一、基本概念
1、生物材料：生物材料 Biomaterials（也称生物医用材料Biomedical Materials）是一类具有特殊性能、特种
功能，能用于人工器官制造、人体组织修复或再生、理疗康复、诊断检查、治疗疾患等医疗、保健领
域，而对人体无不良影响的材料。
2、金属材料：以金属(包括合金与纯金属)为基础的材料
3、无机非金属材料：一般而言，无机非金属材料泛指整个硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、
耐火材料、陶瓷等，因其化学组成均为硅酸盐类无机非金属材料又可称为硅酸盐材料。
4、生物玻璃：主要由Na2O-CaO-SiO2-P2O5体系为基础形成的、具有特殊表面活性，植入体内后可增强与周围组织
相互作用的玻璃。
5、活性生物玻璃：生物活性玻璃主要由硅、磷、钙、钠的氧化物组成，并在某些材料中含有少量的硼、镁、铝、钛等的氧化物。
6、碳素材料：
7、有机生物材料：
8、天然生物材料：在自然条件下生成的生物材料。主要包括天然纤维、生物体组织、结构蛋白和生物矿物等材料。
9、药用生物材料：药用生物材料是现代药物制剂中协助主药（原料药）产生特殊功能的一类材料，如控缓释、靶向、粘附等，以及包装药品或与药品直接接触的一类生物材料。
10、灭菌与消毒灭菌：用理化方法杀死一定物质中的微生物的微生物学基本技术。
消毒：是指杀死病原微生物、但不一定能杀死细菌芽孢的方法
11、湿热灭菌法：湿热灭菌法是指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为
介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡
12、化学灭菌法：化学灭菌法是指用化学药品直接作用于微生物而将其杀死的方法。
13、高分子材料:高分子材料就是以高分子化合物为主要成分的材料。所谓高分子就是分子量很大的一类化合物，
通常每个分子含有几千至几十万个原子。高分子有时也称为聚合物、高聚物等
14、塑料：常温下有一定形状，强度较高，在一定力的作用下形变
15、橡胶：常温下呈弹性，即受到很小的外力形变很大，可达原长的十余倍，去除外力以后又恢复原状的高分子材料
16、纤维：室温下分子的轴向强度很大，受力后形变很小，在一定的温度范围内力学性能变化不大的高分子材料。
17、陶瓷：陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品
18、玻璃：一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料
19、羟基磷灰石：磷酸钙的氢氧化合物，在水相溶剂中不溶，可用做蛋白质纯化的吸附剂，并能结合双链DNA从而
与单链DNA分开。
20、复合材料：由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体，通过复合工艺组
合而成的材料。除具备原材料的性能外，同时能产生新的性能。
21、纤维素:由D—吡喃葡萄糖经由β—1，4糖苷键连结的高分子化合物，具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁的主要成分，常与木质素、半纤维素、树脂等伴生在一起，是存在于自然界中数量最多的碳水化合物。纤维素由于是天然高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
22、醋酸纤维素：是纤维素上的羟基被乙酰基部分取代所得到的产物，它降低了氢键的影响，增加链时分离，使聚合物极性降低，因而可以采用溶剂浇注法和熔融法进行加工。是人工脏器中最常用的天然高分子材料。
23、甲壳素：也叫几丁质（chitin）、壳多糖、聚乙酰氨基葡糖。是一种动物多糖，在天然聚合物中几丁质的储存量仅次于纤维素居第二位。大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳中。虾、蟹壳中的几丁质是一种白色、无定形的半透明物质，与蛋白质共价结合，同时伴生着碳酸钙。近年来，几丁质已大量用于医药领域，如人造皮肤、骨缺损填充材料、药物环控释制剂的材料等。β—1，4糖苷键键合的N-乙酰氨基葡萄糖聚合物。
24、壳聚糖：脱乙酰甲壳素，聚-1,4-β-N-葡萄糖胺，也叫甲壳糖(chitosan)壳多糖、甲壳胺、几丁糖、几丁聚糖、蟹壳多糖等。壳聚糖是甲壳素脱去部分乙酰基后的产物。壳聚糖根据脱乙酰化的程度不同或含游离基的多寡而具有不同的性质。具有良好的生物相容性和可调节的生物降解性能。
25、胶原：胶原是人体和脊椎动物的主要结构蛋白，占人体内蛋白总量的25-30%，相当于体重6%，是支持组织和结缔组织（皮肤、肌腱和骨骼的有机部分）的主要组成成分。特点是：耐湿热、生物相容性良好、生物可降解、经过处理可消除抗原性、能促进组织修复、无异物反应。哺乳动物的皮肤胶原种属差异较小，不同种类的动物分离出的胶原极其相似。胶原蛋白中含有大量的甘氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸，同时因为胶原中羟基脯氨酸含量比较均一，因此由测量羟基脯氨酸的量、很容易计算出胶原含量。一般含有C.H.N.O.S五种元素，有些含有P和卤族元素或金属元素Fe、Cu、Zn、Cd等。
26、纤维蛋白：可简单的定义为纤维蛋白原在生理条件下凝固所形成的一种材料。主要来源于血浆蛋白，因此具有明显的血液相容性和组织相容性，没有毒性和其他不良影响。作为止血剂、创伤愈合剂和可降解生物材料在临床上已经应用很久：纤维蛋白的生理功能主要为止血，大的创伤其凝血机制受血小板粘附，血管收缩和纤维蛋白形成的效率影响。除开止血功能以外，纤维蛋白可明显地促进创伤的愈合，在愈合过程中，纤维蛋白被认为有明显的营养价值。从另一角度看，纤维蛋白可作为一种骨架，以促进细胞的增长，纤维蛋白还具有一定的杀菌作用，其沉积和移除的相对速率对维持血管完整起着重要作用，这一般归因子其作为外体细胞而被机体识别。
纤维蛋白原是一种血浆蛋白，在凝血酶的作用下可发生凝固，其在血浆中的浓度约为200~500毫克/100毫升。人类和牛血浆的纤维蛋白原的分子量约为33~34万之间，氨基酸的组成相差也不大。除开氨基酸外，纤维蛋白原也含有少量糖，其产生于肌脏，半衰期约为4~6天。
27、细胞:是生物体的形态结构和功能的基本单位。而细胞所表现出来的各种复杂的生命现象，都有一定的物质基础。构成细胞的物质称为原生质（protoplasm）或生命物质。
28、人体组织:组织是由形态和功能相同或相似的细胞和细胞外基质组成的，其中细胞是组成人体结果和功能的基本单位，而细胞外基质构成细胞生存的微环境，起到支持、联系、保护和营养等作用。根据组织的结构和功能特点，将人体的组织分为四类：上皮组织、结蹄组织（包括骨、软骨、血液、淋巴组织等）、肌肉组织和神经组织。这四
类组织总称为基本组织。
29、细胞分化:是指干细胞在形态结构、生理功能和生物化学特性方面稳定地转变成另一类型细胞的过程。干细胞是指任何来源于胚胎、胎儿或成年个体的具有自我更新和多向分化潜能的细胞，是机体的起源细胞，也是形成多种组织器官的祖细胞。
在多细胞生物中，细胞分化发生于整个生活史中，但胚胎期是最重要的细胞分化期。此期的细胞分化表现得最为充分、最为典型、而且异常迅速。
30、细胞间质:由有机质和无机质组成。有机质含有少量的基和大量的胶原纤维。无机质主要有大根据骨板的排列形式不同，可将骨组织分为密质和松质两类。密质由许多层骨板呈不同方式的紧密排列。松质由几层骨板排列成片状或针状的骨小梁，再由骨小梁互相连结成网。在骨板内或骨板之间有腔隙称骨陷窝，由骨陷窝向四周伸出的许多放射状小管称骨小管。量的钙盐。有机质和无机质紧密结合形成坚硬的板状结构称骨板。
31、成骨细胞:大多位于新生骨活跃的区域表面，细胞呈立方型，其长轴与骨表面垂直，细胞膜的表面有碱性磷酸酶的分布，并且具有甲状旁腺激素和降钙素受体，能够在这些激素的作用下，发挥相应的生理功能。成骨细胞能够形Ⅰ型胶原、骨钙素、骨桥蛋白等成骨组织的细胞外基质。
32、细胞的生长与分化:细胞的生长是指细胞通过分裂使细胞数目增加，使子细胞获得和母细胞相同遗传特性的过程，是生命得以不断地延续、繁衍最重要的基础。细胞分化就是由一种相同的细胞类型经过细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程。
33、结缔组织:结缔组织的一般特点是：细胞少，细胞间质多，细胞间质中有均质状态的基质和细丝状的纤维，以及丰富的血管和神经末梢。广义的结缔组织包括液态的血液、淋巴、固态的软骨及骨组织、纤维性固有结缔组织34、生物相容性：材料在生理环境中，生物体会对材料产生一定的生物学反应，同时材料也会在生物体内产生一定的有效作用，用以表征生物体与生物材料之间相互作用的生物学行为就是生物相容性。
35、组织相容性：生物材料除具备一般材料的力学、机械、物理、化学等性能外，还应满足各种生物功能的理化性能。还要具备与生物体各组织之间良好的相容性，称为组织相容性。
36、血液相容性：生物材料除具备一般材料的力学、机械、物理、化学等性能外，还应满足各种生物功能的理化性能。还要具备抗凝血和不损伤血液成份的能力，称为血液相容性
37、免疫相容性：生物材料除具备一般材料的力学、机械、物理、化学等性能外，还应满足各种生物功能的理化性能。还要具备低免疫原性或低异物反应，称为免疫相容性。
38、生物学环境：指处于生物系统中的生物材料周围的情况和条件，包括与其接触的体液，有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素，当然生物环境也受到材料自身组成和性质的影响。如生物材料的降解产物可能改变与其邻近体液的pH值和组成等，植入的动物种系、植入位置、应用目标、手术设计和创伤程度有关。
严格讲，生物学环境是指植入材料在真正服役期间所能遇到的各种短期和长期条件的总和。
39、内源性钙化：材料表面形成钙化常使材料丧失功能，使植入失败。生物体内产生的病理钙化有两种：转移性钙化：由组织中钙含量增加而产生；营养不良钙化：由营养供应受阻而产生。植入材料一般不会发生转移性钙化，而是营养不良钙化。由材料本身的因素所引起的钙化称为内源性钙化。
40、外源性钙化：材料表面形成钙化常使材料丧失功能，使植入失败。生物体内产生的病理钙化有两种：转移性钙化：由组织中钙含量增加而产生；营养不良钙化：由营养供应受阻而产生。植入材料一般不会发生转移性钙化，而是营养不良钙化。 材料以外的因素所引起的钙化称为外源性钙化。
