医用高分子材料的生物相容性研究进展
戴立亮（20090413310005）
材料与化工学院材料科学与工程0901班
摘要医用高分子材料作为医用生物材料中的一大类，在现代医疗中起着越来越重要的作用。医用高分子材料常常应用于制作人工脏器以及一些可控药物的载体直接进入人体。对人体来说，植入的材料不管其结构、性质如何，都是外来异物。出于本能的自我保护，一般都会出现排斥现象，这种排斥的严重程度，决定了材料的生物相容性【1】。高分子材料的生物相容性是其能否作为合格医用材料的关键因素。所以，目前研究医用高分子生物材料的生物相容性是个热点。本文从概念、进展、应用、发展趋势等方面评述医用高分子生物材料生物相容性研究进展。并在最后作出结论和个人观点。
关键词医用高分子材料；外来异物；排斥；生物相容性；合格医用材料
[前言]
古代人已经开始用天然高分子材料治病，古埃及人用棉线和马鬃等做伤口缝合线，中国人使用假牙假肢，印第安人用木片修补颅骨。1851年发明天然橡胶的硫化法后，用天然高分子硬胶制作人工牙托和颚骨。1936年邮寄玻璃用于临床。1943年赛璐珞薄膜用于血液透析。1950年后高分子材料大发展。1970年后高分子生物医学材料开始大量应用【2】。本世纪末以来，人类社会出现人口老龄化的现象且人们对生活质量追求越来越高，一些脏器和组织需求量加大，人体自身移植和其他个体移植远远不能满足需求，高分子医用材料制品应用越来越广，前景可观，是各国各地区研究的重点课题。
医用高分子生物材料具有大多数金属材料和无机材料难以满足的优势。合成高分子材料与生物体（天然高分子）有着极其相似的化学结构，而且来源丰富，能够长期保存、种类繁多、性能可变化、范围广，如从坚硬的牙齿和骨头、强韧类似筋腱和指甲，到柔软而富于弹性的肌肉组织、透明角膜和晶状体等，都可用高分子材料制作，而且可以加工成各种复杂形状。医用高分子生物材料在医用生物材料中占据绝对优势。
但是，高分子材料在医用中也需要考虑生物相容性。生物相容性是指合成材料与有机体制和血液之间的适应性。尽管高分子材料与金属和陶瓷相比，其结构与性能等方面更接近于天然高分子，但对于肌体来说，这毕竟是异物。生物体与高分子接触时，如果材料生物相容性欠佳，生物体就会显现出排斥异物的本能，会出现发炎、过敏或血凝固等不良现象甚至发生致癌或影响免疫系统等严重后果。为了避免这些不良反应的发生，在医用中要求高分子材料具有良好的生物相容性。
高分子生物相容性考察包括：1.短期急性组织反应。可进行水或生理盐水的溶出物数量、种类、毒性测定；材料中残存单体、中间体和添加物的抽出、提出和毒性试验。毒性试验是采用将材料的浸出液或提取液作动物体内注入、灌胃等
方式测定，或对眼睛粘膜刺激性等进行检测。2.中期发热原试验、溶血试验、细菌培养和细胞生长等。3.长期皮下包埋、体内移植、排异性和致癌性等。高分子材料的老化性、降解性和生物降解性也是实验内容【2】。
各种植入体将直接与人体组织细胞接触，一些人工血管、人工心脏瓣膜、人工内脏、血管内导管、血管内支架还直接与血液接触。各种不同材料、不同结构、不同形状、不同表面处理的植入体与不同组织、细胞、血液长期或短期接触均将产生不同反应。以下是各种生物排斥反应如下【3】。
血小板血栓（血小板黏附激活）
凝血系统激活
血液纤溶系统激活
反应溶血反应
白细胞反应
细胞因子反应
蛋白粘附
生物学补体系统激活
免疫体液免疫反应（抗原—抗体反应）反应反应细胞免疫反应
炎症反应
组织细胞粘附
反应细胞增殖（异常分化）
生物相容形成囊膜（假内膜）
性反应细胞质的转变（诱变）
物理性质变化
材料
反应
化学性质变化
由上图可见，生物相容性反应异常复杂，而且对人体影响非常之大，直接决定了高分子材料植入手术的成功与否，考虑人体对各种高分子植入体的排斥反应是高分子材料使用于医疗的前提条件。
材料与机体之间的相互作用使各自的功能和性质受到影响。这种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害，通过许多动物实验和医疗临床检验，人们总结出各种排斥反应的出现因素和人体的病态反应及症状。下图为材料与机体相互作用反应示意模式图【4】。
物理性质变化机械相互作用急性全身毒性
大小形状弹性生摩擦生过敏反应毒性反应
强度硬度脆性物冲击物溶血反应发热反应软化相对密度医曲绕体神经麻痹
熔点导电硬化用物理化学相互作用方慢性全身反应
磨耗蠕变热传导材溶出面毒性致畸
化学性质变化料吸收的免疫反应功能障碍亲水—疏水PH 方渗透反急性局部反应
吸附性面降解应炎症血栓形成
溶出性的化学相互作用和坏死排异
渗透性变分解变慢性局部反应
反应性化修饰化致癌钙化
炎症溃疡生物医用材料的生物相容性按材料接触人体部位不同一般分为两类。若材料
用于心血管系统与血液直接接触，主要考察与血液的相互作用，称为血液相容性；若与心血管系统外的组织和器官接触，主要考察与组织的相互作用，称为组织相容性或一般生物相容性【5】。
一、组织相容性
组织相容性是指材料与人体组织，如骨骼、牙齿、内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互适应性。
（一）医用高分子材料对组织相容性的影响因素【6】
1.高分子材料中的杂质
高分子材料的杂质,如残留单体，添加剂等，不仅会加速材料本身在体内的老化，而且会加剧组织的生物学反应。
2.物理力学性能
高分子材料的硬度、弹性等应尽可能与周围组织匹配。
3.植入体形状
高分子材料的植入形状对生物体影响很大。现代医学认为人体致癌的原因是由于正常细胞发生了变异。当高分子植入体内后，高分子材料本身的性质如交联度、相对分子质量、构象，高分子材料中所含的杂质、单体、添加剂都有可能与致癌因素有关。但研究表明，高分子材料与其他材料相比，并没有更多的致癌可能性，而是植入的形状对癌症的产生影响较大。
4.表面的形状结构
粗糙、不均匀的表面会加剧其周围组织的反应。
5.高分子材料本体化学结构
高分子材料本体化学结构主要影响其在体内的老化稳定，而对其组织生物学反应的影响不明显。
6.材料表面的分子结构与性质
高分子材料表面与蛋白质等生物大分子级细胞之间的相互作用是产生组织生物学反应的本质所在，也是近20年来高分子生物医用材料研究的重要内容。（二）医用高分子材料针对组织相容性改善研究
组织相容性材料的设计，不但要考虑材料固有的表面化学结构的相容性，而且，材料的宏观结构，表面拓扑结构是极为重要的。近年来，随着组织工程的发展，广泛开展了杂化生物材料的研究。即将生理活性物质(如酶、多糖、抗体、
抗原、激素)或具有高度功能的细胞与人工材料复合在一起，制备生物体组织和器官的代用品。这种杂化材料以人工材料为附着机构，支待高度的细胞功能，是高度相容的。目前，应用较成功的是培养皮肤代用材料【8，9】。这种人造皮肤是复合聚合膜，上层为橡胶弹性体，或是聚氨酯，下层为交联的胶原蛋白和氨基葡聚耱(可同时植入皮肤细胞)。上层的硅橡胶可以阻止体液的流失和细胞的侵入，下层多孔状的有机质可以诱导皮肤细胞和血管的长入。研究结果表明，这种人造皮肤对深度创伤的皮肤再生十分有效【10】。
例如，细菌纤维素(Bacterialcellulose，BC)是由醋酸菌属中的木醋杆菌(Acetobacterxylinum)合成的纤维素，其微现结构是一种三维纳米网络结构。具有高纯度、高杨氏模量、高持水性等独特的优良性能。因此被认为是目前世界上最好的纤维素”【11】。目前，细菌纤维素在组织工程支架、人工血管、人工皮肤以及治疗皮肤损伤等方面具有广泛的用途，是国际生物医用材料研究的热点之一【12】。
