生物医用材料的发展精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇生物医用材料的发展，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：生物医学材料；生物相容性；应用现状；发展前景

引言

生物医学材料是一种毒副作用较小，生物相容性比较好的具有特殊性能和特殊功能的一种医用材料，它对人的生命，组织器官是无害的。它的发展是以提升人类卫生健康水品，疾病治疗，医疗保健为目的一种生物材料。生物医学材料主要以生物高分子材料，生物陶瓷材料，生物医学复合材料及生物金属材料和生物医学衍生材料为主。现如今生物医学而材料已经广泛应用于医学领域和科研领域。

一、生物医学材料的分类

1、医用高分子材料

所谓生物医学材料领域中发展最好的领域，医用高分子材料自改革开放以来就发展非常迅速，现如今医用高分子材料已经研究出了许多性能量好，应用广泛的制成品。医用高分子材料有很大的便利之处是原材料比较容易获取，加工制成品比较简单，而且研究发现人体大部分组织器官的软组织部位，比如血管，呼吸道等都是由高分子材料构成，这一特点使得医用高分子材料的应用越来越受到人们的重视。

2、生物陶瓷材料

生物陶瓷材料也可以因为其化学组成而被叫做生物无机非金属材料，它也是具有大部分生物医学材料共有的生物特性，它是一种具有很好的生物相容性，与医用高分子材料相比生物陶瓷材料化学性质极其稳定。从性能上来讲，生物陶瓷材料与生物体具有高度亲和性，毒副作用非常小，也很少与生物体产生免疫排斥反应。由于生物陶瓷材料的这些良好特性，近年来也逐渐被研究开发，现已经普遍受到关注。生物陶瓷材料可以分为惰性生物陶瓷和生物活性生物陶瓷。每类生物陶瓷材料都逐渐被广泛利用。

3、医用金属材料

生物金属材料顾名思义具有很强的机械强度，因为这种材料的组成主要是金属或者合金，它的化学组成决定了此种材料具有很好的抗疲劳特性。钛合金和钴合金就是被广泛使用在临床上为人所熟知的医用类金属材料，另外还有不锈钢。它们三者常作为植入材料，主要运用于骨和牙等硬组织的替换。比较常用在临床上的是贵重金属例如金，银和铂，当然一些常见材料比如铁、镁及铜等都有应用于临床试验上，只是这些金属的生物特性不是很好，因此尚未受到专家认可。

4、生物医学复合材料

生物医学复合材料是由两种或两种以上不同材料混合而成，比如现运用于临床的一些生物传感器就是由高分子材料结合生物高分子形成的。另外，人工骨头也可以有碳和钛复合而成。

5、生物医学衍生材料

生物医学衍生材料是将生物组织进行特殊处理形成的，虽然它已经不具有生物活性，但是由于它有着天然生物相同的构型因而在人体修复和替换的过程中成功率比较高。

二、生物医学材料的应用现状

生物医学材料作为一项发展迅速的高新技术产业，它的发展已经受到全世界的普遍关注。现如今随着分子材料和人造器官的广泛使用，生物医学材料交叉着诸多学科成为创新材料的重要组成部分。生物医学材料的运用虽然在亚洲地区发展较快，但目前还主要在经济发达国家具有竞争优势。发达国家现已逐步形成生物材料工业体系，创新材料制成产品比较多，每年的销售额也非常巨大，甚至可以达到药物市场的销售额。目前，主要的生物材料产品中具有代表性的有：人工器官、人工关节、人工股骨头都是运用生物医学材料来替代的。

三、生物医学材料的发展前景

生物医学材料作为新技术革命中高新技术产业，将成为国民经济发展的一个重要驱动力。就我国而言，人口众多、人口老龄化、交通拥挤及卫生医疗状况需要改善的国情来讲，人们在生活水平不断提高的同时对医疗保健的要求越来越高，同时对行业创新的提升具有迫切需求。生物医学材料工业体系解决了众多疾病难题，促进了医疗水平和提高了疾病治疗成功率。现如今，国家已经充分认识生物医学材料的V大发展前景，并投入大量资金用于技术研究、仿制到创新。在全区，如今生物医学材料的发展已经能够与汽车行业在经济发展中的地位相比，销售市场和销售额大幅度扩增。

四、结语

综上所述，生物医学材料具有如此强大的经济竞争实力，具有极大的发展前景。我国这场新技术革命中不仅面临国内设施条件的制约，而且被发达国家的材料工业体系所发展的巨大市场所冲击着。我国争取在新技术革命中能够占一席之地，必须加大对生物材料的研究和运用，从仿制到创新，加强知识产权的保护的同时也要积极向发达国家学习，迅速转化成产业成果，重点突破，追踪生物材料的前沿，形成竞争优势。在国家的重点关注和支持的情况下，生物医学材料这种高新技术产业即将在中国迅猛发展。

[参考文献]

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[2]冯凌云，陈晓明.生物陶瓷材料的生物学性能评价[J].武汉工业大学学报，1998，（18）.

篇2

    2 生物材料的类型与应用 生物材料种类繁多,到目前为止,被详细研究过的生物材料已经超过一千种,在医学临床上广泛应用的也有几十种,涉及材料学科各个领域。依据不同的分类标准,可以分为不同的类型。

    2.1 以材料的生物性能为分类标准根据材料的生物性能,生物材料可分为生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物复合材料四类。

    2.1.1 生物惰性材料 生物惰性材料是指一类在生物环境中能保持稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料,主要是生物陶瓷类和医用合金类材料。由于在实际中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在机体内也只是基本上不发生化学反应,它与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌联,即形态结合。生物惰性材料主要包括以下几类:(1)氧化物陶瓷 主要包括氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷.氧化铝陶瓷中以纯刚玉及其复合材料的人工关节和人工骨为主,具体包括纯刚玉双杯式人工髋关节;纯刚玉— 金属复合型人工股骨头;纯刚玉—聚甲基丙烯酸酯—钴铬钼合金铰链式膝关节,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷 该材料主要用来制作部分人工关节。(3)Si3N4 陶瓷 该类材料主要用来制作一些作为替代用的较小的人工骨,目前还不能用作承重材料。(4)医用碳素材料 它主要被作为制作人工心脏瓣膜等人工脏器以及人工关节等方面的材料。(5)医用金属材料 该类材料是目前人体承重材料中应用最广泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它与人体环境的相容性.同时它还能制作各类其他人体骨的替代物。

    2.1.2 生物活性材料生物活性材料是一类能诱出或调节生物活性的生物医学材料。但是,也有人认为生物活性是增进细胞活性或新组织再生的性质。现在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基础,其应用范围也大大扩充. 一些生物医用高分子材料,特别是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被视为生物活性材料.羟基磷灰石是一种典型的生物活性材料。由于人体骨的主要无机质成分为该材料,故当材料植入体内时不仅能传导成骨,而且能与新骨形成骨键合。在肌肉、韧带或皮下种植时,能与组织密合,无炎症或刺激反应.生物活性材料主要有以下几类:

    (1)羟基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作为最有代表性的生物活性陶瓷—羟基磷灰石(简称HAP)材料的研究, 在近代生物医学工程学科领域一直受到人们的密切关注.羟基磷灰石 [Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎动物骨和齿的主要无机成分,结构也非常相近,与动物体组织的相容性好、无毒副作用、界面活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。因此可广泛应用于生物硬组织的修复和替换材料,如口腔种植、牙槽脊增高、耳小骨替换、脊椎骨替换等多个方面.另外,在HA 生物陶瓷中耳通气引流管、颌面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA颗粒和抑制癌细胞用HA微晶粉方面也有广泛的应用.又因为该材料受到本身脆性高、抗折强度低的限制,因此在承重材料应用方面受到了限制.现在该材料已引起世界各国学者的广泛关注。目前制备多孔陶瓷和复合材料是该材料的重要发展方向,涂层材料也是重要分支之一。该类材料以医用为目的,主要包括制粉、烧结、性能实验和临床应用几部分。

    (2)磷酸钙生物活性材料 这种材料主要包括磷酸钙骨水泥和磷酸钙陶瓷纤维两类.前者是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料,有望部分取代传统的PMMA 有机骨水泥. 国内研究抗压强度已达60MPa 以上。后者具有一定的机械强度和生物活性,可用于无机骨水泥的补强及制备有机与无机复合型植入材料。

    (3)磁性材料 生物磁性陶瓷材料主要为治疗癌症用磁性材料,它属于功能性活性生物材料的一种。把它植入肿瘤病灶内,在外部交变磁场作用下,产生磁滞热效应,导致磁性材料区域内局部温度升高,借以杀死肿瘤细胞,抑制肿瘤的发展。动物实验效果良好。

    (4)生物玻璃 生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃两类。目前关于该方向的研究已成为生物材料的主要研究方向之一。

    2.1.3 生物降解材料所谓可降解生物材料是指那些在被植入人体以后,能够不断的发生分解,分解产物能够被生物体所吸收或排出体外的一类材料,主要包括β-TCP 生物降解陶瓷和生物陶瓷药物载体两类,前者主要用于修复良性骨肿瘤或瘤样病变手术刮除后所致缺损,而后者主要用作微药库型载体,可根据要求制成一定形状和大小的中空结构,用于各种骨科疾病。

    2.1.4 生物复合材料生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,并且与其所有单体的性能相比,复合材料的性能都有较大程度的提高的材料。制备该类材料的目的就是进一步提高或改善某一种生物材料的性能。该类材料主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造,它除应具有预期的物理化学性质之外,还必须满足生物相容性的要求,这里不仅要求组分材料自身必须满足生物相容性要求,而且复合之后不允许出现有损材料生物学性能的性质。按基材分生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基三类,它们既可以作为生物复合材料的基材,又可作为增强体或填料,它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学复合材料,利用生物技术,一些活体组织、细胞和诱导组织再生的生长因子被引入了生物医学材料,大大改善了其生物学性能,并可使其具有药物治疗功能,已成为生物医学材料的一个十分重要的发展方向,根据材料植入体内后引起的组织反应类型和水平,它又可分为近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等几种类型。人和动物中绝大多数组织均可视为复合材料,生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔的途径。

    2.2 以材料的属性为分类标准

    2.2.1 生物医用金属材料生物医用金属材料是用作生物医学材料的金属或合金,又称外科用金属材料或医用金属材料,是一类惰性材料,这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛,及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面,除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外,优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变,前者可能导致毒副作用,后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。此外,还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。

    2.2.2 生物医用高分子材料 医用高分子材料是生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,也是一个正在迅速发展的领域。它有天然产物和人工合成两个来源,该材料除应满足一般的物理、化学性能要求外,还必须具有足够好的生物相容性。按性质医用高分子材料可分为非降解型和可生物降解型两类。对于前者,要求其在生物环境中能长期保持稳定,不发生降解、交联或物理磨损等,并具有良好的物理机械性能。并不要求它绝对稳定,但是要求其本身和少量的降解产物不对机体产生明显的毒副作用,同时材料不致发生灾难性破坏。该类材料主要用于人体软、硬组织修复体、人工器官、人造血管、接触镜、膜材、粘接剂和管腔制品等方面。这类材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等. 而可降解型高分子主要包括胶原、线性脂肪族聚酯、甲壳素、纤维素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它们可在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变,其降解产物能通过正常的新陈代谢或被机体吸收利用或被排出体外,主要用于药物释放和送达载体及非永久性植入装置.按使用的目的或用途,医用高分子材料还可分为心血管系统、软组织及硬组 织等修复材料。用于心血管系统的医用高分子材料应当着重要求其抗凝血性好,不破坏红细胞、血小板,不改变血液中的蛋白并不干扰电解质等。