41、血液凝固：血液流出血管后，逐渐由流体状态转变为不能流动的胶冻状的血块，这一过程称为凝血。凝血过程需要许多称为凝血因子的物质参与，一般认为有12种，除一种是钙离子外，其余均为蛋白质。 凝血过程基本分为三个阶段：
42、宿主反应：材料植入体内会引起活体系统对材料的反应，包括植入材料附近的局部组织反应及整个活体全身的反应。可能发生的宿主反应有多种类型，如局部反应、全身毒性反应、过敏反应、致畸反应、致癌反应等。 宿主反应是由植入材料的化学组成，分子及其部分结构在生物环境下被释放进入组织引起的。宿主反应有积极的一面，如新血管内膜在人工动脉表面生长，组织长入多孔材料的孔隙，结果有利于组织的再生和重建。也有消极的一面，如对组织机体的中毒作用、排斥作用等。
43、组织工程：应用生命科学与工程学的原理与方法，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下组织机构与功能关系的基础上，通过特定细胞的体外或体内培养形成具有特定功能的组织或器官替代物，可用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的一门学科。 44 、支架材料： 45、种子细胞 ：
46、干细胞：干细胞(stem cell)是指具有无限或较长期的自我更新能力，并能产生至少一种高度分化子代细胞的细胞。
47、细胞生长因子： 48、细胞外基质：
二、要点
1）生物材料的分类
按材料的来源分类：（天然、合成、半合成等） 按材料的使用要求分类：
①非植入材料：只与体表或体腔接触。如医疗器械、注射器、导管、绷带、敷料、创可贴等 ②半植入材料：植入体内一段时间，待功能完成后取出。如内固定材料、手术缝合线、隐形眼镜等。 ③植入材料：作为修复或替换材料长期植入体内。如人工器官、血管支架、牙科材料。
④体内降解材料: 在体内按一定的速渡降解成为人体可吸收的小分子.如药用高分子材料、组织工程支架材料等。
?按材料的性质分类：（有机、无机、金属等）
?按材料的应用部位分类：（口腔材料、眼科材料、骨科材料、心血管材料等）
2）生物材料研究的内容
1. 人体生理环境、组织结构、器官生理功能等及其临床替代方法和技术。
2. 特种生物功能材料的合成、改性、加工成型以及材料的特种功能与其结构之间的关系。
3. 材料与细胞、组织、血液、体液、蛋白、免疫、内分泌等系统的相互作用以及减少材料毒副作用的方法。
4. 材料的灭菌、消毒、医用安全性评价方法与标准以及管理法规的研究。
3）生物材料的选择
生物材料除具备一般材料的力学、机械、物理、化学等性能外，还应满足各种生物功能的理化性能。即生物相容性。具备与生物体各组织之间良好的相容性—组织相容性，又要具备抗凝血和不损伤血液成份的能力--血液相容性，同时还应具备低免疫原性或低异物反应—免疫相容性。
如果材料直接接触血液用于心血管系统，主要应考察材料与血液的相互作用，称为血液相容性；如果主要考察用于心血管系统之外与肌肉、骨骼、皮肤等
组织直接接触的材料的相容性，称为组织相容性，两者相互关联，又有所区别。而长期植入人体的材料必须关注材料的抗原性或免疫学性能。
由于人体组织器官的结构，功能及所处的环境有较大差别，故不同的组织所需要的替代材料有不同的要求。下面举例说明。
1，骨组织材料的选择，具备合适的力学性能，尤其是抗压强度和冲击韧性十分关键。
2，心血管材料的选择，符合相应器官生物流体力学性能的要求，，血液相容性好等。
3，药物释放材料的选择，材料要有与其相适应的物理、化学性能、能调节药物的释放速率，控制药物释放的时间，确定药物的释放器官等。
4）生物材料的评价
生物相容性评价实验包括体外试验和动物体内试验。
5）高分子材料作为生物材料的优缺点
高分子材料具有重量轻、比强度高、比模量大、耐腐蚀性能好、绝缘性好等优点
6）无机材料作为为生物材料的优缺点
7）高分子材料的溶胀、溶解与降解过程
高分子的溶解过程分两个阶段，先是溶剂分子渗入高分子内部，使高分子体积膨胀，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成均相体系。
大分子链在各种外界因素作用下，发生链的断裂使相对分子质量下降的反应叫降解反应。降解一般发生在最弱的键上或在特定条件下比较活泼的键上。当降解的产物是高分子单体时，这是主链断裂的极端情况，称为解聚，如聚甲基丙烯酸甲酯在高温下解聚为甲基丙烯酸甲酯。聚乳酸在体内降解成乳酸等
高分子的溶解：高分子被溶剂分散而得到混合的过程
高分子的溶胀：溶剂分子渗入到聚合物内部与聚合物链段混合使得高分子体积膨胀的过程
8）复合材料的性能特点
复合材料的最大优点就是获取各组分的优越性，形成一种新型材料，
1）高比强度和比模量：碳纤维-环氧树脂复合材料其比强度比钢高3倍以上，比模量比钢高3～5倍等。
2）抗疲劳性能好：金属材料的疲劳极限为抗拉强度的40％～50％，而碳纤维复合材料可达70％～80％
3）抗断能力强：纤维复合材料中有大量独立的纤维，当纤维断裂时，载荷就会重新分配到其他未破断的纤维上。4）优良的高温性能：铝合金在300℃时强度由500MPa降到30～50MPa，当用碳纤维或硼纤维增强后，在此温度下的强度基本上与室温下的相同。
5）减振性好：复合材料抗振性好的原因一是的比模量高，可以较大程度地避免产生共振；二是增强体与基体界面有吸收振动能量的作用，故产生振动也会很快地衰减下来。
6）其它性能：复合材料也具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、自润滑性能
9）甲壳素及其衍生物的性能和应用
A甲壳素及其衍生物的性能
a、物理性能
1溶解性能：甲壳素溶于六氟异丙醇和六氟丙酮的水合物中，酸与氯醇的结合也能溶解甲壳素。甲壳糖溶于酸性水溶液。
2亲水性和溶胀性：甲壳素的吸湿性接近于碱化化的纤维素，壳聚糖的吸水性与脱乙酰度有关。
3成膜性能；壳聚糖的成膜性能比甲壳素好
4相对分子量：
5热性能：200oC热分解速率最大，60oC发生失水6电学性能：取决于聚集态结构
6电学性能：取决于聚集态结构
B、化学性能
1脱乙酰基反应：甲壳素在40-50%的氢氧化钠溶液中，在80-120oC，搅拌4-5小时，可以产生壳聚糖。
2碱性甲壳素：甲壳素在43%的氢氧化钠溶液中浸泡3小时，得到碱性甲克素，其质量是原质量的3倍。
3盐的形成：壳聚糖与有机酸或无机酸反应可以形成各种溶于水的盐。
4氧化反应：氧化取代制备衍生物。
5低分子化和热分解：寡糖的药物性能利用。
C、甲壳素及其衍生物的生物活性
1免疫活性：具有免疫调节作用，主要是促进巨噬细胞吞噬功能；促进脾脏NK细胞的杀伤活性；对脾脏抗体形成细胞功能的增强作用。
2抑制微生物生长作用；大量的研究已经证明甲壳糖在体内、体外对多种细菌有抑制作用，有效的预防骨伤的感染。3对肌体细胞生长作用：主要表现在对红细胞、肿瘤细胞的黏附作用，对巨噬细胞、腹腔渗出细胞、肌细胞等的激活作用以及对淋巴细胞、成纤细胞和内皮细胞功能的抑制作用。
4对凝血功能的调节作用：止血作用主要是甲壳糖与红细胞之间的相互作用，而使红细胞聚集实现止血。抗凝血作用是通过甲壳素的磺化实现的。
5促进创面愈合的作用，对胆固醇代谢的调节作用。
D 甲壳素及其衍生物在医学中的应用
一、在医药卫生方面的应用：1、医用纤维和膜材料：手术缝合线、外科防粘连膜、创伤辅料、人工皮肤。2、药物载体：中药稳定剂、药物吸收促进剂、缓释控释药物、靶向药物。3、凝血作用：止血纱布、止血海绵。4、抗肿瘤作用5、增强免疫力6、降低脂肪和胆固醇7、人工器官：人工肝脏、肾、骨、血管等。
二、在食品中的应用：1、絮凝剂和增稠剂：用于酒、醋、酱油及各种浆状制品。 2、防腐、保鲜剂：对细菌、霉菌、酵母菌又将强的抑制作用。3、食品包装膜4、固定化酶载体：5、保健食品
三、在农业中的应用：防虫、防病、促进生长、环保杀虫剂；可降解地膜、饲料添加剂等。
四、在化妆品中的应用：保湿、润湿、成膜、抗静电、柔软毛发、护发、养发、固发、抗绉、消炎等。
10）透明质酸的制备
透明质酸（Hyaluronic），通常写为HA，有称玻璃酸，广泛存在于动物的皮肤，脐带，关节滑液，软骨，眼玻璃体，鸡冠，鸡胚，卵细胞和血管壁中。不同组织和细菌来源的HA无种属差异，由不同精制方法获得的HA ，相对分子量不同，但无种属差异。
绞碎，用丙酮
或乙醇脱脂
脱水风干
2~3次
（1）动物组织提取法
此方法是目前比较常用的方法。
(2)发酵法
菌种的筛选是HA生产的基础，要找高产HA的菌种，又不产生透明质酸酶的菌种。
发酵法生产HA的工艺流程如下：试管菌种接入三角瓶中37℃振荡培养12～18h,接入已灭菌的种子罐中,接种比例为1∶200,培养12～18h,经检菌体生长良好,无杂菌后接入已灭菌的发酵罐中,接种比例为1∶10。发酵过程中,需要检测的参数主要有pH值、溶氧量、葡萄糖含量、发酵液粘度、HA含量和菌体密度等。
11）胶原的性能及应用
A、胶原的性质
1胶原的两性电解质：
2胶原的相对分子量和分子量分布：取决于制备方法。
3胶原的胶体性质：胶原有许多极性侧基，亲水能力较强，吸收的水有结合水和自由状态的水两种。
4胶原蛋白的变性：引发变性的因素很多（加热，机械作用，辐射，化学试剂等），变性的结果是生物活性丢失。 5胶原的化学反应：与亚硝酸、醛、茚、酸、碱以及盐的反应。
B、应用
a、胶原蛋白一般的应用
1氨基酸：由蛋白质水解得到氨基酸，可用来制备氨基酸营养液。
2保健食品：补钙剂、排铝散、减肥降血脂、指甲头发护理剂。
3表面活性剂：润肤乳剂、洗发香波及其它化妆品。
4絮凝剂：两性电解质，絮凝范围大。
5黏合剂：墨水、墨汁、造纸的施胶剂，航空黏合剂。
6生物农药：
b、胶原蛋白一般的医用
1人造血浆：胶原蛋白纯化，祛除热源，分子量在5万-10万与血液的渗透压相当，可用做血浆的代用品。
2胶原蛋白海绵：止血剂，可用于几乎所有的外科手术。
3胶原蛋白纤维：用做制备手术缝合线、内衣内裤及其抗菌贴身服装
4固定化酶：对酶的亲合性好，能吸附多种酶和细胞。
5与甲壳素的并用：6人造活性皮肤7药物缓释材料
8其他医用材料。
12）人体组织的几种基本组织
根据组织的结构和功能特点，将人体的组织分为四类：上皮组织、结蹄组织（包括骨、软骨、血液、淋巴组织等）、肌肉组织和神经组织。这四类组织总称为基本组织。
A、上皮组织：根据上皮组织的分布、功能不同将它分为被覆上皮（（i）单层扁平上皮，（ii）单层立方上皮（iii）单层柱状上皮。（iv）假复层纤毛柱状上皮（v）复层扁平上皮。（vi）变移上皮vii复层柱状上皮）、腺上皮和感觉上皮。
B、结缔组织
C、肌肉组织：骨骼肌、心肌、平滑肌
D、神经组织
13）软骨及骨组织的主要特点
