药物控释与组织工程答案

1. 名词解释（1）生物降解聚合物（biodegradable polymers）生物降解聚合物的链中含有可生物降解的基团，特点是其化学结构上具有不稳定的键接方式；在机体生理环境能化学降解或酶解为可被机体吸收或代谢的小分子；与机体有良好的相容性，其降解产物和代谢产物安全无毒；对机体不产生任何不良影响。

其能否降解及难易程度主要取决于分子量。

（2）表面降解（surface degradation）又称为非均匀降解，由于水等溶剂扩散受限，降解只发生在材料表面，随着时间的推移材料不断变薄，其材料完整性可以保持较长时间，降解过程中，聚合物的总分子量和水解程度不发生改变，或者说，剩余聚合物的性质与原聚合物性质相同，因解离仅限于聚合物表面发生，故降解速度恒定并正比于样品表面积，除了水解，表面降解也可通过酶降解发生。

对于疏水聚合物常发生表面降解，由于其可阻止水扩散进入材料内部，酸性副产物是逐渐释放的，因此酸暴释的可能性减小，降低发生炎症的几率，降解速度几乎与时间无关。

（3）本体降解（bulk degradation）又称均一降解，聚合物内部与外部以同样的速率发生降解。

水等溶剂可以扩散到材料内部，导致材料内部因发生水解而降解，组分不断溶出最终导致材料碎裂。

本体降解发生后，聚合物样品的分子量随反应进行而下降，但样品的重量并不因此而立即减少，必须到达某一临界值后，整个聚合物样品才迅速溶解核消失，降解速度与表面积/体积比值无关。

释放的酸基（酸暴释）可能引起炎症，适合此类降解机理的大都是亲水性聚合物，一般通过酯键的水解裂解。

（4）生物相容性是生物医用材料植入体后，机体对植入物产生的各种复杂的生物、物理、化学反应的一种概念。

生物相容性可分为血液反应、免疫反应、组织反应、生物化学反应等。

降解机理有生物降解和光化学降解两种。

（5）生物利用度是指药物被机体吸收进入循环的相对量和速率，是衡量药物制剂中主药进入血液循环中速率与程度的一种量度。

不同剂型的药物吸收后，进入体循环的药量与给药量的比值，即生物利用度=进入体循环的药量／给药量×100％，也就是说，生物利用度越高，药物进入体循环的药量越多，药物发挥的作用也越大；反之越少，作用也较小。

影响生物利用度的因素较多，包括药物颗粒的大小、晶型、填充剂的紧密度、赋型剂及生产工艺等，生物利用度是药物制剂质量的一个重要指标。

（6）药物控释系统利用生物医学材料作为药物或生物活性物质的载体或介质，制成一定的剂型，使药物在指定的部位，按设计剂量，在要求的时间范围内，以一定的速度在体内缓慢释放，从而达到治疗某种疾病、提高机体免疫能力等目的（7）微球（microspheres）是一种用适宜高分子材料为载体包裹或吸附药物而制成的球形或类球形微粒，一般制备成混悬剂供注射或口服用。

也有人从剂型制备方法定义其为一种混悬液型制剂。

2. 作为药物控制释放微球的载体材料应具备哪些条件？并列举出几种微球载体材料。

条件：1）应具有良好的生理相容性，不引起血象的任何变化，不产生过敏反应；2）靶向微球载体材料应能增加药物的定向性和在靶区的滞留性，以及对组织和细胞膜的渗透性和对癌组织的亲和性，以提高药物在靶区的有效浓度，维持较长的有效时间，增强抗癌作用。