    2.2.3 生物医用无机非金属材料或称为生物陶瓷。生物医用非金属材料,又称生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等无机非金属材料。此类材料化学性能稳定,具有良好的生物相容性。一般来说,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三类。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已经简要作了介绍,而功能活性生物陶瓷是近年来提出的一个新概念.随着生物陶瓷材料研究的深入和越来越多医学问题的出现,对生物陶瓷材料的要求也越来越高。原先的生物陶瓷材料无论是生物惰性的还是生物活性的,强调的是材料在生物体内的组织力学环境和生化环境的适应性,而现在组织电学适应性和能参与生物体物质、能量交换的功能已成为生物材料应具备的条件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下两类:(1)模拟性生物陶瓷材料 该类材料是将天然有机物(如骨胶原、纤维蛋白以及骨形成因子等)和无机生物材料复合,来模拟人体硬组织成分和结构,以改善材料的力学性能和手术的可操作性,并能发挥天然有机物的促进人体硬组织生长的特性。(2)带有治疗功能的生物陶瓷复合材料 该类材料是利用骨的压电效应能刺激骨折愈合的特点,使压电陶瓷与生物活性陶瓷复合,在进行骨置换的同时,利用生物体自身运动对置换体产生的压电效应来刺激骨损伤部位的早期硬组织生长。具体来说是由于肿瘤中血管供氧不足,当局部被加热到43~45℃时,癌细胞很容易被杀死。现在最常用的是将铁氧体与生物活性陶瓷复合,填充在因骨肿瘤而产生的骨缺损部位,利用外加交变磁场,充填物因磁滞损耗而产生局部发热,杀死癌细胞,又不影响周围正常组织。现在,功能活性生物陶瓷的研究还处于探索阶段,临床应用鲜有报道,但其发展应用前景是很光明的。各种不同种类的生物陶瓷的物理、化学和生物性能差别很大,在医学领域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的发展前途.临床应用中,生物陶瓷存在的主要问题是强度和韧性较差.氧化铝、氧化锆陶瓷耐压、耐磨和化学稳定性比金属、有机材料都好,但其脆性的问题也没有得到解决。生物活性陶瓷的强度则很难满足人体承力较大部位的需要。

    2.2.4 生物医用复合材料此类材料在2.1.4 中已有介绍,此处不再详述

    2.2.5 生物衍生材料生物衍生材料是由经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医用材

    料,也称为生物再生材料.生物组织可取自同种或异种动物体的组织. 特殊处理包括维持组织原有构型而进行的固定、灭菌和消除抗原性的轻微处理,以及拆散原有构型、重建新的物理形态的强烈处理.由于经过处理的生物组织已失去生命力,生物衍生材料是无生命力的材料. 但是,由于生物衍生材料或是具有类似于自然组织的构型和功能,或是其组成类似于自然组织,在维持人体动态过程的修复和替换中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修复体、皮肤掩膜、纤维蛋白制品、骨修复体、巩膜修复体、鼻种植体、血液唧筒、血浆增强剂和血液透析膜等.

    3. 生物材料的性能评价 目前关于生物材料性能评价的研究主要集中在生物相容性方面.因为生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题.它是指生命体组织对生物材料产生反应的一种性能,该材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性.现在普遍认为,生物相容性包括两大原则,一是生物安全性原则,二是生物功能性原则.生物安全性是植入体内的生物材料要满足的首要性能,是材料与宿主之间能否结合完好的关键.关于生物材料生物学评价标准的研究始于20 世纪70 年代,目前形成了从细胞水平到整体动物的较完整的评价框架.国际标准化组织(ISO)以 10993编号了17个相关标准,同时对生物学评价方法也进行了标准化.迫于现代社会动物保护和减少动物试验的压力,国际上各国专家对体外评价方法进行了大量的研究,同时利用现代分子生物学手段来评价生物材料的安全性、使评价方法从整体动物和细胞水平深入到分子水平.主要在体外细胞毒性试验、遗传性和致癌性试验以及血液相容性评价方法等方面进行了一些研究.但具体评价方法和指标都未统一,更没有标准化.随着对生物材料生物相容性的深入研究,人们发现评价生物材料对生物功能的影响也很重要.关于这一方面的研究主要是体外法。具体来说侧重于对细胞功能的影响和分子生物学评价方面的一些研究。总之,关于生物功能性的原则是提出不久的一个新的生物材料的评价方面,它必将随着研究的不断深入而向前发展.而涉及材料的化学稳定性、疲劳性能、摩擦、磨损性能的生物材料在人体内长期埋植的稳定性是需要开展评价研究的一个重要方面。

    4 生物材料的发展趋势展望 生物材料科学是20 世纪新兴学科中最耀眼的新星之一。现在,生物材料科学已成为一门与人类现代医疗保健系统密切相关的边缘学科。其重要性不仅因为它与人类自身密切相关,还因为它跨越了材料、医学、物理、生物化学和现代高科技等诸多学科领域。现在对于该材料的研究已从被动地适应生物环境发展到有目的地设计材料,以达到与生物组织的有机连接。并随着生命科学和材料科学的发展,生物材料必将走向功能性半生命方向。生物材料的临床应用已从短期的替换和填充发展成永久性牢固种植,并与其它高科技(如电子技术、信息处理技术)相结合,制备富有应用潜力的医疗器械。生物材料的研究在世界各国也日益受到重视.四年一次的世界生物材料大会代表着国际上生物材料研究的发展动态和目前的水平。分析认为,以下几个方面是生物材料今后研究发展的几个主要方向:

    (1)发展具有主动诱导、激发人体组织和器官再生修复功能的,能参与人体能量和物质交换产生相互结合的功能性活性生物材料,将成为生物材料研究的主要方向之一。

    (2)把生物陶瓷与高分子聚合物或生物玻璃进行二元或多元复合,来制备接近人体骨真实情况的骨修复或替代材料将成为研究的重要方向之一。

    (3)制备接近天然人骨形态的、纳微米相结合的、用于承重的、多孔型生物复合材料将成为方向之一。

    (4)用于延长药效时间、提高药物效率和稳定性、减少用量及对机体的毒副作用的药物传递材料将成为研究热点之一。

    (5)血液相容性人工脏器材料的研究也是突破方向之一。

    (6)如何能够制备出纳米尺寸的生物材料的工艺以及纳米生物材料本身将成为研究热点之一。

篇3

从古至今，金属材料一直与人类文明的发展和社会进步关系密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代都以金属材料的应用为其时代的显著标志；现在，种类繁多的金属材料更是被广泛应用于各个领域，成为社会发展的重要物质基础。随着社会和科技水平的不断进步，人们对金属材料的使用性能也在不断提出更高要求。因此，为了开发性能更优的新型金属材料，各国科学家都在不遗余力。

在中科院金属研究所里活跃着一批痴迷新型金属材料的科研人员，杨柯就是其中之一。作为专用材料与器件研究部主任，他始终致力于提升现有金属材料的使用性能和新型结构/功能一体化金属材料的研究开发，率领团队在先进钢铁结构材料、生物医用材料及器件、储氢合金及应用等研究方面，取得了诸多研究成果。其中，由于与人类健康息息相关，生物医用材料及器件的发展近年来备受关注。

生物医用材料主要是指用于医疗上能够植入生物体或与生物组织相结合的一类功能性材料。从资料记载来看，人类在古代已经尝试使用外界材料替换或修补缺损的人体组织。公元前，人类开始利用天然材料如象牙，来修复骨组织；到了19世纪，由于金属冶炼技术的发展，人们开始尝试使用金属材料，并逐渐发展到今天的生物医用金属材料，以解救在临床上由于创伤、肿瘤、感染所造成的骨组织缺损患者以及因冠脉狭窄而引起的心血管病患者。

目前，杨柯团队已经开发出抗菌不锈钢、高氮无镍奥氏体不锈钢、生物可降解镁合金等多种类型的新型医用金属材料。这些成果在业界引起广大反响，更有专家大胆表示，新型医用金属材料的应用，将会带来一场健康革命。接下来，我们将为您介绍这些“神通广大”且与健康密切相关的新材料。

首先登场的是新型高氮无镍奥氏体不锈钢。镍是一种重要合金元素，在被广泛应用的医用奥氏体不锈钢中，添加镍元素能够使不锈钢形成稳定的奥氏体结构，并具备耐腐蚀性、可塑性、无磁性、可焊接性和韧性等性能。然而医学研究人员发现，镍及其化合物具有致敏、致癌和诱发血栓等毒副作用。鉴于含镍不锈钢等医用金属对人体健康可能构成的危害，西方国家对日用和医用金属材料中镍的含量制定了越来越高的要求，也由此引发了国际上对医用无镍不锈钢的探索热潮。

杨柯课题组从2000年开始研究医用无镍不锈钢，并率先在国内开发出一种新型高氮无镍奥氏体不锈钢。杨柯介绍说：“新型不锈钢以氮元素代替镍元素来稳定不锈钢的奥氏体结构，不仅改善了不锈钢的生物安全性和力学、耐蚀等性能，且随着钢中氮含量的提高，高氮无镍奥氏体不锈钢的血液相容性也逐渐提高。”现在，该新材料已通过中国药品生物制品检定所的细胞毒性、溶血、致敏反应、急性毒性试验、血栓试验以及遗传毒性等重要生物性能检验，综合性能达到国际先进水平，并具有我国自主知识产权。

高氮无镍不锈钢的开发过程得到了国家863项目、国家自然科学基金重点项目、中科院知识创新重要方向项目及省市基金等项目的支持。“正是由于国家大量资金的支持，才使我们能够开展大量研究和测试工作，并取得最后的成功。”杨柯说道。

杨柯表示，目前，骨内固定系统、心血管支架等高氮无镍奥氏体不锈钢医疗器械现已进入产品开发阶段，很快将会上市。随着相关基础性研究工作的不断深入，医用高氮无镍奥氏体不锈钢在材料冶炼和加工工艺方面的日渐成熟，将会推动新型医用不锈钢的临床应用及发展，并有可能逐步取代现有含镍医用不锈钢。

接着我们来说说杨柯津津乐道的抗菌不锈钢。作为人们的“亲密敌人”，细菌的威胁之处就是无处不在，无孔不入，令人防不胜防。那么，抗菌金属是否真的能抵挡细菌的强烈攻势？它是怎么抗菌的？这种新材料产品现在上市了吗？

据了解，抗菌材料一般分为三大类：天然抗菌材料、有机物抗菌材料和无机物抗菌材料。天然抗菌材料来自动植物内具有抗菌功能的部位；有机抗菌材料就是常见的杀菌剂等，易流失、分解，毒副作用大且不具备广谱抗菌性；无机抗菌材料不但具有广谱抗菌性，还耐水、耐酸碱、耐洗涤、不老化、不产生抗药性、抗菌能力持久。

