【精品】生物醫(yī)用材料

1、生物醫(yī)用材料導(dǎo)論一、生物醫(yī)用材料定義廣義的生物材料：一是指用于生物體內(nèi)的材料，達(dá)到治療康復(fù)的目的，例如隱形眼鏡、人工骯關(guān)節(jié)；二是指來源于生物體，可能用于或不再用于生物體內(nèi)（這種不是本課程研究對象），例如動物皮革用于服裝。在本課程中 生物醫(yī)用材料 或 生物材料 的含義：生物醫(yī)用材料又叫做生物材料，分別來自于biomedical materials和biomaterials的譯名。目前 際上兩本本學(xué)科最主要的學(xué)術(shù)期刊是英國的biomaterials和美國的journal of biomedical materials research，兩個期刊所涉及的內(nèi)容是相同的，由此可見biomedical m

2、aterials和biomaterials兩詞是指相同的材料。我們給生物醫(yī)用材料明確的定義：對生物系統(tǒng)的疾病進行診斷.治療.外科修復(fù)、理療康復(fù)、替換生物體組織或器官（人工器官），增進或恢復(fù)其功能，而對人體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料。生物醫(yī)用材料本身并不必須是藥物，而 是通過與生物機體直接結(jié)合和相互作用來進行治療。另一種說法是：生物醫(yī)用材料是一種植入軀體活系統(tǒng)內(nèi)或與活系統(tǒng)相接觸而設(shè)計的人工材料。舉例說明：（fda分類：美國食品與藥物管路局對醫(yī)用材料的分類）名稱是否生物材料相接觸的組織fda分類眼鏡架no隱形眼鏡yes與角膜接觸iii假肢no人工骯關(guān)節(jié)yes與骨組織接觸并要求牢固結(jié)合iii假牙ye

3、s與口腔粘膜接觸牙根植入體yes與牙床骨接觸并希望牢固結(jié)合iii人工心肺系統(tǒng)yes與血液接觸iii生物醫(yī)用材料學(xué)科的研究內(nèi)容1 各種器官的作用；2 生物醫(yī)用材料的性能;3組織器官與材料之間的相互作用：在體內(nèi)，生物醫(yī)用材料如何影響活組織（稱之為宿主反應(yīng)）；活組織又如何影響生物材料的性能變化（稱之為材料反應(yīng)）。重點研究化學(xué)（包括生物化學(xué)）和力學(xué)兩方o （例如植入髓關(guān)節(jié)，磨損碎屑，炎癥反應(yīng)，以及金屬離子的溶出）二、生物醫(yī)用材料的分類：由于生物材料應(yīng)用廣泛，品種很多，所以會有不同 角度的分類。按材料的傳統(tǒng)分類法分為:（1）合成高分子材料（如聚氨酯.聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物）（2）天然高

4、分子材料（如膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖）（3）金屬與合金材料（如鈦及鈦合金） （4）無機材料（如生物活性陶瓷、輕基磷灰石） （5）復(fù)合材料（如碳纖維/聚合物.玻璃纖維/聚合物）按材料的醫(yī)用功能分為:(1) 血液相容性材料 用于人工血管.人工心臟、血漿分離膜.血液灌流用的吸附劑、細(xì)胞培養(yǎng)基材。因為與血液接觸，所以不可以引起血栓、不可以與血液發(fā)生相互作用。主要包括聚氨酯/聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸輕乙酯、含聚氧 乙烯瞇的聚合物、肝素化材料、尿酶固定化材料、骨膠原材料等。(2) 軟組織相容性材料 如果用作與組織非結(jié)合性的材料，必須對周圍組織無刺激、無毒副作用,如軟性隱形眼鏡片；如果用作

5、與組織結(jié)合性的材料，要求材料與周圍組織有一 定粘結(jié)性.不產(chǎn)生毒副反應(yīng)，主要用于人工皮膚.人工氣管.人工食道.人工 輸尿管.軟組織修補材料。這樣的材料有聚硅氧烷.聚酯、聚氨基酸、聚甲基 丙烯酸輕乙酯、改性甲殼素。(3) 硬組織相容性材料 硬組織生物材料主要用于生物機體的關(guān)節(jié).牙齒及其他骨組織。包括生物陶瓷、生物玻璃.鈦及合金、碳纖維、聚乙烯等。(4) 生物降解材料生物降解材料在生物機體中，在體液環(huán)境中，不斷降解，或者被機體吸收,或者排出體外，植入的材料被新生組織取代?？梢杂糜诳晌湛p合線、藥物載 體、愈合材料、粘合劑、組織缺損用修復(fù)材料。包括多肽、聚氨基酸、聚酯、 聚乳酸、甲殼素、骨膠原/明膠等

6、高分子材料，以及b 磷酸三鈣可降解生物陶 瓷。(5)高分子藥物 高分子藥物是一類本身具有藥理活性的高分子化合物，可以從生物機體組織中提取，也司以通過人工合成、基因重組等技術(shù)，獲得天然生物高分子的類似物，如多肽、多糖類免疫增強刑、胰島素.人工合成疫苗等，用于治療糖尿病、 心血管病、癌癥以及炎癥等疾病。還可以按照有無生物活性分為生物惰性材料(bioinert)、生物活性材料(bioactive)o還可以按照可否生物降解(biodegradable)來劃分。還可以分為人工合成材料和天然材料。還可以分為單一材料、復(fù)合材料、活體細(xì)胞.天然組織與無生命材料結(jié)合的雜化材料。三、生物醫(yī)用材料的研究現(xiàn)狀目前，世

7、界各國對生物材料的研究大多處于經(jīng)驗和半經(jīng)驗的階段，材料與 活組織之間的相互作用機理還有許多不清楚的地方，一般以現(xiàn)有材料為對象， 凡性質(zhì)基本能滿足使用要求者，則進行適當(dāng)純化，包括配方上減少有害助刑、 工藝上減少單體殘留量和低聚物，然后加以利用；性能不滿足要求者，進行適 當(dāng)改性后再加以利用；還有的則把兩種材料的性質(zhì)結(jié)合起來以實現(xiàn)一定的功能。至今，真正建立在分子設(shè)計基礎(chǔ)上，依據(jù)生物相容性，按照材料結(jié)構(gòu)與性能的 關(guān)系，來設(shè)計新型生物材料的研究尚不多見。因此，目前應(yīng)用的生物材料，尤 其是用于人工器官的材料，只是處于“勉強可用”或“僅可使用”的狀態(tài)，還 未滿足應(yīng)用的要求。近年來，對于材料結(jié)構(gòu)與生物相容性之

