生物醫(yī)用材料的分類有哪些？

1、生物醫(yī)用材料的分類有哪些?生物醫(yī)用材料(Biomedical Materials) 是用來對生物體進行診斷、 治療、 修復(fù)或替換其病損組織、器官或增進其功能的材料。生物醫(yī)用材料的分類有哪些？接下來，就帶你了解一下吧！它是研究人工器官和醫(yī)療器械的基礎(chǔ)，已成為當(dāng)代材料學(xué)科的重要分支，尤其是隨著生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展和重大突破，生物醫(yī)用材料已成為各國科學(xué)家競相進行研究和開發(fā)的熱點。骨形態(tài)發(fā)生蛋白( BMP) 材料是第三代生物醫(yī)用材料中的代表材料。在不同的歷史時期，生物醫(yī)用材料被賦予了不同的意義。其定義是隨著生命科學(xué)和材料科學(xué)的不斷發(fā)展而演變的。但是，他們都有一些共同的特征。即生物醫(yī)用材料是一類人工或天然

2、的材料，可以單獨或與藥物一起制成部件、器械用于組織或器官的治療、增強或替代，并在有效試用期內(nèi)不會對宿主引起急性或慢性危害。但由于生命現(xiàn)象是極其復(fù)雜的，是在幾百萬年的進化過程中適應(yīng)生存需要的結(jié)果，生命具有一定得生長、再生和修復(fù)精確調(diào)控能力，這是目前所有人工器官和生物醫(yī)用材料所無法比擬的。因此，目前的生物醫(yī)用材料與人們的真正期望和要求相差甚遠。生物醫(yī)用材料的分類編輯生物醫(yī)用材料按用途可分為骨、牙、 關(guān)節(jié)、 肌腱等骨骼 -肌肉系統(tǒng)修復(fù)材料，皮膚、乳房、食道、呼吸道、膀胱等軟組織材料，人工心瓣膜、血管、心血管內(nèi)插管等心血管系統(tǒng)材料，血液凈化膜和分離膜、氣體選擇性透過膜、角膜接觸鏡等醫(yī)用膜材料，組織粘合

3、劑和縫線材料，藥物釋放載體材料，臨床診斷及生物傳感器材料，齒科材料等。生物醫(yī)用材料按按材料在生理環(huán)境中的生物化學(xué)反應(yīng)水平分為惰性生物醫(yī)用材料、活性生物醫(yī)用材料、可降解和吸收的生物醫(yī)用材料。生物醫(yī)用材料按材料的組成和性質(zhì)可以分類如下：生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)用材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料或醫(yī)用金屬材料，是一類惰性材料。這類材料具有高的機械強度和抗疲勞性能，是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應(yīng)用非常廣泛，遍及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面。除了要求它具有良好的力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外，優(yōu)良的抗生理腐蝕性和生 物相容性也是其必須具備的條件。醫(yī)用

4、金屬材料應(yīng)用 中的主要問題是由于生理環(huán)境的腐蝕而造成的金屬離 子向周圍組織擴散及植入材料自身性質(zhì)的退變，前者 可能導(dǎo)致毒副作用，后者常常導(dǎo)致植入的失敗。已經(jīng) 用于臨床的醫(yī)用金屬材料主要有純金屬鈦、鋁、鋁、 錯等、不銹鋼、鉆基合金和鈦基合金等。生物醫(yī)用無機非金屬材料或稱為生物陶瓷包括陶瓷、玻璃、碳素等無機非金屬材料。此類 材料化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的生物相容性。一般來 說，生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷 和功能活性生物陶瓷三類。生物醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)用材料中發(fā)展最早、應(yīng) 用最廣泛、用量最大的材料，也是一個正在迅速發(fā)展 的領(lǐng)域。它有天然產(chǎn)物和人工合成兩個來源。該材料

