医用材料生物学基础－蔡伟三章医用植入材料与人体间的相互作用3.pptVIP

第三章 相互作用 炎症与伤口愈合 哈尔滨工业大学 材料学院 材料物理与化学 二OO六年十月 医用植入材料与人体间的相互作用 一、生物相容性概念和原理 二、植入材料与组织界面反应 三、植入材料引起的炎症与伤口愈合 四、植入材料引起的感染、钙化和肿瘤 五、植入材料的病理学反应 * * 第三章 生物体（宿主）反应 界面反应 凝血 纤维蛋白、血小板等 炎性反应 中性粒细胞、吞噬细胞 纤维囊 成纤维细胞激活分泌胶原 局部的宿主反应 远端和全身的影响 组织聚积、致癌、致敏 蛋白质吸附到材料表面上 材料的侵出物过膜转运 与细胞中的蛋白质共价结合 引言 受伤 血液与材料相互作用 慢性炎症 急性炎症 暂时性基质形成 肉芽组织 纤维包囊形成 机体的防御反应 植入材料引起炎症的机理和规律 正常伤口的愈合过程 植入过程 组织切开、移走受损的组织 周围组织伤口愈合过程 植入体改变和延长 炎症 修复阶段 植入体刺激原持续存在 基本相似 身体对局部微脉管系统和 组织细胞损伤的最初反应 正常伤口的愈合过程 组织在结构上 和功能上修复损伤 炎症 修复阶段 组织、血管破坏,血液流出（纤维蛋白原、激活血小板、淤积红细胞）－－凝血（在凝血酶的作用下，纤维蛋白原变为不溶纤维网） 血管膨胀,中性粒细胞、血浆蛋白及细胞外液中炎性介质从管壁渗出，炎性介质通过趋化过程把巨噬细胞大量吸引到受损伤部位――急性炎性反应期。 身体对局部微脉管系统和 组织细胞损伤的最初反应 正常伤口的愈合过程 组织在结构上 和功能上修复损伤 炎症 修复阶段 毛细血管长入受伤区域，开始血管的再生和组织的修复过程， 成纤维细胞分泌胶原（结缔组织的基本结构蛋白）， 炎症过程在修复再建的过程中消退，结果形成一层纤维结缔性瘢痕组织。 随着时间的推移，细胞群体的种类发生变化，在几个小时之内，中性白细胞占主导地位；一天左右，巨噬细胞等其它吞噬细胞大量增加，这些细胞大量吞噬和消化和去除受伤组织的死细胞和其它产物。 数 量 纤维原细胞 修复 炎症 胶原质 毛细管 单核细胞 噬中性粒细胞 纤维原细胞 巨噬细胞 慢性期：两周后材料表面可能发生的良性和恶性变化 恶性变化：形成肉芽组织和发生钙化等 植入材料引起的反应阶段 超急性期：两小时内材料与组织和血液接触的作用 材料表面引起蛋白,细胞和其它血液成分的沉积 材料与血液和组织接触后引起凝血系统、补体、 酶、纤维蛋白原等的激活以及血细胞功能改变。 急性期：两周内植入体引起体液及细胞成分的变化 良性变化：材料表面形成惰性表面; 恶性变化：材料表面形成血栓等。 不同植入材料引起的反应 蛋白质吸附 急性炎性反应被诱发 毛细血管芽开始血管的再生和组织的修复过程 －－受到植入体的干扰，形成的血管网发生改变 成纤维细胞被激活，开始分泌新的胶原， －－胶原纤维沿着植入体表面平行生长， 形成薄的纤维囊 无毒不降解的固体材料植入体－－绝对惰性的材料： 纯钛、高纯氧化铝、特殊等级的聚四氟乙烯、聚乙烯等 第三章 相互作用 不同植入材料引起的反应 降解产物 反应产物 微量的残留单体 催化剂残留物 游离添加剂 表面污染物 材料发生降解： 炎性和修复过程 细胞和细胞外成分的活性 组织 去除 炎症持续存在,不严重 导致生成较厚的纤维囊 反应产物的聚积 轻微生物活性 无临床症状 生物活性较强 慢性炎症 包膜囊受到压力,植入物活动－－ 纤维囊变厚，血液供应受阻、生物化学副产物积蓄引起肿瘤 纤维囊钙化硬变，机械性能不相匹配而引起局部疼痛 血供受阻,植入物可发生持续性感染 纤维囊壁或界面产物蓄积形成肿胀 植入体 炎症反应 组织 代谢物排出体外 细胞聚集、消化和酶解材料 材料含有毒性物质 组织坏死,发生突变,引起癌症 材料稳定不被代谢 胶原纤维形成包膜囊 0/7d 硅橡胶 H注射法 +7d 胶原止血海绵注射法G -7d 镍- 钛合金血管支架 F注射法 +7d 镍- 钛合金颅骨钉 E注射法 -7d 镍- 钛记忆合金 D注射法 ++7d 羟基磷灰石义眼台 C手术法 ++7d 羟基磷灰石生物陶瓷 B手术法 材料及增生的纤维结缔组织囊壁压迫引起肌肉组织变性和萎缩, D、F、G30 天已缓解,60 天基本消失,而优于对照材 料。 ABC90 天仍见肌细胞轻度萎缩,而劣于对照材料。 7 d材料呈大片状被囊壁包裹,分解的小颗粒被巨噬细胞吞噬-多核巨细胞反应。14～90d材料分解成小片,分别被多个小囊壁包裹。180～360 天材料减少,有的植入点乃至消失 7d 囊壁 1