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1.定义

生物材料通常有两个定义：狭义的生物材料是指天然生物材料，也就是由生物过程形成的材

料。广义的生物材料是指用于替代、修复组织器官的天然或人造材料。

2.生物材料学

生物材料学是涉及生物材料的组成结构、性能与制备相互关系和规律的科学。其主要目的是

在分析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理的基础上，发展仿生学高性能工程材料，

及用于人体组织器官修复与替代的新型医用材料。其主要研究内容有：生物过程形成的材料

结构、生物矿化原理，材料生物相溶性机理，生物材料自主组装、自我修复的原理。

3.原理

生物材料（Biologicalmaterials）又称生物工艺学或生物技术。应用生物学和工程学的原理，

对生物材料、生物所特有的功能，定向地组建成具有特定性状的生物新品种的综合性的科学

技术。生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括

基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。只有

通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产品。而基因

工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。

4.生物材料分类

按材料功能划分：

*1、血液相容性材料如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、

细胞培养基材等；

*2、软组织相容性材料如隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体、聚硅氧烷、聚氨基酸等，

用于人工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域；

*3、硬组织相容性材料如医用金属、聚乙烯、生物陶瓷等，关节、牙齿、其它骨骼等；

*4、生物降解材料如甲壳素、聚乳酸等，用于缝合线、药物载体、粘合剂等；

*5、高分子药物多肽、胰岛素、人工合成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等。

按材料来源分类：

*1、自体材料

*2、同种异体器官及组织；

*3、异体器官及组织；

*4、人工合成材料；

*5、天然材料

根据组成和性质分为：

*1、生物医用金属材料

*2、医用高分子材料

*3、医用无机非金属材料

4.相容性

4.1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

4.2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