8、間的關(guān)系的研究已經(jīng)受到重視。目前已經(jīng)進入了為“生物材料分子設(shè)計學(xué)”積累數(shù)據(jù)和資料的階段，個別性能的 分子設(shè)計已被應(yīng)用并取得了較好結(jié)果。iii(1) 高抗凝血材料：這是生物材料最活躍的前沿領(lǐng)域，主要用于人工心臟、 人工血管和人工心臟瓣膜等人工器官。目前雖已開發(fā)了抗凝血性較好的材料, 但仍然不能滿足臨床要求。(2) 生物活性陶瓷及玻璃：主要用于人工骨.人工關(guān)節(jié)、人工種植牙等。現(xiàn)已開發(fā)出具有較好組織相容性的輕基磷灰石陶瓷、活性氧化鋁陶瓷、b磷酸 三鈣多孔陶瓷、sio2caomgop2o5微晶玻璃等材料，但對這類材料的 生物活性表征及生物活性的可信賴機理、應(yīng)力傳遞時彈性模量的不匹配效應(yīng)、 生物活性界面

9、鍵合的長期穩(wěn)定性等問題還需進一步解決。(3) 鈦及鈦合金、鈦鎳記憶合金：主要用于骨科修補及矯形外科。(4) 生物活性緩釋材料及靶向藥物載體材料：主要用于局部長時間釋放藥物、植入型長效治療藥物系統(tǒng)。現(xiàn)已開發(fā)出醫(yī)用的乙烯/醋酸乙烯共聚物、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸輕乙酯、聚乙烯基卩比(bi)聚乙烯甲基纖維素、輕乙基纖維素、膠原.聚葡糖肽等多種緩釋材料。(5) 生物粘合劑：主要用于替代外科手術(shù)的縫合及活組織的接合。現(xiàn)已開發(fā)出了 a氧基丙烯酸酯.明膠/間苯二酚復(fù)合物、血纖維蛋白阮.氧化再生纖維、 琥珀?；辨湹矸郏⒁褟V泛應(yīng)用于手術(shù)切口的吻合、腸腔吻合、骨科及齒科 硬組織的接合.血管栓塞、輸卵管粘堵、止血

10、等。(6) 可生物降解與可吸收性生物材料：主要用作手術(shù)縫線、骨組織的修補、人工血管及人工韌帶的臨時支撐物、藥物緩釋包膜、防組織粘連涂層等，已開 發(fā)出的可降解、可吸收和可溶性生物材料有b 磷酸鈣、醫(yī)用聚己內(nèi)酯、聚己醇 酸乙二醇酯、聚乙二酸亞烷酯.聚(環(huán)氧乙烷/ pft)聚乳酸、聚酸酹、聚原酸 酯交聯(lián)白蛋白、交聯(lián)膠原/明膠等。(7) 智能與雜化材料。(8) 血液凈化材料。此外，近年來，各國對生物材料表面修飾十分重視，目的是改善與機體直接接觸的材料表面的生物相容性及力學(xué)相容性，采用的方法有粒子加速器、等 離子束、濺射涂覆等先進技術(shù)，力求使材料表面形成逐步過渡的、與活體要求相適應(yīng)的性能，如高生理惰性、

11、高生物相容性、應(yīng)力響應(yīng)匹配性等，還提出了 梯度生物材料的概念(材料內(nèi)部沒有明顯的界面，組成、形態(tài)、微結(jié)構(gòu)梯度漸 變，性質(zhì)和功能也梯度變化)。五、生物醫(yī)用材料的研究方向(1) 生物相容性的分子設(shè)計學(xué)研究，重點研究材料的一次結(jié)構(gòu)及表面高次結(jié)構(gòu)與活體的組織相容性、血液相容性及體內(nèi)耐老化性的關(guān)系，深入探討生物材 料分子設(shè)計的理論與方法，并用于指導(dǎo)新材料的開發(fā)。(2) 血液相容性材料研究，特別是對仿肝素結(jié)構(gòu)材料和表面生物化處理材料的研究。(3) 生物膜材料的研究，重點是人工肺膜用氣體透析材料，血液凈化用透析膜、超濾膜尤其是可分離分子物質(zhì)的透析膜材料。(4) 緩釋材料研究，重點是研究植入型可吸收性緩釋材料

12、及生物粘附型緩釋材料。(5) 天然生物材料中再生膠原及彈性纖維蛋白的穩(wěn)定化和增強處理方法、甲殼素和透明質(zhì)酸代替物的應(yīng)用研究。(6) 生物陶瓷和生物玻璃材料研究，重點是提高生物陶瓷表面生物相容性和力學(xué)相容性及表面修飾與處理方法的研究，生物陶瓷表面與機體組織.體液相 互作用的機理研究，以及具合各種功能的生物陶瓷、生物玻璃的應(yīng)用研究。(7) 醫(yī)用鈦及鈦合金、鐮鈦合金材料表面與體液相互作用機理和生化反應(yīng)及 金屬表面生物惰性化處理方法的研究。(8) 生物材料表面修飾學(xué)的研究，發(fā)展各種生物梯度材料，通過對材料表面的合理修飾，使其表面形成一個能與生物活體相適應(yīng)的過渡層。從而提高材料 的生物相容性，這種過波層

13、應(yīng)具有生物相容性和力學(xué)相容性。(9) 生物材料的生物相容性表征及評價方法的研究，制定不同應(yīng)用場合的生物相容性要求，研究準(zhǔn)確可靠、簡便快速的評價方法，并使評價標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一和規(guī) 范化。(10) 生理活性材料、仿生材料.智能材料.生物/合成雜化材料的研究,包括應(yīng)用仿生沒計，仿制具有某些器官或組織的物性和生物活性的生物材料, 用共價鍵合或物理交聯(lián)方法將某些生物功能物牢固地固定在合成聚合物表面或 內(nèi)部，制造雜化生物材料系統(tǒng)，用于人工器官、藥物釋放.親合分離系統(tǒng)和生 物傳感器，研究能保持細(xì)胞活力的細(xì)胞載體材料和接載方法。(11) 生物降解/吸收的調(diào)控機制研究。研究生物降解/吸收材料的分子結(jié)構(gòu)、生物環(huán)境對生物降