5、除應(yīng)滿足一般的物理、化學(xué)性能要求外，還必須具有 足夠好的生物相容性。按性質(zhì)醫(yī)用高分子材料可分為 非降解型和可生物降解型兩類。對于前者，要求其在 生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、交聯(lián)或物 理磨損等，并具有良好的物理機械性能。并不要求它 絕對穩(wěn)定，但是要求其本身和少量的降解產(chǎn)物不對機 體產(chǎn)生明顯的毒副作用，同時材料不致發(fā)生災(zāi)難性破 壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復(fù)體、人工 器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品 等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯 酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等。而可降解型 高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖 維素、聚氨基酸、聚乙烯醇

6、、聚己丙酯等。它們可在 生物環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和性能蛻變，其降解產(chǎn) 物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出 體外，主要用于藥物釋放和送達載體及非永久性植入 裝置。按使用的目的或用途，醫(yī)用高分子材料還可分 為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組織等修復(fù)材料。用于心 血管系統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料應(yīng)當(dāng)著重要求其抗凝血性 好，不破壞紅細胞、血小板，不改變血液中的蛋白并 不干擾電解質(zhì)等。生物醫(yī)用復(fù)合材料生物醫(yī)用復(fù)合材料又稱為生物復(fù)合材料，它是由 兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)用材料， 并且與其所有單體的性能相比，復(fù)合材料的性能都有 較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進 一步提高或改善某一種

7、生物材料的性能。該類材料主 要用于修復(fù)或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造。它除應(yīng)具有預(yù)期的物理化學(xué)性質(zhì)之外，還必須滿足生物相容性的要求。這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求，而且復(fù)合之后不允許出現(xiàn)有損材料生物學(xué)性能的性質(zhì)。按基材分生物復(fù)合材料可分為高分子基、金屬基和無機非金屬三類。它們既可以作為生物復(fù)合材料的基材，又可作為增強體或填料，它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質(zhì)各異的生物醫(yī)用復(fù)合材料。利用生物技術(shù), 一些活體組織、細胞和誘導(dǎo)組織再生的生長因子被引入了生物醫(yī)用材料，大大改善了其生物學(xué)性能，并可使其具有藥物治療功能，已成為生物醫(yī)用材料的一個十分重要的發(fā)展方向。

8、根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應(yīng)類型和水平，它又可分為生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數(shù)組織均可視為復(fù)合材料，生物醫(yī)用復(fù)合材料的發(fā)展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。生物衍生材料生物衍生材料是由經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材料。也稱為生物再生材料。生物組織可取自同種或異種動物體的組織. 特殊處理包括維持組織原有構(gòu)型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理，以及拆散原有構(gòu)型、重建新的物理形態(tài)的強烈處理。由于經(jīng)過處理的生物組織已失去生命力，生物衍生材料是無生命力的材料。但是 , 由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構(gòu)型和功能，或是其組成類

9、似于自然組織，在維持人體動態(tài)過程的修復(fù)和替換中具有重要作用。主要用于人工心瓣膜、血管修復(fù)體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復(fù)體、鞏膜修復(fù)體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等。應(yīng)用與發(fā)展前景編輯迄今為止, 被詳細研究過的生物材料已有一千多種，醫(yī)學(xué)臨床上廣泛使用的也有幾十種，涉及到材料學(xué)的各個領(lǐng)域。生物醫(yī)用材料得以迅猛發(fā)展的主要動力來自人口老齡化、中青年創(chuàng)傷的增多、疑難疾病患者的增加和高新技術(shù)的發(fā)展。人口老齡化進程的加速和人類對健康與長壽的追求，激發(fā)了對生物醫(yī)用材料的需求。目前生物醫(yī)用材料研究的重點是在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、可降解、耐腐蝕、持久、多用途的生物醫(yī)用材料。當(dāng)代

10、生物材料的發(fā)展不僅強調(diào)材料自身理化性能和生物安全性、可靠性的改善，而且更強調(diào)賦予其生物結(jié)構(gòu)和生物功能，以使其在體內(nèi)調(diào)動并發(fā)揮機體自我修復(fù)和完善的能力，重建或康復(fù)受損的人體組織或器官。 結(jié)合南開大學(xué)俞耀庭教授的觀點和2004 年中國新材料發(fā)展報告，可以將目前國際上生物醫(yī)用材料學(xué)科的最新進展和發(fā)展趨勢概括如下：組織工程材料面臨重大突破組織工程是指應(yīng)用生命科學(xué)與工程的原理和方法，構(gòu)建一個生物裝置，來維護、增進人體細胞和組織的生長，以恢復(fù)受損組織或器官的功能。它的主要任務(wù)是實現(xiàn)受損組織或器官的修復(fù)和再建，延長壽命和提高健康水乎。其方法是，將特定組織細胞" 種植 "于一種生物相容性良

