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1、第2章生物相容性及生物學(xué)評價目錄人體生理環(huán)境1生物相容性2宿主反應(yīng)病理學(xué)反應(yīng)4材料在生物體內(nèi)的反應(yīng)3生物材料的生物相容性評價52.1人體生理環(huán)境生物學(xué)環(huán)境：處于生物系統(tǒng)中的生物醫(yī)用材料周圍的情況或條件，其中包括體液、有機大分子、酶、自由基、細胞等多種因素。成人60%為體液，2/3于細胞內(nèi)，1/3為細胞外液，外液1/5在血管內(nèi)，4/5在血管外組織液存在于組織、細胞的間隙內(nèi)，絕大部分呈膠凍狀，不能自由流動，因此不會因重力作用而流至身體的低垂部分。將注射針頭插入組織間隙內(nèi)，也不能抽出組織液。組織液凝膠的基質(zhì)是膠原纖維和透明質(zhì)酸細絲。組織液中有極
2、小一部分呈液態(tài)，可自由流動。組織液中各種離子成分與血漿相同。組織液中也存在各種血漿蛋白質(zhì)．但其濃度明顯低于血漿。組織液是血漿濾過毛細血管壁而形成人體的生理環(huán)境：體溫為37℃，由水、電解質(zhì)、血糖、蛋白質(zhì)等構(gòu)成相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。細胞外液的4/5存在于血管外構(gòu)成組織液，1/5在血管內(nèi)，即血漿。正常人血的相對密度為1.050-1.060，粘度為4-5（通常以水的粘度為1作為標準進行計算）。血漿的滲透壓約為313mOsm/L，pH值為7.35-7.45。模擬人體生理環(huán)境的溶液：有機酸、蛋白質(zhì)、酯、生物原分子、電解質(zhì)、溶解氧、氮化合物以及可溶性碳酸鹽
3、的NaCl水溶液，濃度約為0.1mol/L，溶液的pH值約為5.5（±0.2）的溶液。2.2生物相容性1）定義生物材料在宿主的特定環(huán)境和部位，與宿主直接或間接接觸時所產(chǎn)生相互反應(yīng)的能力。生物相容性是材料在生物體內(nèi)處于動態(tài)變化過程中，能耐受宿主各系統(tǒng)作用而保持相對穩(wěn)定，不被排斥和破壞的生物學(xué)特性，又稱為生物適應(yīng)性和生物可接受性.材料與宿主產(chǎn)生相互作用所涉及生物化學(xué)、生物力學(xué)和生物電學(xué)三個反應(yīng)系統(tǒng)。(宿主是能給病原體提供營養(yǎng)和場所的生物。包括人和動物)生物相容性是指材料與生物體之間相互作用后產(chǎn)生的各種生物、物理、化學(xué)等反應(yīng)的一種概念。一般地講
4、，就是材料植入人體后與人體相容程度，也就是說是否會對人體組織造成毒害作用.2）生物相容性分類兩類：組織相容性和血液相容性組織相容性定義：材料與組織器官接觸時，不能被組織所侵蝕，材料與組織之間應(yīng)有一種親和能力組織相容性的優(yōu)劣，主要取決于材料結(jié)構(gòu)的化學(xué)穩(wěn)定性。一般來說，相對分子質(zhì)量大，分布窄或有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的材料，組織相容性較好。其順序由好到差依次為：硅橡膠、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯晴、聚酰胺、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。生物材料的組織相容性還與高聚物的形狀和表面粗糙程度有關(guān)。動物實驗證明：高聚物呈海綿狀、纖維狀等形狀時不易誘發(fā)惡性腫瘤的發(fā)生，而片
5、狀材料容易誘發(fā)惡性腫瘤。表面平整光滑的材料與組織接觸一段時間，其材料的周圍可形成一層與材料無明顯結(jié)合的、由纖維細胞平行排列而成的包裹組織，易引起炎癥，使得腫瘤發(fā)生的潛伏期縮短。若材料表面粗糙，可促使組織細胞與材料表面的黏附和結(jié)合，腫瘤發(fā)生的潛伏期延長血液相容性1）定義材料與血液直接接觸時，與血液相互作用不引起凝血或血栓、不損傷血液組成和功能等的能力和性能。2）表現(xiàn)在材料的表面首先吸附血漿蛋白，包括白蛋白、球蛋白、纖維蛋白原等；繼而血小板在材料表面黏附、聚集、變形，同時血液內(nèi)一系列凝血因子被激活，從而引起血栓的形成;溶血、白細胞減少等細胞水
6、平的反映；免疫成分的改變、補體的激活以及血小板受體、二磷酸腺苷（ADP）和前列腺素的釋放等分子水平的反映。3）生物材料的表面與血液成分的相互作用生物材料與血液接觸，可以激活凝血因子，啟動凝血系統(tǒng)形成血栓，經(jīng)內(nèi)源性凝血系統(tǒng)實現(xiàn)。內(nèi)源性凝血一般是從凝血因子XII激活為XIIa開始，隨后相繼激活其他凝血因子，形成凝血。當材料與血液接觸時，血漿蛋白首先吸附于高聚物表面。一般來說，容易吸附蛋白質(zhì)的材料表面不利于血小板的吸附，材料的抗凝血性能較好；容易吸附γ-球蛋白和纖維蛋白原的材料表面，則能加速凝血過程的形成。血小板的黏附和凝集，不僅僅與血管帶電情
7、況有關(guān)，可能還與材料表面吸附蛋白質(zhì)的種類有關(guān)。血液成分與材料表面接觸并相互作用，是否會造成紅細胞受損而引起溶血，主要與材料表面積、化學(xué)結(jié)構(gòu)、材料表面的粘附性、血液參數(shù)、凝血變化等因素有關(guān)。4）生物材料表面特性對血液相容性的影響生物體與生物材料表面的接觸，它們之間的初級反應(yīng)必然依賴于生物材料表面的性能，如材料表面的物理性能、表面電荷、親水性、表面自由能等，所以生物材料的表面性質(zhì)在生物學(xué)反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。生物材料表面的粗糙度是影響血液相容性的一個重要因素。因為越粗糙的表面暴露在血液中的面積越大。表面的潤濕性，即材料親水性或疏水性是一個
8、重要的因素。親水性的材料表面比疏水性的材料表面更有利于細胞生長。人們利用血液相容性與材料表面親水性之間的這種關(guān)系，研制和開發(fā)了許多水凝膠高聚物材料。水凝膠：一種親水性的材料，具有良好的血液相容