14、解/吸收材料降解的 影響、降解/吸收速度的調(diào)控、降解/吸收及代謝機制.降解產(chǎn)物對機體的影 響。目標(biāo)是為組織工程化人工器官生物材料及藥物控釋材料提供理論基礎(chǔ)，實 現(xiàn)材料參與生命過程、構(gòu)建生命組織的目的。(12) 生物結(jié)構(gòu)和生物功能的設(shè)計和構(gòu)建原理研究。著重研究具有誘導(dǎo)組織再生的骨、軟骨及肌腱等基底材料和框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計及 其仿生裝配；(13) 繼續(xù)篩選現(xiàn)有或新出現(xiàn)的材料，注意材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究，積 累數(shù)據(jù)資料，逐步發(fā)展生物材料的分子設(shè)計，在改性和分子設(shè)計基礎(chǔ)上合成新 的生物材料。專題一、生物醫(yī)用材料的生物相容性及其生物學(xué)評價生物醫(yī)用材料必須具備優(yōu)良的生物相容性才能被人體所接受，并保證臨床 使

15、用的安全性。生物醫(yī)用材料的生物相容性問題在70年代初就受到各國政府和 學(xué)術(shù)界的重視。1992年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)發(fā)布醫(yī)用裝置生物學(xué)評價系列國際 標(biāo)準(zhǔn)(iso 10993-1992),已被各國政府采納。1997年國家醫(yī)療器械生物學(xué)評價 標(biāo)準(zhǔn)gb/t16886等同采用(copy的意思)了 is010993-1992標(biāo)準(zhǔn)，從而保 證了我國生物醫(yī)用材料和醫(yī)療器械研究、生產(chǎn)的質(zhì)量和臨床使用的安全，促進 了生物醫(yī)用材料研究的發(fā)展和水平的提高。第一節(jié)、生物相容性概念和原理生物相容性，是生物醫(yī)用材料與人體之間相互作用產(chǎn)生各種復(fù)雜的生物.物理、化學(xué)反應(yīng)的一種概念。生物醫(yī)用材料必須對人體無毒、無致敏、無刺激

16、、 無遺傳毒性.無致癌性，對人體組織、血液.免疫等系統(tǒng)不產(chǎn)生不良反應(yīng)。因 此，材料的生物相容性優(yōu)劣是生物醫(yī)用材料研究設(shè)計中首先考慮的重要問題。生物醫(yī)用材料與組織.細(xì)胞、血液接觸時，會產(chǎn)生各種反應(yīng)，(包括宿主反應(yīng)(即機體生物學(xué)反應(yīng))和材料反應(yīng))。見下圖。生物相容性反應(yīng)血小板血栓（血小扳粘附激活） 擬血系統(tǒng)激活纖溶系統(tǒng)激活血液反應(yīng)2溶血反應(yīng)，生物學(xué)反應(yīng)白細(xì)胞反應(yīng) 細(xì)胞因子反應(yīng)蛋白牯附f補體系統(tǒng)激活免疫反應(yīng)f體液免疫反應(yīng)（抗原.抗體反應(yīng)）i細(xì)胞免疫反應(yīng) 炎癥反應(yīng) 細(xì)胞粘附'組織反應(yīng)細(xì)胞增殖（異常分化）形成奏膜（假內(nèi)膜）i細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)變（誘變）'材料反應(yīng)物理性質(zhì)變化化學(xué)件質(zhì)變化生物相容性

17、反應(yīng)材料與機體之間存在反應(yīng)，會使各自的功能和性質(zhì)受到影響，不僅使生物 材料變形變性，還會對機體將造成各種危害。下圖列出相互影響產(chǎn)生的后果。大小形狀彈性強度硬度膽性軟化相對密度熔點導(dǎo)電硬化磨耗蠕變熱傳導(dǎo)物理性質(zhì)變化機械相互作用ll p摩擦化學(xué)性質(zhì)變化親水-疏水phlis附性溶岀性潑透性反應(yīng)性生 物 醫(yī) 用 材 料 方 面 的 變 化沖擊曲繞物理化學(xué)相互作用j 一 “二溶出滲透降解化學(xué)相互作用修飾生 物 體 方 面 的 反 應(yīng) 和 變 化急性全身毒性過敏反應(yīng) 毒性反應(yīng)溶血反應(yīng)發(fā)熱反應(yīng)神經(jīng)麻痹慢性全身反應(yīng)毒性致璐免疫反應(yīng)功能障礙急性局部反應(yīng)炎癥血栓形成壞死排異慢性局部反應(yīng)致癌鈣化材料與機體相直作用反

18、應(yīng)示廉模式圖炎癥潰瘍多數(shù)醫(yī)用材料很難保持植入時的形狀、物理化學(xué)性能。引起生物醫(yī)用材料 變化的因素有：(1) 生理活動中骨路、關(guān)節(jié)、肌肉的力學(xué)性動態(tài)運動；(2) 細(xì)胞生物電.磁場和電解、氧化作用:(3) 新陳代謝過程中生物化學(xué)和酶催化反應(yīng);(4) 細(xì)胞粘附吞噬作用:(5) 體液中各種酶、細(xì)胞因子、蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽、自由基對材料的生物降解作用。生物醫(yī)用材料及裝置植入人體后，引起三種生物學(xué)反應(yīng)：組織反應(yīng)、血帀反應(yīng)和免疫反應(yīng)。引起生物體反應(yīng)的因素有:(1) 材料中殘留有毒性的低分子物質(zhì);(2) 材料聚合過程殘留有毒性.刺激性的單體;(3) 材料及制品在滅菌過程中吸附了化學(xué)毒劑和高溫引發(fā)的裂解(4)

19、 材料和制品的形狀.大小、表面光滑程度(5) 材料的酸堿度。生物相容性的分類生物醫(yī)用材料的生物相容性分為兩類:若材料用于心血管系統(tǒng)與血液直接接觸，主要考察與血液的相互作用，稱為血 液相容性；若與心血管系統(tǒng)外的組織和器官接觸，主要考察與組織的相互作用，稱為組織 相容性或一般生物相容性。所有醫(yī)用材料和裝置都將首先遇到組織相容性問題(即便是人工心血管系統(tǒng))，所以叫做一般生物相容性。組織相容性涉及的各種反應(yīng)在醫(yī)學(xué)上都是比較經(jīng)典的，反應(yīng)機理和試驗方法比較成熟；而血液相容性涉及的各種反應(yīng)比較復(fù) 雜，很多反應(yīng)的機理尚不明確。在血液相容性試驗方法方面，除溶血試驗外, 多數(shù)尚不成熟，特別是涉及凝血機理中的細(xì)胞因