软骨由软骨组织及周围的软骨膜构成。软骨膜位于软骨表面，由致密结缔组织所组成，软骨膜对软骨的生长和营养起着很大的作用。软骨组织由软骨细胞、纤维和基质构成。基质呈凝胶状半固体。在软骨基质内有许多腔隙，叫软骨陷窝。软骨细胞位于软骨陷窝内，每个陷窝有两至数个软骨细胞；基质包埋软骨细胞，并包埋纤维。根据软骨基质内所含的纤维不同，软骨可分为透明软骨、弹性软骨和纤维软骨三种。
骨的主要组织是骨组织。骨组织由细胞间质和骨细胞构成。（1）细胞间质。由有机质和无机质组成。有机质含有少量的基和大量的胶原纤维。无机质主要有大量的钙盐。有机质和无机质紧密结合形成坚硬的板状结构称骨板。根据骨板的排列形式不同，可将骨组织分为密质和松质两类。密质由许多层骨板呈不同方式的紧密排列。松质由几层骨板排列成片状或针状的骨小梁，再由骨小梁互相连结成网。在骨板内或骨板之间有腔隙称骨陷窝，由骨陷窝向四周
伸出的许多放射状小管称骨小管。（2）骨组织的细胞成分。骨组织细胞成分按照形态学一般分为骨原细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞。细胞外基质包括有机成分和无机成分。骨组织内的各种细胞协同完成旧骨的吸收和新骨的形成，在骨再生的过程中这些细胞可同时存在，但位于不同的部位。
14）肌组织的主要功能
骨骼肌（skeletal muscle）一般借肌腱附着于骨骼上。结缔组织对骨骼肌具有支持、连接、营养和功能调整作用。心肌（cardiac muscle）分布于心壁及邻近心脏的大血管壁上，其收缩有自动节律性。心肌内没有如骨骼肌中的肌卫星细胞，而成人的心肌细胞一般不再分裂，所以当局部心肌受到损伤时，由周围的结缔组织增殖修复。
平滑肌（smooth muscle）广泛分布于消化管、呼吸道、血管等中空性器官的管壁内，平滑肌无横纹，相邻的平滑肌纤维之间通过缝隙连接，其收缩机制与骨骼肌类似，均是通过肌丝间的滑动来完成的。
15）角膜的主要结构特点
角膜（Cornea）形如圆盘状，稍向前凸，无色透明而有弹性，边缘与巩膜相连。角膜的组织结构从前向后分为五层。即：角膜上皮（复层扁平上皮）、前界层（均质膜，无细胞）、角膜基质（角膜厚度的90％，胶原板层，有角膜细胞）、后界层（均质膜）、角膜内皮（单层扁平上皮）。
16）皮肤的主要结构及功能
1. 皮肤的结构：皮肤分为表皮和真皮两层，并借皮下组织与深层组织相连。
2. 皮肤的功能：皮肤有保护、感受外环境刺激、吸收、分泌、调节体温及排泄代谢废物等功能。
17）组织损伤的原因及修复
1、组织损伤的原因造成细胞和组织损伤的原因很多，大致有：缺氧、化学物质和药物因素、物理因素、生物因素、免疫反应、遗传性缺陷、营养失衡及一些其它因素。
2、组织损伤的修复
损伤造成机体部分细胞和组织丧失后，机体对所形成缺损进行修补恢复的过程，称为修复（repair），修复后可完全或部分恢复组织的结构与功能。修复过程起始于损伤，损伤处坏死的细胞、组织碎片被清楚后，由其周围健康细胞分裂增生来完成修复过程。
修复过程可概括为两种不同的形式：
（1）由损伤周围的同种细胞来修复，称为再生（regeneration），如果完全恢复了原组织的结构和功能，则称为完全再生；
（2）由纤维结缔组织来修复，称为纤维性修复，以后形成瘢痕，故也称为瘢痕修复，属不完全再生。在大多数情况下，由于有多种组织发生损伤，故上述两种修复过程常同时存在。
18）材料与生物体之间相互作用及其后果。
当材料植入体内，若器官组织直接接触，就会对人体组织产生多种反应，人体也会对材料产生种种影响，这种影响又会产生新的生物反应，这就是材料与生物体之间的相互作用。
材料与生物体之间的相互作用分为生物体反应即宿主反应和材料反应。生物体反应主要有血液反应、免疫反应和组织反应，材料反应为物理性质变化和化学性质变化。
材料与生物体之间的相互作用主要有三个方面：机械相互作用，主要形式有摩擦、冲击、曲挠，会造成材料的物理性质发生改变，对于生物体则会引起急性全身反应如急性中毒或神经麻醉等；物理化学相互作用，主要是溶入、吸附、浸透等，会造成材料化学性质的变化如PH和吸附性，生物体则会引起慢性全身反应如慢毒性或致畸；最后是化学相互作用如分解修饰，改变材料的透过性化学反应性，是生物体引起急性局部反应如血栓和炎症。
19）材料在生物体内的反应
植入材料与生物环境之间相互作用的最简单形式是材料与组织之间的物质转移。
1膨胀浸析
如果物质（主要是体液）从组织进入材料的内部，材料就会因体积的增加而发生膨胀。如果液体进入材料内部或生物材料的某种组分溶解在组织的液相中，由于液体的浸入和吸收而使材料产生孔隙的过程叫做浸析。浸析有害的一面也有利的一面，前者发现植入材料前一定时间内发现有体积增大，表面增生，粘度下降等现象，但药物释放高分子恰恰利用了这种浸析作用使药物分子有计划的释放到组织中去。
2腐蚀和溶解
金属材料在体内的重要反应之一就是腐蚀和溶解，虽然有机材料和陶瓷也有腐蚀的问题，一般不显著，金属材料在体内的腐蚀主要是电化学腐蚀。
3吸收和降解
吸收：材料在生理环境中，可以借助体内溶解，降解或被细胞吞噬而被人体吸收。通过吸收过程使植入体的功能发生改变，也可能导致植入体所用材料的机械强度降低。
降解：在生理环境作用下，材料发生化学键的断裂，力学性能的下降等现象而使材料发生降解，导致材料的性能发生较大的变化。
吸收与降解即有关系，又有区别。分子量较大的物质人体无法吸收，而毒性降解产物人体也难以吸收。
4生物分子与材料表面的反应
（1）分子水平——化学方面的影响有变性和由基金属化合物的形成
（2）界面力学状况——表面张力决定着表面的吸附性能，因而影响材料与组织之间的界面张力，进而影响组织的功能。
20）影响组织反应的因素
①材料中的杂质：杂质的存在不仅会加速材料本身在体内的老化，而且还会加剧组织的生物学反应。
②物理力学性能：材料的硬度、模量、弹性等应与其周围组织尽可能匹配。
③形状：薄膜由于其阻隔作用而容易改变周围组织的正常生理环境，削弱其营养供应，而锐利的边角则会使其周围组织造成损伤而加剧其组织反应。
④表面的形态结构：粗糙不均匀的表面会加剧其周围组织的反应。
⑤高分子材料本体的化学结构：主要影响其体内的老化稳定性，而对其组织生物学反应的影响不十分明显。
⑥材料表面的分子结构和性质。
21）血栓的形成过程
答：材料与血液接触后，首先吸附血浆蛋白，引起白蛋白、球蛋白及其他各种蛋白在材料表面的吸附，然后引起红血球黏附，红细胞破裂产生溶血现象，血小板变性、破裂、释放凝血因子，逐步激活凝血因子Ⅲ，引起内源性凝血，或者是材料吸附血浆蛋白后，γ-球蛋白吸附，血小板吸附在材料表面受刺激，激活变得粘形，变形，进一步释放大量的血小板因子Ⅲ，引起内源性凝血，又或者是材料与血液接触后，首先吸附血浆蛋白，周围组织受到破坏，释放凝血因子Ⅻ和Ⅳ，激活血液内凝血因子Ⅲ，引发外源性凝血。可以看到，材料与血液接触，会同时引发内外源性凝血，均能引起凝血酶原复合物的形成，其催化凝血酶原转变为活性凝血酶，在钙离子和凝血酶的作用下，血浆中呈溶解状态的纤维蛋白原转变为不溶性的丝状纤维蛋白，这种丝状纤维蛋白交织成网将细胞网络在内形成凝血块，故而引起血液凝固形成血栓。
22）组织相容性的评价方法
①急性全身毒性：用材料和/或材料浸提液，通过单一或多种途径，由动物模型做试验，评价其有害作用，只是对小动物作初步的整体安全性观察。
②刺激试验：利用上述浸提液作家兔皮内刺激试验，按注射部位红斑、疤痛与水肿的形成程度把被检品刺激性分为五个等级。
③细胞毒性：由细胞培养技术、测定细胞溶解（死亡），抑制细胞生长和其它毒性，在细胞株选用，细胞培养操作方法以及结果判断均有不少改进，但迄今仍无一个统一完善的方法。
4局部毒性试验：将材料植入到适当部位或组织，观察7～90天，最后用光学显微境和电子显微镜评价材料对活体组织的局部毒性作用，但要有“标准样”作参比。
5致突试验：用哺乳动物或非哺乳动物细胞培养技术，测定由材料或/和材料浸提液引起的基因突变，染色体结构和数量变化或遣传毒性。
⑥亚慢性、慢性毒性：方法同急性全身毒性试验只是实验的时间，前者是比动物寿命的10%少一天的时间，后者是不少于动物寿命的10%（如大鼠2年，小鼠18个月，狗7年的生存期）。
⑦致癌基因的生物评价：致癌基因包括芳香胺，多环结构，多核芳香族碳水化合物，碱性物质，黄曲霉素，卤化碳水化合物，金属（Ni，Co，Ca）。
由单一途径或多种途径，在实验动物整个生存期间，测之材料或/和材料浸提液对基因突变的作用。
⑧生殖和发育毒性：主要是对计划生育材料的毒性刺激性试验，如避孕药物、缓释药物等。
23）器官移植的种类及其各自的优缺点
24）人工肾的基本原理
25）人工心脏及血管对材料的特殊要求
26）人工器官与组织工程器官的最主要区别
27）人工器官对材料的基本要求
28）组织工程与人工器官的区别
29）组织工程支架材料的基本功能
为体外构建工程组织或器官提供三维的细胞生长支架，使细胞间形成适宜的空间分布和必要的细胞联系提供特殊的生长和分化信号，诱导细胞的定向分化和维持细胞分化。
30）组织工程支架材料基本要求
?材料的生物相容性
?材料的力学性能(理学衰减）
?生物降解速度与体内吸收速度
?三维空间结构的要求及形成
?营养物质的提供
?价格问题
31）常用的几种支架材料的制备与改性
?组织工程网络构架的生物活性组装与表面修饰。
天然材料与合成材料的有机结合（复合、共混、接枝、嵌段等）技术
组织工程中转基因技术
与组织器官结构相匹配的三维结构精密加工技术
32）支架材料的理想模型
生物体内是由细胞和细胞间质构成，细胞是构成生物体功能的基本单位，细胞间质不仅有直接支持细胞组织的作用，而且可以影响细胞的形态，调控细胞的正常代谢、迁移、增殖、分化以及信息传递，因此生物体内的细胞间质是最理想的支架材料。
三、重点
1）生物材料的一般性要求
1、必须符合“医用级”标准
2、溶出物和可渗出物含量低
3、良好的生物稳定性（生物相容性）
4、优良的机械性能
5、便于灭菌和消毒
6、价格便宜→
2）生物材料的发展趋势
生物材料发展的四个阶段：直接天然材料→生物惰性材料→生物活性材料→生物降解材料→改性天然材料血液相容性材料的研制（抗凝血材料）
生物降解材料的研制及临床应用
人工器官的功能和结构改进
生物活性材料
组织工程化器官（再生医学）
开发新型医疗器械
缓释控释药物的开发及临床应用
材料与人体组织或器官之间的相互作用
3）骨组织置换材料的选择心血管材料的选择药物释放材料的选择
4）生物材料的灭菌与消毒目的
消毒是指破坏非芽孢型和增殖状态的微生物过程，使其达到无害，而灭菌时指杀灭产品中的一切微生物过程，使其达到无菌状态。
5）生物材料的特殊要求
①治病、诊病和防病，更要对人体健康无害；
②某些特殊应用的生物材料还必须具备生物降解和体内可吸收性能以及合适的力学性能；