3）载体进入靶区后，能按要求释放药物，释药后又具有良好的生物降解性，即可经体内代谢，变成无毒物质排出体外。

4）与药物有足够的结合或亲和能力以及具有较大的载药能力，能增加药物的稳定性，降低其毒副作用。

要找到完全满足以上条件的载体材料较为困难，但配合完善的处方设计和先进的制备工艺，制得理想的微球是可能的。

天然高分子微球载体材料：1）淀粉：常用玉米淀粉，因其杂质少，色泽好，取材方便，价格低廉，普遍被用作制剂辅料。

淀粉无毒、无抗原性，在体内可由淀粉酶降解，因其不溶于水，故淀粉微球常用作动脉栓塞微球来暂时阻塞小动脉血管。

目前，淀粉微球在瑞典已有商品(Spherex)问世。

2）明胶：系从动物的皮、白色结缔组织和骨中获得胶原经部分水解而得到的产品。

无毒，不溶于冷水，能溶于热水形成澄明溶液，冷却后则成为凝胶。

在体内可生物降解，是目前常用微球载体材料之一，可口服和注射。

3）白蛋白：系从人或动物血液中分离提取而得。

白蛋白化学性质稳定，无毒，加热变性后无抗原性，是一种较理想的微球载体材料。

合成高分子载体材料：1）聚乳酸(polylactic acid)：又名聚丙交酯，系由乳酸在高温或减压条件下缩合聚合而得的白色粉末。

不溶于水和乙醇，可溶于二氯甲烷、三氯聚。

2）酰胺(polyamide)：又名尼龙，系由二元酸与二胺类，或由氨基酸在催化剂的作用下聚合而制得的结晶形颗粒。

对大多数化学物质稳定，无毒、安全，在体内不分解，不吸收，常供动脉栓塞给药或口服给药。

3）聚丙烯(ploypropylene)：系由丙烯单体溶于有机溶剂，在引发剂作用下聚合而成的乳白色轻质颗粒，化学性质稳定，不溶于水，能溶于三氯乙烷、热的萘烷等有机溶剂，除用作包装材料外，可用作磁性微球载体材料、微囊囊膜材料及缓释骨架材料等。

3．药物控制释放系统有哪些优点？并结合你的知识，谈一谈药物控制释放系统以后的发展趋势。

优点：1）改变了按日定时定量的传统给药方式；2）大大降低给药剂量，延长作用时间，降低系统毒性；3）提高了生物利用度；4）能把药物输送到指定部位，靶向功能；5）降低了新药开发的成本：5-7年，20％，给老药第二次生命，高回报（相比于10-15年，4-6.5亿美元，风险）时控型药物控释系统：释放速率不随时间而改变，释放动力学为零级－恒速，材料对药物的透过率、材料的生物降解性能、材料的载药方式都可能成为影响恒速释放的关键因素；自调节药物控释系统：根据人体需要，模仿生物体内复杂的生化过程，基于抗体的不可逆的自调节药物释放系统，表面抗体犹如第二层膜，阻挠药物从聚合物储库微孔或本体进行扩散；同时，表面抗体将阻挠材料酶催化降解，酶基质过度态的形成。

如果把生物合成与药物释放机理很好结合起来，就能得到脉冲可逆式自调节药物释放系统。

靶向药物控释系统：穿透生物学屏障到达目标组织，并被细胞吞噬；到达目标组织或药物释放前的转运过程中保持稳定，从而提高药效和生物利用度、降低毒副作用。

主动靶向是利用抗体抗原、受体配体的相互识别作用，被动靶向是依据颗粒的尺寸大小多功能集成化药物控释系统：携带一种或多种治疗药；多重靶向；多种示踪物，信号放大；分子修饰，避免巨噬细胞吞噬；渗透增强剂；辐照激活纳米粒，释放细胞毒素智能型药物控释系统、多肽及蛋白控释系统以及基因传递系统。

药物控释材料及制品市场年均增长率为11.6％，全球制药及生物技术产品市场年均增长率为7.9％，占全球制药业份额由12.8%增加到15.8%，其中美国占了近一半的份额，欧洲其次。

中国虽然市场所占份额少，但近几年的增长速度却高于国际，药物控制释放作为制药产业的重要组成部分, 最有生气的朝阳产业, 已成为本世纪世界经济新的增长点，但仍存在许多问题（制剂技术落后、药物辅料发展不足、药物的附加值低以及重视度不高），应加强创新、改革条件，提高重视度。

