《生物医用材料》第三章生物相容性及生物学评价.ppt

第三章生物相容性及生物学评价;组织相容性

定义：材料与组织器官接触时所产生相互反应的能力。生物材料要求不能被组织所侵蚀，材料与组织之间应有一种亲和能力。;血液相容性;1.3材料在生物体内的反应;A．宿主反应;金属植入物表面分子水平的反应;第二节材料的血液相容性

bloodcompatibility

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2.1材料与血液的相互作用：

1）生物材料可能引起的血液的变化：

生物材料的界面现象（在材料的表面首先吸附血浆蛋白，包括白蛋白、球蛋白、纤维蛋白原等）；

溶血、白细胞减少等细胞水平的反映；

凝血系统、纤溶系统激活等血浆蛋白水平反映；

免疫成分的改变、补体的激活以及血小板受体的释放等分子水平的反映。

适宜的血液相容性材料应不损伤血液成分和功能。

;2）材料与血液的相互作用过程:

材料与血液接触后的相互作用可分为3个阶段:

第一阶段:血液与材料相互作用的初期，材料表面和血液都发生了变化。一方面，在材料表面粘附蛋白质、细胞及其他血液成分，同时由于材料与水接触以及蛋白质在材料表面的粘附引起材料表面的链段发生重排，形成新的表面;另一方面，材料与血液接触引起血液内凝血、溶纤、补体等系统的激活以及血细胞功能的改变。此时的血液已不同于没有接触材料时的血液。第一阶段一般为2小时。;第二阶段:

材料与血液的相互作用取决于新形成的材料表面与接触材料后的血液。在此期间，材料表面继续发生明显的变化。这一变化可以是良性的变化，也可能是恶性的变化。良性变化指材料表面形成惰性表面，恶性变化指材料表面形成血栓等。第二阶段血液也发生许多变化，还可引起体液及细胞成分的变化。这一时期一般为两周。;第三阶段:在此阶段，材料表面与血液均要发生变化。材料表面的变化，同样分为良性与恶性两种。假内膜表面的上皮化即属良性变化。恶性变化指形成肉芽或发生钙化。

;2.2材料诱发血栓形成的可能机制

材料表面与血液接触后，首先是蛋白质层和脂质吸附在材料表面上，这些分子发生构象上的变化，导致血液中各成分发生相互作用；

一方面触发以凝血因子活化为起点的内源性凝固反应；

另一方面使血小板、红血球等细胞成分附着于蛋白质表面，被黏附的血小板发生变形，这些变化使血小板放出能促进凝血系统活化的因子，产生凝血反应。;对于一种抗凝血生物材料来说，其表面既能抑制凝血因子的活化，又能防止血小板的粘附、释放和聚集，缺一不可。;2.3材料或器械影响血液相容性的可能因素

影响血液凝固（血栓形成）有三大要素：血液化学、血液接触的表面、血液流动形式。

因此材料或器械影响血液相容性的可能因素有：

1)材料的性质:材料的本体和表面特性

2)材料或器械的外形与尺寸;1）材料性能的影响

本体性能的影响：

Ni引起癌变，碳素材料抗血栓性能好，聚氨酯抗凝血性较好。

表面性能的影响：

表面形貌：表面粗糙度、表面织构、多孔性。

材料表面越粗糙，暴露在血液上的面积越大，凝血的可能性也就越大，但如果在0,1~2UM的范围内存在不均匀结构，可提高材料的抗凝血性能

表面成分：例如表面涂覆碳素材料可抗血栓

;血管支架表面改性薄膜;材料设计与制备

多学科：涉及材料、力学、有限元分析、机械、激光加工等;2.4提高材料血液相容性的技术—表面改性;几种提高血液相容性的表面改性技术:

1）增加表面亲水性，降低表面与血液成分的相互作用。

;2）材料表面带负电荷：

正常人体血管壁内皮细胞的ε电位值为负值，血液中的红细胞，白细胞及血小板等均带负电荷，因此不易发生粘附。高分子材料表面电荷的正负由其功能团类型决定，利用这一点，可以进行特定的设计使材料表面带上负电荷，从而减少血栓的形成。;3）对表面进行伪修饰，使其不被血液视为异物，例如材料的血管内皮化、血蛋白钝化及磷脂样表面等；

;血管内皮细胞对于抗凝血起了很重要的作用，可以认为是一种完美的血液相容性的表面。因此研究者在人工血管表面覆盖内皮细胞来改善其血液的相容性。

由于材料对白蛋白吸附后不易粘附血小板，则可在表现覆盖一层白蛋白来对材料进行伪饰，称为白蛋白钝化。

在表面引入磷脂酰胆碱为极性头端来模拟红细胞膜的血液相容性。;4）材料表面引入生物活性物质;血液相容性评价及实验方法;建立了4类评价及实验方法：

1）材料表面特征表征法

2）体外试验法

3）动物实验法

4）体内试验法：进入临床。

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;3）动物实验法

根据植入物不同的应用部位，选择与人体性质最接近的动物进行植入实验。

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