③材料与活体之间具有良好的生物相容性；（其中包括对血液的反应（血液相容性），对生物组织的反应（组织相容性）和免疫反应性能等。）
④生物材料的生物老化性能、降解产品的物理、化学性能均是生物材料十分重要性能指标。
6）生物材料的功能要求
（1）力学性能（材料在外力的作用下所表现出的综合性能）
（2）耐磨擦和磨损性能
（3）血液流动性
（4）体液流动性
（5）光、电、音传导性能
（6）药物的缓释控释性能
（7）生物降解和人体吸收性能
（8）组织再生的诱导作用
7）几种常见高分子材料的制备
8）羟基磷灰石的制备方法
(1) 干法(固相反应法):如用固相的CaCO3和CaHPO4制取多孔性羟基磷灰石。由于是固相反应,该法反应速度慢,需长时间的反应,生成产物粒径大,原料粉需长时间混磨,过程易粘污,产物的活性差。
(2) 水热法: 将CaHPO4·2H2O(0.15162g) 和Ca(OH)2(0.11482g)作为反应物溶于40mL去离子水中,分别用冰醋酸溶液或KOH溶液调pH。将具有一定pH值的溶液放入50mL的高压釜中,在60～140℃水热处理24h,产物经过滤并用去离子水洗涤至滤液pH值为7,在60～100℃下烘干。该法能获得大而完整的HA单晶,弥补晶格缺陷,但设备要求强度高,成本高。
(3) 湿法(溶液反应法):此法装置简单,易得组成均匀、粒度细的陶瓷粉末,本法主要有两种典型方法：
A.可溶性钙盐与磷酸盐溶液的复分解反应,生成HA沉淀的反应式为:
10Ca(NO3)2+6NH4H2PO4+14NH4OH→Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+2H2O
副产物为NH4NO3，产品需要洗涤,且生成的HA为胶体状,固液分离困难,过滤,洗涤时间长。
B.酸碱中和反应,反应式为:
10Ca(OH)2+6H3PO4→Ca10(PO4)6(OH)2+18H2O
反应唯一产物为水,不需洗涤,但反应属于液—固多项反应,需反应时间长,常温下易形成溶胶产物,固液分离困难。
Ca/P比值为5∶3配制含钙液(0.25L×0.5molPL)和含磷液(0.25L×0.3molPL),为维持pH值于碱性范围(pH=9～14),实际控制在8～12,将含磷液向含钙液(或Ca(OH)2悬浮液)中滴加;复分解反应需加NH4OH调节pH值,于1000mL烧杯中伴以搅拌,用可调电炉维持在一定的反应温度(25～100℃),一定时间间隔用广泛pH试纸测取反应液pH值,控制加料速
度以维持一定pH值,并不时滴加蒸馏水以补充蒸发掉的水分,停止反应，陈化1d。产物烘干后在高温下煅烧。
9）复合材料的制备与应用
甲壳素及其衍生物的制备
（1）甲壳素的制备：关键是出去原料中的蛋白质、碳酸钙和有毒重金属等。制备的方法很多，目前工业上常采用酸碱法，但作为生物材料的制备方法还有：酶法、水合肼法、相转移法、微波法以及综合生产法等。
（2）壳聚糖的制备：制备方法主要是碱处理，影响粘度的因素的主次次序是：浸酸时间、碱溶液的浓度、除蛋白质的碱煮时间、脱乙酰的反应温度、脱乙酰的时间、盐酸浓度。
脱乙酰化程度的测定可以采用核磁共振、红外光谱、电位滴定、质谱、化学滴定等方法。
10）细胞的结构与功能
细胞的基本结构
人体结构和功能的基本单位是细胞。构成人体的各种细胞由于生物功能和所处环境条件的不同，其形状和大小也不相同。多数细胞的大小在6~30微米之间。
各种细胞的基本结构均由细胞膜、细胞质和细胞核几部分构成。
细胞膜：各种细胞的表面都有一层膜，称细胞膜。由于它包在细胞质的外面，所以也叫质膜。另外，细胞核的表面也有膜，细胞中某些细胞器也有膜，称为细胞内膜。细胞膜和细胞内膜统称为生物膜。
细胞质：是指细胞膜与细胞核之间的物质，它在生活状态时为透明胶状物质。它包括细胞质基质（亦称细胞液）、各种细胞器和内含物。细胞质是位于细胞膜与细胞核之间的细胞内成分，内含大量的细胞器，其中主要有：线粒体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、核糖体、细胞骨架、中心粒以及鞭毛和纤毛等。
细胞核：是细胞内一个极其重要的结构。细胞核的主要功能是蕴藏遗传信息，在一定程度上控制着细胞的代谢、分化和繁殖等活动。遗传的物质基础主要在细胞核中，任何有核的细胞，一旦失去了核便失云其固有的生活功能，并很快趋于死亡。
11）细胞间质的主要组成
细胞间质：由有机质和无机质组成。有机质含有少量的基和大量的胶原纤维。无机质主要有大量的钙盐。有机质和无机质紧密结合形成坚硬的板状结构称骨板。根据骨板的排列形式不同，可将骨组织分为密质和松质两类。密质由许多层骨板呈不同方式的紧密排列。松质由几层骨板排列成片状或针状的骨小梁，再由骨小梁互相连结成网。在骨
板内或骨板之间有腔隙称骨陷窝，由骨陷窝向四周伸出的许多放射状小管称骨小管。
12）血液的主要成分
液由血浆和血细胞两部分组成，合称全血。血细胞悬浮于血浆中，分为红细胞、白细胞和血小板等
13）组织的修复与再生
组织损伤的修复
损伤造成机体部分细胞和组织丧失后，机体对所形成缺损进行修补恢复的过程，称为修复（repair），修复后可完全或部分恢复组织的结构与功能。修复过程起始于损伤，损伤处坏死的细胞、组织碎片被清楚后，由其周围健康细胞分裂增生来完成修复过程。
修复过程可概括为两种不同的形式：（1）由损伤周围的同种细胞来修复，称为再生（regeneration），如果完全恢复了原组织的结构和功能，则称为完全再生；（2）由纤维结缔组织来修复，称为纤维性修复，以后形成瘢痕，故也称为瘢痕修复，属不完全再生。在大多数情况下，由于有多种组织发生损伤，故上述两种修复过程常同时存在。
14）材料对组织功能的影响
15）材料引发的感染与钙化及其影响因素
1 材料引起的感染：
感染是植入材料在临床上最常见的主要并发症之一，有大约1～10%的植入患者发生感染，有些感染可被抗生素和宿主的自身免疫所抑制，材料不必取出，但有些感染也经常发生功能损失，心血管血流材料引起感染会使患者死亡。引发感染的因素很多，发生感染的机理还不清楚，但以下几个方面应引起注意：
（i）材料的消毒，保证材料无菌，细菌感染加重。
（ii）感染部位可由巨噬细胞与炎症细胞的相互作用而抑制炎症，但植入体可能限制了巨噬细胞的迁移，使其难以产生抗感染生理过程。
（iii）材料的形态与感染有关：单纤维材料比有孔或复合纤维材料具有更强的抗感染能力。
（iv）材料的浸出物、降解产物也会引起感染，有时会出现无源性感染。
2 材料引发的钙化(calcification)
材料表面形成钙化常使材料丧失功能，使植入失败。
生物体内产生的病理钙化有两种：
转移性钙化：由组织中钙含量增加而产生。
营养不良钙化：由营养供应受阻而产生。
植入材料一般不会发生转移性钙化，而是营养不良钙化。
按钙化的形成因素可将钙化分为两种：
（i）内源性钙化：指由材料本身的因素所引起的钙化。
（ii)外源性钙化：指材料以外的因素所引起的钙化。
3 影响钙化的因素：
（i）材料的机械运动，应力存在处先发生钙化。
（ii）材料表面的缺陷：由于缺陷能加速细胞沉积。
（iii）剪切应力，局部过热，而导致细胞死亡。
（iv）凝血加速钙化，血小板吸附。
（v）体液的钙、磷含量，成骨素、脂质和脂蛋白，也是加速钙化的原因。
16）血液凝固的机理与材料引发的凝血
血液凝固：血液流出血管后，逐渐由流体状态转变为不能流动的胶冻状的血块，这一过程称为凝血。凝血过程需要许多称为凝血因子的物质参与，一般认为有12种，除一种是钙离子外，其余均为蛋白质。
材料导致的凝血：
17）材料的结构与抗凝血之间的关系
（1）含水结构：含水或亲水性材料表面具有较好的抗凝血性能。
（2）表面电荷：红细胞、白细胞、血小板带负电荷，材料表面带有适当负电荷则具有较好的抗凝血性能。
（3）表面张力与界面自由能：材料表面张力值越大，界面自由能越大，抗凝血性能应较差。
（4）亲水性和疏水性：亲水性表面要比疏水性表面吸附蛋白量少
超疏水表面同样具有较好的血液相容性
（5）相分离结构：宏观光滑、微观多相分离的结构，使其血管壁具有良好的血液相容性。
18）组织工程的三个基本要素
种子细胞-组织工程研究的基础
成体干细胞--发育同源细胞--胚胎干细胞--同种异体干细胞--同源双倍体胚胎干细胞系--异种干细胞系
细胞支架————组织工程研究的桥梁
种子细胞生存和依附的三维支架--需有良好的生物相容性和组织相容性--具有生物可降解性、可塑性、孔隙率、机械强度--足够的表面积容纳细胞及促进细胞生长
组织构建————组织工程研究的核心
最大限度模拟出组织器官再生的内环境--力学因素在组织器官构建中显示出重要作用--强调体内构建的重要性与不可替代性
19）组织工程支架材料主要改性技术
天然材料的改性：
?调节材料的降解速率
?支架材料的力学衰减规律
?调节材料的亲疏水性
?提高其与细胞的亲和力；
?引入生长因子的缓释系统
20）天然材料与合成材料作为支架材料的主要优缺点
合成材料：强度好，易加工，生物相容性差，降解产物有毒，难以与生长因子复合天然材料：生物相容性好，降解产物无毒，易于与生长因子复合，强度差，加工难
21）构建支架材料的三个基本要素
基质的外观结构(cm－mm尺寸)，决定了工程化组织的形状和大小
基质的孔径大小（μm尺寸），调节细胞的长入和生长
基质的表面化学性质（nm尺寸）；控制着细胞的粘附和诱导细胞的基因表达
22）目前支架材料存在的主要问题
支架材料的关键问题之一材料与细胞或组织之间的相互作用机理有待进一步解决支架材料的关键问题之二支架材料的立体结构与天然组织结构相近或相似
支架材料的关键问题之三材料的降解速率调节和降解产物的毒性问题
支架材料的关键问题之四材料的性能无法与生物体内的细胞间质相比
生物医用材料产业发展现状及思考生物医用材料是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料，与人类的健康息息相关。随着经济发展水平提高，大健康概念日趋升温，加之当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，当代生物医用材料产业已经成为快速发展的高科技新兴产业。 一、生物医用材料及其产业概述生物医用材料又称为生物材料，其传统领域主要包括支持运动功能人工器官（骨科植入物、人工骨、人工关节、人工假肢等），血液循环功能人工器官（人工血管、人工心脏瓣膜等）整形美容功能人工器官、感觉功能人工器官（人工晶体、人工耳蜗等）等，新型领域主要包括分子诊断、3D 打印等。 生物医用材料的特征主要包括：安全性、耐老化、亲和性，及物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。同时，便于消毒灭菌、无毒无热源，不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料，其要求各有侧重。其产业特征包括：低原材料消耗、低能耗、低环境污染、高技术附加值，高投入、高风险、高收益、知识与技术密集。 二、生物医用材料及其产业发展现状 （一）市场分析
