生物医用材料的导论得到.docx

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生物医用材料的导论得到

生物医用材料的导论得到

1）生物医用材料的生物相容性是指材料在生理环境中生物体对植入的生物材料的反应和产生有效作用的能力用以表征材料在特定应用中与生物机体相互作用的生物学行为

2）生物医用材料的生物相容性具体包括血液相容性、组织相容性和力学相容性

3）材料设计大体可分为三个层次：

微观层次、亚微观层次和宏观层次

4）生物医用复合材料的结构设计可采用结构仿生和功能梯度材料的结构设计方法进行材料的结构设计

5）材料与生物体的相互作用主要包括血液反应、组织反应和免疫反应

6）合物示踪法@

7）分子材料、无机材料和复合材料

8）

生物医用材料按材料的功能分为：

血液相容性材料、软组织相容性材料、硬组织相容性材料、生物降解材料和高分子药物

9）组织、异种器官及组织、天然生物材料和人工合成材料

10）生物医用材料按使用部位分为：

硬组织材料、软组织材料、心血管材料、血液代用材料和分离、过滤、透析膜材料

11）当前研究比较活跃的生物材料主要有：

高抗凝血材料、生物活性陶瓷及玻璃、钛及钛合金、钛镍记忆合金、生物活性缓释材料及描靶药物载体材料、生物粘合剂、可生物降解与可吸收性生物材料、智能与杂化材料和血液净化材料12）生物医用金属材料最重要的应用有：

骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等

13）活动阻止酶通过细胞膜的扩散和破坏溶酶体

14）生物医用金属材料在人体生理环境下的腐蚀主要有八种类

型：

均匀腐蚀、点腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、磨蚀、疲劳腐蚀和应力腐蚀

15）16）医用金属材料的表面改性方法：

等离子喷涂涂层、烧结涂层、

溶胶凝胶法涂覆的烧结涂层、表面化学热处理诱导羟基磷灰石涂层、电泳沉积法、离子束增强沉积、水热反应法、热分解法、电化学沉积法、表面修饰法、激光熔覆涂层、类金刚石碳膜

17）生物医用无机材料的基本条件与要求：

良好的生物相容性、

杂质元素及溶出物含量低、有效性、成型加工功能、良好的耐消毒灭菌性

18）生物惰性医用无机材料主要是指化学性能稳定生物相容

性好的无机材料

19）大量动物实验及临床应用证明LTI碳作为最理想的人工机械

瓣膜材料有以下优点：

①LTI碳涂层有足够的强度十分耐磨心脏耐磨模拟实验结果表明可耐用数十年②具有优异的血液相容性不产生血凝和血栓原因是SiLTI碳与血液之间能生成一种蛋白质中间吸附层此层不引起蛋白质的改变③抛光后的SiC涂层是致密不透性的不会引起降解反应④无毒无刺激性不致癌

20）体内有一定溶解度能释放对机体无害的某些离子能参与体内代谢对骨质增生有刺激或诱导作用能促进缺陷组织的修复显示有生物活性

21）将生物活性玻璃陶瓷也称为生物活性微晶玻璃它是一种多

相复合材料含有一种以上的结晶相及玻璃相

22）生物活性骨水泥作为一种医用材料必须满足如下要求：

①

浆体易于成型可填充不规则的骨腔②在环境中能自行凝固硬化时间要合理③有优良的生物活性和骨诱导潜能（可吸收不影响骨重塑或骨折愈合过程能被骨组织爬行代替）④良好的机械性能（以松质骨力学性能的中介值为标准抗压强度大于5MPa压缩模量45~100MPa）和耐久性能⑤无毒和具有免疫性

23）巨噬细胞对βTCP陶瓷的降解包括细胞内降解（吞噬）和细

胞外降解两个方面

24）关的高分子的材料总称生物医用材料是以医用为目的用于和活体组织接触具有功能的无生命材料以医用为目的用于和活体组织接触具有诊断、治疗或替换基体中组织、器官或增进其功能的无生命高分子材料即“与生物相关的高分子材料”亦称生物医用高分子材料