目前使用的抗菌剂主要为有机和无机两种。有机抗菌剂主要以喷洒或浸泡方式使用，在医疗领域广泛应用，但在安全性、持久性、广谱抗菌性、耐热性方面存在不足，更为重要的是这类抗菌剂对人体和环境有严重损害。而沸石抗菌剂、硅胶抗菌剂等属于无机抗菌剂，主要用作添加剂制成具有抗菌作用的布料、塑料等产品，但在耐热、耐磨、抗腐蚀等方面也存在缺陷，始终无法满足日常使用需求。

杨柯团队研发的抗菌不锈钢，除具备一般不锈钢的装饰和美化作用外，既具有抗菌、杀菌的自清洁作用，又具有结构材料特有的力学性能及物理和化学性能。杨柯说：“在制造厨房机械、医疗器械、卫生间用品和进行保洁装修时，应该使用具有抗菌作用和形状各异、外形美观的金属制品，这种新诞生的不锈钢材料，无疑成了理想产品。”

杨柯告诉记者，抗菌不锈钢分为镀膜式和自身抗菌式两种，所谓镀膜式就是在不锈钢上镀一层具有杀菌性的金属材料，或其他有杀菌作用的无机材料，但易磨损、老化，抗菌性能会受到温差及外在环境的影响而降低。而自身抗菌式不锈钢则是在生产过程中，添加一些具有抗菌作用的金属元素，再通过特殊处理使其具备抗菌性。杨柯说：“我们开发的不锈钢材料自身就具有抗菌能力，它能使附着的细菌不繁殖，被杀死或将含菌数抑制在极低水准，成本低，加工方便，而且不改变普通不锈钢的强度、耐蚀和美观等特性，具有广阔的市场前景。”

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关键词：医用高分子；医疗器械；生命质量；共价键连接

中图分类号：R197 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0002-02

1 医用高分子的发展简史

在各种材料中，高分子材料的分子结构、化学组成和理化性质与生物体组织最为接近，因此成为各种医疗器械材料的最佳选择。医学领域的飞速发展，使功能型高分子材料在医学界应用提供了可能。当人体组织和器官受到严重外伤时，进行组织和器官修复最常用的方法是器官移植。在少数情况下，人体自身的组织和器官可以满足需求。然而对于某些特殊的组织器官，为了满足医学治疗的需求，人们自然设想利用其他材料修复或替代受损器官或组织。进入20世纪，功能型高分子材料的研究因医学领域的发展而提上日程，合成高分子材料的出现为新型医用材料的选择提供了更多的选择。

1936年有机玻璃用于假牙齿制作；1943年赛璐珞模拟人工肾用于血液透析；1950年出现可以制作人工肋骨的有机玻璃类材料；20世纪50年代广泛应用有机硅聚合物；1951～1954年开始制作人工血管、食道、心脏瓣膜、心肺；1958年出现跨越性的变化，开始了人工肾的制作。

已经使用的医用高分子材料有上百种，由此而制造的各种不同性能的材料则有上千种，但这些材料都是简单的使用或适当改性。随着科学的发展，新型功能高分子材料不断推出。在相当长一段时间内，生物相容性材料、组织工程与再生学材料、纳米生物材料、生物矿化材料和仿生材料，都是医用高分子材料研究中的热点和难点。

2 医用高分子材料的特殊要求

医用高分子材料的选择应用的要求相当严格，相关的医用材料研发周期较长，材料使用前必须经过体外实验、动物实验、临床实验等不同阶段。相关医疗器械的市场化之前，要通过国家药品和医疗器械检验部门的批准，且申报审批程序周密而复杂，所以医用高分子材料比一般性的材料研发成本高。医用高分子材料及器械在人体临床的要求，通常可以概括为以下六个方面：（1）功能性：因生物材料的用途而不尽相同，例如药物缓释的性能；（2）相容性：医用材料或器械与生物体之间的相互作用，指应用材料的无毒性、无致癌性、无热原、无免疫排斥等各种反应；（3）稳定性：主要指耐生物老化性；（4）可加工性：能够加工成各种人体器官的复杂形状；（5）机械强度：在极其复杂的人体环境中，长期植入体内不会减小机械强度；（6）抗消毒性：能接受环氧乙烷气体消毒、酒精消毒、紫外灭菌、高压煮沸等而不产生变性。

3 医疗器械发展趋势

医疗器械加工将呈现出国际化、新材料、微型化的趋势，新材料如液体硅橡胶体、固体硅橡胶，可用于医用导管和球囊的制作、整形外科和护理伤口，各种硅橡胶都具有良好机械性能与医疗安全性能。目前使用的软触感热塑弹性体材料TPE，广泛应用于手术排液管、止血带、蠕动泵软管、导尿管、手术室围帘、各种疗伤用品等的生产。塑性体、弹性体、纤维树脂、线性聚乙烯、聚碳酸酯树脂已长期应用于医疗设备和装置的生产以及保健卫生用品的生产。超高分子量聚乙烯广范应用于过滤和低磨耗功能件在医学整形领域中。医用微挤出成型技术挤出直径仅为0.002英寸（0.0508毫米）的医用导管，应用于微创手术等医疗领域。

19世纪60年代，医用高分子材料开始进入一个崭新的发展时期。美国国立心肺研究所，多学科的交叉融合，品种丰富，性能完善，功能齐全。在21世纪，医用高分子开始跨入全新时代。除大脑之外，所有的组织和脏器几乎都可以用各种高分子材料来取代。从应用情况看，人工器官的功能从部分取代向完全取展；从短时间应用向长时期应用发展；从大型向小型化发展；从体外应用向体内植入发展；从与生命密切相关的部位向人工感觉器官、人工肢体发展。

4 生命质量在社会医学领域的研究进展

随着经济文化的飞速发展，生命质量越来越受到各国人们的广泛关注，生命质量逐渐成为衡量社会文明程度的重要标志。如何提高人们生命的质量成为社会医学、经济学等学科领域面临一个重要课题。生命质量的研究，对人类社会发展的定义、历史、进展的方向、历史性问题等都具有重要的意义。

社会医学领域内生命质量的研究已经经历了3个时期。一是研究早期，早在1929年，Ogburn就对生命质量的研究表示了极大的兴趣，开始了对生命质量现象的研究。二是成熟期，1957年Gurin联合美国多所院校的心理生理卫生学院在全国范围内进行了抽样性质的调查，研究人民的精神健康和关于幸福感的观念。三是分化期，生命质量研究在社会学和医学的交叉学科领域得到了跨越性的发展，并逐渐呈现出关于生命质量研究热潮。

医用高分子在医学临床的使用是生命质量提高的一个重要体现。人工器官的移植使人们免除异体移植而可能带来的抗体免疫之苦。医用高分子人工心脏瓣膜、支架为心血管患者生命的延续提供了可能。血液透析的赛璐珞薄膜使肾病患者免受病痛的折磨。医用高分子的应用不仅能够使患者的生命得以延续，更能够减轻甚至消除病人因疾病而带来的痛苦，是生命质量得以提高的一个重要体现。

5 结语

生命质量的研究首先从人的生物属性作为基本起点，进一步研究人的各种社会属性，从多维的角度反映人类个体、在群体中的健康情况。生命质量的研究同时需要医学、心理学、经济学、社会学等多种学科的共同参与，医用高分子材料和医疗器械的应用更符合社会发展和人们对于提高生命质量的真实需求。

参考文献

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篇5

——有机硅的生物相容性与安全性评价

生命是人们永恒探究的课题，在漫长的求索过程中生物医用材料一直扮演着不可或缺的角色。有记载表明，早在古希腊时代人们就已经开始用马尾上的毛作为外科缝合线进行一些外科手术。时至今日生物医用材料已获得长足的进步，其中医用高分子材料更是被誉为医疗技术发展史上的一次飞越。

在此我谨对医用高分子材料中的有机硅材料谈一些我个人的认识。

1954年，mc dougall发现对外界影响极为敏感的热血动物的各种细胞组织与液态、半液态和类似橡胶态的有机硅制品接触时，其细胞组织的发育状态未见异常，表明硅橡胶不会对细胞生长产生不良的影响。医用硅橡胶的医学特性就此被发现。随后在20世纪60年代，国外开始将硅胶制品植入人体。心脏起搏器、人工心脏瓣膜等的应用给不少患者带来福音。到70年代，国外已有许多医用硅橡胶制品（硅橡胶、指关节、眼眶底托、气管插管、耳廓、脑积水引流管、腹膜透析管、带气囊分道导管、导尿管等）投入了临床应用。我国的发展虽然晚与外国，但在十几年来也获得长足进展。目前我国的硅胶制品已涵盖了脑外科，心胸外科，内科，皮肤科，整形外科等诸多领域。因为生物医用材料最基本的要求是它必须与生物系统直接结合,所以生物医用材料都必须具备生物学性能,即生物相容性,这是生物医用材料区别于其它功能材料的最重要的特征,并且要求这种材料不会因与生物系统直接结合而降低其效能与使用寿命。生物医用材料与活体系统的相互作用表现在两个方面:一是材料反应,即活体系统对材料的作用,包括生物环境对材料的腐蚀、磨损和性质退化、甚至破坏。二是宿主反应,即材料对活体系统的作用,包括局部和全身反应,如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致癌、畸形和免疫反应等。其结果可能导致对机体的中毒和机体对材料的排斥。

接下来我们就选取有机硅的几个具体应用案例来对它的生物相容性及安全性进行评价。

一 用一次性硅胶导尿管作引流管治疗气胸和胸腔积液

《中华实用医药杂志》20__ 年 6 月 第 5 卷 第 12 期

黑龙江省佳木斯市结核医院对20例患者采用一次性硅胶导尿管进行胸腔闭式引流术，肺复张较快无痛苦，引流全过程无脱落，引流管滞留时间3～15天，平均7天，引流通畅性良好，未见明显不适反应。

在上述病例中我们了解到硅胶导尿管在人体中滞留一段时间后患者并没有出现明显不适反应，这说明硅胶制品无毒性并且具有较好的组织相容性。

二 使用硅胶管治疗泪道阻塞

中国人民第264医院

临床资料

23例泪道阻塞患者，男性4例，均为单眼，共4只眼，女性19例，单眼14例，双眼5例，共24只眼，总计28只眼。年龄18～53岁，平均42岁。病程1～15 a，平均5.6 a。

结果

23例中随访1 a者5例，0.5 a者1例，3个月以上者17例。拔管后23例28只眼中22只眼症状完全消失，占78.57%，2只眼症状明显改善，占7.14%，4只眼虽症状改善，但仍主诉有较明显的溢泪，占14.29%，这4只眼行2次插管，留置时间为2～4周，拔管后3个月再复查，溢泪症状均消失。

在上述病例中我们可以发现硅胶材料在人体内停留了较长时间但患者并未产生不良反应并且在材料取出后一段时间内也未有不良症状产生。由此可见硅胶材料应具有良好的生物相容性。

三 硅胶鞍鼻注射整形1014例五年随访分析

《生物医学工程学》 华西医科大学附属医院

本院用gn514室温硫化硅橡胶作鞍鼻注射整形1014例,其中男性132例,女性882例,患者年龄由16岁至53岁,年龄存30岁以下者占800例。gn514硅胶为液态,使用前为两组份,即gn514—m和gn514—n.当两组份液体等量均匀混合后,经30—60分钟可硫化成为固体硅胶。从1979—1984年我们应用gn514硅胶对1014例鞍鼻患者进行注射整形,其中仅3例分别于注射后第4,7,12月发生局部炎症反应(不良反应率为0.3％)。此3例经手术刮除部份感染组织,作了组织病理学检查,为局部慢性炎症,但未发现癌变。

上述病例充分说明硅胶具有良好的组织相容性不良反应率低。且在术后一年内致癌可能性低。

四 假体

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在现代医疗领域中，纺织材料的应用已得到了长足发展，越来越多的新型纺织纤维由于其优良性能已替代传统的纺织纤维。本文介绍了几种广泛应用于医疗领域的生物医用纤维及其用途。

关键词：生物医用纤维；医疗用品

Abstract: In the modern medical field，the application of textile materials have been developed significantly. More and more new textile fibers have replaced the traditional textile fibers because of their excellent performance. In this article, several biomedical fibers and their uses were introduced.

