生物医用材料复习题(大学期末复习资料

《生物医用材料》复习题

1. 骨组织中主要的无机/有机成分是什么？

(1) 无机盐占重量2/3：主要成分:羟基磷灰石，分子式Ca10（ＰＯ４）6（ＯＨ）２，它们是一些微小颗粒（长约20nm，横截面积约25nm２），是骨质坚硬的主要因素;

(2)有机质占质量的1/3，由骨胶原纤维和少量的粘蛋白组成。

2. 血细胞的组成及主要作用？

血细胞的组成：红细胞、白细胞、血小板

血细胞的主要作用：

红细胞：(1)运输O2和CO2缓冲作用、(2)在起一定的缓冲作用

白细胞：

(1)抵抗微生物的入侵和执行免疫功能，以维持机体的生存。白细胞也通常被称为免疫细胞；

(2)中性粒细胞和单核-巨噬细胞可吞噬入侵机体的微生物和其他义务，并可清除机体自身的坏死组织；

(3)淋巴细胞的主要功能是参与免疫反应。

血小板：

⑴维持血管内皮的完整:支持和修复;

⑵参与生理止血全过程

⑶参与凝血:如血小板磷脂,PF3

⑷促进和抑制纤维蛋白溶解:血小板释放的5-HT刺激血管内皮释放血管激活物,

激活纤溶酶原而使纤维蛋白降解；血小板第6因子(抗纤维蛋白因子,PF6)抑制纤维蛋白溶解

3. 按材料生物反应性质，生物材料可以分为哪几类？

按材料的生物活性还可分为：

生物惰性材料: 体内稳定、不发生或仅发生微弱化学反应的材料。包括惰性生物陶瓷（如氧化物陶瓷：Al2O3、ZrO2等)、医用金属材料（不锈钢、钛合金、钴铬合金）。

生物活性材料：能与周围组织发生不同程度生化反应的材料。例如生物活性陶瓷（羟基磷灰石 Ca10(PO4)6(OH)2和生物玻璃等。

生物降解材料：体内能够不断发生降解，降解产物能够被机体所吸收或排除体外的材料。包括：生物降解陶瓷（β-磷酸三钙 β-Ca3(PO4)2）和生物降解高分子材料（聚乳酸PLA）。

4. 生物惰性材料、生物活性材料、生物可降解性材料的概念？作为硬组织替代材料，它们与活体组织界面的结合特点有何不同？各举一例材料。

生物惰性材料:

体内稳定、不发生或仅发生微弱化学反应的材料。包括惰性生物陶瓷（如氧化物陶瓷：Al2O3、ZrO2等)、医用金属材料（不锈钢、钛合金、钴铬合金）。

生物活性材料：

能与周围组织发生不同程度生化反应的材料。例如生物活性陶瓷（羟基磷灰石 Ca10(PO4)6(OH)2和生物玻璃等。

生物降解材料：

体内能够不断发生降解，降解产物能够被机体所吸收或排除体外的材料。包括：生物降解陶瓷（β-磷酸三钙、β-Ca3(PO4)2）和生物降解高分子材料（聚乳酸PLA）。

5. 生物相容性的概念是什么？主要包括哪两个方面？

(1)概念：生物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，是材料能耐受宿主整个系统作用而保持相对稳定、不被排斥和破坏的生物学特性。材料与宿主产生相互作用所涉及生物化学、生物力学和生物电学三个反应系统。

(2)包括方面：生物相容性可以分为两类：组织相容性和血液相容性

6. 生物医用材料两个最基本的性能要求是什么?

临床医学对生物医学材料要求：生物相容性（安全性）和功能性

7. 材料与活体系统相互作用包括那两个方面？宿主反应有哪些方面？材料反应有哪些方面？

材料与活体系统相互作用包括两个方面：宿主反应和材料反应。

宿主反应：宿主对植入体材料作出的生理反应，主要包括血液反应、组织反应。

材料反应：植入体材料在生物环境中发生的各种物理和化学反应主要包括生理反应和物理机制反应（腐蚀）。

8. 影响材料血液相容性的因素有哪些？改善材料表面血液相容性的方法有哪些？

影响材料血液相容性的因素：

一．材料性能的影响

（1）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。

（2）表面性能的影响：

（a）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0,1~2 UM的范围内存在不均匀结构，可提高材料的抗凝血性能

（b）表面成分：例如表面涂覆碳素材料可抗血栓

二．材料的外形与尺寸的影响 改善材料表面血液相容性的方法：

利用各种物理和化学的方法对材料的表面进行处理可以提高材料的抗血栓性能（血液相容性），即表面改性，具体表面改性技术：

1）增加表面亲水性，降低表面与血液成分的相互作用

2）使材料表面带负电荷：

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；

4） 材料表面引入生物活性物质

9. 目前常用的临床治疗心肌梗塞使用的心血管支架是什么材料？金属裸支架可能产生什么并发症？如何降低？

10. 什么是硬组织替代物的应力屏蔽（应力遮挡）现象？如何降低？

11. 生物医用新材料从研究到临床应用需要进行哪些生物学检测阶段？

1）与已上市产品对比、

2）确定材料分类、

3）生物学实验项目选择：根据分类，按要求选择要进行的实验项目。

4）生物学实验

5）上市后重新评价

12. 医用金属材料、陶瓷材料、高分子材料的优缺点？应用中存在的主要问题？如何解决？

13. 钛合金的生物相容性特点？镍钛形状记忆合金的超弹性和形状记忆性能？举例说明在医学中各有何用途？

（1）钛是目前已知的生物相容性最好的金属之一，钛易与氧反应形成致密氧化钛(TiO2)钝化膜，植入后引起的组织反应轻微。凝胶状态的TiO2膜甚至具有诱导体液中钙、磷离子沉积生成磷灰石的能力，表现出一定的生物活性和骨结合能力，尤其适合于骨内埋植。