目前可用的医用高分子材料有聚四氟乙烯、硅油、硅橡胶等数十种，但是从生物医学的角度上来看，这些材料还不算理想，在使用过程中多少有些副作用，而聚乳酸足应运而生的一种新型医用高分子材料。聚乳酸类树脂材料广泛用于伤口闭合(如手术缝合线)、组织内固定(如骨螺丝钉，固定板和栓)、药物传送体系(如扩散控制)、伤口包扎(如人造皮肤)以及组织工程、眼科植入材料等。由聚乳酸类树脂制成的缝合线具有一定的力学强度，既能满足缝孔强度要求，又能随伤口愈合而被机体缓慢分觎吸收，无须拆线，特别适合人体深部组织的伤口缝合。由乳酸与乙醇酸的共聚物制成的骨头螺丝钉、骨头固定板和生物器官钉已被应用，并可能在不远的将来替代金属移植物。这些生物可再吸收产物比金属移植物有几点优势：①无应力屏蔽作用；②无须在手术后移除；③无金属腐蚀产物【13】。
目前比较可靠地高分子医用材料还有胶原蛋白。胶原蛋白和其他的自然多聚物(如蛋白素，水骨胶)相比，具有生物可降解性，低排异性和优越的生物相容性的特点。作为一种具有特殊生物相容性和理化特性的蛋白，胶原蛋白已被广泛的应用于医药领域【14】。变性胶原，如胶原明胶，在食品和生物医学工业中有着广泛的应用。胶原蛋白生物医学和药用功能包括：治疗高血压、小便失禁、关节疼痛、作为组织工程材料植入人体、阻止糖尿病并发症及关节炎【15】。胶原蛋白在生物材料方面广泛应用最首要的原因是胶原蛋白可以通过自聚和交联形成具有极高强度和稳定性的纤维。在大多数由胶原蛋白制成的药物传递系统中，胶原蛋白的胞内吸收是由交联因子的利用来控制的，如戊二醛，硌鞣革，甲醛，聚合物组分等已经被有效的用于胶原蛋白基质的交联。变性胶原蛋白中有一定数量的巯基和蛋白的主链相连，有报告表明，在最佳条件下，经氧化和变性的巯基胶原蛋白膜比经过戊二醛处理过的胶原蛋白膜更加稳定和耐用。胶原蛋白在药物释放系统的应用是非常广泛和多样的。胶原蛋白可以被萃取在水溶液中，并且可以被塑造为多种释放系统。胶原蛋白用于药物释放系统的主要应用形式是眼科胶原罩【16,17】，创伤治疗用胶原海绵【18】，药物控释体小球／小片，用于特定药物释放的和脂质体相结合的凝胶体，以及用于基因传送的微球。此外，更早的报告还有关于它还用做外科手术用缝合线，止血剂，以及包括作为细胞培养基本基质和人工血管和瓣膜的替换材料的组织工程材料【16】。由于胶原蛋白良好的生物相容性和安全性，其在生物医药领域的应用迅速增长并广泛的拓展到生物工程领域。对于天然胶原蛋白的研究使得对于靶点药物和胶原蛋白二者结构功能上的关系有了一个更好的了解。胶原纤维组成的人类II型胶原蛋白的三维模型的
构建增大了合成胶原蛋白组织、胶原蛋白结构和功能方面和研究的可能性。胶原蛋白很容易被肌体吸收并有非常低的排异反应。它具有高弹性强度和高亲水性。此外，它无毒，生物相容性好，并且具有生物降解性。它能被制成大量的不同形状的条、片、海绵和球。胶原蛋白能在水溶液、特别是酸性水溶液中溶化，并且能被修饰和变性。虽然它在体内的主要蛋白结构、功能比较稳定，但仍能被胶原酶、肽解酶等分解。被胃蛋白酶溶液溶解的胶原蛋白模型展示了一个双相转变，暗示年龄和胶原蛋白的热稳定性、机械强度相关【19】。
以上是医用高分子材料在组织相容性方面发展的一些方向。近年来，随着纳米技术的逐渐成熟，运用纳米技术对高分子材料进行表面改性的研究也在进行，纳米级别的材料具有一系列的优势，经过试验表明，纳米高分子材料具有比传统材料更好的生物相容性。纳米高分子生物材料也是改善组织相容性的一个重要方面。
二、血液相容性
血液相容性是指材料与血液接触是不是会引起凝血、溶血等不良反应。（一）医用高分子材料对血液相容性的表现
1.医用高分子材料对血小板影响
材料表面性能与血液中血小板、红细胞、白细胞、血浆蛋白、细胞因子等成分发生作用的结果有血栓形成、溶血、血浆蛋白粘附、不提系统中不同补体的增减、细胞因子的抑制和激活等。这些反应中最重要的是，对血小板的粘附、激活引起的一系列凝血和纤溶系统的反应，形成血小板血栓。当血小板与进入血管的材料接触时，血小板会被激活，血小板外形发生改变，出现粘附、聚集和释放反应，粘附在材料表面发生聚集，形成聚集体并进一步形成血栓。
下图为血栓形成示意图
血液与异物表面接触
凝血致活酶活化血浆蛋白吸附红血球粘附
血小板粘附
凝血酶原活化血小板放出凝血因子溶血
血小板血栓
纤维蛋白朊沉积血栓形成
2.医用高分子材料对补体系统影响
补体是血液中的一群蛋白质。一般认为补体在机体抵御感染中起重要作用。人体补体系统是由20余种理化性状和免疫特性不同的血清蛋白组成，通常以非活化状态的前提分子形式存在于血清中，约占血浆球蛋白总量的15%。当植入体内的材料激活补体时，不提各成分便按一定顺序呈链锁的酶促反应，即补体活化。补体系统的激活有两条途径：经典激活途径及旁路激活途径（或称替代途径）。经典途径依赖于抗原抗体的复合物而被激活。经典途径包括9种组分。按世界卫生组织命名委员会对补体名称的规定，补体缩写为C，按激活的顺序命名为C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8及C9。C1含有三个亚单位，分别为C1q、C1r及C1s。
【20】替补体组分激活具有酶的活性，在符号上方列一杠线“—”，如C1、C2
……
代途径是在无抗体的情况下，补体可被某些细菌、真菌、酵母、其他哺乳动物细胞以及病毒感染的同种细胞活化。生物医用材料与血液接触激活补体可能主要通过替代途径实现。与生物材料关系比较密切的是在补体激活过程中形成的裂解产物C3a、C5a。ISO10993.4—1992与血液相互作用实验选择标准中，已将补体激活
作为生物材料血液相容性评价实验的多项裂解产物C4b、C3a、C5a、iC3b、SC5b
—9
对象。
研究发现，血液的透析膜和其他生物材料与血液接触时都会引起补体替代途径的激活。材料表面带有羟基或胺基的基团可使补体C3在材料表面沉积而激活补体。最终导致C5a和C5b进入血液中。生物材料还可以引起补体系统的经典途径激活，最终导致C4a。进一步研究表明，表面带有胺基、羟基、氰基、或酚基的聚合物及聚肌苷酸、硫酸葡聚糖、硫酸纤维素等都可以引起经典途径的补体激活。
下图是医用高分子生物材料对补体激活的示意图。
C3a、C3b
经典途径或替代途径
补体C3、C4、C5 C4a
活化（C3~C5转化酶）和裂解
C5a、C5b
补体激活对机体产生下面的影响
（1）C3a、C5a被称为过敏素，可引起患者过敏症状。患者首次透析时会出现头痛、恶心、呕吐等症状与C3a、C5a有关。
(2) 在透析时观察到患者的血氧下降或低血压现象。这是由于大量嗜中性白细胞聚集于肺毛细血管中，影响肺泡的环氧功能，出现缺氧现象。另外白细胞聚集增加肺循环压力，使肺血流减少，回到左心房的血减少，使体循环的血压下降。（3）C3b将引起白细胞在材料表面粘附，通过释放血小板激活因子促进血小板聚集，参与血栓的形成。
（4）出现慢性并发症，如易感染、恶性肿瘤发生率增高、软组织钙化，特别是肺泡细胞纤维、钙化及动脉硬化。在长期透析患者中见到的这些症状与反复长期使用透析膜而对补体系统产生的影响有关。
（5）植入物的表面粘附大量的白细胞，是由于C3b结合在材料表面，起到白细胞在材料表面粘附的调理作用。白细胞在材料表面粘附可通过释放血小板激活因子而促进血小板聚集。
（二）医用高分子材料针对血液相容性改善研究
改善高分子材料的血液相容性可采取以下手段
1.使材料表面带上负电荷的基团，可减少血小板在聚合物表面上的粘附量，抗凝血性提高。