Keywords: Biomedical Fiber； Medical Supplies

近些年来，随着科学技术的飞速发展，纺织工业与高新技术结下了不解之缘，借助于高新技术，纺织工业获得了长足的进步。同时，现代纺织产业积极研究、生产出一批批性能优良的新型材料，支持了高新技术的发展。在这个发展的过程中，新型纤维在医疗领域中得到了广泛的应用，如外科敷料、人工器官、替代装置、修复材料、药物、卫生保健、整形、美容以及诊断治疗仪器等方面，新型纤维都发挥出不可替代的促进作用。

1纺织纤维用作医用材料的要求及其特有的优良性能

所谓医用纤维材料，是指以医学应用为特色的一类纺织纤维材料的总称[1]。医用材料是直接影响人体生命和健康的一种特有的材料，因此它应符合两点要求：①符合耐消毒性的要求；②符合生物安全性的要求，而用纺织纤维做医用材料又具有许多优点：①单位体积内表面积大，物质的通透、吸附功能可得到充分的发挥；②重量较轻，机械物理性能好；③可以任意编结织造，使其在力学性能上具有微妙的运动适用性。生物医用纤维除具有上面的优点外，还具备生物相容性，所以近年来广泛应用于医疗领域。

2医疗领域的生物纤维的种类

2.1甲壳素与壳聚糖纤维

甲壳素是一种特殊的纤维素，其资源丰富。将甲壳素用浓碱处理去除其中的乙酰基就可以将其制成可溶性的物质，称为壳聚糖。它们不仅生物相容性良好，能够生物降解，降解产物安全无毒，而且作为一种天然碱性多糖，还具有相当的生物活性，是一种极具发展潜力的可吸收型植入材料[2]。

因此，甲壳素在医疗领域得到了广泛的应用：（1）用作可吸收手术缝合线。甲壳素主要用于消化系统外科和整形外科等需要内缝合的手术中。（2）用作医用敷料。将甲壳素同抗药物氟哌酸及多孔性支撑创伤伤口材料制成的烧伤用生物敷料生物相容性好，不过敏，抑菌效果优良，透湿、透气性能较高。（3）用作人造血管。美国在1996年公开了一项世界专利，用甲壳素制造人造血管，内径小于6mm，内壁光滑而且不会凝聚血球以保持管腔通畅。（4）用作医用微胶囊。甲壳素的阳离子特性与羧甲基纤维带负电性的高分子反应可制备不同类型的微胶囊，使高浓度细胞的培养成为可能。（5）用作止血剂和伤口愈合剂。与抗凝血作用相反, 甲壳素的某些衍生物具有优良的凝血和促进伤口愈合的作用。（6）用于骨组织的修复。甲壳素可以直接作用在骨芽细胞上，促进其分子衍生和骨矿物质的合成，从而提高碱性磷酸酶的活性，加快骨基质的形成及修复[3-4]。

2.2藻酸纤维

藻酸纤维主要由不溶性海藻酸钙构成，可通过最基本的纺丝工艺而制得，即由海藻酸钠碱性浓溶液经过喷丝板挤出后送入含钙离子的酸性凝固浴中。海藻酸钠与钙离子发生离子交换，形成不溶于水的海藻酸钙纤维，再进行水洗、拉伸、烘干等一系列加工，随后通过非织造生产工艺可制成纱布、绷带等[5-6]。

藻酸纤维具有特殊的生物医学性能：（1）用作纱布、绷带。由于藻酸纤维具有独特的离子交换性能，可与伤口的渗出液相互作用形成润湿的凝胶，有利于伤口的愈合。（2）作为抗菌纤维。藻酸纤维因具有治疗伤口药物的载体，广泛用来制备抗菌纤维，比如藻酸含银纤维因生产简单而比较受欢迎。

2.3蚕丝丝素纤维

丝素纤维用作外科手术缝合线已有悠久的历史。蚕丝丝素纤维可用作：（1）生物传感器。将酶固定在再生丝素膜上，有利于延缓酶的失活，可用于研制特殊的生物传感器。（2）药物控制释放载体。施有药物的再生丝素膜，能够根据环境pH值的变化控制药物的释放，可用于对人体特定部位进行定向治疗的智能化药物控制释放载体。（3）创面保护膜。丝素膜因具有生物相溶性，所以用来做创面保护膜[7]。

2.4Lyocell纤维素纤维

Lyocell的生产一般采用纤维素直接溶解工艺，在特定条件下将纤维素溶于环状叔胺氧化物N-甲基吗啉2-N -氧化物与水的混合物中。在这一工艺中，预处理好的浆粕同连续式混合器中的NMMO 与水混合，将纤维素溶解成黏性溶液，过滤该溶液后进行纺丝，纤维素就呈丝状凝固出来[8]。Lyocell纤维素纤维可用作：（1）制作治疗慢性伤口(如溃疡、烧伤等)的高级绷带。由于它可与伤口渗出液接触形成凝胶，提供非粘接性的润湿环境，而且吸收性高，吸收可达其自身重量的35倍，形成连续性较好的凝胶，从而易整片去除，便于更换绷带，避免损伤新组织的生长；（2）可以用机织、针织、非织造布形式做成手术服，以及其他一次性医疗用品。它无菌、无尘和耐消毒，另外，还具有隔菌性和舒适性。

3结语

在产业用纺织品中，医疗领域用纺织品所占比例不大，但都是高新产品[9]。在当今纺织行业普遍不景气的状况下，世界主要纤维生产厂家应靠开发新品种来提高生产效益。相信在以后的时间内，新型纤维在医疗领域的应用将会越来越广泛，进一步促进医学的进步。

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[7] 李明忠，严灏景．再生丝素的结构及其生物医学应用[J]．丝绸，2000(5)：37~39.

篇7

【关键词】生物材料 玻璃陶瓷 应用

一、生物材料

生物材料又可以叫做生物技术。它是运用生物学和工程学的原理，根据生物的材料、生物所持有的特有功能组建成具有特定性状的生物新品种，生物材料是在分子生物学、细胞生物学等基础上发展起来的，不仅仅包括基因工程、细胞工程、还有发酵工程，他们之间互相联系，其中最主要的是以基因工程为基础的。我们只有投入到生物材料的研究，才能让给我们做出更大的贡献。

二、生物材料玻璃陶瓷的分类和特点

（一）生物材料的分类。在医学中最早出现的生物材料是医用的金属材料，随着人类社会的进步，生物材料的不断发展，现在生物材料的应用越来越广泛。其中生物材料主要包括医用金属材料、医用高分子材料和医用生物玻璃陶瓷这三方面。特别对于生物玻璃陶瓷，由于生物玻璃陶瓷具有良好的生物相容性和很好的力学性能而受到人们的喜爱。而且它的光泽与人类骨骼的有很高的相似度，所以不易发生脏化的现象，十分适合于填补人体的空洞，填补缺失的牙冠和遮盖的牙面等。

（二）生物玻璃陶瓷的分类和特点。生物玻璃陶瓷现在可以主要分为三类：惰性玻璃陶瓷、可降解陶瓷、生物活性陶瓷。在这三类的应用中惰性玻璃陶瓷这种材料在植入到人体后不容易引起周围组织和全身明显的化学和生物反应。一般来说它具有良好的力学性能，持久的的抗腐蚀性和耐磨性。但是由于它的弹性模量较骨非常高，所以他的生物力学的相容性差，而且容易出现脆性断裂。

第二种是生物可降解陶瓷，这种玻璃陶瓷在植入人体的组织后不引起任何不良的组织反应，能够很好地被新生的组织所取代。但是该种生物材料的玻璃陶瓷强度低而且比较脆，因此在使用的时候不适合用于支撑比较重的部位，因为这些比较重的部位的弯曲力、扭转应力传递到植入体以后会导致植入体的断裂。第三种是生物活性陶瓷，这种生物材料在植入到体内后会与周围的组织发生生物和化学反应，从而能够很好地使得植入体与组织间形成生物的结合。这种生物材料的陶瓷玻璃不仅对人体无害，而且与骨组织的亲和性好，还能与周围的骨组织牢固结合。

三、生物玻璃陶瓷应用方面的优点

（一）生物玻璃陶瓷的独特属性。生物玻璃陶瓷要比普通窗玻璃含有较多的钙和磷，正是基于此能与骨自然牢固地发生化学的结合，而且它具有独特的属性，能在植入的部位迅速而且稳定的发生一系列的表面反应，导致含碳酸盐基磷灰石层的最终形成。此外，生物玻璃陶瓷的生物相容性很好，这些材料在植入体后，不会发生较多的不良反应。

（二）生物材料玻璃陶瓷最合适的运用部位。在人体发生无排斥的炎性及组织坏死等反应并能与骨形成骨性的结合，而且骨结合的强度大，界面结合能力非常好，并且相对来说成骨快。因此目前这种生物材料的玻璃陶瓷适合用于耳小骨的修复，同时对恢复听力也具有良好得效果，但是由于这种生物材料的玻璃强度低，所以只能用于对人体来说受力不大的部位。不管怎么样生物活性玻璃的多孔材料在用作骨组织工程支架方面具有很好的发展前景。

四、生物玻璃材料在应用中的改进

我们都知道生物玻璃陶瓷在生物医用领域具有极大的优越性，但是，它在力学性能方面还存在一定不足，尤其是陶瓷本身的脆性较大，疲劳强度和断裂韧性较低，鉴于这种情况不能应用于复杂的应力承载的环境中。所以为了获得能够更加满足要求的生物玻璃陶瓷材料，我们必须开发增加韧性和强度的方法，使得更适合人类的使用和发展。当前增韧增强的方法主要有粒子增韧、纤维增韧、层状复合增韧、生物性玻璃陶瓷涂层等。

（一）粒子增韧。玻璃陶瓷的粒子增韧是利用生物玻璃陶瓷和其它颗粒的复合方法来提高强度，这种方法应用最广，因为其工艺的过程比较简单。我们通常通过在玻璃陶瓷中添加纳米颗粒来提高材料的强度和韧性。