11、好、可被人體逐步降解吸收的生物醫(yī)用材料（組織工程材料）上，形成細胞生物醫(yī)用材料復(fù)合物；生物醫(yī)用材料為細胞的增長繁殖提供三維空間和營養(yǎng)代謝環(huán)境；隨著材料的降解和細胞的繁殖，形成新的具有與自身功能和形態(tài)相應(yīng)的組織或器官；這種具有生命力的活體組織或器官能對病損組織或器宮進行結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能的重建，并達到永久替代。近 10 年來，組織工程學(xué)發(fā)展成為集生物工程、細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物醫(yī)用材料、生物技術(shù)、生物化學(xué)、生物力學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)于一體的一門交叉學(xué)科。生物醫(yī)用材料在組織工程中占據(jù)非常重要的地位，同時組織工程也為生物醫(yī)用材料提出問題和指明發(fā)展方向。由于傳統(tǒng)的人工器官（如人工腎、肝）不具備生物功能

12、（代謝、 合成） ， 只能作為輔助治療裝置使用，研究具有生物功能的組織工程人工器官已在全世界引起廣泛重視。構(gòu)建組織工程人工器官需要三個要素，即 " 種子 " 細胞、支架材料、細胞生長因子。最近，由于干細胞具有分化能力強的特點，將其用作" 種子 "細胞進行構(gòu)建人工器官成為熱點。組織工程學(xué)已經(jīng)在人工皮膚、人工軟骨、人工神經(jīng)、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展現(xiàn)出美好的應(yīng)用前景。當(dāng)前軟組織工程材料的研究和發(fā)展主要集中在研究新型可降解生物醫(yī)用材料，用物理、化學(xué)和生物方法以及基因工程手段改造和修飾原有材料，材料與細胞之間的反應(yīng)和信號傳導(dǎo)機制以及促進細胞再生的規(guī)律

13、和原理，細胞機制的作用和原理等，以及研制具有選擇通透性和表面改性的膜材，發(fā)展對細胞和組織具有誘導(dǎo)作用的智能高分子材料等方面。當(dāng)前硬組織工程材料的研究和應(yīng)用發(fā)展主要集中在碳纖維 /高分子材料、無機材料 （生物陶瓷、生物活性玻璃） 、高分子材料的復(fù)合研究。生物醫(yī)用納米材料初見端倪納米生物材料，在醫(yī)學(xué)上主要用作藥物控釋材料和藥物載體。從物質(zhì)性質(zhì)上可以將納米生物材料分為金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒和生物降解性高分子納米顆粒；從形態(tài)上可以將納米生物材料分為納米脂質(zhì)體、固體脂質(zhì)納米粒、納米囊（納米球）和聚合物膠束。納米技術(shù)在90 年代獲得了突破性進展，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究也不斷得到擴展。目前的研究

14、熱點主要是藥物控釋材料及基因治療載體材料。藥物控釋是指藥物通過生物材料以恒定速度、靶向定位或智能釋放的過程。具有上述性能的生物材料是實現(xiàn)藥物控釋的關(guān)鍵，可以提高藥物的治療效果和減少其用量和毒副作用。由于人類基因組計劃的完成及基因診斷與治療不斷取得進展，科學(xué)家對使用基因療法治療腫瘤充滿信心?；蛑委熓菍?dǎo)人正?；蛴谔囟ǖ募毎ò┘毎┲校瑢θ睋p的或致病的基因進行修復(fù)；或者導(dǎo)人能夠表達出具有治療癌癥功能的蛋白質(zhì)基因，或?qū)四茏柚贵w內(nèi)致病基因合成蛋白質(zhì)的基因片斷來阻止致病基因發(fā)生作用，從而達到治療的目的。這是治療學(xué)的一個巨大進步?；虔煼ǖ年P(guān)鍵是導(dǎo)人基因的載體，只有借助于載體，正?；虿拍苓M人細胞核