20、子和補體系統(tǒng)方面的分子水平 的試驗方法還有待研究建立。下圖列出生物醫(yī)用材料生物相容性分類:抗血小板血栓形成 抗凝血性抗溶血性生物相容性彳血液相容性3抗白細(xì)胞減少性抗補體系統(tǒng)亢進性 抗血漿蛋白吸附性i抗細(xì)胞因子吸附性 細(xì)胞粘附性無抑制細(xì)胞生長性 細(xì)胞激活性抗細(xì)胞原生質(zhì)轉(zhuǎn)化性i組織相容性.抗炎癥性iiiiii無抗原性 無誘變性 無致癌性 無致畸性生物相容性分類和要求第二節(jié) 組織相容性組織相容性要求醫(yī)用材料植入體內(nèi)后與組織、細(xì)胞接觸無任何不良反應(yīng)。在組織相容性中，人們最關(guān)心的兩個問題是材料與炎癥和材料與腫瘤。人工合成材料植入軟組織后，組織細(xì)胞會有什么反應(yīng)？形象地說，組織細(xì)胞的反應(yīng)是：要么吃掉，要么包

21、?。?1)若植入物可被除去，則除去它：由粒 細(xì)胞分泌出酶溶解它、由巨噬細(xì)胞進行吞噬，進而在細(xì)胞內(nèi)溶解它。這類植入 物通常具有與活體組織相似的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，如可吸收的縫合線(羊腸線)；(2)形成結(jié)締若植入物不可被除去，則將由成纖維細(xì)胞分泌膠原纖維，在材料 組織包裹層，對植入物進行包裹，使植入物與活體組織隔離開。這類材料包括:體積大的金屬.陶瓷和聚合物。于是就可能有下述三種情況: 毒性反應(yīng)：如果植入物的毒性大，使周圍的細(xì)胞組織無法正常代謝，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，產(chǎn)生“非細(xì)菌性膿腫”。其結(jié)果是，膿腫組織酸度高，腐蝕性大，將加速對金屬表面的腐蝕，而更多的腐蝕產(chǎn)物又加速組織的壞死。其組織學(xué)特征是周圍細(xì)胞縮，細(xì)胞核

22、增大，染色深。co5 ni, cu, v等單質(zhì)金屬屬這一類。包繞反應(yīng):如果植入物體積大，毒性適中，周組織中的成纖維細(xì)胞大量沉積膠原纖維，從而形成一層致密的纖維包繞層，使植入物與組織隔開。其結(jié)果是，一方 面金屬不再與組織液過多接觸，降低了腐蝕速度，另一方面周圍組織降低了與 金屬表面的接觸，從而使副作用降低到最低的限度。其組織學(xué)特征是包繞層致 密，無血管形成。al5 fe, mo, ag, au3 co基合金，不銹鋼等材料屬這類材料。活性反應(yīng): 如果材料體積大但毒性很小，周圍組織受影響小，形成的包繞層疏松且薄,包繞層中有血管產(chǎn)生，有時候還可以觀察到上皮細(xì)胞組織直接與植入物接觸。其組織學(xué)特征是包繞層

23、疏松且薄，有毛細(xì)血管穿行其中。ti, tiaiv, tiaivcr, zr,nb, ta, pt等金屬屬于這一類。因此有評價軟組織相容性的方法：包繞層的厚薄以及其中毛細(xì)血管的數(shù)量,可以反映材料的生物相容性高低。影響生物相容性的因素：1. 材料的化學(xué)成分；2.表面的化學(xué)成分；3.形狀和表面的粗糙度:當(dāng)醫(yī)用材料與裝置植入體內(nèi)某一部位時，局部組織對異物產(chǎn)生機體防御性對答反應(yīng)，植入物體周圍組織出現(xiàn)白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和吞噬細(xì)胞聚集，發(fā)生不 同程度的急性炎癥。當(dāng)材料有毒性物質(zhì)滲出時，局部炎癥不斷加劇，嚴(yán)重時出 現(xiàn)組織壞死。長期存在植入物時，材料被淋巴細(xì)胞.成纖維細(xì)胞和膠原纖維包 裹，形成纖維性包膜囊，使正常

24、組織和材料隔開。如果材料無任何毒性，性能 比較穩(wěn)定，組織相容性良好，則在半年、一年或更長時間包膜囊變薄，囊壁中 的淋巴細(xì)胞消失，在顯微鏡下只見到很薄的1-2層成纖維細(xì)胞形成的無炎癥反 應(yīng)的正常包膜囊。如果植入材料組織相容性差，材料中殘留小分子毒性物質(zhì)不 斷滲出，就會刺激局部組織細(xì)胞形成慢性炎癥，材料周圍的包囊壁增厚，淋巴 細(xì)胞浸潤，逐步出現(xiàn)肉芽腫或發(fā)生癌變。生物醫(yī)用材料與炎癥在機體中長期植入生物醫(yī)用材料.常引起炎癥。由于植入物中微量小分子物質(zhì)滲出，刺激組織引起非感染性炎癥。炎癥過程較輕微，持續(xù)時間較短，12 周基本消失。毒性較大的小分子殘留物則引起炎癥的時間較長，在材料長期刺 激下或局部組織細(xì)

25、胞長期受毒時，產(chǎn)生的慢性炎癥將對機體造成不良后果。生物醫(yī)用材料和醫(yī)用裝置植入體內(nèi)后，臨床上最常見的并發(fā)癥是感粱性炎癥，發(fā) 生率在1%10%之間，引起感染的原因主要是植入物滅菌不徹底或植入物被 污染。例如，近幾年大量用于整形外科的聚丙烯酰胺水凝膠組織填充假體，由十多種原因，手術(shù)后的感染發(fā)生率較高，局部發(fā)生感染并發(fā)癥的病人，植入材 料的局部組織出現(xiàn)紅腫.水腫.膿腫、壞死，當(dāng)炎癥轉(zhuǎn)為慢性后出現(xiàn)肉芽腫, 嚴(yán)重者發(fā)生全身膿毒敗血癥。造成細(xì)菌性感染的原因有以下幾點:(1) 植入手術(shù)過程中對皮膚和組織造成損傷體內(nèi)組織的機會；(2) 植入生產(chǎn)過程中已被細(xì)菌污染的材料和制品或無菌材料已被污染;(3) 植入材料能