2016 年全球生物医用材料市场规模为709 亿美元，预计2021 年将达到1491.7 亿美元，2016 ～2021 年的复合年增长率为16% 。骨科植入材料和心血管材料是生物医用材料市场占比最高的两个细分领域，其中骨科植入材料占据了全球生物医用材料市场的头把交椅，市场占有率为37.5% 。心血管材料占据生物医用材料市场的36.1% 。其他的主要细分领域还包括牙科材料、血液净化材料、生物再生材料和医用耗材。 （二）竞争态势全球生物医用材料和制品持续增长，美国、欧盟、日本仍然占据绝对领先优势。2015 年，在全球医疗器械生产和消费方面，美国、欧盟、日本的市场占比分别为41% 、31% 和14% 。 美国的生物医用材料产业集聚于技术资源丰富的硅谷、128 号公路科技园、北卡罗来纳研究三角园，以及临床资源丰富的明尼阿波利斯及克利夫兰医学中心等；德国聚集于巴州艾尔格兰、图林根州等地区；日本聚集于筑波、神奈川、九州科技园等。 图1 ：主要国家生物医用材料销售收入占全球医疗器械市场比例分析 中国和印度拥有最多的人口，且其医疗保健系统正在发展 当中尚未成熟，因此在医学发展和临床巨大需求的驱动下最具
附件10 “生物医用材料研发与组织器官修复替代” 重点专项2018年度项目申报指南 “生物医用材料研发与组织器官修复替代”重点专项旨在面向国家发展大健康产业和转变经济发展方式对生物医用材料的重大战略需求，把握生物医用材料科学与产业发展的趋势和前沿，抢抓生物医用材料革命性变革的重大机遇，充分利用我国生物医用材料科学与工程研究方面的基础和优势，以新型骨骼—肌肉系统、心血管系统材料、植入器械及高值医用耗材为重点，开发一批新产品，突破一批关键技术，培育一批具有国际竞争力的高集中度多元化生产的龙头企业以及创新团队，构建我国新一代生物医用材料产业体系，引领生物医用材料产业技术进步，为我国生物医用材料产业跻身国际先进行列提供科技支撑。 本专项按照多学科结合、全链条部署、一体化实施的原则，鼓励产、学、研、医联合申报，围绕项目的总体目标，部署前沿
科学及基础创新、关键核心技术、产品开发、典型示范4大研究任务，以及涉及前沿科学及基础创新、关键核心技术、产品开发、典型示范等的医用级原材料的研发及产业化、标准和规范研究、临床及临床转化研究3项重点任务。 2018年将继续围绕前沿科学及基础创新、关键核心技术、产品开发、典型示范4大研究任务部署12个方向，拟支持19个项目，国拨经费约为3亿元。实施周期为2018—2020年。 1. 前沿科学及基础创新 1.1纳米生物材料及其纳米生物学效应与风险的基础研究 研究内容：自然组织的纳米结构及其装配；合成纳米生物材料的积极和负面的纳米生物学效应及其临床应用前景和风险，包括：特定自然组织的纳米分层结构及其自装配原理及高通量计算模拟和实验研究，纳米粒子对细胞选择性凋亡和增殖的作用机制研究，纳米生物材料在体内的降解机制、降解产物对组织再生的影响及生物学风险研究，纳米生物陶瓷及复合材料的高生物活性
医学细胞生物学期末复习资料 第一章绪论 一、A型题 1. 世界上第一个在显微镜下看到活细胞的人是 A. Robert Hooke B、Leeuwenhoek C、Mendel D、Golgi E、Brown 2. 生命活动的基本结构和功能单位是 A、细胞核 B、细胞膜 C、细胞器 D、细胞质 E、细胞 3. 被誉为十九世纪自然科学三大发现之一的是 A、中心法则 B、基因学说 C、半保留复制 D、细胞学说 E、DNA双螺旋结构模型 4. 细胞学说的提出者是 A、Robert Hooke和Leeuwenhoek； B、Crick和Watson； C、Schleiden和Schwann； D、Sichold和Virchow； E、以上都不是 二、X型题 1. 当今细胞生物学的发展热点集中在_______等方面 A、细胞信号转导 B、细胞增殖及细胞周期的调控 C、细胞的生长及分化 D、干细胞及其应用 E、细胞的衰老及死亡 2. ______促使细胞学发展为分子细胞生物学 A、细胞显微结构的研究 B、细胞超微结构的研究 C、细胞工程学的发展 D、分子生物学的发展 E、克隆技术的发展 三、判断题 1. 细胞生物学是研究细胞基本结构的科学。 2. 细胞的亚显微结构是指在光学显微镜下观察到的结构。 3. 细胞是生命体的结构和生命活动的基本单位。 4. 英国学者Robert Hooke第一次观察到活细胞有机体。 5. 细胞学说、进化论、遗传学的基本定律被列为19世纪自然科学的“三大发现”。 四、填空题 ?细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。?1838年，施莱登和施旺提出了细胞学说，认为细胞? ?是一切动植物的基本单位。 ?1858年德国病理学家魏尔肖提出一切细胞只能来自原来的细胞的观点，通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。 第二章细胞的起源及进化 一、A型题 1. 由非细胞原始生命演化为细胞生物的转变中首先出现的是 A、细胞膜； B、细胞核； C、细胞器； D、核仁； E、内质网 2. 在分类学上，病毒属于 A、原核细胞 B、真核细胞 C、多种细胞生物 D、共生生物 E、非细胞结构生物 3. 目前发现的最小的细胞是 A、细菌 B、双线菌 C、支原体 D、绿藻 E、立克次氏体 4. 原核细胞和真核细胞都具有的细胞器是 A、中心体； B、线粒体； C、核糖体； D、高尔基复合体； E、溶酶体 5. 一个原核细胞的染色体含有 A、一条DNA并及RNA、组蛋白结合在一起； B、一条DNA及组蛋白结合在一起； C、一条DNA不及RNA、组蛋白结合在一起； D、一条以上裸露的DNA； E、一条以上裸露的DNA及RNA结合在一起 6. 关于真核细胞，下列哪项叙述有误 A、有真正的细胞核； B、体积一般比原核细胞大； C、有多条DNA分子并及组蛋白结合构成染色质； D、遗传信息的转录及翻译同时进行； E、膜性细胞器发达 7. 下面那种生物体属于真核细胞 A、酵母 B、蓝藻 C、病毒 D、类病毒 E、支原体 8. 下列哪种细胞属于原核生物 A、精子细胞 B、红细胞 C、细菌细胞 D、裂殖酵母 E、绿藻 9. 原核细胞的mRNA转录及蛋白质翻译 A、同时进行； B、均在细胞核中进行； C、分别在细胞核和细胞质中进行；
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。生物医用材料是用来对于生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，它是研究人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。 二关键词: 生物，医学，材料，医疗器械，创伤，组织，植入 biomedical material，new materials 三文献综述 1生物医用材料定义 生物医用材料（biomedical material）是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。它是研究人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。当代生物材料已处于实现重大突破的边缘，不远的将来，科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官，生物医用材料和制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产业. 由生物分子构成生物材料，再由生物材料构成生物部件。生物体内各种材料和部件有各自的生物功能。它们是“活”的，也是被整体生物控制的。生物材料中有的是结构材料，包括骨、牙等硬组织材料和肌肉、腱、皮肤等软组织；还有许多功能材料所构成的功能部件，如眼球晶状体是由晶状体蛋白包在上皮细胞组成的薄膜内而形成的无散射、无吸收、可连续变焦的广角透镜。在生物体内生长有不同功能的材料和部件，材料科学的发展方向之一是模拟这些生物材料制造人工材料。它们可以做生物部件的人工代替物，也可以在非医学领域中使用。前者如人工瓣膜、人工关节等；后者则有模拟生物黏合剂、模拟酶、模拟生物膜等 2生物医用材料的分类 生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。通常是按材料属性分为：合成高分子材料（聚氨醋、聚醋、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶
1、细菌以微米（）为单位。按其外形主要有球菌、杆菌和螺旋菌三大类。 2、细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等各种细菌都有，是细菌的基本结构；荚膜、鞭毛、菌 毛、芽胞仅某些细菌具有，为其特殊结构。 3、细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受 损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。又称细菌L型。 4、质粒是染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。 5、根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。 6、某些细菌在一定的环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体， 是细菌的休眠形式，称为芽孢。产生芽孢的细菌都是G+菌。 7、革兰氏染色：原理：（1）革兰阳性菌细胞壁结构较致密，肽聚糖层厚，脂质含量少，乙 醇不易透入；而格兰阴性菌细胞壁结构较疏松，肽聚糖层少，脂质含量多，乙醇易渗入。 （2）革兰阳性菌的等电点低（pI2~3），革兰阴性菌等电点较高（pI4~5），在相同pH条件下，革兰阳性菌所带负电荷比革兰阴性菌多，与带正电荷的结晶紫染料结合较牢固且不易脱色。（3）革兰阳性菌细胞内含有大量核糖核酸镁盐，可与结晶紫和碘牢固地结合成大分子复合物，不易被乙醇脱色；而革兰阴性菌细胞内含极少量的核糖核酸镁盐，吸附染料量少，形成的复合物分子也较小，故易被乙醇脱色。 