15、內(nèi)。目前，高分子納米材料和脂質(zhì)體是基因治療的理想載體，它具有承載容量大，安全性高的特點。近來新合成的一種樹枝狀高分子材料作為基因?qū)说妮d體值得關(guān)注。此外，生物醫(yī)用納米材料在分析與檢測技術(shù)、納米復(fù)合醫(yī)用材料、與生物大分子進行組裝、用于輸送抗原或疫苗等方面也有良好的應(yīng)用前景。納米碳材料可顯著提高人工器官及組織的強度、韌度等多方面性能；納米高分子材料粒子可以用于某些疑難病的介入診斷和治療；人工合成的納米級類骨磷灰石晶體已成為制備納米類骨生物復(fù)合活性材料的基礎(chǔ)。該領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢是，納米生物醫(yī)用材料“部件”與納米醫(yī)用無機材料及晶體結(jié)構(gòu)“部件”的結(jié)合發(fā)展，如由納米微電子控制的納米機器人、藥物的器官靶向

16、化；通過納米技術(shù)使介入性診斷和治療向微型、微量、微創(chuàng)或無創(chuàng)、快速、功能性和智能性的方向發(fā)展；模擬人體組織成分、結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的納米生物活性仿生醫(yī)用復(fù)合材料等。活性生物醫(yī)用材料還待發(fā)展活性生物醫(yī)用材料是一類能在材料界面上引發(fā)特殊生物反應(yīng)的材料。這種反應(yīng)導(dǎo)致組織和材料之間形成化學(xué)鍵合。該概念是在1969 年美國人L.Hench 在研究生物玻璃時發(fā)現(xiàn)并提出，進而在生物陶瓷領(lǐng)域引入了生物活性概念，開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域。經(jīng)過30多年來的發(fā)展，生物活性的概念在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域已建立了牢固的基礎(chǔ)，如 - 磷酸三鈣可吸收生物陶瓷等，在體內(nèi)可被降解吸收并為新生組織代替，具有誘出特殊生物反應(yīng)的作用；羥基磷灰石由于是

17、自然骨的主要無機成分，故植入體內(nèi)不僅能傳導(dǎo)成骨，而且能與新骨形成骨鍵合，在肌肉、韌帶或皮下種植時，能與組織密合，無炎癥或刺激反應(yīng)。生物活性材料具有的這些特殊的生物學(xué)性質(zhì)，有利于人體組織的修復(fù)，是生物醫(yī)用材料研究和發(fā)展的一個重要方向。生物醫(yī)用金屬材料的開發(fā)勢在必行金屬生物材料發(fā)展相對比較緩慢，但由于金屬材料具有其他材料不能比擬的高機械強度和優(yōu)良的疲勞性能，目前仍是臨床上應(yīng)用最廣泛的承力植入物。目前的研究熱點在鎳鈦合金和新型生物醫(yī)用鈦合金兩個方向。 發(fā)展方向在于用生物適應(yīng)性優(yōu)良的Zr、 Nb、 Ta、Pd、 Sn 合金化元素取代鈦合金中有毒性的Al、 V 等。另外，可體液腐蝕吸收的生物醫(yī)用鎂合金的

18、研究剛剛起步。材料表面改性的新方法和新技術(shù)還應(yīng)探索表面改性研究以大幅度改善生物醫(yī)用材料與生物體的相容性為目標(biāo)。生物相容性包括血液相容性和組織相容性，是生物醫(yī)用材料應(yīng)用的基本要求。除了設(shè)計、制各性能優(yōu)異的新材料外，通過對傳統(tǒng)醫(yī)用材料進行表面化學(xué)處理 （表面接枝大分子或基團）、 表面物理改性（等離子體、離子注人或離子束）和生物改性是有效途徑。材料表面改性的新方法和新技術(shù)是生物材料研究的永久性課題。目前流行的一些方法包括等離子體表面改性、離子注入表面改性、表面涂層與薄膜合成、自組裝單分子層、材料的表面修飾等。這個領(lǐng)域已成為生物材料學(xué)科最活躍、最引人注目和發(fā)展迅速的領(lǐng)域之一。介入治療材料研究異軍突起介