（2）

14. 作为硬组织植入材料，金属腐蚀对人体有何影响？

15. 了解常用三类医用金属材料主要成分、力学特性、生物相容性、临床应用。

主要成分 力学特性 生物相容性 临床应用

不锈钢 Cr

C

Ni

Ti 密度和弹性模量与人体硬组织相距较大，因此力学相容性差 产生的腐蚀作用造成其长期植入的稳定性差，

密度和弹性模量与人体硬组织相距较大，因此力学相容性差。

溶出的镍离子有可能1)齿科：镶牙、齿科矫形、牙根种植等

2)人工关节和骨折内固定器械

3)心血管系统：各种传感器、植入电诱发肿瘤的形成及本身无生物活性，难于和生物组织形成牢固结合等原因，应用比例呈下降趋势。

极的外壳和合金导线，可制作不锈钢的人工心脏瓣膜、血管内扩张支架等

钴基合金 Co-Cr-Mo

Co-Ni-Cr-Mo

医用金属材料中耐蚀性最好，一般认为植入人体后无明显组织学反应。但用铸造钴基合金制作的人工髋关节在体内会引起松动，由于金属磨损腐蚀造成Co、Ni等离子溶出，引起巨细胞和组织坏死，导致患者疼痛以及关节的松动。钴、镍、铬还可以产生皮肤过敏反应。 适合于制造体内承载苛刻、耐蚀性要求较高的长期植入件，其品种主要有各类人工关节及整形外科植入器械。在心脏外科、齿科等领域均有应用。

钛合金 Ti-6Al-4V 比强度高；

耐腐蚀性强（表面形成稳定氧化膜）；

弹性模量值小（约为其他金属材料一半，接近天然骨）；

易加工

但硬度较低，耐磨性差 生物相容性好(能与骨和生命组织融合) 钛及钛合金具有优异的使用特性，是生物医疗领域中优异的金属材料，采用钛及钛合金制造的股骨头、髋关节、等上百种金属件移植到人体中，取得了良好的效果，被医学界给予了很高的评价。

16. 如何改善金属硬组织替代物的生物活性？

17. 硬组织植入物的表面孔隙对植入物与骨结合强度有何影响？

18. 生物医用无机材料的基本要求是什么？

19. 氧化铝的力学性能、生物性能、临床应用？

生物学性能：

(1) 氧化铝在体液中完全稳定，在生物体内不会发生溶解和变性。

(2) 氧化铝对周围机体组织呈惰性反应。对骨组织生长无抑制作用，生物相容性比金属和有机高分子材料好。

(3) 孔径大于l00µm的多孔体植入骨组织后。可看到新骨很快长人气孔中。

20. 碳素材料的力学性能、生物学性能、临床应用？

21. 什么是生物活性玻璃？其主要成分是什么？

生物活性玻璃：能与人体骨或软组织形成生理结合的生物陶瓷称为生物活性玻璃；

主要成分：一般为CaO-SiO2-P2O5系统，部分含有MgO、K2O、Na2O、A12O3、B2O3、TiO2等。

22. 生物玻璃陶瓷（微晶玻璃）的相组成特点是什么？与生物活性玻璃相比，作为骨植入材料有何优势？

23. 羟基磷灰石的分子式、力学性能、生物学性能、临床应用，涂层制备方法？

Ca10(PO4)6(OH)2 ；

24. 磷酸三钙的分子式，力学性能，生物学性能，临床应用？

Ca3(PO4)2 ；

25. 生物医用天然高分子和合成高分子材料的性能有哪些优缺点？各举一例？

26. 甲壳素、胶原、有机玻璃、硅橡胶、聚乳酸作为生物材料在有何医学应用？

甲壳素：吸收型手术缝合线、伤口包扎材料、人造皮肤材料

胶原：制造心脏瓣膜、支架、血管修复材料、止血海绵、化妆品、人工皮肤、手术缝合线、组织工程基质等

有机玻璃：

硅橡胶：人工颅骨的修复，修补面容的缺陷等

聚乳酸：人工血管，骨替代材料以及释药载体

27. 什么是超高分子量聚乙烯？性能有何特点？试举一例其医学应用？

超高分子量聚乙烯：平均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯，是一种新型的热塑性工程塑料。

性能：①耐磨损性能非常卓越

②冲击强度极高，比尼龙6和聚丙烯大10倍；

③能吸收震动冲击和防噪声；

④摩擦系数很低，远较尼龙及其他塑料小，具有自润滑作用；

⑤不易粘附异物，滑动时有极优良的抗粘着特性；

⑥耐化学腐蚀，并可屏蔽原子辐射；

⑦工作温度范围可自－265℃到100℃，低温到－195℃时，仍能保持很好