的侵襲。皮膚具有兩個(gè)方面的屏障作用：一方面防止體內(nèi)水分，電解質(zhì)和其他物質(zhì)的丟失；另一方面阻止外界有害物質(zhì)的侵入。保持著人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定上，在生理上起著重要的保護(hù)功能，同時(shí)皮膚也參與人體的代謝過程。6）組織損傷的原因及修復(fù)三、重點(diǎn)1）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位，一切有機(jī)體（除病毒外）都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。A.細(xì)胞壁：細(xì)胞壁對細(xì)胞起著支持和保護(hù)的作用。B.細(xì)胞膜：除了起著保護(hù)細(xì)胞內(nèi)部的作用以外，還具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的

22、作用：既不讓有用物質(zhì)任意地滲出細(xì)胞，也不讓有害物質(zhì)輕易地進(jìn)入細(xì)胞。C.細(xì)胞質(zhì)：是位于細(xì)胞膜與細(xì)胞核之間的細(xì)胞內(nèi)成分，內(nèi)含大量的細(xì)胞器。D.細(xì)胞核：是細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)儲存、復(fù)制及轉(zhuǎn)錄的主要場所，也是細(xì)胞各種功能如生長、繁殖、分化的指揮調(diào)中心。2）細(xì)胞間質(zhì)的主要組成細(xì)胞間質(zhì)是由細(xì)胞產(chǎn)生的不具有細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，它包括纖維、基質(zhì)和流體物質(zhì)（組織液、淋巴液、血漿等）。3）血液的主要成分血細(xì)胞: 紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板紅細(xì)胞：無細(xì)胞核和細(xì)胞器，呈雙凹型圓盤，中間薄，邊緣厚，直徑約8微米，主要功能是輸送氧氣和二氧化碳，對血液的酸堿度有緩沖作用，發(fā)揮作用的是紅細(xì)胞中的血紅蛋白。細(xì)胞數(shù)量（5.010

23、7;1012/L)，當(dāng)紅細(xì)胞數(shù)量或血紅蛋白含量低于正常范圍時(shí)成為貧血白細(xì)胞：無色有核細(xì)胞，體積比紅細(xì)胞大，在血液中呈球型，數(shù)量較少，（4.010Ï109/L)。白細(xì)胞數(shù)量變化相對紅細(xì)胞而言要大，但也有相對的穩(wěn)定值，疾病會(huì)使其變化較大。白細(xì)胞的功能通過吞噬及免疫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)人體的防御功能。血小板：骨髓中細(xì)胞質(zhì)脫落下來的小塊，呈雙面凸起的圓形或橢圓型，無細(xì)胞核，直徑24微米，成人的血小板數(shù)量100300Ï109/L，血小板的功能主要是促進(jìn)止血和參與凝血。4）組織的修復(fù)與再生5）材料對組織功能的影響第五章 生物相容性一、基本概念生物相容性 是指生物材料在生物體內(nèi)與周圍環(huán)境的相互適應(yīng)

24、性，也可理解為宿主體與材料之間的相互作用程度。 組織相容性 是指材料與活體組織之間相互容納的程度，即材料的植入或接觸對組織的組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的影響程度。血液相容性 是指材料或制品與血液接觸時(shí)表現(xiàn)出的功能或性能，與血液接觸不產(chǎn)生任何副作用并能正常發(fā)揮應(yīng)有功能，即不會(huì)引起凝血、溶血等不良反應(yīng)。免疫相容性 生物學(xué)環(huán)境 指處于生物系統(tǒng)中的生物材料周圍的情況和條件，包括與其接觸的體液，有機(jī)大分子、酶、自由基、細(xì)胞等多種因素，當(dāng)然生物環(huán)境也受到材料自身組成和性質(zhì)的影響。如生物材料的降解產(chǎn)物可能改變與其鄰近體液的pH值和組成等，植入的動(dòng)物種系、植入位置、應(yīng)用目標(biāo)、手術(shù)設(shè)計(jì)和創(chuàng)傷程度有關(guān)。 內(nèi)源性鈣化 指

25、由材料本身的因素所引起的鈣化外源性鈣化 指材料以外的因素所引起的鈣化 血液凝固 血液流出血管后，逐漸由流體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒芰鲃?dòng)的膠凍狀的血塊的過程 宿主反應(yīng) 材料植入體內(nèi)會(huì)引起活體系統(tǒng)對材料的反應(yīng)，包括植入材料附近的局部組織反應(yīng)及整個(gè)活體全身的反應(yīng)?？赡馨l(fā)生的宿主反應(yīng)有多種類型，如局部反應(yīng)、全身毒性反應(yīng)、過敏反應(yīng)、致畸反應(yīng)、致癌反應(yīng)等。 二、要點(diǎn)1）材料與生物體之間相互作用及其后果2） 材料在生物體內(nèi)的反應(yīng)1、膨脹浸析：如果液體進(jìn)入材料的內(nèi)部，或生物材料的某種組分溶解在組織的液相中，材料的體積增加而發(fā)生膨脹。液體的浸入和吸收使材料產(chǎn)生孔隙的過程叫做浸析。2、腐蝕和溶解 金屬材料在體內(nèi)的重要反應(yīng)之