2.高分子材料表面接枝改性，通过化学和物理方法将具有抗凝血性的天然和化学合成的化合物接枝到高分子材料表面上。通过接枝改性调节高分子材料表面分子结构中的亲水基与疏水基团的比例，使其达到一个最佳值，也是改善材料血液相容性的有效防。
3.制备具有微相分离结构的材料，具有微相分离结构的高分子材料对血液相容性有十分重要的作用，它们基本上是嵌段共聚物和接枝共聚物。具有微相分离结构的接枝共聚物、亲水疏水型嵌段共聚物等都有一定的抗凝血性。
4.高分子材料的肝素化
肝素是一种硫酸多糖类物质，是最早被人认识的天然抗凝血产物之一。将肝素通过接枝法固定在高分子材料表面上以提高其抗凝血性，是使材料的抗凝血性改变的重要途径。
5.材料的表面伪内膜化
这是抗血栓研究的新动向。人们发现，大部分高分子材料的表面容易沉渍血纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙的表面时，迅速地形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，然后又到处血管内皮细胞，这样就相当于在材料表面上覆盖了一层光滑的生物层—伪内膜。这种伪内膜与人体心脏和血管一样，具有光滑的表面，从而达到永久的抗血栓【21】。
除了以上的方法，还有很多新的尝试和探究。长期以来，在解决材料的生物相容性问题上，人们对材料表面的修饰研究得较多，如血液相容性材料的研制上，通常对材料进行表面分子设计，改善表面的亲／疏水性、引入带电基团、负载生物活性物质等，以尽量减轻血栓的形成来提高材料的血液相容性。然而，处于生物系统中的材料由于接触到体液、有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素，其生物学环境极为复杂，表面修饰的方法对血液相容性的改善有限。因此，应用组织工程的方法在材料表面原位培养人体内皮细胞使材料内皮化，成为改善血液相容性的重要途径【22】。
（三）医用高分子材料针对血液相容性改善研究的实例
近年来研究发现，肝素的结构类似物如壳聚糖硫酸酯、软骨素—6—硫酸酯等多糖硫酸酯显示出比肝素更好的抗凝血性能【23，24】，这些多糖衍生物已用于改善高分子材料的生物相容性。目前的研究认为，白蛋白为凝血抑制蛋白，通过在高分子材料表面涂敷／固定白蛋白或构建能选择性地吸附白蛋白的材料表面【25,26】。，能有效降低血小板黏附，阻止血栓形成。
聚乳酸(PLA)是一类较为理想的生物医用材料，也是美国FDA批准上市的生物材料之一，它具有良好的力学性能、可加工性和生物相容性。由于PLA具有无毒性并且降解以后能被组织吸收的优点，它在制备医用缝合线【27】无纺布【28】骨科内固定材料【29】、药物控释载体【30】、组织工程支架【31】等方面已经有所应用。但是，PLA在细胞亲和性和抗凝血方面还存在着一些不足【32,33】。为了使PLA在医用领域获得更好的开发和应用，对PLA的修饰研究激起了科研工作者的兴趣。Cai等人通过本体聚合的方式利用乳酸和Dextran的间聚合制备出PLA-g-dextran共聚物，与未改性的PLA相比PLA-g-dextran具有更好的生物相容性；他们还发现PLA与dextran共混得到的共混物PL/dextran具有良好的细胞粘附性，在作为细胞支架方面具有良好的应用前景【32】。Deng等
人制备出聚乳酸、PEG和聚赖氨酸三嵌段共聚物PEG-PLA-PLL，然后利用剩余的氨基在三嵌段共聚物的支链上接枝RGD多肽制备出PEG-PLA-PLL/RGD，发现细胞在PEG-PLA-PLL/RGD表面表现出良好的粘附和生长【34】。王蔚等人制备了乳酸和β—苹果酸共聚物，并在此基础上进一步修饰合成了悬挂羧基(PCA-PLA)的聚乳酸共聚物，经研究发现含悬挂羧基材料表面血小板粘附数量较少且形态正常，认为它有望成为一种优良的抗凝血材料【35】。
聚乳酸分子式
[总结]
本文通过查阅大量的文献资料对医用高分子生物材料的生物相容性进行了较全面的评述，从生物相容性的组织相容性和血液相容性等两个方面展示了各自的原理和可能对人体产生的危害。紧接着对组织相容性和血液相容性的改善研究作出一些概括的解释并给出一些传统或近期的实践方法或医学临床案例。基本将医用高分子材料的生物相容解释清楚。
文章着重讲述医用高分子材料。事实上，医学方面单纯的高分子材料应用在逐渐减少，人们对复合材料的研究热情表现出更大的热情。以高分子材料为主体辅以无机材料和金属材料等的复合材料显示出更大的潜力。复合材料一般可以具有比单纯高分子材料更好的力学机械性能，但是还可以保持较好的可塑性。同时少了很多渗出物之类的有害物质，对改善生物相容性也有利。复合高分子材料在医学医疗领域的应用将会是部分传统高分子材料的转型。
纳米技术在材料方面的应用直接改变了目前的材料科学领域，纳米高分子材料具有传统高分子材料不具备的优势。纳米高分子材料力学机械性能更好，表面特性大大改善了材料生物相容性，提高了植入体使用寿命并减小植入风险。利用纳米技术对高分子材料进行改造或者制作将是高分子材料在医疗医学领域继续前进的动力之一。
总之，将来的医用高分子生物材料将向着复合、纳米的方向进行，不断融入新技术和新工艺，更好的造福人类。
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医用高分子常用材料 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
3.结构与性能 3.3 常用材料 1.硅橡胶 硅橡胶是一种以Si-O-Si为主链的直链状高分子量的聚有机硅氧烷为基础，添加某些特定组分，按照一定的工艺要求加工后，制成具有一定强度和伸长率的橡胶态弹性体。 硅橡胶具有良好的生物相容性、血液相容性及组织相容性，植入体内无毒副反应，易于成型加工、适于做成各种形状的管、片、制品，是目前医用高分子材料中应用最广、能基本满足不同使用要求的一类主要材料。 具体应用有：静脉插管、透析管、导尿管、胸腔引流管、输血、输液管以及主要的医疗整容整形材料。 2.聚乳酸 聚乳酸是以乳酸或丙交酯为单体化学合成的一类聚合物，属于生物降解的热塑性聚酯，具有无毒、无刺激、良好的生物相容性、可生物分解吸收、强度高、可塑性加工成型的合成类生物降解高分子材料。 其降解产物是乳酸、CO2和H2O。经FDA批准可用作手术缝合线、注射用微胶囊、微球及埋置剂等制药的材料。u=3351883538,102612699&fm=21&gp=0 3.聚氨酯 聚氨酯是指高分子主链上含有氨基甲酸酯基团的聚合物，简称PU，是由异氰酸酯和羟基或氨基化合物通过逐步聚合反应制成的，其分子链由软段和硬段组成。聚氨酯具有一个主要的物理结构特征是微相分离结构，其微相分离表面结构与生物膜相似。 由于存在着不同表面自由能分布状态，改进了材料对血清蛋白的吸附力，抑
制血小板黏附，具有良好的生物相容性和血液相容性。目前医用聚氨酯被用于人工心脏、心血导管、血管涂层、人工瓣膜等领域。 参考文献 [1] 李小静，张东慧，张瑾，等.医用高分子材料应用五大新趋势[J].CPRJ中国塑料橡胶，2016 [2]杂志社学术部，医用高分子材料的临床应用:现状和发展趋势.中国组织工程研究与临床康复，2010，14（8）
