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1、第2章生物相容性及生物學(xué)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(jī)大分子、酶、自由基、細(xì)胞等多種因素。成人60%為體液，2/3于細(xì)胞內(nèi)，1/3為細(xì)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(xì)胞的間隙內(nèi)，絕大部分呈膠凍狀，不能自由流動(dòng)，因此不會(huì)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(xì)絲。組織液中有極
2、小一部分呈液態(tài)，可自由流動(dòng)。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(xì)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(duì)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。細(xì)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(duì)密度為1.050-1.060，粘度為4-5（通常以水的粘度為1作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)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(jī)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(shí)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(dòng)態(tài)變化過程中，能耐受宿主各系統(tǒng)作用而保持相對(duì)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(gè)反應(yīng)系統(tǒng)。(宿主是能給病原體提供營(yíng)養(yǎng)和場(chǎng)所的生物。包括人和動(dòng)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(huì)對(duì)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(shí)，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(lái)說，相對(duì)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明：高聚物呈海綿狀、纖維狀等形狀時(shí)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(shí)間，其材料的周圍可形成一層與材料無(wú)明顯結(jié)合的、由纖維細(xì)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(xì)胞與材料表面的黏附和結(jié)合，腫瘤發(fā)生的潛伏期延長(zhǎng)血液相容性1）定義材料與血液直接接觸時(shí)，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(shí)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(xì)胞減少等細(xì)胞水
6、平的反映；免疫成分的改變、補(bǔ)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(dòng)凝血系統(tǒng)形成血栓，經(jīng)內(nèi)源性凝血系統(tǒng)實(shí)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(dāng)材料與血液接觸時(shí)，血漿蛋白首先吸附于高聚物表面。一般來(lái)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(huì)造成紅細(xì)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(duì)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(jí)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(gè)重要因素。因?yàn)樵酱植诘谋砻姹┞对谘褐械拿娣e越大。表面的潤(rùn)濕性，即材料親水性或疏水性是一個(gè)
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(xì)胞生長(zhǎng)。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