（二）纤维增韧。纤维增强增韧陶瓷复合材料是在陶瓷材料中添加纤维类材料来提高强度，其增韧机理主要是因模量的不同引起载荷的转移、微裂纹的增韧、裂纹的偏转、纤维的脱粘和纤维的拔出等情况。在轴向的应力作用下，纤维增强陶瓷基体复合材料的断裂包括基体的开裂、基体的裂纹逐渐向纤维和基体间的界面不断扩散、纤维脱粘、纤维的断裂和纤维的拔出等复杂的过程。

（三）层状复合增韧。玻璃陶瓷的层状复合增韧主要是从自然界中的珍珠类材料获得的启示。因为珍珠类的材料钙所占的比重大，所以鉴于此可以克服陶瓷材料的脆性，采用层状的结构，然后加入延性材料，从而制得层状复合材料。

（四）生物活性玻璃陶瓷的涂层增韧。这种增韧方法是把生物的活性材料涂覆在金属基体上，这样得到的复合材料不仅仅具有基体金属的强度和韧性，而且又具有生物活性材料优良的生物活性和生物相容性，这种生物材料的玻璃陶瓷在植入到人体后，可以在短期内与人体的组织形成良好的生物结合。这种增韧方式的金属基体主要包括不锈钢、钛合金等等。

五、结束语

生物材料玻璃陶瓷应用的广阔前景是我们不断进行研究的动力，随着科技的不断发展，我们的医学水平亟待提高，而且我们要向着更加人性化，符合人类的人体方向不断发展，让更加适应人的水平，以人性化为准则，发展更新的生物玻璃陶瓷。

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篇8

关键词：胶原生物医用材料；优势；临床医学应用

生物医学材料是一类对人体细胞、组织、器官具有增强、替代、修复、再生作用的新型功能材料。它有独特的基本要求：①具有生物相容性，要求材料在使用期间，同机体之间不产生有害作用，不引起中毒、溶血、凝血、发热、过敏等现象；②具有生物功能性，在生理环境的约束下能够发挥一定的生理功能；③具有生物可靠性，无毒性，不致癌、不致畸、不致引起人体组织细胞突变和组织细胞反应（即“三致物质”），有一定的使用寿命，具有与生物组织相适应的物理机械性能；④化学性质稳定，抗体液、血液及酶的作用；⑤针对不同的使用目的具有特定功能。按生物医用材料性质的不同可分为四大类：①医用金属材料。主要用于硬组织的修复和置换，有钴合金（Co-Cr-Ni）、不锈钢、钛合金（Ti-6Al-4V）、贵金属系、形状记忆合金、金属磁性材料等7类，广泛用于齿科填充、人工关节、人工心脏等。②医用高分子材料。有天然与合成两类，通过分子设计与功能拓展，即合金化、共混、复合（ABC）等技术手段，可获得许多具有良好物理机械性能和生物相容的新型生物材料。③生物陶瓷材料。有惰性生物陶瓷（氧化铝陶瓷材料、医用碳素材料等）和生物活性陶瓷（羟基磷灰石、生物活性玻璃等）。④医用复合材料。由两种或者两种以上不同性质材料复合而成，取长补短，达到功能互补。主要用于修复或者替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。胶原属于细胞外基质的结构蛋白质，结构复杂，根据分子结构决定功能和性质的原则。其分子量大小、形状、化学反应以及独特的生物分子等对功能、性质起着决定性作用。胶原来源广泛，资源丰富，性质特殊。是21世纪生物医学材料研究和应用的热点和重点[1]。

1胶原生物医学材料的优势

（1）低免疫源性。组织胶原具有一定的免疫性，20世纪90年代研究发现，其免疫源性来自于端肽及变性胶原和非胶原蛋白质，在提取胶原时，除去端肽及纯化分离掉变性胶原和非胶原蛋白，能得到极弱免疫原性的胶原材料。（2）与宿主细胞及组织之间的协调作用。其特点：①胶原有利于细胞的存活和促进不同类型细胞的生长；②胶原不但可增加细胞黏结，而且有利于控制细胞的形态、运动、骨架组装及细胞增殖与分化。（3）止血作用。胶原的四级特殊结构能使血小板活化、释放出颗粒成分，起到迅速凝血的作用。（4）可生物降解性。胶原是一种特殊的生物降解材料，其降解性作为器官移植的基础。（5）物理机械性能。胶原的三螺旋结构以及自身交联而成网状结构，使其具有很高的强度，可满足机体对机械强度的要求；另外通过进一步的交联增强其强度，而且采用不同的交联剂可获得不同的强度和韧性材料。通过复合和接枝共聚能获得更多性能优良的材料。（6）组织工程（Tissueengineering）。胶原的优良特性使其在组织工程中扮演更重要的角色，大量应用于临床，前景广阔。

2胶原在生物临床医学上的应用

[2]（1）手术缝合线。当前应用的天然与合成材料制备缝合线均存在这样那样的不足和缺陷，或者不能自然吸收，需要拆线；或者与组织反应大，引起发炎、造成伤口瘢痕明显；或者吸收时间过长等。而胶原制备的缝合线既有与天然丝一样的高强度，又有可吸收性；使用时有优良的血小板凝聚性能，止血效果好，有较好的平滑性和弹性，缝合结头不易松散，操作过程中不易损伤肌体组织。可采用复合与交联改性方法提高缝合线功能和性能，制备的可吸收缝合线有：①纯胶原可吸收缝合线；②胶原/聚乙烯醇共混复合；③胶原/壳聚糖复合可吸收缝合线；④胶原/壳聚糖/聚丙烯酰胺复合可吸收缝合线。（2）止血纤维。胶原纤维是一种天然的止血剂和凝血材料，且止血功能优异。胶原纤维是一种集止血、消炎、促愈为一体，可被组织吸收，无毒、无副作用的医用功能纤维，相比于以前使用的氧化纤维素、羧甲基纤维素及明胶海绵等止血材料，其效果要好的多。（3）止血海绵。胶原海绵有良好的止血作用，能使创口渗血区血液很快凝结，被人体组织吸收，一般用于内脏手术时的毛细血管渗出性出血。临床应用于普外科、心血管外科、整形外科、泌尿外科、骨科、皮肤科、烧伤科、妇产科以及口腔科、耳鼻喉科、眼科等几乎所有的手术。（4）代血浆。当人体由于外伤或其他原因发生意外急性失血时，最佳方法必须立刻输血，但众所周知，血液来源非常困难！而且不能长久保存，输血之前还需鉴定血型和配型。因此，寻找理想的代用品成为人们的梦想。20世纪50年明胶代血浆受到重视，且符合血浆的条件和性质，国外已大量使用，我国正在积极推进其产业化。国外明胶类代血浆有脲交联明胶、改性液体明胶和氧化聚明胶3种。国内有氧化聚明胶、血安定（Gelofu-sine）海星明胶和血代（Haemaccel）。（5）水凝胶。水凝胶是一些由亲水大分子吸收了大量水分形成的溶胀交联状态的半固体（三维网络），能保持大量水分而不溶解，具有良好的溶胀性、柔软性和弹性，以及较低的表面张力等特殊性质。交联方式有共价键、离子键和次级键（范德华力、氢键等）。水凝胶是高分子凝胶中的一类，可分为物理凝胶和化学凝胶。为改善性能需对天然高分子与合成高分子进行共混复合制备新型水凝胶（互穿网络水凝胶），现已取得很大进展。制成的复合材料有胶原/聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶、胶原/聚乙烯醇水凝胶、胶原/聚异丙酰胺水凝胶、胶原/壳聚糖水凝胶等。（6）敷料。敷料是能够起到暂时保护伤口、防止感染、促进愈合作用的医用材料。有普通敷料（常用植物纤维纱布）、生物敷料（胶原蛋白及其改性产品以及左旋糖酐、壳聚糖、淀粉磷酸酯等）、合成敷料和复合敷料等四种。开发使用的品种有海绵型敷料、胶原膜敷料、凝胶敷料。（7）人工皮肤。人工皮肤是在创伤敷料基础上发展起来的一种皮肤创伤修复材料和损伤皮肤的替代品。其制备方法采用复合与交联法，一是提高胶原的机械强度；二是胶原与其他天然高分子进行杂化改善机械性能和生物活性。（8）人工血管。人工血管是近年来组织工程（一门多学科的交叉科学）研究的重点之一。当今临床应用的人工血管主要是人工合成材料制成的，最早是涤纶纤维编织的人工血管，但只能对大口径血管有较短的替代作用。后来开发聚四氟乙烯（PTFE）、聚氨酯（PU）、膨体聚四氟乙烯（ePTFE），并采取多种方法进行改性，以适应血管植入的要求。此外，还有生物降解材料如聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚乳酸异构体（PLLA）等。（9）人工食管。分为两种，一种是用自身的其他组织或器官（如结肠、空肠、胃、胃管和游离的空肠等）加工而成，现已广泛应用于临床，优缺互见；另一种是人工合成材料加工而成，比如塑料管、金属管、PTFE管、硅胶管等，效果均不理想。最早制成使用的聚乙烯（PE）管，此后发展了PTFE、硅橡胶、硅胶涂覆的涤纶编织管（PET）、碳纤维管等。近年以来，使用聚乙烯醇（PVA）、PLA降解塑料。用降解塑料制作无细胞支架的人工食管、组织工程化食管等。（10）心脏瓣膜。分为机械瓣膜（金属瓣）和生物瓣膜。心脏瓣膜支架材料有可降解合成高分子和生物高分子。可降解合成高分子有PLA、PGA及二者共聚物（PGLA），此外还有聚β—羟基烷酸酯、聚羟基丁酸酯（PHB）；生物高分子材料有胶原、纤维蛋白凝胶、去细胞瓣膜支架等。（11）骨的修复和人工骨。目前仍以金属（不锈钢、钴铬合金、钴镍合金、钛合金）为主；高分子材料，诸如PTFE、聚硅氧烷、高密度聚乙烯（HDPE）、陶瓷（结晶氧化铝、羟基磷灰石）以及复合材料。胶原以其独特的性能成为不可或缺的生物材料，在骨修复中起举足轻重作用。①在组织引导再生术中（guidedtissueregeneration,GTR）能起到“诱导成骨”、“传导成骨”，实现再生修复和骨愈合的作用。②组织工程化骨组织的构建。包括三个方面：一是寻求能够作为细胞移植与引导新骨生长的支架结构作为细胞外基质（ECM）的替代物；二是种子细胞；三是组织工程骨的组织还原（骨缺损修复）。（12）角膜与神经修复。角膜胶原膜和组织工程化角膜；人工神经支架采用胶原、胶原/壳聚糖或胶原/糖胺聚糖等。（13）药物载体。药物载体由高分子材料充当，大多数为传递系统，其主要成分是胶原和明胶。有胶原膜、胶原海绵、药用胶囊和微胶囊和丸剂与片剂。（14）固定化酶载体。胶原可作为细胞或酶的载体，其特点：①胶原本身是蛋白质，对酶和细胞的亲和性是其他材料不可及的；②胶原蛋白成膜性好，可制成各种酶膜；③胶原蛋白肽链上具有许多官能团，诸如羧基、氨基、羟基等，易于吸附和固化。胶原蛋白有很好的生物相容性，在体内可被逐步吸收，交联接枝共聚后赋予了材料良好的物理机械性能，且可在体内长期保存。广泛应用于人体的各个部位。生物医学材料在人体的应用部位，详见图1[3]。

3结语

随着社会文明的不断进步，生命至上理念不断深入人心，天赋人权，生命是任何人都不能剥夺的最高权利，人类对身心健康和生活质量越来越重视。当前，新型材料更多的应用于医药和临床，尤其如胶原基生物材料，以其独特的优势和优异的性能在这一领域大显身手。科技改变未来、改变生活，天然高分子与合成高分子材料通过共混、复合、合金化、纳米化等技术手段，制备成多种新颖独特的新材料和新产品。尤其应用于临床和组织器官工程挽救了数以万计的人类生命并提高了生命质量和延长了寿命。随着3D打印技术在生物医疗领域的快速发展，如何制备出适合3D打印的不同类型胶原蛋白材料，并保证在打印过程中蛋白不变性、强度可控、易塑性等成为研究的新课题[4]。

当今，是生物高分子时代，随着科技发展日新月异，生命科学和生物材料研究的不断深入。生物医药是“十四五”的新兴产业链。胶原在生物医学、医药、组织器官工程和临床医学的应用将更加光明，潜力非常巨大。开发应用必将成为广大科研人员研究的重点和热点，我们将拭目以待有更多的新型材料和产品为人类的健康服务并造福人类。

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[3]韩冬冰，王慧敏.高分子材料概论[M].中国石化出版社，北京，2008.07:126-142.