19、入治療是指在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)（如X線透視、C不超聲波、核磁共振）引導(dǎo)下，用穿刺針、導(dǎo)絲、導(dǎo)管等精密器械進入病變部位進行治療。介入治療能以微小的創(chuàng)傷獲得與外科手術(shù)相同或更好的治療效果。介入治療材料包括支架材料、導(dǎo)管材料及栓塞材料等。置入血管內(nèi)支架是治療心血管疾病的重要方法，當(dāng)前冠脈支架多為醫(yī)用不銹鋼通過雕刻或激光蝕刻制備，在體內(nèi)以自膨脹、球囊擴張式或擴張固定在血管內(nèi)壁上。雖然經(jīng)皮冠狀動脈介入性治療取得較好的成果，但經(jīng)皮冠狀動脈成形術(shù)后6 個月后再狹窄發(fā)生率較高（約30%） ，是介入性治療面臨的重要問題。近年的研究方向有藥物涂層支架、放射活性支架、包被支架、 可降解支架等。管腔支架大多采用銀鈦形狀記憶

20、合金 制備，有自膨脹和球囊擴張式兩類。主要用于晚期惡 性腫瘤引起的膽道狹窄；晚期氣管、支氣管或縱隔腫 瘤引起的呼吸困難的治療，支氣管良性狹窄等；不能 手術(shù)切除的惡性腫瘤引起的食管屢及惡性難治性食管 狹窄等。制作導(dǎo)管的材料有聚乙烯、聚氨脂、聚氯乙 烯、聚四氟乙烯等。導(dǎo)管外層材料多為能夠提供硬度 和記憶的聚脂、聚乙烯等，內(nèi)層為光滑的聚四氟乙烯。 栓塞材料按照材料性質(zhì)可分為對機體無活性、自體材 料和放射性顆粒三種。理想的栓塞材料應(yīng)符合無毒、 無抗原性，具有良好相容性，能迅速閉塞血管，能按 需要閉塞不同口徑、不同流量的血管，易經(jīng)導(dǎo)管運送, 易得、易消毒等要求。更高的要求是能控制閉塞血管 時間的長短，一

21、旦需要可經(jīng)皮回收或使血管再通。常 用栓塞材料包括自體血塊、明膠海馬、微膠原纖維、 膠原絨聚物等。血液凈化材料血液凈化材料重在應(yīng)用采用濾過沉淀或吸附的原 理，將體內(nèi)內(nèi)源性或外源性毒物（致病物質(zhì)）專一性 或高選擇性地去除，從而達到治病的目的，是治療各 種疑難病癥的有效療法。尿毒癥、各種藥物中毒、免疫性疾病 （系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎）、 高脂血癥等， 都可采用血液凈化療法治療，其核心是濾膜、吸附劑等生物醫(yī)用材料。血液凈化材料的研究和臨床應(yīng)用， 在日本和歐洲成為了生物醫(yī)用材料發(fā)展的熱點。復(fù)合生物醫(yī)用材料仍是開發(fā)重點作為硬組織修復(fù)材料的主體，復(fù)合生物醫(yī)用材料受到廣泛重視。它具有強度高、韌性好的特

22、點，目前己廣泛應(yīng)用于臨床。通過具有不同性能材料的復(fù)合，可以達到 "取長補短"的效果?？梢杂行Ы鉀Q材料的強度、韌性及生物相容性問題。是生物醫(yī)用材料新品種開發(fā)的有效手段。提高復(fù)合材料界面之間結(jié)合程度（相容性）是復(fù)合生物醫(yī)用材料研究的主要課題。根據(jù)使用方式的不同研究較多的是：合金、 碳纖維 / 高分子材料、無機材料（生物陶瓷、生物活性玻璃）/ 高分子材料的復(fù)合研究。口腔材料口腔材料仍在發(fā)展口腔材料學(xué)是口腔醫(yī)學(xué)與材料學(xué)之間的界面學(xué)科，其品種及分類方法很多，可以分為口腔有機高分子材料、口腔無機非金屬材料、口腔金屬材料、口腔輔助材料，也可分為烤瓷材料、種植材料、充填材料、粘結(jié)材料、印模