25）生物医用高分子材料根据来源可分为天然生物医用高分子

材料和合成生物医用高分子材料

26）生物医用复合材料是由两种或两种以上不同材料复合而成的

生物医用材料它主要用于人体组织的修复、替换和人工器官的制造

27）生物医用复合材料根据复合材料的三要素分类如下：

①按基体材料分类有陶瓷基生物医用复合材料、高分子基生物医用复合材料、金属基生物医用复合材料②按材料植入体内后引起的组织材料反应分类有近于生物惰性的复合材料、生物活性复合材料和可吸收生物医用复合材料③按增强体的形态和性质分为纤维增强生物医用复合材料和颗粒增强生物医用复合材料

28）生物医用复合材料的特点：

比强度、比模量高；抗疲劳性能好；抗生理腐蚀性好；力学相容性能好；组成多元29）界面的结合力：

机械结合力（摩擦力）、物理结合力（范德华力和氢键）和化学结合力（化学键）

30）合结合

31）生物医用敏感材料属于敏感材料范畴是功能材料在医学上的一个重要分支（电磁声光热）

32）生物医用敏感材料按用途可分为两大类型：

治疗用医用敏感材料、检测用的敏感材料

33）仿生学是研究生物系统的结构性质、能量转换和信息传递与处理的原理它将所获得的知识用来改进和完善现有科学设备、装置以及为创造新科学技术装置、建筑结构和新工艺提供原理、设计思想或规划蓝图它运用生物系统的方法来解决工程问题是系统设计的一种新方法34）仿生研究主要包括仿生分析、设计和制备三个步骤

35）组织工程学原理：

应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常的和病理的哺乳类组织的结构——功能的关系并研制活的生物组织代用品用于修复、维持、改善人体组织的功能以生物替代为目的研究和开发关于修复和改善人体组织（包括部分器官）功能和形态的新兴学科即组织工程学36复

37技术规范是由官方或民间组织提出的或得到公众认可的法规性文件它包含生物学性能评价标准和非生物学性能评价标准

38）干细胞生物学：

是未成熟细胞它未充分分化具有再生各种组织和器官和人体潜在功能医学上称之为“万能细胞”39）成体干细胞生物学特性：

①具有自我更新和分化潜能②数量少③存在于特定的微环境中④处于相对静止状态⑤体积小细胞浆小细胞核较大⑥成体干细胞数量和活性随年龄增加

40①多能干细胞可以帮助我们理解人类

发育过程中的复杂事件确定参与导致细胞特化的决定因素②人体多能干细胞研究能大大地改变研制药品和进行安全性实验的方法③人体多能干细胞最为深远的用途是生产细胞和组织许多疾病及功能失调往往是由于干细胞功能失调或组织破坏引起的④体细胞核转移（SCNT）方法（治疗性克隆）是克服某些患者的组织不相容的一个方法患者可以用自己的遗传物质制造适合自己的细胞

41）HAP42）HA43）PMMA44）PLA45）PGA46）45S547）杂化材料

（1）“生物材料导论”这门课涉及了什么基本内容

生物材料学是一门高度综合性的学科涉及到化学、物理、生物化学、等等各方问题本门课程中涉及到了生物材料的基本概念和特点生物材料的功能及其特性材料的生物相容性及与生物体的反应并介绍了医用金属材料生物陶瓷医用高分子材料医用复合材料生体内吸收分解材料以及对生物材料发展的展望

（2）请列出“生物材料”的定义试举出医用生物材料的一些应用例子

一般认为与生物体相接触的、或移植入生物体起某种取代、修复活组织的天然或人工合成材料总称为生物材料

比如人工关节、人工心脏等替代人体组织和内脏的修复和置换材料是生物材料与眼角膜接触的隐形眼镜、缝合组织用的手术线、保存血浆用的输血袋、治疗骨折用的固定材料等也都归属于生物材料

（3）与生物材料相关联的学科有些

除了与材料科学的基础理论相关外它还涉及到机械工学、化学、物理、生物科学、病理学、药物学、解剖学等多门学科

（4）试说明生物材料的研究与发展过程的特点

1.为保证生物材料在人体中使用的绝对安全性考察周期的长年累月也是此类材料开发的一大特点

2.比起普通材料需要注重生物相容性血液适应性

第一代（1950’s>）特点：

生物惰性

第二代（1980’s>）特点：

生物活性或生物可吸收性

第三代（~2000>）特点：

生物活性和生物可吸收性

（5）试述医用金属材料的种类及特点为提高金属钛及其合金的生物活性可采取什么方法主要存在什么优缺点

目前所用的医用金属材料主要是：

不锈钢、钴基合金以及钛和钛合金优点：

具有良好的化学和力学性质

缺点：

不具有生物活性难于和生物组织形成牢固的结合；长期植入人体后由于化学稳定性下降会有杂质离子析出对周围组织造成危害；而且金属材料的弹性模量要比人骨大得多这会造成局部应力屏蔽现象使材料易断裂和人体不适