附件2： 生物相容性研究资料 1.概要 1-1)介绍： 该分析是针对公司的“一次性使用手术巾包”进行的， 我们为研究该产品的是否需要进行生物相容性试验。 1-2)责任： 1.技术经理 -所提供的生物相容性评估政策和目标 -评估生物相容性研究 2. 项目经理 - 生物相容性评估报告的审查和批准 1-3）背景： 关于最终产品，对直接/间接与病人和操作人员接 触的材料的生物相容性进行评估。 2. 研究目标、研究标准和方法 根据GB/T16886.1中的方法进行生物相容性的研究。 3. 研究分析数据 根据GB/T16886.1标准，生物相容性研究根据下图的方式进行。
根据GB/T16886.1的使用方法和途径，产品供医疗部门手术时一次性使用，根据产品的不同组件，预期与人体接触的情况不一致，主单等手术单供覆盖在患者身体表面，手术洞巾或手术覆膜之上，降低患者皮肤等非手术部位感染源向手术部位移行，防止病人术后创面感染。其中： 主单、中单覆盖于手术台上， 包布用于包裹手术中的患者除创口外的其他需要包裹的部分肢体；器械包布用于手术器械的包裹； 腹部单用于腹部手术覆膜上的覆盖； 开叉单用于需要开叉铺垫的覆盖，例如大腿部的覆盖； 会阴单用于会阴部手术时，铺垫于手术台使用； 臀底单用于铺垫于臀底部手术台用。 手术衣为临床医务人员在工作时接触到的具有潜在感染性的
患者血液、体液、分泌物等提供阻隔及一次性防护用。 产品在使用过程中作为垫单或者铺单或者覆盖在洞巾等手术覆膜上使用，不与人体伤口/创口接触；手术衣为医生在手术过程中防护使用，不与人体伤口/创口接触。 根据途径选择： 按照人体接触性质分类：产品属于与人体表面接触，皮肤接触的器械。 按照接触时间分类：产品属于短期接触（A）：在24小时内一次、多次或者重复使用或接触的器械。 按照GB/T16886.1 生物相容性评价框图，根据GB/T16886.1附录A中表A.1中确定，产品需要进行细胞毒性、刺激和致敏反应三项评价。 据此，产品的生物相容性评价要求为： 1、细胞毒性试验：应不大于1级反应。 2、迟发型超敏反应试验：应无致敏反应。 3、原发性皮肤刺激试验：应无刺激性。 手术衣通过广州医疗器械质量监督检验中心进行检测，报告号：wt16080574，检测结果为： 1、细胞毒性：细胞毒性反应分级为0级，结论符合； 2、迟发型超敏反应试验：无致敏反应，结论符合； 3、原发性皮肤刺激试验：极轻微刺激，结论符合。 手术单（主单、包布、器械包布、中单、治疗巾、
医用高分子材料 １
摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性 前言： 现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着 极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。 医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。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新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗 一、医用高分子材料的概念及简介 医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征，如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。然而，医用高分子材料是一类根据医学的需求来研制与生物体结构相适应的、在医疗上使用的材 ２
生物医用高分子材料 一、生物医用材料 生物医用材料简介： 生物医用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（聚氨酯、聚酯、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等）、天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等）、金属与合金材料（如钦金属及其合金等）、无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石等）、复合材料（碳纤维/聚合物、玻璃纤维/聚合物等）。根据材料的用途，这些材料又可以分为生物惰性（bioinert）、生物活性（bioactive）或生物降解（biodegradable）材料。 二、生物医用高分子材料 1、定义：生物医用高分子材料是指对生物体进行诊断、治疗和置换损坏组织、器官或增进其功能的材料。生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料，也是一个正在迅速发展的材料。它既可以来源于天然产物，又可以人工合成。此类材料除应满足一般的物理、化学性能要求外，还必须具有足够好的生物相容性。 2、分类： 按材料来源分： （1）医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修复和替换。 （2）医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。（3）医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三钙陶瓷等） （4）医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。 （5）生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织，包括自体和异体组织，经处理改性而获得的无活性的生物材料。 按用途分： （1）手术治疗用高分子材料，如： 缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流管，一次性输血输液器材 （2）药用及药物传递用高分子材料，如： 靶向性高分子载体（肝靶向性，肿瘤靶向性），高分子药物（干扰素，降胆敏），高分子控制释放载体（胶囊，水凝胶，脂质体） （3）人造器官或组织，如： 人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等。 按降解性能分 （1）可生物降解材料-指聚合物在生物体内酶、酸碱性环境下或微生物存在的情况下可以发生分子量下降、生成水和二氧化碳等对生物体或环境无毒害的小分子化合物的性能。