26、一就是腐蝕和溶解，雖然有機(jī)材料和陶瓷也有腐蝕的問題，一般不顯著，金屬材料在體內(nèi)的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。3、吸收和降解吸收：材料在生理環(huán)境中，可以通過吸收過程使植入體的功能發(fā)生改變，也可能導(dǎo)致植入體所用材料的機(jī)械強(qiáng)度降低。降解：在生理環(huán)境作用下，材料可能發(fā)生降解，導(dǎo)致材料的性能發(fā)生較大的變化。吸收與降解即有關(guān)系，又有區(qū)別4、生物分子與材料表面的反應(yīng)在植入材料組織系統(tǒng)中并不存在表面（surface）而只有界面（interface）。固液界面可以在兩種特征水平上影響溶解在環(huán)境體液中的物質(zhì)，一是分子水平（315A），化學(xué)影響，二是高分子水平（15500A），力學(xué)性能方面。3） 影響組織反應(yīng)的因素 材料

27、中的雜質(zhì)：雜質(zhì)的存在不僅會(huì)加速材料本身在體內(nèi)的老化，而且還會(huì)加劇組織的生物學(xué)反應(yīng)。 物理力學(xué)性能：材料的硬度、模量、彈性等應(yīng)與其周圍組織盡可能匹配。 形狀：薄膜由于其阻隔作用而容易改變周圍組織的正常生理環(huán)境，削弱其營養(yǎng)供應(yīng)，而銳利的邊角則會(huì)使其周圍組織造成損傷而加劇其組織反應(yīng)。 表面的形態(tài)結(jié)構(gòu)：粗糙不均勻的表面會(huì)加劇其周圍組織的反應(yīng)。 高分子材料本體的化學(xué)結(jié)構(gòu)：主要影響其體內(nèi)的老化穩(wěn)定性，而對其組織生物學(xué)反應(yīng)的影響不十分明顯。 材料表面的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。4）血栓的形成過程5）組織相容性的評價(jià)方法生物相容性評價(jià)方法，現(xiàn)簡單介紹如下：急性全身毒性刺激試驗(yàn)細(xì)胞毒性4局部毒性試驗(yàn)5 致突試驗(yàn)：亞慢性、

28、慢性毒性致癌基因的生物評價(jià)生殖和發(fā)育毒性三、重點(diǎn)1）材料引發(fā)的感染與鈣化及其影響因素引發(fā)感染的因素很多，發(fā)生感染的機(jī)理還不清楚，但以下幾個(gè)方面應(yīng)引起注意：（i）材料的消毒，保證材料無菌，細(xì)菌感染加重。（ii）感染部位可由巨噬細(xì)胞與炎癥細(xì)胞的相互作用而抑制炎癥，但植入體可能限制了巨噬細(xì)胞的遷移，使其難以產(chǎn)生抗感染生理過程。（iii）材料的形態(tài)與感染有關(guān)：單纖維材料比有孔或復(fù)合纖維材料具有更強(qiáng)的抗感染能力。（iv）材料的浸出物、降解產(chǎn)物也會(huì)引起感染，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無源性感染。 材料引發(fā)的鈣化生物體內(nèi)產(chǎn)生的病理鈣化有兩種：轉(zhuǎn)移性鈣化：由組織中鈣含量增加而產(chǎn)生。 營養(yǎng)不良鈣化：由營養(yǎng)供應(yīng)受阻而產(chǎn)生。植入材

29、料一般不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移性鈣化，而是營養(yǎng)不良鈣化。按鈣化的形成因素可將鈣化分為兩種：（i）內(nèi)源性鈣化：指由材料本身的因素所引起的鈣化。（ii)外源性鈣化：指材料以外的因素所引起的鈣化。 影響鈣化的因素：（i）材料的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，應(yīng)力存在處先發(fā)生鈣化。（ii）材料表面的缺陷：由于缺陷能加速細(xì)胞沉積。（iii）剪切應(yīng)力，局部過熱，而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。 （iv）凝血加速鈣化，血小板吸附。 （v）體液的鈣、磷含量，成骨素、脂質(zhì)和脂蛋白，也是加速鈣化的原因。 2） 血液凝固的機(jī)理與材料引發(fā)的凝血血液凝固的基本過程：（1）凝血酶原激活物的形成內(nèi)源性凝血 ：當(dāng)血管壁損傷暴露出膠原纖維時(shí)，能促使血小板破裂并釋放血小板因子，