可以进行表面改性如将羟基磷灰石热喷涂或化学沉积在钛金属和钛合金表面可制成生物活性的材料

（6）简述生物相容性的分类如何对一种新型骨修复材料进行综述性评价请列出主要实验项目

分为血液相容性（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形同亢进性抗血浆蛋白吸附性抗细胞因子吸附性）和组织相容性（细胞粘附性无抑制细胞生长性细胞激活性抗细胞原生质转化性抗炎症性无抗原性无诱变性无致癌性无致畸性）

广义上讲应该从物理性能、化学性能、生物学性能及临床研究等四方面进行评价步骤：

材料性能测试表征毒性实验体外模拟试验体内模拟实验动物实验一期临床实验二期临床实验

（7）生物活性陶瓷可作为硬组织修复材料请说明AW生物微晶玻璃、羟基磷灰石陶瓷、磷酸三钙的组成、合成工艺、性能特点及这三种材料的主要应用

生物微晶玻璃成分的系统为CaOMgOP2O5SiO2F

具有很高的抗折强度断裂韧性和优异的生物活性

作为骨的修复和置换材料

合成工艺：

粉末原料（以Ca与P原子比为1.67）→高温熔融→冷却成型→热处理→微晶玻璃

羟基磷灰石Ca10（PO4）6（OH）2

生物活性好机械强度较差可作为骨填充和骨的置换材料人工齿根等也可与陶瓷、金属、聚合物复合制成复合材料

制备方法：

水溶液反应法;固相反应法;水热法

β磷酸三钙βCa3（PO4）2

比起羟基磷灰石更易于在体内被吸收降解

作为骨的修复材料

制备方法：

可采用化学共沉淀法；烧结以Ca与P原子比为1.5的粉末为原料则可得到βTCP陶瓷在800℃左右要经历一个由磷灰石向βTCP的相变过程

（8）要实现生物材料的特定功能生物材料应满足怎样的基本特性人工关节制品由些材料组合而成对材料有何要求如何改善人工关节制品的使用寿

命

（1）无毒性、无致癌作用、无变态反应对周围生物组织无刺激和对人体无其他有害的副作用

（2）与生物组织亲和性好物理和化学性能与所替代的组织相近

（3）在生物体内材料的物理、化学性能稳定经过长期使用不会发生变质和力学性能降低的现象

（4）在杀菌、消毒过程中性质不发生变化容易进行加工材料的性质具有很好的重复再现性

人工关节制品由钛合金、氧化铝陶瓷、超高分子量聚乙烯组成但使用由于长期摩擦会掉下损耗的材料细粉造成周围组织的发炎和肿痛故需要材料抗磨损如何改善：

使用力学性能更好的氧化锆陶瓷代替氧化铝陶瓷以及合成更耐磨高分子材料

（9）试述医用金属材料、生物陶瓷、医用高分子材料、医用复合材料的各自优缺点及应用可举例说明

医用金属材料：

优点:

良好的化学和力学性质而得到较广泛的应用

主要用于骨骼、关节、牙齿等硬组织的修复和替换

主要缺点是不具有生物活性难于和生物组织形成牢固的结合；长期植入人体后由于化学稳定性下降会有杂质离子析出对周围组织造成危害；而且金属材料的弹性模量要比人骨大得多这会造成局部应力屏蔽现象使材料易断裂和人体不适

生物陶瓷：

主要用于人工肩关节、膝关节、肘关节、足关节以及能够负重骨杆和椎体人工骨优点是能在生理环境中具有高的强度和耐腐蚀性化学稳定性好

缺点：

它们不具有生物活性与生物组织间的结合基本是机械嵌连

医用高分子材料：

广泛用于人工皮肤、角膜、肌腱、韧带、血管、人工脏器等组织和器官的修复与制造