篇9

MTX骨水泥离体药物释放的初步探索医用高分子通讯 王善沅(16)

用于体内修复的弹性有机硅材料孙明亭(22)

用作骨折内固定的可生物低解聚（L—乳酸）的组织反应与降解朱明华(31)

聚氨酯血管修补物大鼠体内细胞反应研究朱明华(37)

医用级管形材料导液管应用的评定傅荣政(46)

氧化诱导测试应用于医用PVC和其他聚合物傅荣政(54)

生物相容性与免疫反应朱明华(65)

与环境因素相关的聚氯乙烯医疗装置吴燕伟(75)

医用弹性体的研究及其存在问题的讨论唐明扬赵鸣星(1)

发展塑料医疗用品前景广阔陈科(12)

新型外科手术用可降解防粘材料张娟(20)

过滤性多孔型聚氨酯创口包敷材料初步研究(33)

药物释放皮透片及消炎痛释放皮透片探讨李美雯张勇华(39)

胶原制品用于牙周组织引导再生的研究任磊张其清(42)

医用含氟材料的分子静电势王寿太李从武等(56)

热塑性聚氨酯弹性体及其改性材料在医学上的应用虞钟华钱萍等(64)

医用高分子通讯 医用高分子材料的致癌性朱明华(74)

医用塑料“非膨胀性示囊”研究马瑞申周爱卿(1)

PVC输血袋增塑剂的“耐卒取性”测定马瑞申陈洁(3)

PW喷雾型快速医用胶研剂田霞(6)

亲水性聚氨酯泡沫宫颈扩张棒的研制及临床应用叶云凌田伟芳(10)

高分子材料在体外循环中的应用西安医科大学...郑国强(16)

有机硅在医疗用具方面的应用王天书(34)

生物修补心瓣最初的矿化作用和氯化铝或氯化铁对碱性...朱明华马明福(47)

通过化学放大提高肝素的固定朱明华涂阳敦(55)

聚乙烯氧化物改性对苯二甲酸乙二醇酯表面的生物反应丁蓉朱明华(60)

在医疗和药品上灵活应用的有机硅压敏胶粘剂奚涛译(67)

改性聚乙烯扩张球囊的研制马瑞申周爱卿(1)

三层色合成树脂牙用造牙粉的研制杨承华顾柏林(5)

多层色合成树脂牙现代化制造技术及临床应用特点李承华潘培新(15)

医用粘合剂漫谈钱凤珍(22)

人工心脏和聚氨脂材料杜山健杨晶(33)

人体医用弹性体林寿郎赵建伟(45)

应用细胞培养对接触血液的固体材料进行毒性预测朱明华(65)

四例弹性体与生物材料界硕特性的传真电镜研究王重沧(73)

医用和牙科用材料及装置的生物学评价：试验项目的选择(84)

从解剖学角度谈谈应用国产TH胶行直视下胃冠...丁风泉于恩泰(1)

医用塑料王根兴(7)

用于生物系统中的胶粘剂王根兴(16)

新型多孔聚醚氨酯创口覆膜凌海(24)

聚（二甲基硅氧烷）—聚（环氧乙烷）—肝素嵌段...冯建敏孙国安(33)

Biomer的组分分析钟丽婵(53)

控制LH—RH兴奋剂释放的低分子量共聚（D.L...朱明华丁蓉(69)

多相丙烯酸系统的动态力学性质医用高分子通讯 钟丽婵(76)

应用于硅接触角膜镜片表面的甲烷等离子体聚...曹采苹唐文兰(90)

应用国产TH胶,直视下胃冠状静脉栓塞术559例术后...丁凤泉王显明(1)

植入形高分子材料的辐射消毒朱明华(13)

人工皮肤黑柳能黄汉生(25)

达可纶网相对应的编织碳纤维补片对兔腰筋膜...Ward.,R朱明华(34)

聚合物的体内降解：Ⅱ,长期植入人体内的硅橡胶起搏器铅绝缘...王传栋(39)

橡胶增强的骨水泥王季沧(50)

生物材料用天然橡胶胶管和改进谢于萍(64)

用于可生物降解医学装置的聚合物：Ⅱ,羟基丁酸酯—羟基戊...Holl.,SJ曹采苹(75)

HEMA接枝SBS生物材料的制备（应用）r—射线照射法）和特性朱依群(95)

植入性高分子材料的组织病理学观察朱明华陈全生(3)HttP://

用溶解蒸发法制备聚（D.L丙交酯／甘油化物）微球的体内外降解朱明华(15)

小血管硅胶修复术的管腔开放性与耐用性研究Stimp.,C张金枚(21)

用于长期释物化学及生物药品的陶瓷系统钟丽婢(25)

生物医用弹性体(58)

测定细胞在橡胶薄膜作用下的细胞毒素(62)

医用制品生产中的弹性体胶料(70)

开发气密性低的膈膜(71)

168例注射LS—4100加成型硅橡胶术后取出原因的探讨陈必胜王文崔(1)

OY—131医用硅橡胶生物学实验研究朱明华朱蔚精(7)

视网膜脱离手术中加成型硅橡胶制品赵正平(14)

医用加成型硅橡胶—真丝人工硬脑膜赵正平(15)

接触血液用聚合物Dori.,L孙国安(17)

生物医用聚乙烯／亲水聚合物的混合物谢于萍(26)

生物材料制备及特性：用γ—射线辐射的HEMA与SBS接技材料Ging.,H朱明华(34)

体外回路中聚四氟烯及聚氨酯血管假体的溶血王重沧(42)

生物材料伴生钙化：病理学,机制及其预防对策Fred.,JS朱明华(60)

生物材料引起的感染,肿瘤和钙化（摘录）奚廷斐王春仁(68)

聚氨基甲酸酯人造血管的粘弹特性朱依群(79)

民主德国的医用硅橡胶发展李佐邦(1)

医用高分子通讯 医用聚氨酯许戈文许红(12)

道康宁有机硅瞄准医用增长：控制药物释放量的运用是主要目标丁志明(25)

苛刻的医用要求促进工程塑料树脂的改性Wood,A.S丁志明(28)

篇10

随着高分子科学与技术的不断发展，不论是基础研究还是实际应用需求，都要求高分子化合物在微观上具有较均一的结构。因此，高分子的精密控制聚合和其精细合成化学发展很快。会上，可控自由基聚合和树状高分子的合成占了很大篇幅。就生物医用高分子而言，内醋和交醋的活性开环聚合及其聚合产物的修饰仍有大量研究报道，包括新开环聚合催化剂、多组分聚合体系、分子量控制等。多糖类高分子的合成又有新进展，以2一甲基一(6一O一对甲苯磺酞基一1，2-二脱氧一a一D一毗喃葡糖)一【2，1一d]一2恶哇琳为单体，在10一樟脑磺酸催化下可聚合生成支化的氨基多糖，数均高分子量达到6300;由经丙基。环糊精与PEG形成的超分子聚合物，经L氨基酸封端后进一步在环糊精单元上负载药物，形成了奇特的药物控制释放体系。NCA方法合成聚氨基酸过去只能在无水体系中进行，而以高HLB值的非离子表面活性剂为乳化剂，可实现y一节基一L一谷氨酸一N一碳酸配的悬浮聚合，得到均匀的聚氨基酸微球。

2生物医用高分子材料的表面修饰

生物医用材料一旦植人体内，就会遇到生物相容性间题，即生命体系与材料界面之间在分子水平和细胞水平上的相互作用。生命体系为含水体系，然而具有良好加工性能和力学性能的高分子材料往往具有较强的疏水性。因此，当这些材料与机体组织接触时，会产生较高的界面能。为了使材料的表面能降低，可采用等离子体辐射、电子束辐射、激光紫外辐射等技术处理高分子材料表面，从而在材料表面引人OH，COOH和CHO等极性基团，以降低材料表面水接触角，提高亲水性，使之更适用于医用目的(抗凝血材料、眼科材料和软组织接触材料等)。值得特别注意的是，会上多次报道了P认和PLAGA的表面处理，以改善其表面亲水性和细胞相容性，来满足组织工程的客观需要。

3合成高分子一生物高分子杂化材料

合成高分子和生物高分子的杂化主要是通过化学方法进行的，包括缀合、接枝聚合和生物高分子在材料表面的固定化。合成杂化材料的目的，一方面是为了通过杂化克服医用生物大分子的某些缺点(如稳定性、免疫原性等)或改变生物大分子的特性(如酶的催化选择性、DNA药物的细胞亲和性等);另一方面是为了通过生物大分子在材料表面的固定化，改善生物医用高分子材料的生物相容性。对于表面惰性材料，其表面固定化生物大分子，可在材料表面经物理修饰活化之后进行。如果材料本身含有反应性基团，则可以直接通过化学反应固定生物大分子。在材料表面固定化肝素，可改善材料表面的抗凝血性能，用作血液接触材料。在材料表面固定化Fibronectin及其短肤(GRGDS)、胶原样肤等，可以改善细胞在材料表面的附着性能，用作组织工程的支架材料。

篇11

(一)医学科学研究的发展史

(二)医学科学研究的类型

1.基础研究:

增加科学技术知识和发现探索领域的任何创造性活动,而不考虑任何特定的实际目的。

研究内容:

保持人体健康的规律,健康指标的分子基础,人体功能与结构的研究

疾病的发生、发展、转归全过程的规律及分子基础

人体衰老过程的规律及分子基础

人体的生物力学、流体力学、电子学

化学药物的构效关系、植物药的有效成分

2.应用研究:

增加科学技术知识的创造性的系统活动,但考虑到特定的实际目的。

研究内容:

