醫(yī)用材料生物學(xué)基礎(chǔ)第三章醫(yī)用植入材料與人體間的相互作用課件

哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院 材料物理與化學(xué)二OO六年十月第三章相互作用1炎癥與傷口愈合醫(yī)用植入材料2第三章相互作用炎癥與傷口愈合與人體間的相互作用一、生物相容性概念和原理

二、植入材料與組織界面反應(yīng)三、植入材料引起的炎癥與傷口愈合

四、植入材料引起的感染、鈣化和腫瘤五、植入材料的病理學(xué)反應(yīng)第三章生物體（宿主）反應(yīng)界面反應(yīng)凝血

纖維蛋白、血小板等炎性反應(yīng)中性粒細(xì)胞、吞噬細(xì)胞纖維囊

成纖維細(xì)胞激活分泌膠原局部的宿主反應(yīng)遠(yuǎn)端和全身的影響組織聚積、致癌、致敏蛋白質(zhì)吸附到材料表面上材料的侵出物過膜轉(zhuǎn)運(yùn)與細(xì)胞中的蛋白質(zhì)共價結(jié)合引言3第三章相互作用炎癥與傷口愈合受傷4第三章相互作用炎癥與傷口愈合血液與材料相互作用慢性炎癥急性炎癥暫時性基質(zhì)形成肉芽組織纖維包囊形成機(jī)體的防御反應(yīng)植入材料引起炎癥的機(jī)理和規(guī)律正常傷口的愈合過程植入過程組織切開、移走受損的組織周圍組織傷口愈合過程植入體改變和延長炎癥修復(fù)階段植入體刺激原持續(xù)存在基本相似5第三章相互作用炎癥與傷口愈合身體對局部微脈管系統(tǒng)和組織細(xì)胞損傷的最初反應(yīng)正常傷口的愈合過程組織在結(jié)構(gòu)上

和功能上修復(fù)損傷炎癥修復(fù)階段組織、血管破壞,血液流出（纖維蛋白原、激活血小板、淤積紅細(xì)胞）－－凝血（在凝血酶的作用下，纖維蛋白原變?yōu)椴蝗芾w維網(wǎng)）血管膨脹,中性粒細(xì)胞、血漿蛋白及細(xì)胞外液中炎性介質(zhì)從管壁滲出，炎性介質(zhì)通過趨化過程把巨噬細(xì)胞大量吸引到受損傷部位――急性炎性反應(yīng)期。6第三章相互作用炎癥與傷口愈合身體對局部微脈管系統(tǒng)和組織細(xì)胞損傷的最初反應(yīng)正常傷口的愈合過程組織在結(jié)構(gòu)上

和功能上修復(fù)損傷炎癥修復(fù)階段毛細(xì)血管長入受傷區(qū)域，開始血管的再生和組織的修復(fù)過程，成纖維細(xì)胞分泌膠原（結(jié)締組織的基本結(jié)構(gòu)蛋白），炎癥過程在修復(fù)再建的過程中消退，結(jié)果形成一層纖維結(jié)締性瘢痕組織。7第三章相互作用炎癥與傷口愈合隨著時間的推移，細(xì)胞群體的種類發(fā)生變化，在幾個小時之內(nèi)，中性白細(xì)胞占主導(dǎo)地位；一天左右，巨噬細(xì)胞等其它吞噬細(xì)胞大量增加，這些細(xì)胞大量吞噬和消化和去除受傷組織的死細(xì)胞和其它產(chǎn)物。8第三章相互作用炎癥與傷口愈合數(shù)量纖維原細(xì)胞修復(fù)炎癥膠原質(zhì)毛細(xì)管單核細(xì)胞噬中性粒細(xì)胞9第三章相互作用炎癥與傷口愈合纖維原細(xì)胞10第三章相互作用炎癥與傷口愈合巨噬細(xì)胞11第三章相互作用炎癥與傷口愈合植入材料引起的反應(yīng)階段12第三章相互作用炎癥與傷口愈合超急性期：兩小時內(nèi)材料與組織和血液接觸的作用材料表面引起蛋白,細(xì)胞和其它血液成分的沉積材料與血液和組織接觸后引起凝血系統(tǒng)、補(bǔ)體、酶、纖維蛋白原等的激活以及血細(xì)胞功能改變。急性期：兩周內(nèi)植入體引起體液及細(xì)胞成分的變化良性變化：材料表面形成惰性表面;惡性變化：材料表面形成血栓等。慢性期：兩周后材料表面可能發(fā)生的良性和惡性變化惡性變化：形成肉芽組織和發(fā)生鈣化等不同植入材料引起的反應(yīng)無毒不降解的固體材料植入體－－絕對惰性的材料：蛋白質(zhì)吸附急性炎性反應(yīng)被誘發(fā)毛細(xì)血管芽開始血管的再生和組織的修復(fù)過程－－受到植入體的干擾，形成的血管網(wǎng)發(fā)生改變成纖維細(xì)胞被激活，開始分泌新的膠原，－－膠原纖維沿著植入體表面平行生長，形成薄的纖維囊純鈦、高純氧化鋁、特殊等級的聚四氟乙烯、聚乙烯等13第三章相互作用炎癥與傷口愈合不同植入材料引起的反應(yīng)降解產(chǎn)物反應(yīng)產(chǎn)物微量的殘留單體催化劑殘留物