26、抑制體內(nèi)的抗炎防御系統(tǒng)的反應(yīng)性。增加了局部組織易感染性;(4) 植入材料能抑制和吸附補體c3a. c5a,增加多核白細(xì)胞在植入物附近局部組織中的數(shù)量，使抑制局部炎癥反應(yīng)的能力減弱。近幾年發(fā)現(xiàn)，材料表面對血液中復(fù)合補體系統(tǒng)的c3a、c5a有激活或抑制的不同作用。弄清楚不同生物材料對復(fù)合補體c3a. c5a的作用，在抑制或增 強生物材料抗感染能力方面有重要意義。生物醫(yī)用材料與腫瘤生物醫(yī)用材料的致癌問題一直是人們關(guān)心的課題，盡管臨床上在使用生物材料和人工器官過程中很少發(fā)生腫瘤，但在生物相容性的動物致癌試驗研究中 發(fā)生腫瘤的報道并不少見。在周期兩年的動物試驗中，被誘發(fā)的腫瘤常是纖維 肉瘤.骨肉瘤、軟骨

27、肉瘤和血管肉瘤等。臨床上誘發(fā)腫瘤的時間較長，有75% 以上在植入體內(nèi)15年后才發(fā)生腫瘤。醫(yī)用聚氨酯和硅氧烷共聚物臨床應(yīng)用30 年后才有發(fā)生腫瘤的報道，說明植入物在人體內(nèi)誘發(fā)腫瘤有較長的潛伏期。生物醫(yī)用材料誘發(fā)腫瘤可能與下列因素有關(guān):(1)動物試驗證實，引起腫瘤的原因與植入材料的外形有明顯的相關(guān)性。將不同外形的材料埋人大鼠皮下組織內(nèi)，腫瘤發(fā)生率明顯不同。粉末和海綿狀材 料幾乎不誘發(fā)惡性腫瘤，纖維狀材料也很少發(fā)生惡性腫瘤，只有片狀材料容易 誘發(fā)惡性腫瘤。(2) 與植入材料的埋植方法有關(guān)。連續(xù)放置的片狀材料惡性腫瘤發(fā)生率明顯 高于打孔放置的片狀材料。(3) 與植入材料表面的租糙程度有關(guān)。若材料表面光

28、滑，腫瘤發(fā)生潛伏期短;若材料表面粗糙，腫瘤發(fā)生潛伏期延長。(4) 被致癌物污染的材料或生物老化時能釋放致癌物的材料，植入動物體內(nèi)能誘發(fā)惡性腫:刃例如被3, 4苯并吒污染的熱塑性聚烯繪橡膠植入大鼠皮下,在22周后即可誘發(fā)惡性腫瘤。聚氨酯在121。c或體內(nèi)老化時裂解出的芳香酮 化合物有潛在致癌作用。(5) 與植入材料在體內(nèi)形成的纖維包膜厚度有關(guān)。植入一年時，材料的外包膜厚度超過025mm03mm就有可能誘發(fā)惡性腫癇。(6) 材料中殘留的有毒或刺激性的小分子物質(zhì)使局部組織長期受毒或受刺 可誘發(fā)惡性腫瘤。要消除生物醫(yī)用材料及醫(yī)用裝置的潛在致癌性，材料不能殘留有毒、有刺激性的小分子物質(zhì)溶出；植入物的外形

29、、表面性質(zhì)和植入的方式均應(yīng)避免出現(xiàn) 可能誘發(fā)腫瘤的有關(guān)因素；對長期植入體內(nèi)的醫(yī)用材料和裝置應(yīng)進行慢性毒性和致突變.致癌的生物學(xué)評價試驗，在分子水平上研究材料對基因dna.細(xì)胞染色體的影響。第三節(jié)生物材料對血液影響主要有以下幾方面a)血小板激活、聚集、血栓形成;b)凝血系統(tǒng)和纖溶系統(tǒng)激活、凝血機能增強、凝血系統(tǒng)加快、凝血時間縮短;c)紅細(xì)胞膜破壞、產(chǎn)生溶血;d) 白細(xì)胞減少及功能變化；e) 補體系統(tǒng)的激活或抑制；f) 對血漿蛋白和細(xì)胞因子的影響。影響血液相容性的因素1.材料表面光潔度：表面越粗糙，暴露在血液上的面積就越大，凝血的可能 性就增大。2. 表面親水性：親水性材料比疏水性材料有更好的血液

30、相容性。3. 表面帶電性：表面帶負(fù)電的材料具有更好的血液相容性。目前使用較多的抗凝血的表面:1.肝素表面。肝素是一種糖。2.低溫裂解碳。3.二氧化鈦表面，氧化鉉表面。血過程人們對凝血的機制和路徑還不完全了解，大致過程是：材料與血液接觸的數(shù)秒內(nèi)，首先被材料吸附的是血漿蛋白（白蛋白、r球蛋白、纖維蛋白原等）, 然后血小板在材料表面粘附、聚集、變形，向血小板血栓形成的方向發(fā)展，同 時血液內(nèi)一系列凝血因子相繼被激活（凝血系統(tǒng)、纖溶系統(tǒng)被激活），參與到材 料表面的血栓形成過程，最終形成紅血栓。血管內(nèi)的小血塊稱血栓，漂流到腦 動脈中就引起中風(fēng)，漂流到冠狀動脈中就引起心肌梗塞，因此，血相容性是血 液接觸材料

31、關(guān)系重大的性能。人工心臟瓣膜.血管支架、人工心肺機等等都必 須具有優(yōu)良的血液相容性。改變材料表面的性能或結(jié)構(gòu)有助于提高材料的血液相容性。常見材料表面肝素化有明顯的抗凝血和抗血栓性能，它是通過肝素與血小板第3因子（at3）共同作用于凝血酶，抑制了纖維蛋白原向纖維蛋白的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；材料表面肝素 化還能阻止血小板在材料表面的粘附.聚集，達(dá)到抗凝血的目的。材料表面親 水一疏水微相分離結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的抗凝血性能。聚醴聚氨酯抗凝血材料at-pu 系列，是具有表面親水一疏水微相分離結(jié)構(gòu)的聚合物。改變軟段中親水性單體 的分子量和含量比例，材料表面的血液相容性優(yōu)于同類醫(yī)用嵌段聚瞇聚氨酯抗 凝血材料12倍。親水性的材