23、材料、耐火包埋材料。近年來組織工程技術(shù)在口腔臨床開始應(yīng)用，主要是膜引導(dǎo)組織再生技術(shù)和牙周外科治療和即刻植入修復(fù)中的應(yīng)用?？谇徊牧现械纳锘律牧仙写窈笱芯亢吞接?。陶瓷材料脆弱的撓曲強度一直困擾著牙科醫(yī)生和患者。而牙科修復(fù)學(xué)中顏色的再現(xiàn)問題是影響牙齒及修復(fù)體客觀的一個重要因素。因此牙科陶瓷技術(shù)是沿著克服材料的脆性，精確測定牙的顏色并提供組成、性能穩(wěn)定的陶瓷材料的方向發(fā)展的。生物相容性評價標(biāo)準在不斷改進和發(fā)展新的生物相容性內(nèi)容的研究對材料的生物學(xué)評價提出新的要求，除了目前的ISO10993 標(biāo)準外，新的評價方法將從以下幾個方面展開：生物醫(yī)用材料對 人體免疫系統(tǒng)的影響；生物醫(yī)用材料對各種細胞因

24、子的影響；生物醫(yī)用材料對細胞生長、凋亡的影響；降解控釋材料對人體代謝過程的影響；智能材料對人體信息傳遞和功能調(diào)控的影響；藥物控釋材料、凈化功能材料、組織工程材料的生物相容性評價。生物醫(yī)用材料對人體的生物學(xué)反應(yīng)編輯理想的生物醫(yī)用材料應(yīng)該是對人體無毒性、無致敏性、 無刺激性、無遺傳毒性和無致癌性等不良反應(yīng)。因此，了解生物醫(yī)用材料對人體的生物學(xué)反應(yīng)就顯得至關(guān)重要。這些反應(yīng)主要包括組織反應(yīng)、血液反應(yīng)及免疫反應(yīng)。生物醫(yī)用材料的組織反應(yīng)組織反應(yīng)是指局部組織對生物醫(yī)用材料所發(fā)生的反應(yīng)。 組織反應(yīng)是機體對異物入侵產(chǎn)生的防御性反應(yīng)，可以減輕異物對組織的損傷，促進組織的修復(fù)和再生。然而，組織反應(yīng)本身也可能對機體造

25、成危害。根據(jù)病理變化不同，可以分成以下兩種反應(yīng)：1、以滲出為主的組織反應(yīng)多見于植入初期和植入材料的性質(zhì)穩(wěn)定等情況。以中性粒細胞、漿液、纖維蛋白原滲出為主。如植入物周圍組織出現(xiàn)中性粒細胞聚集；長期植入的、穩(wěn)定的材料周圍，可由于纖維蛋白原的滲出而出現(xiàn)纖維囊。2、以增生為主的組織反應(yīng)多見于植入物長期存在并損傷機體的情況。以巨噬細胞為主，也可見淋巴細胞、漿細胞和嗜酸性粒細胞，并伴有明顯的組織增生，可逐漸發(fā)展為肉芽腫或腫瘤。在使用生物醫(yī)用材料的過程中，由組織反應(yīng)引起的兩種嚴重的并發(fā)癥是炎癥和腫瘤。炎癥包括感染性炎癥和無菌性炎癥。感染性炎癥可能是由于材料植入的過程中損傷組織，使病原體趁虛而入；也可能是由于