游離添加劑表面污染物材料發(fā)生降解：炎性和修復(fù)過程細(xì)胞和細(xì)胞外成分的活性組織去除炎癥持續(xù)存在,不嚴(yán)重導(dǎo)致生成較厚的纖維囊反應(yīng)產(chǎn)物的聚積輕微生物活性無臨床癥狀生物活性較強(qiáng)慢性炎癥1415第三章相互作用炎癥與傷口愈合包膜囊受到壓力,植入物活動－－纖維囊變厚，血液供應(yīng)受阻、生物化學(xué)副產(chǎn)物積蓄引起腫瘤纖維囊鈣化硬變，機(jī)械性能不相匹配而引起局部疼痛血供受阻,植入物可發(fā)生持續(xù)性感染纖維囊壁或界面產(chǎn)物蓄積形成腫脹植入體炎癥反應(yīng)組織代謝物排出體外細(xì)胞聚集、消化和酶解材料材料含有毒性物質(zhì)組織壞死,發(fā)生突變,引起癌癥材料穩(wěn)定不被代謝膠原纖維形成包膜囊16第三章相互作用炎癥與傷口愈合炎癥 纖維組織囊壁形成材料降解 周邊組織反應(yīng)天然珊瑚羥基磷灰石

A手術(shù)法7d

囊壁14d囊壁完整30d囊壁變薄90d-360d囊壁菲薄,為膠原纖維組織E鎳-鈦合金類、G膠原止血海綿

H硅橡膠中D鎳-鈦記憶合金

F血管支架優(yōu)7

d材料呈大片狀被囊壁包裹,分解的小顆粒被巨噬細(xì)胞吞噬-多核巨14～90d材料分解成小片,分別被多個小180～360天材料減少,有的植入點(diǎn)乃至消失材料及增生的纖維結(jié)締組織囊壁壓迫引起肌肉組織變性和萎縮,D、F、G30

天細(xì)胞反應(yīng)。已緩解,60天基本消失,而優(yōu)于對照材料。ABC90

天仍囊壁包裹。見肌細(xì)胞輕度萎縮,而劣于對照材料。羥基磷灰石生物陶瓷

B手術(shù)法++7d羥基磷灰石義眼臺C手術(shù)法++7d鎳-鈦記憶合金D注射法-7d鎳-鈦合金顱骨釘E注射法+7d鎳-鈦合金血管支架

-7dF注射法+7d膠原止血海綿注射法G硅橡膠

H注射法0/7d第三章相互作用17羥基磷灰石類30

天至90

天囊壁結(jié)締組織增生反應(yīng)仍較明炎顯癥與,壁傷厚口,愈劣合①暫時附著界面:不合格的醫(yī)用生物材料植入生物體內(nèi),組織立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的異物反應(yīng)或毒性反應(yīng),界面只是暫時性附著,在短時間內(nèi)就產(chǎn)生排異作用而消失②纖維結(jié)合界面:植入體內(nèi)的生物材料表面被很厚的纖維結(jié)締組織層所包裹,隨著時間的延長,此包囊層變厚逐漸致密,鈣化,阻礙材料與機(jī)體組織間的物質(zhì)代謝,最終因炎癥積液,壞死而被排異,是一種不良的界面結(jié)合形式。18第三章相互作用炎癥與傷口愈合生物材料—組織界面③骨接觸界面:生物惰性材料,與各組織形成薄層纖維組織界面或伴有不同程度鈣鹽沉積。但隨時間的延長,纖維層逐漸變薄或消失,還可能在界面上形成薄層骨,缺乏明顯的新生細(xì)胞生長,骨形成緩慢,是一種有效的界面結(jié)合形式。④骨結(jié)合界面:植入磷鈣成分的結(jié)構(gòu)材料時,其類似于人體骨的無機(jī)成分和結(jié)構(gòu),親骨性好,新生細(xì)胞活躍,骨生長明顯,材料與骨組織間很快形成穩(wěn)定的骨結(jié)合界面,是目前比較理想的界面結(jié)合形式。19第三章相互作用炎癥與傷口愈合生物材料—組織界面⑤生物性結(jié)合界面:植入這種材料,要求材料必須具有人體組織