32、料表面與血小板相互作用微弱，不易引起血小板 在材料表面的粘附，不激活凝血系統(tǒng)，可阻止血小板血栓的形成。一些表面帶 負(fù)電荷的生物醫(yī)用材料也有良好的抗凝血性能。目前，正在建立血液相容性的體內(nèi)外試驗方法，重點是從分于水平研究凝血系統(tǒng)與材料表面的相互作用，從理論上闡明它們之間的關(guān)系和機制，特別是 闡明血液中各種酶、細(xì)胞因子、復(fù)合補體的裂解產(chǎn)物，在材料和血液相互作用 中的影響。只有建立比較完善的血液相容性材料的設(shè)計理論和研究方法，才能 更好地開發(fā)新的血液相容性生物醫(yī)用材料。生物醫(yī)用材料與血小扳當(dāng)血小板與進入血管內(nèi)的材料接觸時，血小板會被激活。由于血液分子細(xì)胞學(xué) 的發(fā)展，已在分子水平上搞清了血小板激活.粘

33、附.聚集.釋放反應(yīng)。國際標(biāo) 準(zhǔn)化組織在is010993.4-1992與血液相互作用試驗選擇中已將測定血小板球蛋白(btg)、血小板因子4(pf4)的方法列為試驗方法，從分子水平上評價生物材料激活血小板的指標(biāo)。to生物醫(yī)用材料與補體系統(tǒng)補體(complement)是血液中的一群蛋白質(zhì)。是存在于正常人和動物血清與組織液中的一組經(jīng)活化后具有酶活性的蛋白質(zhì)。一般認(rèn)為補體在機體抵御感染 中起重要作用。19世紀(jì)末bordet證實，新鮮血液中含有一種不耐熱的成分, 可輔助和補充特異性抗體，介導(dǎo)免疫溶菌、溶血作用，故稱為補體。人體補體系統(tǒng)是由20余種理化性狀和免疫特性不同的血清蛋白組成，通常以非活化狀態(tài)的前體

34、分子形式存在血清中，約占血漿球蛋白總量的15%。當(dāng)因 某種原因(植入體內(nèi)的材料)激話補體時.補體各成分便按一定順序呈鏈鎖的酶促 反應(yīng)，即補體活化。生物醫(yī)用材料對補體激活最明顯的例子，是在臨床上進行人工腎透析時,患者出現(xiàn)暫時性的白細(xì)胞減少癥。研究發(fā)現(xiàn)，血液的透析膜和其他生物材料與血液接觸時都會引起補體替代途徑的激活。激活過程是由于c3分子帶有含磺酸酯基團的活性位點，可與材料 表面的親核基團發(fā)生共價鍵合反應(yīng)。因此，材料表面帶有輕基或胺基的基團使 補體c3在材料表面沉積而激活補體。研究發(fā)現(xiàn)，生物材料也可引起補體系統(tǒng)的 經(jīng)典途徑激活。(1)可引起患者過敏癥狀。患者首次透析時出現(xiàn)頭痛、惡心.嘔吐等癥狀。

35、(2)在透析時觀察到患者有血氧下降或低血壓現(xiàn)象。這是由于大量嗜中性白細(xì)胞聚集于肺毛細(xì)血管中，影響肺泡的換氧功能，出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象。另外白細(xì)胞 聚集增加肺循環(huán)壓力，使肺血流減少，回到定心房的血液減少，使體循環(huán)的血 壓下降。(3) c3b將引起白細(xì)胞在材料表面粘附，促進血小板聚集，參與血栓的形成。(4) 出現(xiàn)慢性并發(fā)癥，如易感染.惡性腫瘤發(fā)生率增加、軟組織鈣化，特別是肺泡細(xì)胞纖維化.鈣化及動脈硬化。在長期透析患者中見到的這些癥狀與反復(fù)長期使用透析膜而對補體系統(tǒng)產(chǎn)生的影響有關(guān)。(5) 植入物的表面拈附大量的白細(xì)胞，是由于c3b結(jié)合在材料表面，起到白細(xì)胞在材料表面粘附的調(diào)理作用。白細(xì)胞在材料表面粘附會通過

36、釋放血小板激 活因子而促進血小板聚集。臨床上采用聚丙烯睛和聚甲基丙烯酸甲酯等不含輕 基和竣基的材料制成中空纖維透析器進行人工腎治療時，能減少材料表面對c3b的結(jié)合性，減輕患者的臨床癥狀和并發(fā)癥。第四節(jié)、生物醫(yī)用材料的生物相容性評價 1.生物學(xué)評價項目的選擇:不同用途的生物醫(yī)用材料和醫(yī)療器械的生物學(xué)評價項目的內(nèi)容和水平都不相同。項目選擇主要依據(jù)醫(yī)療器械和材料的用途、接觸人體的部位和接觸時間。具體有如下幾點:(1)接觸部位有體表和體內(nèi)組織.骨骼.牙齒、血液;(2)接觸方式有直接接觸和間接接觸； (3)接觸時間是：暫時接觸小于24小時，中短期接觸長于24小時至30 0,長期接觸長于30日;(4)用途

37、：一般的功能、生殖與胚胎發(fā)育及生物降解;2、美國astm(f748-82)標(biāo)準(zhǔn)生物學(xué)評價項目選擇表美國材料試驗協(xié)會(astm)是最先提出生物醫(yī)用材料和醫(yī)用裝置的生物學(xué)評價項目選擇標(biāo)準(zhǔn)的非官方學(xué)術(shù)團體。1一細(xì)胞再性試驗皮膚剌激試驗肌肉埋植試驗血液相容性試驗溶血試驗致癌試臉長期植人試驗口腔粘膜刺激試驗全身急性毒性試驗皮 內(nèi) 注 射剌 激試 驗致敏試驗致突變試驗熱原試驗體 外 用nxntexrx接_ r <.-nnnxx :!半體內(nèi)與難 體柚 入護 導(dǎo)£§-一 ±-h4-f_一 -*fxfx- xxxxx7 天 30 > 期 長xxix-xxx用-n0x0一

38、xxx*xxxxxx-xnx植入建觸-接 骨 與lxxfxxxx xxn-x-ffx一一 x :lxeb0ee匚ex k注：x為必殖選擇的項冃1986年美國.英國和加拿大三國生物學(xué)評價學(xué)者達(dá)成協(xié)議，提出一個新的3、美、英、加拿大三國的標(biāo)準(zhǔn)比較完善的生物材料和醫(yī)用裝置生物學(xué)評價項目選擇指南。美、英、加拿大三國生物材料和醫(yī)用裝置 生物相容性評價項目選擇指南一期 短期 反、類、分、 置、 裝 -剌激試驗致敏試驗 -細(xì)胞毒性試驗全身急性w性試驗血液相容性試驗熱原試驗郴人試驗致突變遺傳毎性試驗亞慢性#性試驗慢性毒性試驗致癌基因生物評價試驗axnnnrbxxxcxxxxabc.*- - x x x xxx