新型药物释放系统已成为药学领域的重要发展方向，主要有：①缓释、长效制剂；②靶向给药制剂；③皮肤给药制剂；④粘膜给药制剂；⑤新型给药系统：智能型给药系统、脑给药系统及新方法、免疫隔离释药系统、应答式给药系统、多肽与蛋白质给药系统。

4．生物医用高分子材料应该具备哪些特征，并举出三种或以上化学合成的可降解高分子种类和它们的分子式生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科，涉及到物理学、化学、生物化学、病理学、血液学等多种边缘学科。

目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域（人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗等）。

医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触,有的甚至要求永久性植入体内。

因此,这类材料必须具有优良的生物体替代性（力学性能、功能性）和生物相容性：1）有适合某种用途的机械性能且在周围组织治愈后还能保持足够的强度；2）不会引起身体发炎和毒性反应,具有良好的生物相容性；3）在完成其目的后能被身体代谢掉而不留下任何痕迹；4）易被加工成最终产品；5）具有可接受的储存寿命；6）能杀菌消毒。

其中，材料的生物相容性的优劣是医用生物降解高分子设计和合成中首先要考虑的问题。

①聚乳酸(polylactic acid，PLA，聚酯类)：是得到美国FDA的认可，成为医用手术缝合线以及注射用微囊、微球等的材料或辅料。

低分子量PLA：高分子量PLA②聚原酸酯（polyorthoesters）：增加聚合物的疏水性，阻止水渗透进入聚合物内部，而分子中依然保留对水不稳定化学键，使降解主要发生在与水接触的表面进行。

③聚氰基丙烯酸酯（polyalldy α—cyanoacrylate，PAC）：在水存在下又可缓慢水解形成醛类化合物，引起一定程度的毒性或刺激性问题。

④聚氨基酸类（polyaminoacid，PAA）：谷氨酸—谷氨酸酯共聚物（PGAc）。

1. Describe the differences between primary culture and cell lines, between mortalized and immortalized cell lines.描述原代培养及细胞系的差异，正常细胞和永生细胞之间的差异。

原代细胞：从动物活组织直接取得的细胞或组织碎片进行培养的细胞；细胞系：指原代细胞经首次传代成功后所繁殖的细胞群体；细胞株是通过选择法或克隆形成法从原代细胞或细胞系中获得具有特殊性质或标志物的培养物。

区别：原代细胞直接来源于机体组织，生物性状尚未发生大的变化，在一定程度上能够反映体内的状态，因此原代细胞的受体、蛋白质、DNA等以及毒理反应、药物筛选能够正确反映体内的生理和病理状态，其生长具有有限性；细胞株和细胞系的遗传物质已经不同程度发生改变，并不再具有接触生长抑制现象，其形态及状态不如原代细胞，基因型和表型可能发生了改变和变异，容易分化，但供、受时间不限，便于检验和标准化。

此外，并非每一种组织源性细胞都有相应的细胞株，细胞株带有癌变细胞的特点。

有限增殖细胞系和无限增殖细胞系的区别：在体外的生存期有限即不能长期传代的细胞系为有限增殖细胞系；在体外可以持续生存，具有无限繁殖能力的细胞系为无限增殖细胞系。

区别：有限增殖细胞系的体外生存期有限，而无限增殖细胞系大多已发生异倍化，具有异倍体核型，有的可能已成为恶性细胞；有的无限增殖细胞系只有永生性（或不死性），但仍保留接触抑制和无异体接种致癌性；有的不仅有永生性，异体接种也有致瘤性。

2. Give the kinetic phases for cell growth, and the characteristics for each phase.分为四个时期：1）延滞期：①细胞物质开始增加；②有的细胞开始不适应环境而死亡；③细胞生长并不旺盛，生长曲线基本呈平线状；④延滞期末期，细胞代谢活动能力强，细胞中RNA含量高，嗜碱性强。