方法：（1）初染：将结晶紫染液加于制好的涂片上，染色1min，用细流水冲洗，甩去积水。 （2）媒染：加卢戈碘液作用1min，用细流水冲洗，甩去积水。（3）脱色：滴加95%酒精数滴，摇动玻片数秒钟，使均匀脱色，然后斜持玻片，再滴加酒精，直到流下的酒精无色为止（约30s），用细流水冲洗，甩去积水。（4）复染：加稀释石炭酸复红染10s，用细流水冲洗，甩去积水。 结果：Ｇ+菌：紫色G—菌：红色 8、根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为自养菌和异养菌两大营养类型。 9、某些细菌生长所必需的但自身又不能合成，必须由外界供给的物质称为生长因子。 10、营养物质进入菌体内的方式有被动扩散和主动转运系统。 11、根据细菌代谢时对分子氧的需要与否，可以分为四类：专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌 氧菌、专性厌氧菌。 12、研究细菌的生物学性状（形态染色、生化反应、药物敏感试验等）应选用对数期的细菌。 13、各种细菌所具有的酶不完全相同，对营养物质的分解能力亦不一致，因而其代谢产物有 别。根据此特点，利用生物化学方法来鉴别不同细菌称为细菌的生化反应试验。 14、吲哚（I）、甲基红（M）、VP（V）、枸橼酸盐利用（C）四种试验常用于鉴定肠道杆菌， 合称为IMViC试验。 15、热原质或称致热源，是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反映的物质。 16、外毒素是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质； 内毒素是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖，当菌体死亡崩裂后游离出来，外毒素毒性强于内毒素。 17、某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质称为 抗生素。某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质称为细菌素。 18、在培养基中加入某种化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另一些细菌生长，从 而将后者从混杂的标本中分离出来，这种培养基称为选择培养基。 19、鉴别培养基是用于培养和区分不同细菌种类的培养基。 20、可根据培养基的物理状态的不同分为液体、固体和半固体培养基三大类。 21、将标本或培养物划线接种在固体培养基的表面，因划线的分散作用，使许多原混杂的细 菌在固体培养基表面上散开，称为分离培养。单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌
全球生物医用材料市场分析 一、市场规模 生物材料是一门新兴的多学科交叉融合的前沿科学。自20世纪90年代后期以来，世界生物材料科学和技术迅速发展，全球的生物医用材料和医疗器械市场以每年13%的速度快速增长。即使在当今全球经济低迷的大环境下，生物材料和医疗器械仍是少数几个保持高增长的朝阳产业之一，充分体现了生物材料具有强大的生命力和广阔的发展前景。 近年来，世界生物材料市场发展势头更为迅猛，其发展态势可与信息、汽车产业在世界经济中的地位相比。根据1988年美国国家健康统计中心调查，美国已有1100万人（不包括齿科材料）植入了一件以上的生物医用材料，全球达3000万人以上，1995年世界生物医用材料市场已达200亿美元。中国科学院在2002年《高技术发展报告》中披露，1990年至1995年，世界生物医用材料市场以每年大于20%的速度增长。2000年，全球医疗器械市场已达1650亿美元，其中生物医学材料及制品约占40%至50%，发展到2005年，全球生物材料市场已超过2300亿美元。 生物医学材料在2010年的全球市场规模达3209亿美元，年增长率为10.8%。就市场需求面而言，主要市场增长动能来自于欧、美、日等国家老年人口数目提升及慢性疾病问题逐渐增加，对于人工关节等骨科应用及心脏支架等心血管应用的需求持续攀升，预期未来市场将仍维持稳定成长趋势。同时由于全球生医材料的应用领域的扩展、产品技术的改良和人们对生物材料产品接受度的逐渐提升，也是促使生物材料市场需求和提升市场规模的主要推动力。 近20年来，全球生物医用材料和制品持续增长，美国、西欧、日本仍然占据绝对领先优势。中投顾问发布的《2017-2021年中国生物医用材料行业投资分析及前景预测报告》数据显示：2015年，美国、欧盟、中国、日本销售收入占全球医疗器械市场之比分别为39%、28%、12%和11%。 图表主要国家生物医用材料销售收入占全球医疗器械市场比重 中投顾问·让投资更安全经营更稳健
生物医用高分子材料研究进展及趋势
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势
学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗
器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。
医学生物学解答题 (一)蛋白质的结构单位是什么?它的结构特点是什么？ 氨基酸每个氨基酸的α-碳上连接一个羧基，一个氨基，一个氢原子和一个侧链R基团。20种氨基酸结构的差别就在于它们的R基团结构的不同。 （四）蛋白质的空间结构包括哪几级结构？在哪级结构上表现出生物学活性？ 一二三四级结构；三级结构 （六）蛋白质的变构与变性？蛋白质的变性在医学上有何重要用途？ 变构:在生物体内复杂多变的环境中，某些代谢中间物或变构剂能是蛋白质的构象发生轻微变化，从而使其生物活性发生改变，使其更有效地完成生理功能。这种通过蛋白质构象变化而实现调节功能的现象，称为变构或变构调节。 变性:蛋白质分子受到某些物理因素，如高温、高压、紫外线照射等，或化学因素，如强酸、强碱、有机溶剂等的影响时，空间结构发生破坏，理化性质改变，生物活性丧失，这一过程称为蛋白质的变性。 变性作用：当在保存蛋白质制剂，如酶、血清、疫苗时，需要低温保存，以防止蛋白质的变性，而当用高压、高温、紫外线照射等方法消毒杀菌时，可使病原微生物的蛋白质变性。（七）酶的化学本质及特性是什么？ 酶的化学本质：大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。 酶的特性:1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；3、多样性：酶的种类很多，大约有4000多种；4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。5、活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等。 6.有些酶的催化性与辅因子有关。7.易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。 （八）核酸的基本结构单位是什么？磷酸、戊糖、碱基是如何构成核苷酸的？ 核酸的基本结构单位是核苷酸。核苷中戊糖5’位碳上的羟基（—OH）和磷酸上的氢（—H）结合，脱掉一分子的水，形成的化合物，称为核苷酸，即单核苷酸，其连接键为磷酸酯键。（九）什么是3，-5，磷酸二酯键？什么是多核苷酸的5，端和3，端？ 是由前一个核苷酸戊糖3’碳位上的羟基与后一个核苷酸戊糖5’碳位磷酸上的氢结合，在核酸聚合酶的催化下，脱掉一分子连接而成。 在戊糖5’碳位上油磷酸基游离者，称为5’端，即首段。而戊糖3碳位上油羟基游离者，称为3端，即尾端。 （十三）DNA的功能？ DNA是遗传物质，是遗传信息的载体。在遗传信息的传递过程中，DNA分子要进行自我复制，然后经过细胞分裂，将遗传信息传给子代细胞，并且在子代细胞中，DNA分子中的遗传信息经过转录、翻译，才能表达出相应的遗传性状。：1.DNA的半保留复制。2.DNA的转录。 (十四) RNA的种类有哪些?它们的结构特点和功能？ tRNA（转运RNA）, rRNA（核糖体RNA）, mRNA（信使RNA）。还有核酶和微小RNA等。功能：mRNA 从细胞核内的DNA分子上转录出遗传信息。并带到细胞质的核糖体上，作为合成蛋白质的模板。 tRNA 是识别被激活的氨基酸，合成氨酰-tRNA复合体，并借自身的反密码子与mRNA上的密码子‘咬合’，将携带的氨基酸运输到核糖体，供合成蛋白质需要。
生物医用材料 高分子材料、无机材料及金属材料均已在生物医学领域被应用，作为人体修复材料。但从生物相容性的特性分析，则高分子材料与无机材料有着更大的应用前景。美国于1996年对人工骨与各类关节的市场需求量预测为约200万件，中国骨折病人约10倍于此。是一项重大的社会福利问题。 无机生物医用材料可分为三大类，即惰性材料、表面活性材料及可吸收材料。属于惰性材料类的有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、生物微晶玻璃、复合材料及涂层材料。属于表面活性材料类的有生物活性玻璃、生物活性微晶玻璃、磷灰石类材料、复合及涂层材料。属于可吸收材料类的主要是羟基磷灰石及可吸收的磷酸钙材料。 本文拟对涂层材料稍加介绍。其制备方法是以上述三类材料中的任何一种为对象，一般以钛合金为基底，用等离子喷涂方法将它们在基底材料上形成一层结合牢固的涂层。这类涂层材料具有若干优点，首先可使具有生物相容性好的材料直接与生物体相接触；其次可以利用钛合金基底的强度与韧性；另外涂层材料含有许多微孔，又与被植入体周围的生物体相容，在动物中大量、长期试验证明，生物组织可以长入到微孔中，亲合性好，形成紧密的结合体。因此是比较理想的植入体。现已有肘关节、膝关节及髋关节产品，可供医生选用。在上海一地已有二百多病例。根据对植入髋关节病人的实例统计，在未植入前，有2/3的病人在没有手杖时，就完全不能行走；而在植入后则有90％的病人借助手杖即可长距离行走，其中3/4的病人可脱开手杖行走，效果相当明显。 以上谈了四点不求全面，但已看出高性能无机材料可具有多种优异的性能，因而获得了广泛的应用，并有着巨大的发展潜力和美好的前景。新材料和材料科学与工程本身就是高技术的重要组成部分；而且其他众多高技术领域的发展，都离不开新材料作为它们的基础与支撑。因此展望高性能无机材料的未来，将是一幅十分诱人的图画。