26、植入物本身未經(jīng)嚴格的消毒滅菌處理，成為了病原體的載體。無菌性炎癥不是由于病原體侵入引起，而是由于影響機體內(nèi)的炎癥和抗炎系統(tǒng)的調(diào)節(jié)而引發(fā)的炎癥反應(yīng)。生物材料植入引起腫瘤是一個緩慢的過程，可能是由于材料本身釋放毒性物質(zhì)，也可能是由于材料的外形和表面性能所致。因此，在應(yīng)用長期植入物之前，進行植入物的慢性毒性、致突變和致癌的生物學(xué)試驗是十分必要的。生物醫(yī)用材料的血液反應(yīng)生物醫(yī)用材料血液相容性包含不引起血液凝聚和不破壞血液成分兩個方面。在一定限度內(nèi)即使在材料表面張力的剪切作用下，對血液中的紅細胞等有一定的破壞 （ 即發(fā)生溶血） ， 由于血液具有很強的再生能力，隨時間的推移其不利影響并不顯著；而如果在材料

27、表面有血栓形成，由于有累計效應(yīng)，隨著時間的推移，凝血程度越來越高，對人體造成嚴重的影響。因此，材料在血液中最受關(guān)注的是其抗凝血性能。材料與血液接觸導(dǎo)致凝血及血栓形成的途徑如圖1 所示。正常人體心血管系統(tǒng)內(nèi)的血液保持液體狀態(tài)，環(huán)流不息，并不發(fā)生凝固。當(dāng)醫(yī)用材料與血液接觸時會引起血液一系列變化。首先是血漿蛋白在材料表面的吸附，依材料表面結(jié)構(gòu)性能不同，在1 分鐘甚至幾秒鐘，在材料表面就會產(chǎn)生白蛋白和球蛋白以及各種蛋白質(zhì)的競爭吸附，在生物材料表面形成復(fù)雜的蛋白質(zhì)吸附層。當(dāng)材料表面吸附球蛋白、纖維蛋白原時易于使血小板粘附表面，進而導(dǎo)致血小板變形聚集，引發(fā)凝血。蛋白表面也可引起紅細胞的粘附。雖然紅細胞在凝

28、血中的作用仍然不十分清楚，但是如若紅細胞發(fā)生細胞膜破裂，即出現(xiàn)溶血，紅細胞釋放的血紅蛋白和二磷酸腺昔簡稱ADP促血小板聚集物質(zhì)）。它們可以引起血小板的粘附、變形和聚集，進而導(dǎo)致凝血。 '圖 1 凝血機制抗凝系統(tǒng)包括抗凝和纖溶作用?？鼓饔弥饕峭ㄟ^一些抗凝因子（如抗凝血幅田、肝素）來實現(xiàn)。纖溶過程包括纖溶酶原轉(zhuǎn)化為纖溶酶，纖溶酶降解纖維蛋白。血栓形成是常見的生物醫(yī)用材料植入引發(fā)的局部血液循環(huán)障礙。內(nèi)皮細胞的損傷、血流動力學(xué)的改變和血液的高凝狀態(tài)，其中任何一個因素都可以導(dǎo)致血栓形成。完整的內(nèi)皮細胞可以通過表達肝素樣分子與抗凝血幅出結(jié)合使II 、X、IX失活，合成PGI、 NO、ADP幅抑

29、制血小板聚集及合成 tPA使纖維蛋白 降解等作用抑制血栓形成。血流動力學(xué)的改變可以誘發(fā)血栓形成。正常血流是分層流動的，當(dāng)血流減慢或?qū)恿鞅黄茐臅r，血小板與內(nèi)膜接觸并激活，凝血因子也可以在局部聚集。當(dāng)處于創(chuàng)傷、手術(shù)等情況時，血液的凝血系統(tǒng)亢進和（或）抗凝系統(tǒng)減弱也可導(dǎo)致血栓形成。生物醫(yī)用材料的免疫反應(yīng)免疫系統(tǒng)是人體的“軍隊”和“警察”，它可以識別自己和非己。免疫系統(tǒng)的主要功能包括針對病原微異原分子免疫防御功能、針對自體衰老和病變細胞的免疫自穩(wěn)功能和針對腫瘤細胞的免疫監(jiān)視功能。免疫系統(tǒng)由天然免疫系統(tǒng)和獲得性免疫系統(tǒng)組成。天然免疫系統(tǒng)包括肥大細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞、中性粒細胞和補體等。天然免疫系