生堡亟随匿堂盘壶！Ｑ塑生！月筮塑鲞星！翅￡！！！』堕！丛型：＆坠磐盟！Ｑ塑：！些塑，盟些兰 纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展 刘建军何浩伟龚春梅庄志雄 纳米材料是指物质结构在三维空间内至少有一维处于 纳米尺度…（０．１—１００ｌｌｍ，１ａｍ＝１０一ｍ），或由纳米单元构 成的材料，被誉为“２１世纪的新材料”，这一概念首先是由美 国国家纳米计划（ＮＮＩ）提出来的。这些具有独特物理化学 性质的纳米材料，对人体健康以及环境将带来的潜在影响， 目前已经引起公众、科学界以及政府部门的广泛关注。随着 纳米技术的完善和应用规模的扩大，纳米材料将被迅速普及 和广泛应用旧ｏ。 据报道，目前世界范围内市场上有超过４００种消费品建 立在纳米材料的基础之上ｐ１，预计到２０１４年全球市场的纳 米科技产品价值将达２．６兆亿美元ＭＪ。为了了解应用于这 些产品中的纳米材料的潜在影响，就要熟悉和掌握其潜在暴 露风险、材料性质、产品生命周期及其在每一点性质和周期 上的潜在危险”Ｊ。自２０００以来，国内外对于纳米材料的生 物安全性和毒理学问题展开了日益深入的讨论和研究净“。 一、纳米材料的特殊效应和应用 纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、 化学特性”］，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电， 原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导 电。这是由于纳米材料特有的４大特殊效应所致¨１：即小尺 寸效应（８ｍａＬｌｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）、表面效应（￥ｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔ）、量子尺 寸效应（ｑｕａｎｔｕｍｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）和量子隧道效应（ｑｕａｎｔｕｍ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）；上述效应可导致纳米材料具有异常的吸附 能力、化学反应能力、分散与团聚能力，上述特性在赋予纳米 材料广泛应用的同时也带来一系列的负面效应。这些已被 证实，以及有待被证实的负面效应给当前迅猛发展的纳米科 技带来了一定的隐患。现将纳米材料理化特性涉及的应用 研究领域归纳如表１［９－１０３。 二、纳米材料的毒理学研究现状 Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等０１１］２００４年首先提出了“纳米毒理学” （ｎａｏｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ）这一概念，次年Ｏｂｅｒｄ／Ｓｒｓｔｅｒ等¨２１发表文章 支持这一概念并称之为“从超细颗粒物的研究中演变而来 的新学科”。自从Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等发表论文之后，纳米毒理学 的发展步人了新轨道，在世界范围内召开的关于纳米材料毒 理学的会议越来越多，在各大学术网站上搜索到相关文章也 逐年增多。 ＤＯＩ：１０．３７６０／ｃｒａａ．ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－９６２４．２００９．０２．０１６ 基金项目：深圳市科技计划（２００７０２１５９） 作者单位：５１８０２０深圳市疾病预防控制中心毒理研究室 通信作者：庄志雄，Ｅｎｕ６１：ｊｕｎｉｉ８＠１２６．咖 ?１５９?．综述． 表１纳米材料理化特性涉及的应用研究领域‘９‘１０］研究应用领域材料和应用举例 电子学 磁学 光学 生物医药能源化工环保化工建筑、机械电极（纳米碳管）、超导体、导电及绝缘浆料、量子器件、量子计算机等 纳米磁性材料、磁靶向制剂、固定化酶、生物分离提纯、磁记录、纳米微品软磁材料等化妆品（ＴｉＯ：）、隐身材料、发光材料、光通讯、光储存、光电脑等 纳米，Ｅ物医用材料（纳米羟基磷灰石）、生物薄膜、药物载体、蕈冈传送载体、药物输送、控释系统、纳米牛物传感器等 纳米催化、储能（碳纳米管储氢）、蓄热及能源转换、保温节能（纳米Ｓｉ０２）等 抗生素材料（纳米Ａｇ，Ｔｉ０２）、功能涂料（纳米Ｚｎ０２，Ｆｅ２０３）有害气体治理、废水处理、阻声降噪等 超硬、高强、岛韧、超塑性材料等 已有研究表明，纳米材料经吸人、皮肤、消化道及注射等 途径与机体接触后能迅速进入体内，并容易通过血脑、睾丸、 胚胎等生物屏障分布到全身各组织。纳米颗粒往往比相同 剂量、相同组分的微米级颗粒物更容易导致肺部炎症和氧化 损伤。现有的细胞水平、动物实验和一些零星的人群研究结 果显示，人造纳米材料可以引起氧化应激、炎症反应、ＤＮＡ 损伤、细胞凋亡、细胞周期改变、基因表达异常，蛋白质差异 表达，并可引起肺、心血管系统及其他组织器官的损害。我 们从纳米毒理学研究的不同层次分类阐述纳米材料毒理学 研究的概况，并对研究较多的材料（纳米碳管、ＴｉＯ：等）举例 说明。 （一）纳米材料毒理学分子水平的研究 基因组学、后基因组学、毒物基因组学和蛋白质组学的 研究，都属于分子水平的范畴。迄今为止，国内外对纳米材 料毒性研究，主要还是采用形态学和酶活性等细胞毒性检测 和整体动物水平实验的方法，从分子水平进行机制方面的研 究并不普遍，目前已见纳米碳材料的蛋白质组学研究。 Ｗｉｔｚｍａｎｎ和Ｍｏｎｔｅｉｒｏ－Ｒｉｖｉｅｒｅ¨纠研究了多壁纳米碳管 （ＭＷＮＣＴ）对角质化细胞蛋白质组表达的影响。用０．４ｍｓ／ ｌＴｌｌ的ＭＷＮＣＴ处理角质化表皮细胞（ＨＥＫ）２４和４８ｈ，抽提 蛋白进行双向电泳，并检测ＩＬ－１Ｂ、ＩＬ－６、ＩＬ－８、ＩＬ－１０和ＴＮＦ．ａ 等细胞因子的变化。通过ＰＤＱｕｅｓＯＤ软件分析发现有 １５２个蛋白发生了显著的差异表达，细胞炎性因子ＩＬ－８浓度 在ＭＷＮＣＴ处理ＨＥＫ细胞２４和４８ｈ后显著增加，ＩＬ．１Ｂ在 ４８ｈ时间点浓度显著上升，ＩＬ－６浓度则有所降低，ＴＮＦ－ａ的 浓度变得极低（＜０．０１ｐｇ／ｍ１）。这螳细胞因子的变化说明 ＨＥＫ暴露于ＭＷＮＣＴ后产生了炎症反应，而蛋白的差异表 达则说明纳米碳材料本身具有损伤性，对ＨＥＫ细胞蛋白质万方数据
医用高分子材料 高分子材料科学与工程，高材1006班，王中伟，20100221276 摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性 前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外, 医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料．医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。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新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 正文： 一、医用高分子材料的概念及简介：医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征， 如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。然而，医用高分子材料是一类根据医学的需求
附件2: 生物相容性研究资料 1. 概要 1-1) 介绍： 该分析是针对公司的“一次性使用手术巾包”进行的，我们为 研究该产品的是否需要进行生物相容性试验。 1-2) 责任： 1. 技术经理 -所提供的生物相容性评估政策和目标 -评估生物相容性研究 2. 项目经理 -生物相容性评估报告的审查和批准 1-3)背景： 关于最终产品，对直接/间接与病人和操作人员接触的材 料的生物相容性进行评估。 2. 研究目标、研究标准和方法 根据GB/T16886.1中的方法进行生物相容性的研究。 3. 研究分析数据 根据GB/T16886.1标准，生物相容性研究根据下图的方 式进行
