医用材料的创新与进展

纳米生物医用材料的进展研究

生物医用材料是用来关于生物体进行诊断、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，专门是随着生物技术的莲勃进展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。 研究动态

迄今为止 ,被详细研究过的生物材料已有一千多种 ,医学临床上广泛使用的也有几十种 ,涉及到材料学的各个领域。目前生物医用材料研究的重点是在保证安全性的前提下查找组织相容性更好、可降解、耐腐蚀、持久、多用途的生物医用材料，具体表达在以下几个方面：

1. 提高生物医用材料的组织相容性

途径不外乎有两种，一是使用天然高分子材料，例如利用基因工程技术将产生蛛丝的基因导入酵母细菌并使其表达；二是在材料表面固定有生理功能的物质，如多肽、酶和细胞生长因子等，这些物质充当邻近细胞、基质的配基或受体 ,使材料表面形成一个能与生物活体相适应的过渡层。

2. 生物医用材料的可降解化

组织工程领域研究中 ,通常应用生物相容性的可降解聚合物去诱导周围组织的生长或作为植入细胞的粘附、生长、分化的临时支架。其中组织工程材料除了具备一定的机械性能外，还需具有生物相容性和可降解性。

英国科学家发明了一种可降解淀粉基聚合物支架。以玉米淀粉为差不多材料， 分别加入乙烯基乙烯醇和醋酸纤维素 ,再分别对应加入不同比例的发泡剂 (要紧为羧酸 )，注塑成型后就能够获得支撑组织再生的可降解支架。

3. 生物医用材料的生物功能化和生物智能化

利用细胞学和分子生物学方法将蛋白质、细胞生长因子、酶及多肽等固定在现有材料的表面 ,通过表面修饰构建新一代的分子生物材料 ,来引发我们所需的特异生物反应 ,抑制非特异性反应。例如将一种名叫玻璃粘连蛋白 (ＶＮ)的物质固定到钛表面，发觉固定ＶＮ的骨结合界面上有相对多的蛋白存在。

4．开发新型医用合金材料

.10中国医疗器械信息 | China Medical Device Information专题·生物材料Thematic Forum · Biomedical Materials

天然高分子以其优异的性能及丰富的来源，

在生物医用材料（biomedical materials）领域得

到广泛应用。而在众多高分子材料的研究中，又

主要集中于以胶原蛋白、纤维蛋白等为代表的天

然蛋白[1]。然而，这类动物性来源蛋白的使用安

全性仍饱受质疑，其可能携带有动物病毒的风险

（例如由牛组织提取的胶原蛋白可能含有疯牛病

病毒和口蹄疫病毒等），在植入体内后是否会带来危害仍没有明确的科学定论[2]。近年来，大豆

分离蛋白（Soy protein isolation）作为一种植物性

蛋白，在生物医用材料领域的应用正日益得到关

注[3]。研究显示，大豆分离蛋白具有优异的可加

工性、生物相容性和生物可降解性，其降解产物

对细胞增殖和组织再生具有促进作用。因此在药

物释放载体、伤口敷料和组织工程等方面都具有

极大的应用潜能[4]

。大豆蛋白在生物医用材料中的研究进展

李梦洁 柯军 苗晓琳 广东省医疗器械质量监督检验所 （广州 510663）

文章编号：1006-6586(2016)11-0010-04 中图分类号：R318.08 文献标识码：A

收稿日期：2016-09-14内容提要： 大豆蛋白以其优异的可加工性、生物相容性和生物可降解性，在生物医用材料领域显示出巨大的应用潜力。本文综述了近年来大豆蛋白及其改性产物在药物载体、医用敷料和组织工程支架等方面的研究进展，并对其在该领域的未来发展方向进行了展望。

关 键 词： 大豆蛋白 生物医用材料 生物相容性

Application of Soy Protein Isolation in Biomedical Materials

LI Meng-jie TIAN Ye Institute of Guangdong Medical Equipment Quality Supervision and Inspection (Guangzhou 510663)

医用羟基磷灰石的研究进展

摘要：

羟基磷灰石(HA)是人体骨、牙无机组成的主要成分，组成生物体骨、牙组织的磷灰石晶体为纳米级、低结晶度、非化学当量和被多种离子的置换的针状纳米微晶．纳米羟基磷灰石由于与生物硬组织结构成分相似，以及在结构上的可模拟性，在生物医用材料研究中占据着重要的地位，并以各种应用形式出现在各类医学研究中。