疾病的病因、流行规律、治疗及预防效果的机制研究

为实验研究需建立的动物模型、细胞株的研究

流行病学调查、考核防治效果的方法学研究

寻找新药物、新生物制品、新医用材料的方法、有效药物的药理作用机制、药代动力学、医用材料的机体相容性的机制研究

3.实验发展研究:

又称开发性研究,是运用基础研究、应用研究及实验知识,为了推广新材料、新产品、新设计、新流程、新方法,或为了对现有进行重大改进的创造性活动。

研究内容:

有关疾病的新的诊断、治疗、预防方法及措施的研究

有关新药物、新生物制品、新器械、新试剂、新医用材料、实验室样品研制

有关药物的资源调查、植物药的试验

其它分类方法:

观察性研究(描述性研究、分析性研究)

实验性研究(动物实验、临床实验、现场实验、社区干预和整群随机试验)

理论性研究

按研究目的:

描述性(记述性)研究:客观描述研究对象的某些现象或特征,如个案报道

阐述性研究:阐明研究对象的本质及其规律性,如论着

按研究深度和广度:

基础性研究:如遗传基因的研究

临床应用研究:如新药的临床观察

按学科范围:

专科研究:局限于专科某领域内

多学科研究:涉及多个学科

边缘学科研究:介于两个或多个学科相互渗透交叉处的研究

按研究的主要形式:

分析性研究:将研究对象从总体联系中分解出若干分支,然后同时或逐个进行分析

综合性研究:在逐个进行分析的基础上进行系统性综合认识,揭示整体联系

按研究方法:

Ⅰ型研究:随机、对照研究

Ⅱ型研究:队列(组群)研究

Ⅲ型研究:病例对照和多因素研究

Ⅳ型研究:叙述性研究和专家评论

(三)医学科学研究的基本程序

研究课题的选定

搜集阅读文献

提出设计与假说

制定科研计划

申报研究课题

进行实验与观察

搜集科学数据与材料

整理加工及统计学处理

形成科学概念和结论

撰写论文并发表

鉴定成果与推广应用

二、医学科研选题

(一)选题在科研工作中的意义

(二)选题的原则(6原则)

1.科学性:必须要有依据,符合客观规律,符合逻辑性

2.创新性:充分了解本课题领域国内外研究状况和水平,是选题的首要前提

3.适用性:实际、需要、适当

4.目的性:有明确的研究目标、研究内容和预期成果

5.可行性:研究课题主要技术指标实现的可能性,包括技术水平、设备条件、科研试剂、经费来源等

6.效益性:基础研究要有重要的科学意义,应用性研究要有应用前景,具有可开发性和可推广性

(三)选题的思维过程

提出问题和确立选题的过程

(四)选题的方法

1.前瞻性研究:所采用的原始资料是严格按实验设计的科学方法获得的,确定选题不受既往积累资料的限制,故选题有极大的活动度和随意性。

(1)在临床实践中选题

(2)在阅读文献资料中选题

(3)重复前人实验研究选题

2.回顾性研究:是对过去某段时间内自己经历的病例资料,或搜集本单位某阶段收治的某种疾病的病例资料作为选题,进行归纳、分析、总结。

(1)总结经验选题

(2)发现新问题选题

(3)总结教训选题

(五)选题的途径

社会需要中

事物之间的联系中

原有理论与新事实不符中不同学说的见解中

不同学科交叉的边缘中

不同的信息渠道中

(六)选题的应用

1.病因学研究选题(病因)

病因学研究选题

并存病的因果效应研究选题

致病因素的量与病研究选题

2.诊断性试验研究选题(诊断)

诊断标准选择研究选题

3.疾病治疗性研究选题(治疗)

药物治疗、手术治疗、其它治疗、预后治疗

4.药物不良反应研究选题(预后)

剂量-效应关系研究选题

药物不良反应远期效应研究选题

三、医学文献检索

(一)文献的分类 1.一次文献:又称原始文献,凡以作者本人的工作或科研成果创作的原始论文,不管引用或参考了他人的着作或文献资料,均属一次文献,包括期刊论文、研究报告、会议文献、学位论文等

2.二次文献:是对一次文献进行搜集、整理、加工、编制而成,以检索工具的形式发表,包括目录、索引、文摘等

3.三次文献:是在广泛利用二次文献的基础上,对一次文献做出系统整理、概括、分析与综合而成,包括综述、述评、进展以及年鉴、手册、教科书、指南、辞典等

4.零次文献:在形成一次文献之前的信息、知识,即尚未形成文字记载或未公开发表的材料,包括书信、手稿、记录或口头交谈等

按出版形式分类:

图书、期刊、专利文献、学位论文、科技报告、会议文献、技术档案等

按文献载体分类:

印刷型、微缩型、声像型、机读型、光盘型、电子网络型

(二)检索工具

1.书本型检索工具

中文科技资料目录(医药卫生)

国外科技资料目录(医药卫生)

美国医学索引(Index Medicus)

荷兰医学文摘(Excerpta Medica)

美国生物学文摘(Biological Abstracts)

美国化学文摘(Chemical Abstracts)

2.光盘型检索工具

中国生物医学文献数据库(CBM-disc)

中文生物医学期刊数据库(CMCC)

篇12

形状：上段成锥形，下部是圆柱形。

化学组成：矿泉水和可乐瓶是用的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。另外食品包装塑料瓶材料还有聚丙烯PP，高密度聚乙烯HDPE等。

用途：生活中最常见的就是用塑料瓶装水了，也就是常见的矿泉水。另外就是可以用塑料瓶装其他物品，比如说实验室中不能用玻璃瓶装的试剂有时必须用塑料瓶装。塑料瓶的用途有很多很多，生活中到处可以见到塑料瓶。

改进措施：可以改进塑料瓶的生产工艺，如果能将塑料瓶生产成可自动降解的，那么我们的环境将不会再有更多的白色污染，这是一个非常有前景的技术，如果能够成功，并且价格能够和现在的塑料瓶相当，那么塑料瓶的用途可能将大大增加！

2．名称：一次性纸杯。

形状：上大下小的锥形形状。

化学组成：聚乙烯。

性能：柔软性好、耐冲击性能好；耐热性、耐溶剂性、硬度较差。

用途：最好用于装冷水，不要装开水。

改进措施：如果选用的材料不好，或加工工艺不过关，在聚乙烯热熔或涂抹到纸杯过程中，可能会氧化为羰基化合物。羰基化合物在常温下不易挥发，但在纸杯倒入热水时就可能挥发出来。它既不环保，也不健康。还有些一次性纸杯生产商购买价格低廉的纸浆，在生产过程中添加荧光漂白剂，有致癌危险。建议大家，一次性杯不到万不得已不要使用，如果使用最好装冷水。

3．洗洁精

形状：粘稠状

化学组成：洗洁精的主要成份是:1表面活性剂；其主要作用是产生泡沫及去污；2、洗涤助剂：常用的原料有氢氧化钠和柠檬酸钠；3、增稠剂量：其主要作用是增稠，稳泡及去污，常用的原料有6501、6502、氯化钠；4、防腐剂，其主要作用是杀菌，保持，常用的原料有：苯甲酸钠、甲基异噻唑啉酮等；5、添加剂，其主要作用是处理水质，改善气味，常用的原料有：1、乙二胺四乙酸二钠，2、EDTA四钠

性能：去污性能，去油性能等。

用途：可以用来清洗碗筷，也可以用来清洗鞋子或衣服上的污浊等。

4．电冰箱外壳

形状：长方体或者不规则多边形

化学组成：塑料，金属等。

性能：支撑冰箱外形，美观漂亮及减少冰箱成本等等。

改进措施：我们都知道，冰箱在使用一段时间后外形将不再漂亮美观，主要是由于塑料经过长期的外置于空气中可能发生老化，变色等。如果能将塑料的性能改优使其老化速度减缓或者不老化，那么将是一件非常有价值的进步，另外就是和上面一样，如果做到塑料能够自动降解，那么我们的世界将少了一份白色污染。我们的世界也将变得更加美丽！

5．各种医用高分子材料制品

医用高分子材料是指可以应用于医药的人工合成（包括改性）的高分子材料，一般不包括天然高分子材料、生物高分子材无机高分子材料等在内。随着生物科学技术的不断发展和进步，越来越多的高分子材料被用于与人类生命健康息息相关的各种器官和皮肤的替代材料。

医用高分子材料大致可分为机体外使用与机体内使用两大类。机体外用的材科主要是制备医疗用品。如输液袋、输液管、注射器等。输液袋、管可用卫生级聚氯乙烯制造。由于这些高分子材料成本低、使用方便，现已大量使用。机体内用材料又可分为外科用和内科用两类。外科方面有人工器官、医用粘合剂、整形材料等。内科用的主要是高分子药物。所谓高分子药物，就是具有药效的低分子与高分子载体相综合的药物，它具有长效、稳定的特点。

归纳起来，一个具备了以下七个方面性能的材料，可以考虑用作医用材料。

篇13

[关键词]高分子材料；表面改性；医用

生物医用高分子材料（Biomedical polymeric ma-terials）主要用来诊断、治疗与器官再生与合成，是一种新型高分子材料。当前，较为普遍的应用在药物控制释放、组织工程、人工器官合成、牙齿治疗等领域，其高技术含量与科学意义非常显著，并与患者的康复紧密相关，在医疗领域发挥着重要价值。鉴于生物医用高分子材料有较多局限性，在以合成方式进入到人体以后，其细胞表面会受体接触，发出信号用来与异体区分，没有经过表面改性的高分子材料生物相容性非常差。为此，对医用高分子材料表面进行改性成为人们关注的重点。

一、生物医用高分子材料的生物相容性

（一）血液相容性

当高分子材料与血液接触时，将不会引发凝血或者是血小板凝聚的情况，这种情况就被称为血液相容性，溶血情况很少发生。鉴于高分子材料与血液接触建立在材料表面，建立在材料表面合成设计是抗凝血材料的主要工作[1]。

（二）组织相容性

组织相容性就是指生物活体组织与材料接触时，细胞、组织功能依然正常，并没有引发炎症、癌变的情况。而使用合成高分子依然存在一些弊端，可游离的有毒物质将在接触生物组织过程中产生有毒物质，长期在人体中存在将产生异化反应。组织相容性要确保材料无毒、无害、不损伤组织结构，要想解决这一问题可以通过改性材料实现[2]。

二、生物医用高分子材料表面改性

（一）物理方法

1、表面涂层

一旦异体与血液接触，异体表面就会吸附一层蛋白质，很多血小板都粘附在蛋白质上，还有一些会以吸附形式存在于异体表面血纤维蛋白上，通过特定作用对血小板进行粘附与活化，最终导致凝血的出现。而通过生物医用高分子材料能够使表面增加抗凝血涂层，使生物材料表面得以钝化，血液将不会接触材料表面，能够使高分子表面抗凝血型提升。Ishihara等通过研究研究合成了2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱聚合物，将其涂层到基材表面，能够对材料凝血性能进行抑制，抑制材料凝血性能的提升[3]。Lewis等合成了交联的2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱聚合物、甲基丙烯酸月桂醇脂、甲基丙烯酸三甲氧基硅丙脂等涂层。这种合成的涂层粘合力非常强，能够将其涂到易脱落的医疗器材元件上，增加器材的牢固性。使用方法较为简单、能够均匀的对生物材料表面进行涂层，吸附力将更强，防止出现脱落。