根据GB/T16886.1的使用方法和途径，产品供医疗部门 手 术时一次性使用，根据产品的不同组件，预期与人体接触的 情况不一致，主单等手术单供覆盖在患者身体表面，手术洞巾 或手术覆膜之 上，降低患者皮肤等非手术部位感染源向手术部 位移行，防止病人术后创面感染。其中： 主单、中单覆盖于手术台上， 包布用于包裹手术中的患者除创口外的其他需要包裹的部分肢 体；器械包布用于手术器械的包裹； 腹部单用于腹部手术覆膜上的覆盖； 开叉单用于需要开叉铺垫的覆盖，例如大腿部的覆盖； 会阴单用于会阴部手术时，铺垫于手术台使用； 臀底单用于铺垫于臀底部手术台用。 手术衣为临床医务人员在工作时接触到的具有潜在感染性的 患者 血液、体液、分泌物等提供阻隔及一次性防护用。 4 扛需 R 餐 .￡ 七>￡?*4書目特= 仝須帘童芒_-
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[。
生物医学工程学杂志 1999∶16(1)∶86～90 J Biomed Eng 细胞培养法评价生物材料生物相容性研究进展 梁卫东1 综述 石应康 审校 (华西医科大学附属第一医院胸外科,成都 610041) 内容摘要 细胞培养法检测材料生物相容性是一种快速、简便、重复性好又价廉的方法,在材料生物相容性评价中起着越来越重要的作用。由于新材料不断涌现、材料植入体内的部位及使用目的日趋繁杂、材料毒性作用的强弱以及材料与机体反应的复杂性等因素决定了细胞毒性试验中实验方法及实验细胞的多样性。根据生物材料本身的理化特性、植入体内的部位及使用目的选择适当的实验方法和实验细胞至关重要。以往对材料生物相容性的评价往往着眼于细胞的形态与数量的变化,近几年来研究材料对细胞生长、附着、增殖及代谢方面影响的报道日趋增多,并提出了以有活力的细胞数和细胞生长作为材料生物相容性评价标准的观点。通过结合免疫、化学、放射及影像学等多学科的技术发展,使人们进一步深入了解细胞结构和功能的变化关系,进而阐明材料对细胞的作用机制,是今后细胞培养法评价材料生物相容性的发展方向。 关键词 生物材料 细胞培养 相容性 毒性实验 The Research of Evaluation the Compatibility of Biotic Material in Cell-cultureing Method Liang W eidong Shi Yingkang (Department of Thoracocard iac Surgery,The First University Hospital,West Ch ina University of Med ical Science,Cheng du 610041) Abstract It is quick co nv ienent g o od-r epea ting and cheap tha t ex amining th e bio tic ma teria l's co m-pa tibility thro ug h cell-culturing me tho d,a nd it is mo re and mor e impo r ta nt in ev alua ting the co mpa tibil-ity of bio tic material.The new ma teria l appea ring co ntinously complica ting o f th e par t and aim ma teria l be planted in the intensity of mate rial's toxic effec t the r eactio n's complica tio n o f ma terial and bio tic body,all o f these decide the va riety of ex periment method a nd cells in cell to xicity ex periment.It is ve ry impo r tant that choices the righ t ex periment method and cells a cco rding to the ma terial's charac ter the pa rt and aim the ma terial be pla nted in.The eva luatio n o f biotic ma teria l's co mpa tibility stressed o n the changing o f cell's fo rm a nd qua ntity befo r e.In recent y ears,mo re a nd mo r e repo rts a ppear about mate rial influences the g r ow th.adhesio n pro liferation and metabolizing o f cell,a nd pr esents the point that the eva luation standar d o f bio tic mate rial's co mpa tibility sho uld be set acco rding to the activ e cell's quantity a nd their g r ow https://www.doczj.com/doc/b617914413.html, bining many subject's technological dev elo pment,such a s immuno lo gy, ch emistr y,radia tio n and shado wg raphy,th or oughly inquires the changing relatio n o f cell's structure and funtio n,further ly clarifes the material's effect on cell.It is th e dev eloping dir ec tion in the future that e-v aluates the bio tic material's co mpa tibility in cell-culturing m eth od. Key words B io tic mate rial Cell-culturing Compatibility T oxicity ex pe riment 1现在攀钢职工总医院胸外科,攀枝花 617023