登陆QQ邮箱，对比重点是否有出路 1、败血症：病原菌侵入血流，并在其中生长繁殖，同时，产生毒素，引起严重中毒症状。 2、病原微生物：对人类和动物、植物具有致病性的微生物称病原微生物。 3、潜伏感染：宿主与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态，病菌潜伏在病灶内或某些特殊组织中，一般不出现在血液、分泌物或排泄物中，一旦机体抵抗力下降，潜伏致病菌大量繁殖，即可使疾病复发。 4、菌群失调：是指在原微生境或其他有菌微生境内正常微生物群发生的定量和定性的异常变化。这种变化主要是量的变化，故也称比例失调。 5、消毒：杀灭物体上的病原微生物，但不一定能杀死芽胞的方法 6、无菌操作：防止微生物进入人体或其他物体的操作方法。 7、条件致病微生物：某些微生物在正常情况下不致病，但在正常菌群当其菌群失调、定位转移、宿主转换或宿主抵抗力的严重降低时，可引起疾病，称条件致病菌。 8、显性感染：当机体抗感染的免疫力较弱，或侵入的致病菌数 量较多、毒力较强，以致机体的组织细胞受到不同程度的损害，生理功能也发生改变，并出现一系列的临床症状和体症。 9、菌落：单个细菌经培养后分裂繁殖成的一堆肉眼可见的细菌集团 10、毒血症：致病菌侵入宿主体内后，只在机体局部生长繁殖，病菌不进入 血循环，但其产生的外毒素入血。外毒素经血到达易感的组织和细胞，引起特殊的毒性症状。 11、半数感染量：表示在规定时间内，通过指定感染途径，使一定体重或年龄的某种动物半数感染所需最小细菌数或毒素量。 12、灭菌：杀灭物体上所有微生物，包括病原微生物、非病原微生物和芽胞的方法。 13、微生物：自然界中一些个体微小、结构简单、肉眼直接看不到 的微小生物。 14、CPE：即致细胞病变效应，是指病毒感染引起的、光学显微镜下可见的受感染组织细胞的形态学改变。 15、侵袭力：是指致病菌突破机体的防御功能，在体内定居、繁殖和扩散的能力。 与细菌的表面结构和产生的胞外酶有关 16、肥达试验：系用已知的伤寒杆菌O、H抗原和甲、乙型副伤寒杆菌的H抗原，与不同稀释度的待检血清作定量凝集试验，根据抗体的含量和动态变化以辅助临床诊断伤寒、副伤寒的一种血清学试验。 17、菌群失调症：是指在原微生境或其他有菌微生境内正常微生物群发生的定量和定性的异常变化。这种变化主要是量的变化，故也称比例失调。 18、结核菌素试验：属于迟发型超敏反应，用结核菌素试剂做皮肤试验，感染过结核分枝杆菌或接种过卡介苗者一般都出现阳性反应 19、慢发病毒感染：病毒或致病因子感染后，经过很长的潜伏期，有的可达数年或数十年之久，以后出现慢性进行性疾病，直至死亡。如HIV的艾滋病和麻疹病毒的亚急性脑。。 20、溶原性转换：是指当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原状态时而使细菌获得新的性状。 1、简述破伤风梭菌的致病机制及防治原则。 感染条件：伤口需形成厌氧微环境，伤口窄而深（如刺伤），伴有泥土或异物感染;大面积创伤、烧伤，坏死组织多，局部组织缺血；同时有需氧菌或兼性厌氧菌混合感染。
生物医用材料未来发展趋势 作者：亦云来源：上海情报服务平台发布者：日期：2006-09-07 今日/总浏览：7/6023 组织工程材料面临重大突破 组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法，构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建，延长寿命和提高健康水乎。其方法是，将特定组织细胞"种植"于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料（组织工程材料）上，形成细胞――生物材料复合物；生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境；随着材料的降解和细胞的繁殖，形成新的具有与自身功能和形态相应的组织或器官；这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器宫进行结构、形态和功能的重建，并达到永久替代。近10年来，组织工程学发展成为集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。 生物材料在组织工程中占据非常重要的地位，同时组织工程也为生物材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官（如人工肾、肝）不具备生物功能（代谢、合成），只能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素，即"种子"细胞、支架材料、细胞生长因子。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作"种子"细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前景。 例如，存在于脂肪组织基质中的脂肪干细胞(ADSCs)是一类增殖能力强、具有多向分化潜能的成体干细胞，被发现不但具有与骨髓基质干细胞（BMSc）相似的向成骨、软骨、脂肪、肌肉和神经等细胞多分化的能力，而且表达与BMSc相同的表面标志如CD29、CD105、
2019年生物医用材料市场分析 报告
正文目录 1.生物医用材料行业快速发展 (4) 1.1.生物医用材料行业规模加速扩大 (4) 1.2.透明质酸应用领域愈发广泛 (5) 1.2.1.透明质酸宝藏逐渐被挖掘 (6) 1.2.2.透明质酸主流提取方式 (7) 1.2.3.透明质酸应用领域广泛 (8) 2.医疗美容服务行业蓬勃发展 (9) 2.1.非手术类医美项目占比逐渐提升 (9) 2.2.我国是全球增速最快的医美市场之一 (10) 2.3.透明质酸生产商处于医美产业链上游 (12) 3.医美透明质酸市场空间大 (12) 3.1.交联技术释放透明质酸魅力 (13) 3.2.玻尿酸成为拉动医药级HA增长的主要动力 (15) 3.2.1.透明质酸原料市场规模稳步提升 (15) 3.2.2.玻尿酸拉动医药级HA市场增长 (16) 3.3.医药级HA竞争格局良好 (17) 3.3.1.医美玻尿酸原料国内企业占优 (17) 3.3.2.骨科玻璃酸钠注射液国产主导 (18) 3.3.3.眼科透明质酸国产化明显 (18) 3.3.4.防粘连医用透明质酸钠昊海独大 (19) 4.主要相关企业登陆科创板 (19) 5.配置建议 (22) 6.风险提示 (23)
1.生物医用材料行业快速发展 1.1.生物医用材料行业规模加速扩大 生物医用材料是医疗器械的重要组成部分，是一类用于诊断、治疗、修复和替代人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。在众多生物医用材料中，生物医用高分子材料发展最早、应用最广泛、用量最多，其按照来源可以分为天然高分子材料和合成高分子材料，按照性质又可分为非降解型材料和可生物降解材料。医用透明质酸钠、医用几丁糖等属于生物医用高分子材料中天然、可降解的生物医用材料。天然可生物降解的高分子生物医用材料功能多样、机体相容性好，以及易于改性、杂化等，加上其能在水存在的环境下被酸、碱、酶或微生物促进而降解，因而被广泛地用于药物载体、修复材料和体内植入器件材料等。 图表1：生物医用材料组成体系 目前，我国生物医用材料产业仍处于起步阶段，其发展模式以资源消耗、廉价劳动力等物质要素驱动型为主，产品技术结构以低端产品为主，高端生物医用材料市场国产产品占有率不足30%。国内常用生物医用材料产品主要为低值一次性产品（如一次性注射器、输液器、采血器、血袋等）、敷料、缝合线（针）等；而技术含量较高的植入性生物医用材料则较为薄弱，主要依赖进口。 近年来，全球高新技术生物材料及制品产业形成并蓬勃发展，2016年全球生物医用材料市场规模已达1709亿美元，预计2020年市场规模将突破3000亿美元。我国生物医用材料产业起步于20世纪80年代初期，2016年国内生物医用材料市场规模达1730亿元，2010-2016年CAGR达到17.13%，预计2020年其市场规模将达到4000亿元，2016-2020年CAGR将达到23.31%。
1.什么是生物医用材料 是用于生物系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的材料。 2.软骨的功能有哪些 润滑、受力、减震。 3.生物相容性具体包含哪几方面 血液相容性组织相容性力学相容性 4.生物相容性的主要表现包括哪两种各是什么含义 宿主反应：是生物机体对植入材料的反应。 材料反应：是材料对生物机体作用产生的反应，可导致材料结构破坏和性质改变。 5.生物医用材料设计方法除了依据一般材料设计的原则，还应考虑哪几个方面 生物机体组织及器官的组成与构造； 生物机体及器官的功能； 生物机体的生物力学性能； 除上述要求外，材料的选择还应满足制备加工以及消毒等要求。 6.影响高分子材料老化的因素有哪些 ①原子间的结合力不均匀、不牢固，或一些基团受外界因素作用产生交联或裂解； ②结晶度； ③太阳光紫外线； ④热量； ⑤电、高温辐射、机械力； ⑥氧、臭氧、水、介质、腐蚀气体； ⑧生物机体中的生理环境。 7.植入用新型合金材料的开发一般应遵从哪些原则 （1）材料必须具备较高的化学稳定性及在生理环境下的耐腐蚀性能，呈现生物惰性，减小植入后的生理组织反应，提高生物相容性； （2）材料除具有足够的力学强度外，还必须具有一定的综合力学性能，以满足临床应用的需要，对用于骨科的金属材料，还需考虑降低材料的弹性模量，以提高材料的生物力学相容性； （3）对有摩擦发生的材料，还必须提高其硬度和耐磨性，减少磨损产物对人体的危害。8.材料与生物体组织可能发生的生物反应有几种 血液反应、组织反应和免疫反应 9. 材料设计大体可分为哪几个层次材料设计通常有哪几种方法 微观层次亚微观层次宏观层次方法：经验性设计定量性设计概率性设计 10.请说明血液的作用和功能。 ①血液在血管中由于心脏收缩的推动作用而遍布全身，浸润着各个生活细胞，使它们进行各种生命活动。 ②血液接受由消化道吸入的水、养分和由呼吸器官吸入的氧供给细胞，同时把细胞代谢废物和二氧化碳送到排泄器官，排出体外。 ③血液能把激素送到各种器官，以调节它们的活动。 ④血液还具有调节体温、杀菌和免疫等功能。 11.皮肤具有哪些功能 ①皮肤表面有一层酸性皮脂，能抑制病菌的繁殖。 ②皮肤表面的汗液可以洗净粘附皮肤上的菌落，起到保护机体的作用。