30、統(tǒng)可以早期識別、清除病原體，然而它對于病原體的識別不具有特異性。在受到病原體刺激后，再次接觸病原體時能夠針對性地做出反應(yīng)的免疫系統(tǒng)成為獲得性的免疫系統(tǒng)。獲得性免疫系統(tǒng)又可分為由B 細胞介導(dǎo)的體液免疫和由T細胞介導(dǎo)的細胞免疫。由于生物醫(yī)用材料造成免疫系統(tǒng)的功能（包括免疫識別和反應(yīng)程度）紊亂，可以發(fā)生以下免疫反應(yīng)：1、免疫抑制由于有些生物醫(yī)用材料造成免疫防御功能不足，使得機體抵抗病原微生物的能力降低。2、變態(tài)反應(yīng)由于有些生物醫(yī)用材料造成免疫防御功能亢進，免疫反應(yīng)過于強烈損傷人體。如殘留乳膠、雙酚A、丙烯酸添加劑等低分子量有機分子或單體。3、自身免疫由于有些生物醫(yī)用材料造成免疫自穩(wěn)功能亢進，免疫系統(tǒng)

31、不能和識別自己和非己，對自體正常組織產(chǎn)生免疫反應(yīng)。如聚四氟乙烯、聚酯等。生物醫(yī)用材料與人體組織作用的界面界面是一個有一定厚度（通常小于 0.1 1 mj）的區(qū)域，物質(zhì)的能量可以通過這個區(qū)域從一個相連續(xù)地變化到另一個相。根據(jù)植入材料的不同，與生物體組織作用的界面可分為：惰性材料與生物體組織作用的界面和活性材料與生物體組織作用的界面。1、 惰性生物醫(yī)用材料與生物體組織作用的界面惰性生物醫(yī)用材料的特點是在生物體內(nèi)保持穩(wěn)定，幾乎不參加生物體的化學(xué)反應(yīng)。長期植入惰性材料，植入物與機體發(fā)生滲出性組織反應(yīng)，其中以纖維蛋白原滲出為主，形成纖維包囊。如果材料無毒性物質(zhì)滲出，包囊將逐漸變薄，淋巴細胞消失，鈣鹽沉積

32、。這一類的材料有氧化鋁、碳纖維、鈦合金等。如果材料持續(xù)釋放金屬離子或有機單體等毒性離子，會促使局部組織反應(yīng)遷延不愈，轉(zhuǎn)變?yōu)槁匝装Y。纖維薄膜逐漸變厚，淋巴細胞增多，鈣鹽沉積，可發(fā)展為肉芽腫，甚至腫瘤。2、 活性生物醫(yī)用材料與生物體組織作用的界面活性生物醫(yī)用材料可以與機體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與組織之間形成化學(xué)鍵。這里我們主要介紹表面活性生物醫(yī)用材料與生物體組織作用的界面、可降解生物陶瓷與生物體組織作用的界面和雜化生物醫(yī)用材料與生物體組織作用的界面。(1) 表面活性生物醫(yī)用材料與生物體組織作用的界面：表面活性生物醫(yī)用材料其表面成分與組織成分相近，能與組織結(jié)合形成穩(wěn)定的結(jié)合界面。這種材料與組織親和性好。如表面含羥基磷灰石的生物材料。(2) 可降解生物陶瓷與生物體組織作用的界面：陶瓷可在組織內(nèi)釋放組織所需的成分，加速組織的生長，并逐漸為新生的組織所取代。如 3-磷酸三鈣陶瓷可在體液中釋放Ca2+、 PO43+離子，促進骨組織的生長，并逐漸為之取代。(3) 雜化生物醫(yī)用材料與生物體組織作用的界面：雜化材料由活體組織和非活體組織復(fù)合而成。由于活體組織的存在是使材料的免疫反應(yīng)減輕，使材料具有很好的相容性。這類材料有各種人工材料與生物高分子的復(fù)合物，合成材料與細胞的復(fù)合物等。3、界面理論及其研究方法(1) 界面潤濕理論；主要研究液體對固體表面的親和狀況。材料植入首先是