纳米材料的生物安全性 随着纳米技术的飞速发展，各种纳米材料大量涌现，其优良特性及新奇功能使其具有广泛的应用前景，人们接触纳米材料的机会也随之迅速增多。然而，现有的环境与职业卫生接触标准及安全性评价标准及方法能否直接适用于纳米材料还未能确定，纳米材料生物安全性评价体系的建立还处在探索阶段。 由于纳米材料种类繁多，理化性质各不相同，即使同一种纳米材料不同粒径也会出现不同的生物效应。因此，对每年不断涌现的新型纳米材料进行生物安全性评价就显得尤为紧迫和必要，对合适的研究模型和高通量筛选的方法以及系统的人群流行病学调查将成为纳米材料生物安全性评价体系建立的下一步研究重点。 纳米技术已迅速成为全世界关注的热点前沿科技领域,它能使人们能够在原子、分子水平上制造材料和器件。纳米技术与信息、环境、能源、生物、空间等高新技术相结合将形成以纳米技术为主旋律的纳米产业及产业链,成为21世纪新的经济增长点。但由于其独特的理化性质,且不能用常规的方法和手段进行检测,可能会对人体及生态环境造成污染,从而危及人类健康。同时,纳米材料的生物安全性研究还牵涉到环境保护、社会安全、伦理道德等许多方面。因此,科学家们逐渐认识和重视纳米材料可能带来的生物安全性方面的影响以及相关研究。纳米材料生物安全性研究产生背景纳米级颗粒本身和由它构成的纳米固体主要具有4个方面的效应,即小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应,当人们将物体细分成超微颗粒( 纳米级) 后, 它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、磁学、力学以及化学方面的性质与大块固体时相比将会有显著的不同。 一、纳米材料的应用现状 1.在工业生产方面的应用 纳米材料的应用在工业生产中显示了独特的魅力。一些纳米材料如纳米二氧化硅用作橡胶、塑料、有机玻璃等材料的填充剂，可以改善材料的强度、韧性等
我国医用高分子材料的发展现状 摘要: 对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词: 医用高分子材料;相容性;组织工程 前言： 现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。 医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料[1]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新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 1、医用高分子材料的目前需求 人的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20种,其中医用高分子12种,金属4种,陶瓷2种,其他2种[2]。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增长[3],而国内也以20%左右的速度迅速增长。随着现代科学技术的发展,尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛,需求量也随之越来越大。生物医用材料产业发展如此迅猛,主要动力来自于人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。生物材料的研究与开发被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点之一。
生物医用高分子材料
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生物医用高分子材料 08080４1０6 黄涛 摘要:: 阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况,综述了生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 关键词: 生物医用高分子材料分类进展综述发展趋势 1 概述 在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料可谓异军突起，目前已成为发展最快的一个重要分支。生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学。虽已有四十多年的研究历史，但蓬勃发展始于20世纪70年代。简单地说，所谓生物医用高分子材料( Ｐolｙ－meｒｉｃbio - maｔeｒiａls）是指在生理环境中使用的高分子材料,它们中有的可以全部植入体内，有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外,或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。 近十年来,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。 ２生物医用高分子材料分类 生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。 2 . 1 天 然 生 物 材 料 天 然 生 物 材 料 是
并得到迅速推广应用的一类天然生物材料。由 家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋 白 成分 , 丝素 蛋白是 一种优质 的生 物医 学材料 ,具有无刺良好的2 . 2 合成高分子材料 合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能 ,因而可以 植入人体 ，部分或全部取代有关器官。因此 ,在现代 医学领域得到了最为广泛的应用 ,成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比 ,合成高分 子材料具有优异的生物相容性 ，不会因与体液接触 而产生排斥和致癌作用 ,在人体环境中的老化不明 显。通过选用不同成分聚合物和添加剂 ,改变表面 活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性 ,从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生 物合成高 分子材 料。目 前 ，使用于人体植入产品的高分子合成材料 包 括聚环氧聚聚乙聚乳 目前为止 ,开发的具有生态可降解性的高分子材料主要以国外产品为主 ,国内这方面还远远不能 满足需要 ，尚处于国外产品的复制和仿制阶段。聚 乳酸类高分子是目前已开发应用于生命科学新增长 点 ———组织工程的生物可降解材料。一般以组织工程为应用目的的生物材料应符合 1) 表面能使细胞黏附并生长 ; 2 ) 植入 体内后 ,高分子材料及其降解产物不会引起炎症及 毒副作用 ;3) 材料能加工成三维结构 ;４) 为了保证细 胞2高分子反应能大面积进行 ,并提供细胞外再生的 足够空间 ,且在体外人工培养时有最小的扩散 ,材料 孔隙率不得降低于 90 ％ ; 5) 在完成组织再生后 ，高 分子能立即被机体吸收 ; 6） 高分子支架的降解速率 应控制在与不同组织细胞再生速度相匹配。对聚乳 酸高分子材料进行的研究 ,在力求符合上述要求时已形成了多种品种 ,如未经编织的单纤维合成材料 , 经编织的网状合成材料 ,具有包囊的多孔海绵状材 料等。尽管如此 ,目前应3 生物医用高分子材料特性 人们常 用的医用高分子 材料
