生物材料课件：生物相容性及生物学评价.ppt

本章重点 生物医用材料的特点 生物相容性的概念与分类 如何改善材料的生物相容性 生物安全性的评价项目与方法 参考书目 Biomaterials and Tissue Engineering,时东陆主编，清华大学出版社 生物医用材料，俞耀庭主编，天津大学出版社 生物医学材料，李玉宝主编，化学工业出版社 组织液存在于组织、细胞的间隙内，绝大部分呈胶冻状，不能自由流动，因此不会因重力作用而流至身体的低垂部分。将注射针头插入组织间隙内，也不能抽出组织液。组织液凝胶的基质是胶原纤维和透明质酸细丝。组织液中有极小一部分呈液态，可自由流动。组织液中各种离子成分与血浆相同。组织液中也存在各种血浆蛋白质．但其浓度明显低于血浆。 组织液是血浆滤过毛细血管壁而形成 * * 材料和机体之间的相互作用是各自的功能和性质受到影响。这些影响不仅能使生物材料变形，更重要的是对机体造成各种危险，这里我们列出了其相互影响产生的各种后果。 * 当材料植入体内，或与器官组织直接接触，就会对人体组织产生多种反应；同时，人体也会对材料产生种种影响，这种影响反过来又会产生新的生物反应，即材料与生物体之间相互作用，会使各自的性质和功能受到影响。这里我们列出了植入材料表面与组织、细胞、血液等短期或长期接触时，他们之间的相互作用长生的各种反应。 宿主反应 ⑴生物学反应 A: 血液反应 ⒈血小板血栓； ⒉凝血系统激活； ⒊纤溶系统激活； ⒋溶血反应； ⒌白细胞反应； ⒍细胞因子反应； ⒎蛋白粘附； B:免疫反应 ⒈补体激活； ⒉体液免疫反应（抗原－抗体反应）； ⒊细胞免疫反应。 C:组织反应 ⒈炎症反应； ⒉细胞粘附 ⒊细胞增殖（异常分化） ⒋形成蘘膜 ⒌细胞质的转变 ⑵生物体对生物反应的变化 ⒈急性全身反应 过敏、毒性、溶血、发热、神经麻痹等 ⒉慢性全身反应 毒性、致畸、免疫、功能障碍等 ⒊急性局部反应 炎症、血栓、坏死、排异等 ⒋慢性局部反应 致癌、钙化、炎症、溃疡等 材料反应 生物机体作用于生物材料－材料反应，其结果可导致材料结构破坏和性质改变而丧失其功能。可分为如下三个方面： *金属腐蚀 *聚合物降解 *磨损 ⑴金属腐蚀 生物体内的腐蚀性环境：⑴含盐的溶液是极好的电解质，促进了电化学腐蚀和水解；⑵组织中存在具有催化或迅速破坏外来成分能力的多种分子和细胞。将对生物金属材料产生腐蚀。 对于生物材料而言多为局部腐蚀，具体包括应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀等，导致生物材料整体破坏。 虽然金属材料在生物体内保持惰性状态，但仍然可能会有物质溶入生物组织中，并对生物体组织产生毒性反应，造成组织的损害。如不锈钢中溶出的Cr+6生物组织的毒性。 ⑵聚合物降解 聚合物在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械、水蒸气、酸碱及微生物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从而使它的物理机械性能越来越差的现象。 聚合物老化易形成的碎片、颗粒、小分子量单体物质，因此使用它时必须谨慎，对耐久性器件，必须保持一定强度和其它机械性能，老化产物不能对周围组织有毒害作用。 例如，医用缝合线降解时会产生酸性物质，如果量少，很容易被人体中的化学物质中和，如果老化产物较大，则会对周围组织产生损害。 ⑶磨损 人工关节常用材料为Ti6Al4V，由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人体后，磨损造成在关节周围组织形成黑褐色稠物，从而引起疼痛。钛合金人工全髋关节平均寿命一般都低于10年。 大量的人工髋关节是由坚硬的金属或陶瓷的股骨头与超高分子聚乙烯的髋臼杯组合成，然而它的寿命也不超过25年。长期随访资料显示，假体失败的主要原因是超高分子聚乙烯磨损颗粒所造成的界面骨溶解，从而导致假体松动。这种磨损颗粒所导致的异物－巨细胞反应，又称颗粒病，是晚期失败的最主要原因。 (宿主是能给病原体提供营养和场所的生物。包括人和动物) 生物相容性是指一般地讲，就是材料植入人体后与人体相容程度，也就是说是否会对人体组织造成毒害作用. 材料与生物体之间相互作用后产生的各种生物、物理、化学等反应的一种概念。 生物材料及其制品在与生物体处于动态接触及其变化过程中，能耐受宿主各系统（体液、细胞、组织等）的作用而保持相对稳定，不被排斥和破坏的生物学特性，又称为生物适应性和生物可接受性. * * 生物医用材料及装置植入人体后，主要引起组织反应、血液反应和免疫反应等三种生物学反应，这些反应大部分由材料聚合加工过程中残留的低分子物质引起。残留在材料中的引发剂、催化剂、添加剂及中间产物、单体等在材料植入体内后逐渐溶出或渗出，对局部的组织、细胞乃至全身产生毒性、刺激性、致敏性、局部炎症，长期接触产生致突变、致畸、致癌作用，与血液接触产生凝血和血栓形成。材料和制品引起机体反应的主要因素包括： *