39、xxxxxxx一 次-x x xraftpxxxkxxxxxxi xxxcxxxx -x - m-卵觸 譏接abcxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx y x x xx一 x *a 3 cxxxxxxxxxxxx一xxx xxx ，:; 一xxxxxx-x xxxafhffxfn骨bxxxxxxxx乂cxx .一x -*xxxxxxxaflffxfprbxxxxxxxxxcxxxxxa-xxxx1-一-液 血bxxxxxxxxxc匕x 一nxnhxxx 一l4、iso生物學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)1992年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)正式公布了醫(yī)療裝置生物學(xué)評價系列國際標(biāo)準(zhǔn) is010993.1-1992

40、 至 iso 10993.12-1992 十二個部分標(biāo)準(zhǔn)。iso 10993的總題日是醫(yī)療裝置生物學(xué)評價，由下列部分組成：第1部分是試驗選擇指南;第2部分是動物福利要求;第3部分是遺傳毒性、致癌性和生殖毒性試驗 第4部分是與血液相互作用試驗選擇;第5部分是細(xì)胞毒性試驗，體外法;第6部分是植入后局部反應(yīng)試驗;第7部分是環(huán)氧乙烷滅茵殘留量;第8部分是臨床調(diào)查;第9部分是與生物學(xué)試驗有關(guān)的材料降解(技術(shù)報告): 第10部分是刺激與致敏試驗;第笛部分是全身毒件試驗；第12部分是樣品制備與標(biāo)準(zhǔn)樣品。置 裝)松24中24癥30 態(tài)&s> > abc細(xì)胞弗性試驗 一致敏試般刺激或皮內(nèi)反應(yīng)

41、試驗全身急性毒性試驗亞慢性亞急世莓性試驗遺傳w性試驗植人試驗一血液相容性試驗慢性w性試驗致癌性試驗生殖與發(fā)育奉性試驗生物降解試螫表面接觸皮a一-xel- rn- rbl匕匕inrn- 一curnnn一 rnl1 a jrnnnnb-lnhnnnnlnchnr傷面 損表aeennnnnrb_x 一nnpr-_cilxfn-rn由 體 外 與 體 內(nèi) 接aknnnnbx3ernnxn-rcjmhhxxfnahhdntrbnxxxncyxl1xxji一r-一環(huán) 循ahznn3nn器械分類基本評價的生物學(xué)試駒補充評價的生物學(xué)試醱接h俱h接日 lt4 片 4 初 o 田2 、2英3 一<短 >

42、; 長> « /c /ix abc細(xì)胞毒性試驗 一致敏試驗剌激或皮內(nèi)反應(yīng)試驗全身急性毒性試驗亞慢性亞急性w性試驗遺傳毒性喙植人試驗血液相容性試驗慢性專性試驗致癌性試驗生殖匕發(fā)育毒性試驗一生物降解試整血behnnrcnx 一x rr體 內(nèi) 植a織骨 組/-a0匚nnrr1rrbein匚hr1 icx-cnxff-液 血aefhrfbexx- rrncwpj-xseeel匚注：x為必須選擇的項目5、我國的生物學(xué)評價試驗選擇標(biāo)準(zhǔn):我國生物學(xué)評價學(xué)者在1994年提出了我國生物學(xué)評價選擇標(biāo)準(zhǔn)，1997年由衛(wèi)生部正式頒布；目前我國生物醫(yī)用材料和醫(yī)療器械的生物學(xué)評價試驗選擇按 gb / t1

43、6886.1-1997 進行。第五節(jié)骨組織反應(yīng)用于骨修補和骨替代的材料除了用軟組織反應(yīng)的宿主反應(yīng)來評價其生物相容性 外，還應(yīng)具備一些特殊的生物學(xué)性能：骨生物活性、骨誘導(dǎo)性(osteoinductive)、 骨傳導(dǎo)性(osteo-c on ductive)：1骨生物活性：大部分材料植入骨組織后，在材料與骨組織的界面上存在一層結(jié)蒂組織,由膠原纖維組成。通常，材料生物相容性高，軟組織層薄；生物相容性低，軟 組織層厚。這類生物材料，被認(rèn)為為無生物活性，材料與骨的界面結(jié)合力較低。這個情況類似于軟組織包繞層越薄，組織相容性越好。特別的是，如果植入骨組織的材料界面上不存在結(jié)締組織層，而是羥基磷灰石層，這樣的

44、材料被認(rèn)為是具有生物活性。徑基磷灰石是骨組織的無機組成部分，因此，能實現(xiàn)較高的界面結(jié)合，是骨植入材料所期望得到的結(jié)果。這類 材料通常在體外模擬體液中浸泡也會在表面自發(fā)生長輕基磷灰石層，因此，體 外浸泡方法常常被用作快速評價材料生物活性的一種方法。2、骨誘導(dǎo)性:具有骨誘導(dǎo)性的材料，當(dāng)其被植入在軟組織中時，也能在其表面生長出骨組織。基本原理是材料釋放某些元素，誘導(dǎo)軟組織中的間充質(zhì)細(xì)胞分化成成骨 細(xì)胞，再由成骨細(xì)胞沉積骨組織。骨形態(tài)蛋白(bmp)是一種有效的骨誘導(dǎo)性物質(zhì)，但必須與有形的載體結(jié)合使用，通常是高分子多孔材料。生物玻璃據(jù)稱具有骨誘導(dǎo)性；骨質(zhì)疏松、骨不愈 合的病人使用這種材料后能實現(xiàn)骨生長。

45、3、骨傳導(dǎo)性: 只能在骨組織中，促進骨細(xì)胞在材料表面生長并沉積疑基磷灰石的材料，通常 被認(rèn)為具有骨傳導(dǎo)性。就這一點看，骨傳導(dǎo)性與生物活性可以等同。 骨傳導(dǎo)性不是骨誘導(dǎo)性。4影響骨相容性的因素:材料化學(xué)性質(zhì)，尤其是表面的化學(xué)性質(zhì);材料的表面粗糙度,5、評價骨相容性的參數(shù):宏觀上用材料骨界面拉脫應(yīng)力表示，正應(yīng)力或剪切應(yīng)力;微觀上用材料骨界面發(fā)生直接結(jié)合的比例表示。專題二.生物醫(yī)用材料表面改性生物材料長期（或臨時）與人體接觸時，必須充分滿足與生物體環(huán)境的相容性，即生物體不發(fā)生任何毒性、致敏.炎癥、致癌.血栓等生物反應(yīng)，而這些 都取決于材料表面與生物體環(huán)境的相互作用。對材料與生物體相互作用機制的 大量

