生物相容性及生物学评价.ppt

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1、第2章生物相容性及生物学评价目录人体生理环境1生物相容性2宿主反应病理学反应4材料在生物体内的反应3生物材料的生物相容性评价52.1人体生理环境生物学环境：处于生物系统中的生物医用材料周围的情况或条件，其中包括体液、有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素。成人60%为体液，2/3于细胞内，1/3为细胞外液，外液1/5在血管内，4/5在血管外组织液存在于组织、细胞的间隙内，绝大部分呈胶冻状，不能自由流动，因此不会因重力作用而流至身体的低垂部分。将注射针头插入组织间隙内，也不能抽出组织液。组织液凝胶的基质是胶原纤维和透明质酸细丝。组织液中有极

2、小一部分呈液态，可自由流动。组织液中各种离子成分与血浆相同。组织液中也存在各种血浆蛋白质．但其浓度明显低于血浆。组织液是血浆滤过毛细血管壁而形成人体的生理环境：体温为37℃，由水、电解质、血糖、蛋白质等构成相对稳定的内环境。细胞外液的4/5存在于血管外构成组织液，1/5在血管内，即血浆。正常人血的相对密度为1.050-1.060，粘度为4-5（通常以水的粘度为1作为标准进行计算）。血浆的渗透压约为313mOsm/L，pH值为7.35-7.45。模拟人体生理环境的溶液：有机酸、蛋白质、酯、生物原分子、电解质、溶解氧、氮化合物以及可溶性碳酸盐

3、的NaCl水溶液，浓度约为0.1mol/L，溶液的pH值约为5.5（±0.2）的溶液。2.2生物相容性1）定义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。生物相容性是材料在生物体内处于动态变化过程中，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特性，又称为生物适应性和生物可接受性.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。(宿主是能给病原体提供营养和场所的生物。包括人和动物)生物相容性是指材料与生物体之间相互作用后产生的各种生物、物理、化学等反应的一种概念。一般地讲

4、，就是材料植入人体后与人体相容程度，也就是说是否会对人体组织造成毒害作用.2）生物相容性分类两类：组织相容性和血液相容性组织相容性定义：材料与组织器官接触时，不能被组织所侵蚀，材料与组织之间应有一种亲和能力组织相容性的优劣，主要取决于材料结构的化学稳定性。一般来说，相对分子质量大，分布窄或有交联结构的材料，组织相容性较好。其顺序由好到差依次为：硅橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯晴、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂等。生物材料的组织相容性还与高聚物的形状和表面粗糙程度有关。动物实验证明：高聚物呈海绵状、纤维状等形状时不易诱发恶性肿瘤的发生，而片

5、状材料容易诱发恶性肿瘤。表面平整光滑的材料与组织接触一段时间，其材料的周围可形成一层与材料无明显结合的、由纤维细胞平行排列而成的包裹组织，易引起炎症，使得肿瘤发生的潜伏期缩短。若材料表面粗糙，可促使组织细胞与材料表面的黏附和结合，肿瘤发生的潜伏期延长血液相容性1）定义材料与血液直接接触时，与血液相互作用不引起凝血或血栓、不损伤血液组成和功能等的能力和性能。2）表现在材料的表面首先吸附血浆蛋白，包括白蛋白、球蛋白、纤维蛋白原等；继而血小板在材料表面黏附、聚集、变形，同时血液内一系列凝血因子被激活，从而引起血栓的形成;溶血、白细胞减少等细胞水

6、平的反映；免疫成分的改变、补体的激活以及血小板受体、二磷酸腺苷（ADP）和前列腺素的释放等分子水平的反映。3）生物材料的表面与血液成分的相互作用生物材料与血液接触，可以激活凝血因子，启动凝血系统形成血栓，经内源性凝血系统实现。内源性凝血一般是从凝血因子XII激活为XIIa开始，随后相继激活其他凝血因子，形成凝血。当材料与血液接触时，血浆蛋白首先吸附于高聚物表面。一般来说，容易吸附蛋白质的材料表面不利于血小板的吸附，材料的抗凝血性能较好；容易吸附γ-球蛋白和纤维蛋白原的材料表面，则能加速凝血过程的形成。血小板的黏附和凝集，不仅仅与血管带电情

7、况有关，可能还与材料表面吸附蛋白质的种类有关。血液成分与材料表面接触并相互作用，是否会造成红细胞受损而引起溶血，主要与材料表面积、化学结构、材料表面的粘附性、血液参数、凝血变化等因素有关。4）生物材料表面特性对血液相容性的影响生物体与生物材料表面的接触，它们之间的初级反应必然依赖于生物材料表面的性能，如材料表面的物理性能、表面电荷、亲水性、表面自由能等，所以生物材料的表面性质在生物学反应中起着至关重要的作用。生物材料表面的粗糙度是影响血液相容性的一个重要因素。因为越粗糙的表面暴露在血液中的面积越大。表面的润湿性，即材料亲水性或疏水性是一个

8、重要的因素。亲水性的材料表面比疏水性的材料表面更有利于细胞生长。人们利用血液相容性与材料表面亲水性之间的这种关系，研制和开发了许多水凝胶高聚物材料。水凝胶：一种亲水性的材料，具有良好的血液相容