30、此因子在鈣離子與血漿中的有關(guān)因子相互作用下凝血酶原激活物形成（凝血酶原酶復(fù)合物），稱為內(nèi)源性凝血。外源性凝血：當(dāng)血管破裂伴隨血管外組織損傷時(shí)，組織細(xì)胞釋放出組織因子III進(jìn)入血液, 在鈣離子存在下互相作用形成凝血酶原酶復(fù)合物，稱為外源性凝血。（2）凝血酶原轉(zhuǎn)化為凝血酶：存在與血漿中的凝血酶原是沒有活性的，而凝血酶原復(fù)合物可催化凝血酶原轉(zhuǎn)化為具有活性的凝血酶。（3）纖維蛋白的形成：血漿中呈溶解狀態(tài)的纖維蛋白原在凝血酶和鈣離子的作用下，轉(zhuǎn)變成不溶性的絲狀纖維蛋白。這些絲狀的不溶纖維蛋白相互交織成網(wǎng)，將細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)形成血凝塊。3） 材料的結(jié)構(gòu)與抗凝血之間的關(guān)系1、水結(jié)構(gòu)：含水或親水性材料表面具有較好

31、的抗凝血性能。表面電荷：表面帶有負(fù)電荷的材料不一定就具有好的抗凝血能力。l 表面張力與界面自由能：表面能低的材料具有抑制血小板粘附的作用。但也有例外m親水性和疏水性: 超疏水表面同樣具有較好的血液相容性n相分離結(jié)構(gòu): 這種宏觀光滑、微觀多相分離的結(jié)構(gòu)，使其血管壁具有良好的血液相容性。第六章 人工器官 1）人工器官對材料的基本要求 材料在力學(xué)性能上必須滿足設(shè)計(jì)要求。 材料的生物相容性必須滿足臨床要求，一方面要與所有的器官無毒交互兼容，另一方面又不能殺死體液組織細(xì)胞。 材料與組織之間有時(shí)要有一定的相互作用，例如，纖維包膜的形成可以防止植入材料的移動(dòng)。 第七章 組織工程支架材料組織工程的基本概念是一

32、門利用工程學(xué)和生命科學(xué)的原理，研究和開發(fā)具有生命活性的人工替代物，以維持、恢復(fù)或提高人體受損組織的功能的交叉學(xué)科。組織工程三要素種子細(xì)胞、支架制備、組織構(gòu)建、生長因子組織工程支架材料的基本要求種子細(xì)胞生存和依附的三維支架需有良好的生物相容性和組織相容性具有生物可降解性、可塑性、孔隙率、機(jī)械強(qiáng)度足夠的表面積容納細(xì)胞及促進(jìn)細(xì)胞生長常用的幾種支架材料的制備與改性 聚乳酸 膠原 殼聚糖第八章 藥用生物材料1）藥用生物材料的主要研究內(nèi)容 根據(jù)現(xiàn)代藥劑學(xué)不同劑型提出的要求，按照材料學(xué)的內(nèi)部固有規(guī)律，去設(shè)計(jì)、研制、開發(fā)新的藥用生物材料，滿足新劑型的各種功能要求，具體內(nèi)容可包括： 1. 根據(jù)藥劑學(xué)提出的劑型和

33、制劑設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)新的具有特殊功能的生物材料； 2. 從自然界動(dòng)物、植物或海洋生物中提取純化新的物質(zhì)作為藥用生物材料； 3. 用生物工程、微生物發(fā)酵、生物技術(shù)等方法研制、提純、開發(fā)新的藥用生物材料 4. 對天然或人工合成的藥用生物材料進(jìn)行修飾與改性； 5. 研究生物材料與藥物之間作用； 6. 對藥用材料按國際ISO或國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生物學(xué)的評價(jià) 7. 按照制劑設(shè)計(jì)要求，選擇相應(yīng)模型藥物進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)； 8. 研究藥用生物材料與人體組織、體液、細(xì)胞相互作用機(jī)理。 2） 藥用生物材料的主要?jiǎng)┬突蚪o藥系統(tǒng)按現(xiàn)代制劑與劑型分類1. 控緩釋給藥系統(tǒng)2. 微粒工程系統(tǒng)3. 靶向給藥系統(tǒng)或定位給藥系統(tǒng)4. 智能給

34、藥系統(tǒng)或自我調(diào)節(jié)給藥系統(tǒng)5. 經(jīng)皮給藥系統(tǒng)6. 粘膜給藥系統(tǒng)7. 植入給藥系統(tǒng)8. 多肽、蛋白、疫苗類藥物給藥系統(tǒng)9. DNA基因治療給藥系統(tǒng)3）藥用生物材料的主要作用（一）增強(qiáng)和擴(kuò)大主藥的作用和療效，降低毒副作用（二）改變藥物的給藥途徑并提高生物利用度（三）調(diào)控主藥的體內(nèi)外釋藥速率與釋藥規(guī)律（四）可逆性改變?nèi)梭w局部生理某些機(jī)能，以利用藥物吸收（五）改變主藥理化性質(zhì)，使之更適合于藥效發(fā)揮（六）增強(qiáng)主藥穩(wěn)定性，掩蓋主藥不良味道及減小刺激性4） 藥用釋放體系的主要類型控制釋放系統(tǒng)分為包裹型、共混型和高分子藥物。（a）包裹型： 致密膜 微孔膜 微膠囊 滲透泵（b）共混型：致密基質(zhì) 微孔基質(zhì) 包封基質(zhì) 生物降解基質(zhì) 微顆粒（c）高分子藥物： 側(cè)鏈、主