纳米材料的生物安全性研究 田蜜 （湖北的二师范学院化学与生命科学学院，武汉，430205） 摘要 综述了包括富勒烯(C60)、氧化铁、氧化铝、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅等在内的多种典型的碳基纳米材料、金属及其氧化物纳米材料和半导体(绝缘体)纳米材料的生物安全性研究进展。 关键词：纳米材料；纳米生物安全；纳米毒理学：毒性 Abstract Including of fullerenes (C60) are reviewed in this paper, ferric oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium dioxide, silica, such as a variety of typical carbon nano material and semiconductor, metal and oxide nanomaterials (insulator) biological safety of nanomaterials were reviewed. Key words: nano materials; Nano biological safety; Nanotoxicology: toxicity 引言 纳米粒子尺寸小、比表面积大、表面态丰富、化学活性高，具有许多块体及通粉末所没有的特殊性质，许多在普通条件没有生物毒性的物质，在纳米尺寸下却表现出很强的生物毒性[1]。与此同时，纳米材料可能产生的负面效应特别是对环境和健康的潜在影响，也引起了人们的关注。2003 年4 月，Science 首先发表文章讨论纳米材料可能产生的生物安全性问题[2]。随后，许多学者相继开展了纳米材料的毒理学研究。本文将一些学者的研究进行了综合，希望对各位有所帮助。 一、纳米安全性问题的提出 纳米科技预计也将给人类生活带来巨大的变化，因而成为发展最快的研究和技术开发领域之人们在逐渐认识纳米科学技术的优点和其潜在的巨大市场的同时，一个新的科学问题及社会问题—一纳米效应与安全性，引起人们广泛关注。首先，2003年的美国化学会年会上报告了纳米颗粒对生物可能的危害。2003年4月Science[2]引、7月Nature[3]相继发表编者文章，开始讨论纳米尺度物质的生物效应以及对环境和健康的影响问题。
刘熙高分子092班 5701109065 生活中的高分子材料 ——医用高分子材料 摘要：我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗、以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。 关键词：生物医用高分子材料 科技关爱健康，医用高分子材料的应运而生是医疗技术发展史上的一次飞跃。高分子材料充分体现了人类智慧，是人类科学技术的重要科技进步成果之一。高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 而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合成高分子材料, 可以利用聚合的方法进行制备, 是生物医用材料的重要组成之一。由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质, 以满足不同的需求, 耐生物老化, 作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能, 易加工成型, 原料易得, 便于消毒灭菌, 因此受到人们普遍关注, 已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种, 近年来发展需求量增长十分迅速。目前全世界应用的90多个品种, 西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%～20%的速度增长。以美国为例, 每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍, 需进800万次手术进行修复, 年耗资超过400亿美元, 器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半。随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求, 我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。
一、生物相容性概念 1、生物相容性是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反 应的一种概念。 2、生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题。按ISO会议的解释: 生物相容性是指 生命体组织对非活性材料产生反应的一种性能。一般是指材料与宿主之间的相容性, 包括组织 相容性和血液相容性。 二、生物相容性两大原则 1、生物安全性原则 2、生物功能性原则 三、生物安全性原则 1、生物安全性原则 目的在于消除生物材料对人体器官的破坏性,比如细胞毒性和致癌性 2、生物材料对于宿主是异物．在体内必定会产生某种应答或出现排异现象。生物材料如果要 成功．至少要使发生的反应被宿主接受，不产生有害作用。因此要对生物材料进行生物安全性评价，即生物学评价。 四、生物功能性准则 1、是指其在特殊应用中“能够激发宿主恰当地应答”的能力。 2、随着对生物材料生物相容性的深入研究，人们发现不仅要对生物材料的毒副作用要进行评 价，还要进一步评价生物材料对生物功能的影响。 五、生物学反应；血液反应、免疫反应、组织反应 1、血液反应 血小板血栓 凝血系统激活 纤溶系统激活 溶血反应 白细胞反应 细胞因子反应 蛋白黏附 2、免疫反应 补体系统激活 体液免疫反应 细胞免疫反应 3、组织反应 炎症反应 细胞黏附 细胞增值 形成囊膜 细胞质的转变 六、材料反应：物理性质变化、化学性质变化 1、引起生物医用材料变化的因素 生理活动中骨骼、关节、肌肉的力学性动态运动； 细胞生物电、磁场和电解、氧化作用；
新陈代谢过程中生物化学和酶催化反应； 细胞黏附吞噬作用； 体液中各种酶、细胞因子、蛋白质、氨基酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用。 2、引起生物体反应的因素 材料中残留有毒性的低分子物质； 材料聚合过程残留有毒性、刺激性的单体； 材料及制品在灭菌过程中吸附了化学毒剂和高温引发的裂解产物； 材料和制品的形状、大小、表面光滑程度； 材料的酸碱度 七、生物相容性分类：血液相容性、组织相容性（一般生物相容性） 1、血液相容性： 材料用于心血管系统与血液直接接触，主要考察与血液的相互作用； 2、组织相容性： 材料与心血管系统外的组织和器官接触，主要考察与组织的相互作用。 3、血液相容性要求： 抗血小板血栓形成； 抗凝血性； 抗溶血性； 抗白细胞减少性； 抗补体系统抗进性； 抗血浆蛋白吸附性； 抗细胞因子吸附性. 4、组织相容性要求 细胞黏附性； 无抑制细胞生长性； 细胞激活性； 抗细胞原生质变化性； 抗炎症性； 无抗原性； 无诱变性； 无致癌性； 无致畸性。 八、1、组织相容性的两个问题：生物医用材料与炎症；生物医用材料与肿瘤。 2、血液相容性的两个问题：生物医用材料与血小板；生物医用材料与补体系统。 九、造成细菌性感染的原因有以下几点： 植入手术过程中对皮肤或组织造成损伤，给微生物提供侵入体内组织的机会； 植入生产过程中已被细菌污染的材料和制品或无菌材料已被污染； 植入材料能抑制体内的抗炎防御系统的反应性，增加了局部组织易感染性； 植入材料能抑制和吸附补体C3a、C5a，增加了多核白细胞在植入局部组织中的数量，使抑制局部炎症反应的能力减弱。 十、生物医用材料与炎症 1、非感染性炎症： 由于植入物中微量小分子物质渗出，刺激组织所引起的炎症反应；