46、研究表明：生物材料表面的成分、結(jié)構(gòu)、表面形貌、表面的能量狀態(tài)、親（疏） 水性.表面電荷、表面的導(dǎo)電特征等表面化學(xué).物理及力學(xué)特性均會影響材料 與生物體之間的相互作用。通過物理.化學(xué).生物等各種技術(shù)手段改善材料表 面性質(zhì)，可大幅度改善生物材料與生物體的相容性。目前這個領(lǐng)域已成為生物 材料學(xué)科最活躍、最引人注目和發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一。一、表面形貌與生物相容性生物材料的生物相容性除了與材料表面化學(xué)狀態(tài)有關(guān)外，還與材料的表面形貌密切相關(guān)。表面平整光潔的材料與組織接觸后，周圍形成的是一層較厚的與 材料無結(jié)合的包裹組織。這種組織是由成纖維細(xì)胞平行排列而成，容易形成炎 癥和腫瘤。組糙的材料表面則促使細(xì)胞和組

47、織與材料表面附著和緊密結(jié)合。粗 糙表面對于細(xì)胞.組織的作用不僅僅是增加了接觸面積，更會在粗糙表面擇優(yōu) 粘附成骨細(xì)胞、上皮細(xì)胞。此外，粗糙表面的形態(tài)對細(xì)胞生長有“接觸誘導(dǎo)”（contact guidance）作用，即細(xì)胞在材料表面的生長形態(tài)受材料表面形態(tài)的調(diào) 控。例如，在平行犁溝狀表面上，成纖維細(xì)胞沿溝槽取向生長。已發(fā)現(xiàn)上皮細(xì) 胞、成纖維細(xì)胞、神經(jīng)軸突.成骨細(xì)胞等均存在“接觸誘導(dǎo)”效應(yīng)。有報道說, 當(dāng)材料的表面粗糙度為1 u m-3 u m時，可顯著促進細(xì)胞在材料表面的附著和 生長，降低包裹組織的厚度，更粗糙和更光滑的表面則無此效應(yīng)。這種作用與 材料性能無關(guān)。與骨接觸的醫(yī)用生物材料（如鈦、ti6

48、ai4v合金、聚乙烯等）的粗糙表面上,上皮細(xì)胞及成骨細(xì)胞與材料接觸緊密。這表明，與骨接觸的材料表面具有一定 粗糙度可促進骨與材料的接觸，可顯著促進礦化作用。從增加界面結(jié)合性的角 度考慮，若植入物表面多孔，如多孔的金屬人工關(guān)節(jié)、多孔的陶瓷人工骨（表 存在5卩m-100u m小孔），將顯著促進組織長人，當(dāng)孔徑超過100um時有利于形成骨芽細(xì)胞和骨組織長入。但是多孔結(jié)構(gòu)降低了材料力學(xué)的強度，尤其是 對疲勞性能有不利影響。對于與血液接觸的醫(yī)用生物材料，一般要求材料的表面應(yīng)盡可能光滑。因為光滑的表面與粗糙的表面相比，產(chǎn)生的激肽釋放酶少，從而使凝血因子轉(zhuǎn)變 較少。但也發(fā)現(xiàn)多孔表面有促進內(nèi)皮細(xì)胞生長的作用。

49、當(dāng)聚四氟乙烯血管內(nèi)腔 存在許多6011 m 90u m的小孔時，內(nèi)皮細(xì)胞可以均勻地覆蓋血管內(nèi)腔，使聚四氛乙烯血管有良好的抗凝效果。當(dāng)聚四氟乙烯人工血管內(nèi)腔的表面孔徑降低為 10um 30um 時,內(nèi)皮細(xì)胞只能部分地覆蓋血管內(nèi)腔,顯示出低的抗凝血效果。但是內(nèi)表面多孔的人工血管長期使用時易于破損.失效率較高，這 個問題還有待解決。目前已經(jīng)基本建立了材料表面形貌與細(xì)胞、組織粘附行為之間的關(guān)系。但是從分子水平上對表面形貌影響細(xì)胞形態(tài)與功能的研究和表面形貌影響基因表 達(dá)的研究才剛剛起步?？刂撇牧媳砻娴拇植诨饕弦韵路椒ǎ?1) 用精密的機械加工方法在材料表面加工出約500u m尺寸的螺線.臺階 和孔；

50、(2) 用微機械和微刻蝕技術(shù)獲得3um-10u m深度且距離和形狀均可精確控 制的粗糙表面、(3) 用等離子體噴徐復(fù)型方法及離子束轟擊方法獲得精確的表面顯微形貌。二、生物醫(yī)用材料的表面修飾材料表面修飾是材料改性的最直接方法。進行表面修飾有以下幾種方法:1) 種植內(nèi)皮細(xì)胞正常血管的血管壁表面內(nèi)皮細(xì)胞層。是維持血管表面不發(fā)生凝血的重要組織。內(nèi)皮細(xì)胞是否能在人工血管表面有效地粘附，是決定內(nèi)皮細(xì)胞種植技術(shù)成 敗的重要因素。普通的植入手術(shù)24h后，90%的內(nèi)皮細(xì)胞被血液沖走，沒有明 顯的臨床效果。有人采用融合法進行內(nèi)皮細(xì)胞種植，將從自體獲得的內(nèi)皮細(xì)胞 培養(yǎng)、繁殖23代，然后與血液混合，注入人工血管腔內(nèi)，在37°c、50%co2 及旋轉(zhuǎn)條件下培養(yǎng)3h,再用細(xì)胞培養(yǎng)液融合培養(yǎng)天，使內(nèi)皮細(xì)胞在材料 表面融合成單層后再進行外科植入手術(shù)，這樣可保證種植的內(nèi)皮細(xì)胞粘合牢固。在人工血管表面預(yù)涂纖維蛋白凝膠、纖維連結(jié)素.碳膜等，都能增加內(nèi)皮細(xì)胞 種植的牢固性。目前，內(nèi)皮細(xì)胞化研究的熱點是：如何獲得牢固結(jié)合、覆蓋均勻的單層內(nèi)皮細(xì)胞層，減少材料基質(zhì)的暴露，避免導(dǎo)致血栓。此外，種植方法還有一些局 限性：如從患者自身的血管獲得的細(xì)胞量不多、內(nèi)皮細(xì)胞的體外種植時間長、