2、物理共混

将一小部分抗凝血添加剂与基材混合能够得到良好的抗凝血材料。材料中有较多的两性共聚物与抗凝血添加剂，在与基材融合以后，会在基材的表面聚集。将甲基丙烯酸正丁脂、2-甲基丙烯酰氧基磷酰胆碱聚合物将聚砜混合，能够使聚砜的血液相容性增强。聚氧乙烯内部有长链的共聚合物也可以当成是抗凝血的添加剂，与材料混合以后使材料的抗凝血性增强，并能防止出现渗透基材的情况[4]。

（二）化学方法――表面接枝改性

改善血液相容性，提高材料抗凝血性可以通过接枝亲水基团实现，这种方式下能够使基材与表面充分聚合，进而防止出现表面脱落。用来接枝表面的有等离子体法、高能辐射法、臭氧活化法、化学试剂法等，近年来，化学固定法的出现备受人们关注。以上所有方法都是通过接枝侧链增强对血细胞的排斥，进而减少吸附，侧链良好的水溶性、柔顺性将非常有利于血细胞正常形态维持，进而依靠生物膜实现抗凝血的目的。

1、表面接枝聚氧乙烯

良好的血液相容性是生物医用高分子材料的重要特征，实现相容性的条件就是表面要就有长链结构。PEO接枝链表面抗凝血材料的使用得到广泛认可[5]。因为PEO血液相容性强、亲水性与柔顺性均非常好，能够与水形成一个PEO链，并且水合的悬挂链能够使蛋白材料作用降低，进而阻止发生蛋白吸附情况。

2、等离子体表面处理

等离子体表面处理就是将材料放置在非聚合气体当中，利用等离子体的能量粒子、活性物与材料表面发生反应，并在材料表面产生官能团，使材料表面结构改变，实现对材料的改性。比如，CH4、NH3、N2、O2、Ar等气体。使用O2等离子体对聚丙烯中空纤维膜表面进行处理，处理过后的烷氧基等基团明显提升，表面自由也得以释放，材料的溶血性与血小板粘附密度将大大降低。

（三）表面肝素化

肝素是被成为最天然的抗凝血药物，通过对凝血酶原活化进行抑制能够使纤维蛋白网络形成的凝血得以延缓与阻止，抗凝血效果将非常好，进而使通过导管引入的细菌感染得以减少，降低了感染的发生率。将肝素利用在医用生物高分子材料中，能够使抗凝血性得以改善，也可以使用物理吸附法、化学偶合法改善抗凝血型，但肝素的基本形态不变；化学耦合方法将造成结构不稳定，肝素构象将不利于形成，大大降低了抗凝血性能。

（四）表面磷脂化

通常，细胞膜外表面的最主要构成要素是卵磷脂。卵磷脂中的两性磷酸胆碱基团有非常强的抗凝血效果，并且PC基表面呈现出惰性情况较多，将不会吸附血小板；此外，PC端基亲水性非常好，能够减少出现蛋白弱化情况，能够对蛋白进行吸附，维持蛋白基本形态。

结语

一个良好的生物相容性是确保生物医用高分子材料发展的目标之一，优化并提升生物相容性是医用高分子材料应用的重点，为此，加强对高分子材料表面改性研究是非常重要的。

参考文献

[1]罗祥林，黄嘉，何斌等.光化学固定法--医用高分子材料表面改性的一种新方法[J].生物医学工程学杂志，2010，17（3）：320-323.

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[3]胡小洋，陈红，张燕霞等.聚乙二醇及其衍生物改性生物医用材料表面的血液相容性[J].高分子材料科学与工程，2012，23（6）：127-131.

篇14

关键词：细菌纤维素 纳米银 抗菌 创伤敷料

一、引言

细菌纤维素是一种由微生物合成的高纯度纤维素，其微纤维直径只有40-60nm，是自然界中天然存在的精细纳米材料。超细纤维网络结构使其具有高比表面积、高持水能力以及良好的生物相容性和生物可降解性，被称作“大自然赋予人类的天然生物医用材料”[1]。大量研究和临床试验表明，细菌纤维素基创伤敷料对于烧伤烫伤以及慢性溃疡疾病具有良好的治愈效果，是一种极具潜力的“理想”创伤敷料材料[2]。

然而，细菌纤维素本身不具有抗菌性能，难以应对细菌感染的伤口。金属银及其化合物是目前最常用的无机抗菌剂，尤其适用于治疗烧伤烫伤以及慢性溃疡创伤[3]。因此，以细菌纤维素为载体负载纳米银粒子将有望获得具有高效保湿抗菌功能的“理想”医用创伤敷料。孙东平等以细菌纤维素为载体，甲醛为还原剂采用液相化学还原法合成载银细菌纤维素复合材料，所得银纳米粒子平均粒径在45nm左右，对大肠杆菌、酵母菌和白色念珠菌等都有理想的抗菌效果[4]。Marques等分别以细菌纤维素和普通植物纤维为基体，采用NaBH4原位还原AgNO3的方法在纤维素膜上合成纳米银单质，结果表明细菌纤维素纤维的银负载量可达到植物纤维的50倍以上，并且对Ag+具有更持久的控释作用，是一种良好的纳米银合成基质[5]。上述研究大多采用NaBH4、甲醛等化学试剂为还原剂，这些试剂通常具有较高的人体毒性，反应结束后很难解决试剂在纤维膜内的残留问题，尤其不适合应用于生物医用材料产品的制备。据此，我们提出，以细菌纤维素为模板，摒弃有毒化学还原试剂，采用环境友好的抗坏血酸为还原剂，原位制备细菌纤维素/纳米银复合材料。

二、材料与方法

（一）实验材料

木醋杆菌（Acetobacter xylinum）：本实验室保藏。AgNO3、抗坏血酸购买于国药集团化学试剂有限公司。其它试剂若无特殊说明，均为市场可售。

（二）细菌纤维素膜的制备和纯化

以木醋杆菌为菌种，将活化后的菌种接种至种子培养液中，在30℃和160rpm的摇床中培养24h。按6%的接种量接种于发酵培养基中，30℃恒温培养箱中静置培养8 d，得细菌纤维素膜。培养基组成为麦芽糖25g/L，蛋白胨3g/L，酵母浸膏5g/L，pH值为5.0，121℃灭菌20 min。

将BC膜取出用去离子水反复冲洗，再浸泡于0.1%的NaOH溶液中以去除细菌纤维素膜中的菌体及残留培养基，80℃处理6h至膜呈乳白色半透明。最后用去离子水充分洗涤，直至洗液成中性。

（三）细菌纤维素/纳米银复合材料的制备

将上述BC膜浸泡于一定浓度的硝酸银溶液中，在30℃恒温水浴锅中100rpm震荡12h。然后将膜取出放入10mM的抗坏血酸溶液中，在磁力搅拌下冰浴还原6h。然后取出用去离子充分洗涤，得细菌纤维素/纳米银复合材料。

（四）含银量的测定

将制备的复合物样品干燥后剪碎，准确称取一定质量溶解于HNO3溶液中。采用原子吸收法测定其银含量。

（五）抗菌性能的测定

（1）抑菌圈法

以金黄色葡萄球菌为模型菌。具体方法为：将金黄色葡萄球菌从斜面接种到种子培养基中，37℃恒温培养12h得种子液。吸取0.1ml种子液至固体平板培养基上，涂布均匀。将载银细菌纤维素膜平铺在平板中央，37℃恒温倒置培养24h。然后测量其抑菌圈大小，并以不载银的纯细菌纤维素膜为对照组。抑菌带宽度定义为：抑菌带半径平均值与样品膜半径平均值之差。

（2）最小抑菌浓度法（MIC）

以金黄色葡萄球菌为模型菌，采用MIC法定量评价复合物的抗菌效果。具体方法为：将10个灭菌的含一定量培养基的三角瓶分别编号1-9号，在培养基中放入1-9片载银细菌纤维素膜制成不同含银量培养基。然后，取107cfu/mL的金黄色葡萄球菌菌悬液0.1mL接种于上述1-9号三角瓶中，于37℃恒温培养24h。

培养结束后，分别从上述三角瓶中取出0.1mL培养液，将其涂布到琼脂平板上，每个样品做三个平行，于37℃恒温培养箱中倒置培养24h，观察菌落的生长情况。以不长菌的最低浓度为最小抑制浓度（MIC）。

三、结果与讨论

（一）细菌纤维素/纳米银复合材料的制备

目前化学法还原制备纳米银粒子大多采用NaBH4、甲醛等化学试剂为还原剂，这些试剂通常具有较高的人体毒性，反应结束后需解决试剂在纤维膜内的残留问题，不适合应用于生物医用材料产品的制备。抗坏血酸是一种常用的医药原料，具有一定的还原能力。因此本文尝试以抗坏血酸为还原剂，细菌纤维素为模板，原位还原制备纳米银。实验过程中发现，随着反应时间的延长，细菌纤维素膜由初始的透明色逐渐变为亮黄色，表明纳米银粒子在细菌纤维素膜上形成（图1）。

（二）含银量的测定

分别选用1.0、2.5及5.0mM的硝酸银溶液制备细菌纤维素/纳米银复合材料，采用原子吸收法测定不同硝酸银溶液浓度条件下复合物的载银量情况，结果如图2所示。结果显示，随着硝酸银浓度的升高，复合膜的含银量增加。但当硝酸银浓度大于2.5mM时，继续增加硝酸银浓度，复合物的载银量几乎不变，这说明此时可能达到了细菌纤维素膜的最大银负载量。

（三）抗菌活力的评价

首先采用抑菌圈法对细菌纤维素/纳米银复合材料的抗菌活力进行定性评价。分别考察了上述三种硝酸银溶液所制备的复合物的抗菌效果（图3）。如图所示，复合物产生的抑菌圈的变化趋势与其载银量相似，这说明复合物载银量的高低与抑菌圈宽度有一定相关性，即载银量越高，抑菌圈越大。

采用最小抑菌浓度法定量评价细菌纤维素/纳米银复合材料的抗菌活力，如图4所示。由结果可知，当硝酸银浓度为1.0mM时，MIC值最低，说明该制备条件下，复合膜的抗菌效果最好。在较高的硝酸银浓度条件下，由于较高量的银粒子负载到细菌纤维素膜上，可能会产生银粒子团聚，进而影响其抗菌效果。

四、结论

本文以细菌纤维素为模板，抗坏血酸为还原剂，原位制备细菌纤维素/纳米银复合材料，并对其抗菌活性进行研究。结果表明，在较低的硝酸银浓度条件下，所得复合膜的载银量较低，抑菌圈较小，但其最小抑菌浓度值较低。这可能是由于较低的银负载量减弱了银粒子的团聚现象，导致其抗菌效果较好。

基金项目：国家自然基金项目（No.21004008）；上海市教育委员会和上海市教育发展基金会“晨光计划”项目（No.11CG35）。

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