学无止境 生物医用材料论文： 生物医用材料 石家庄研制成抗菌塑料瓶 我国第一批可用于食品、化妆品、药品等多种包装领域的抗菌塑料瓶，2002年12月在石家庄神威包装有限公司研制成功。 这种塑料瓶采用了世界上最先进的分子组装抗菌技术，能有效防止细菌污染和交叉污染，在包装领域尤其是食品和药品包装上应用前景良好。 分子组装抗菌技术属于第三代抗菌技术，这种技术不需要加入任何抗菌剂，而是在部分基体树脂的分子链上，组装上经过优选的抗菌功能团，使这部分树脂自身就成为抗菌的组成部分，从而避免了重金属污染、耐热性差、药效持续时间短等弊端，具有高效广谱、安全无毒、效果持久、成本低等特点。 日本开发骨质再生新材料 日本物质材料研究所和东京齿科医科大学开发出新型骨质再生材料，已进入临床实验阶段。 这种由羟碳灰石和蛋白质胶原构成的多孔质构造复合材料。填入骨头破损处，骨芽细胞便进入材料孔洞中，在生成新骨质的同时，破骨细胞使材料一点点消失，最终全由新骨替代。在用狗和猕猴进行的动物实验中，移植后第8周骨头形状恢复，12周后动物便可自由行走。为了使血管容易进入新材料更加适应骨头发育，还对材料孔洞的形状加以改良；结果，骨头形状恢复的时间又缩短了4周。 目前，填充骨头破损部位多用患者自己的骨头和由陶瓷等材料制作的人工骨头。用患者自己的骨头局限性很大，取骨过多，对人体会产生副作用；人工骨头容易变质，存在折断破裂的危险。这种新材料完全可以克服这些缺点，把它加工成各种形状，可移入任何部位。研究人员计划明年进行临床实验，2004年正式推广。 日本研制出易于加工的膏状人造骨 日本特殊陶业公司日前研制出容易加工变形的陶瓷制膏状人造骨。比现有人造骨硬化时间快8个小时。还可防血液浸入骨头内部，可用专用注射针注入，与原骨亲和性高。 这家公司从2000年开始在东京大学医学系附属医院等日本国内5家医院进行了临床治疗骨折实验，得到的评价中“极为有用”占82%。它们准备于2003年向政府提出制造申请，争取于2004年通过制药公司生产投入市场。 美合成人造胶原质血管可用于心脏搭桥手术 美国弗吉尼亚大学的研究人员成功合成一种新的微型人造血管，可用来替换心脏搭桥手术中受损的血管，并解决可能产生的排异反应。 在传统心脏搭桥手术中，受损血管通常用患者腿部的血管替换，但病人往往没有足够的多余血管可供移植，而采用他人血管又会出现排异现象。现在，弗吉尼亚联邦大学的研究人员使用电纺织法，用胶原质作原料，成功地生长出这种微型人造血管，其直径仅1毫米，比目前市场上可供移植的动脉血管小6倍。 研究人员用胶原质“织成”一个管状的支架，然后将光滑的肌肉细胞“种植”在支架表面。由于胶原质是人体的组成部分之一，细胞在其上可自然生长而不会遭到排斥，3周至6周后便可长成完好的可供移植的血管。植入人体后，胶原质逐渐被人体降解，最终被长出的新血管取代。
苏州生物医用材料项目 实施方案 规划设计/投资分析/产业运营
苏州生物医用材料项目实施方案 生物医用材料是当代科学技术中涉及学科最为广泛的多学科交叉领域，涉及材料、生物和医学等相关学科，是现代医学两大支柱—生物技术和生 物医学工程的重要基础。由于当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生 物学的进展，在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，加之现 代医学的进展和临床巨大需求的驱动，当代生物材料科学与产业正在发生 革命性的变革，并已处于实现意义重大的突破的边缘─再生人体组织，进 一步，整个人体器官，打开无生命的材料转变为有生命的组织的大门。在 我国常规高技术生物医用材料市场基本上为外商垄断的情况下，抓住生物 材料科学与工程正在发生革命性变革的有利时机，前瞻未来20-30年的世 界生物材料科学与产业，刻意提高创新能力，不仅可为振兴我国生物材料 科学与产业，赶超世界先进水平赢得难得的机遇，且可为人类科学事业的 发展做出中国科学家的巨大贡献。 该生物医用材料项目计划总投资15593.19万元，其中：固定资产投资13131.13万元，占项目总投资的84.21%；流动资金2462.06万元，占项目 总投资的15.79%。 达产年营业收入19914.00万元，总成本费用15433.36万元，税金及 附加269.03万元，利润总额4480.64万元，利税总额5367.69万元，税后
净利润3360.48万元，达产年纳税总额2007.21万元；达产年投资利润率28.73%，投资利税率34.42%，投资回报率21.55%，全部投资回收期6.14年，提供就业职位327个。 报告根据我国相关行业市场需求的变化趋势，分析投资项目项目产品 的发展前景，论证项目产品的国内外市场需求并确定项目的目标市场、价 格定位，以此分析市场风险，确定风险防范措施等。 ...... 生物医用材料及植入器械产业是学科交叉最多、知识密集的高技术产业，其发展需要上、下游知识、技术和相关环境的支撑，因此产业高度集 中(垄断)，产品多样或多角化是生物医用材料产业发展的又一特点和趋势。2010年世界医疗器械产业由27000个医疗器械公司构成，其中90%以上为 中小企业。发达国家的中小企业主要从事新产品、新技术研发，通过向大 公司转让技术或被大公司兼并维持生存。大规模产品生产及市场运作基本 上由大公司进行。不同于我国医疗器械企业“多、小、散”的局面，发达 国家医疗器械产业已形成“寡头”统治的局面，全球市场也呈现类似的格局。2009年，排名前50位的跨国大公司占有全球医疗器械市场的88%，其 中排名前25位的公司占有75%；2008年6家美、英公司：DePuy，Zimmer，Stryker，Biomet，Medtronic，SynthesMathys和Smith&Nephew占有全球 骨科材料和器械市场的≈75%，其中前4家美国公司和英国Smith&Nephew 公司占有人工关节市场的90%；6家大公司：Johnson&Johnson，Abbott，
注：材料2为2012级材料 一、名词解释 1.生物材料 见材料2 2.组织工程 见材料2 3.智能水凝胶 见材料2 4.药物控释系统 见材料2 5.玻璃化转变温度 见材料2+Tf是高弹态向粘流态的转变温度，是加工成型的下限温度。 二、简答题 1.生物材料定义与分类 1）定义——见上 2）分类——见材料2 2.生物材料的生物相容性 指材料在宿主的特定环境和部位，与宿主直接或间接接触时所产生相互反应的能力。是材料在生物体内处于静动态变化过程中，能耐受宿主各系统作用而保持相对稳定，不被排斥和破坏的生物学性质。+材料2（） 3.如何利用组织工程的原理构建工程化组织或器官 （1）应基于仿生学的原理，针对不同组织或器官，设计制备不同组成和结构的支架，用于组织修复与再生。组织工程三要素： ○1支架：微环境——调控细胞行为和生长方式 支撑和模板——引导或诱导组织再生 ○2生长因子：促进或调控细胞生长或分化 ○3种子细胞：组织的基本单位，包括成体细胞和干细胞 （2）构建方法 组织工程技术的基本原理是将组织细胞(或者干细胞)贴附于生物相容性良好的
生物材料上，形成细胞—生物材料复合物；将其植入到体内特定部位，或者置于体外特定环境下，在生物材料逐步降解的同时，细胞产生基质，形成新的具有特定形态结构及功能的相应组织。 技术核心是建立由细胞和生物材料构成的三维空间复合体。细胞通过大量分泌胞外基质完成组织结构的架构，细胞在新组织内的生物学活动维持了组织结构的长期稳定，并使再生组织具有特定的生理功能。生物材料为细胞提供了适合其生长、基质合成及发挥其功能的生物学空间，克服了以往单一的细胞移植中细胞不易成活、基质合成能力低下等缺点。生物材料支架降解前为三维组织形成提供了临时的机械支撑，同时也是未来所构建组织与器官的三维形态模板。 细胞与生物材料之间的相互作用是组织形成即组织工程化组织构建的关键，生物材料上细胞接种必须保持一定的高密度，生物材料降解速率必须与细胞的生长与细胞外基质合成速率相互匹配，才能保证组织构建的成功。 4.简述纳米材料性质及其在生物医学中的应用 见材料2 5.壳聚糖是一种天然生物材料，有什么特点？举例说明其在组织工程中的应用（1）特点： 1）活泼的羟基和氨基: 发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。 2）在碱性条件下C-6上的羟基： ○1羟乙基化——壳聚糖与环氧乙烷进行反应，可得羟乙基化的衍生物。 ○2羧甲基化—壳聚糖与氯乙酸反应便得羧甲基化的衍生物。 ○3磺酸酯化—甲壳素和壳聚糖与纤维素一样，用碱处理后可与二硫化碳反应生成磺酸酯。 ○4氰乙基化——丙烯腈和壳聚糖可发生加成反应，生成氰乙基化的衍生物。上述反应在甲壳素和壳聚糖中引入了大的侧基，破坏了其结晶结构，因而其溶解性提高，可溶于水，羧甲基化衍生物在溶液中显示出聚电解质的性质。 （2）在组织工程中应用： ○1壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物，用于骨的修补及牙的填料;
医用卫生材料发展的认识 生物医用纺织品是纺织学科与生物医学学科相互交叉的新学科领域。它具有科技含量高，市场前景广阔，创新性强等特点。目前生物医用纺织品主要采用非织造技术，约有70%的生物医用纺织品为用即弃产品。 我们了解的生物医用纺织品在卫生方面有尿布，卫生巾，成人失禁尿垫，防护服，创可贴等。 传统的尿布具有透气性好，柔软，价格较低，可重复使用等优点，但是需频繁更换，洗涤、晾晒麻烦，多次使用表面毛糙，易引发尿布疹。根据市场调研报告，一次性的纸尿裤具有巨大的市场空间。目前，一次性纸尿裤的结构有四层，表层是柔软、快速渗透、保持干爽的聚丙烯热轧布、纺粘非织造布；导流层是热塑性纤维或双组分纤维的热粘合纤网，能使尿液快速转移；吸收芯层是绒毛浆加超吸收树脂，能够大量储存液体；背层是PP透气薄膜，能够防止尿液渗透，隔离。它具有干净卫生、表面干爽、吸收强、渗透快、穿着方便等优点，但是这种一次性纸尿裤抗菌性差、异味大、长时间使用易得尿布疹、属于一次性产品，而且处理麻烦。因此在一次性纸尿裤上面还有一定的发展前景和空间。 防护服在医用方面起着重要的作用，它必须具有良好的过滤阻隔性、抗粒子穿透性、抗静水压、屏蔽性、抗撕裂、抗磨、拒污、不起绒、无毒、舒适等优良特征。此外，耐用型防护服还要求一定的耐消毒耐洗涤性能。欧美国家以涤纶、粘胶等纤维为原料通过浸渍粘合法、泡沫浸渍法、热轧法或水刺法等方法获得手感柔软，抗拉力高，透气性好，“用即弃”型防护服，避免交叉感染。而我国一次性用品仅限于口罩、帽子之类，一次性手术衣等防护服使用率很低。国内市场上销售的医用防护服主要有三类：非织造类、涂层类闪蒸法一次成型类，且普通非织造防护服防护效率只40％。目前，我国采用《GB19082-2003医用一次性防护服技术要求》标准，以《生物防护服通用规范》作为补充，但仍然不够完善。美国的NFPA 1999要求更为严格。下表是医用防护服的设计要求比较