羟基磷灰石[Calo(P04)6(0H)2】(hydroxyapatite，HAp)是一种生物活性材料，具有独特的生物相容性，是人体和动物骨骼、牙齿的主要无机成分【I】，基于HAp良好的生物活性以及生物相容性，使其成为理想的硬组织替代材料，广泛应用于硬组织修复、药物载体和抗肿瘤活性的研究。

关键词：羟基磷灰石；特性；医用功能

前言：

生物材料是生命科学和材料科学的交叉边缘学科，成为现代医学和材料科学的匿要领域之一．预计生物材料的发展将成为21世纪国际经济的主要支柱产业之一。

生物医学材料的历史与人类的历电一样漫长，最初人们用木、金属、动物牙齿作为牙齿种植修复的材料．到19世纪，金、镀、锦等开始用T-口腔修复中，而陶瓷作为骨种植材料具有意义的研究是smitll在20世纪印年代开始的。70年代玻璃陶瓷、羟基磷灰石等进入n舱临床以后，把口腔种植修复推向丁新阶段，特别是80年代以来各种复合材料的H}现，使几腔种植的临床应用更加广泛。

纳米羟基磷灰石是人体骨、牙无机组成的主要成分，具有骨引导作用，在较短的时间内能与骨坚固结合，结合了生物材料和纳米材料的优点，临床已广泛应用，在生物医用材料中也占据着重要的地位．

羟基磷灰石(HA)具有骨引导作用，在较短的时间内能与骨坚固结合，临床已广泛应用．生物体内天然羟基磷灰石以纳米晶体的形式存在，为65～80 nm的针状结晶体．根据“纳米效应”理论，单位质量的纳米级粒子的表面积明显大于微米级粒子，使得处于粒子表面的原子数目明显增加，提高了粒子的活性，十分有利于组织的结合．目前人工合成的纳米羟基磷灰石直径在1—100 nm之间，钙磷比值约为 1．67，因而与人骨的结构和成分很相似，是一种理想的组织植入材料．然而以羟基磷灰石作为骨植入材料因强度偏低，尤其是脆性太大尚难直接应用于人体承载部位。

材料学在医学中的应用前景

近年来，医学领域的快速发展已经改变了我们对疾病的认知和治疗方法。随着技术的进步，材料学已经成为医学中不可或缺的一部分。材料学在医学中的应用前景十分广阔，涵盖领域从医疗器械到组织工程再造。本文将探讨材料学在医学中的应用前景以及现阶段已经实现的一些成就。

一、医用材料的发展和应用

1.人工器官

人工器官技术的发展已经成为医学史上的里程碑。人造心脏、肝脏、肾脏和胰岛素泵等医用材料的制造使用，为患者提供更好的治疗条件。现在的人工器官采用的是不同种类的材料，包括塑料、金属和生物材料等。人造心脏采用三明治结构，中间是弹性膜，外层和内层是聚酯的材料，特别适用于心脏有缺陷的患者的治疗。人造什器脏器和人工血管都是以聚合物作为基础材料的。

2.原材料

医用丝制品比市面上普通丝制品要高级。它具有良好的用途，不易滑动、不粘人，是制作手术缝合线和缝合针等医用材料的理想材料。此外，由于化学纤维的发展，医用球根也大量出现。例如，利用PVA材料制造的医用球根，可以用于导管插入时，保护受插处的组织，减小损伤；同时它还具有消炎消肿的功效，辅助伤口愈合。

二、组织工程再造

组织工程再造是近年来材料学在医学中应用的又一重要领域，它利用材料学的不同材料制造出与人体相似的组织。

1. 人工骨髓 : 人工骨髓的发展可以提高接骨术成功的概率。其主要材料是生物活性玻璃，玻璃制品内有囫糟状微小孔隙，可以吸收骨髓中的细胞。玻璃的外层结合了细胞和骨细胞的生长，可以渐渐演化成新的骨组织。

2. 人造软骨：软骨是关节和骨架中的一种松软的组织，在轻微损伤的情况下，在人类身体内可以自然修复。但是在大面积损伤或极度损伤中，常常需要使用修复材料。①从外源性来源中提取基质细胞和干细胞，加上一定的促进成长的化学物质，如成骨诱导蛋白（BMP）等，再利用跨链接技术制成；②纯化胶原质，用于构造新的基质细胞的环境，并用跨链接技术制成。

3. 人工皮肤：人工皮肤是一种复杂的构造，由基底层和表面层两部分组成，因此具有一定的难度。材料学中，现有较为成熟的是将化学纤维与胶原纤维敷料进行双向成型构造。在人体内部，它具有吸附、防止异物污染、促进伤口愈合等作用。