生物材料第一章
第一章 生物材料
先进控制释放系统
通用生物医用材料
组织工程生物医用材料
1.2 生物材料的发展背景
目前被详细研究过的生物材料已超过1000种，被广泛应 用的有90多种，1800多种制品。西方国家每年耗用生物 材料量以10~15%的速度增长，1980年全球医用生物材料 及制品的销售额为200亿美元，1990年达500亿美元， 1995年近1000亿美元。 我国生物材料的研究起步较晚（五十年代），但发展很 快。
生物医学材料是生物医学科学中的最新分支学科 ，是生物、医学、化学和材料科学交叉形成的边 缘学科。具体涉及到化学、物理学、高分子化学 、高分子物理学、生物物理学、生物化学、生理 学、药物学、基础与临床医学等很多学科 。
1.1生物材料的概念
生物材料用于人体组织和器官的诊断、 修复或增进其功能的一类高技术材料，即用 于取代、修复活组织的天然或人造材料，而 对人体组织不会产生不良影响的材料。 其作用药物不可替代。生物材料能执行、 增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能， 而不能恢复缺陷部位。
----------------国家科技部资料
775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者 -------需要大量骨修复材料 2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
肾衰患者
--------每年需要12万个肾透析器 ……
全球生物医用材料细分市场发展
矫形外科修复材料和 制品
1.3生物材料的分类
按材料功能划分：
1、血液相容性材料： 如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分 离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；
2、软组织相容性材料 ：如隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体、 聚硅氧烷、聚氨基酸等，用于人工皮肤、人工气管、人工食道、人工 输尿管、软组织修补等领域； 3、硬组织相容性材料 ：如医用金属、聚乙烯、生物陶瓷等，关节、 牙齿、其它骨骼等；
初中 生物完整复习材料
初中生物完整复习材料第一章细胞生命的基础1.1 细胞的基本结构和功能1. 细胞的基本结构①细胞膜②细胞质③细胞核2. 细胞的基本功能①组成生物体②实施代谢③遗传信息传递④自我复制1.2 细胞代谢的生物化学基础1. 蛋白质的合成2. 碳水化合物的合成3. 脂质的合成4.ATP的合成1.3 细胞代谢的调控机制1. 细胞代谢调控的原理2. 酶的调节2.1 生物体内的化学反应1. 代谢的种类和作用2. 酶的特点和功能3. 酶的分类与命名2.2 酶的调节1. 酶的激活与抑制2. 酶的诱导第二章生物体内物质的运输与交换2.1 细胞的物质运输1. 物质的主动运输2. 物质的被动运输2.2 生物体的物质交换1. 生物体的外部环境和内部环境2. 生物体的物质交换方式3. 生物体内的水平衡第三章细胞的生长、分化与再生3.1 细胞的生长和分裂1. 细胞的生长2. 细胞的分裂3.2 细胞分化和再生1. 细胞分化的原理和意义2. 细胞再生的原理3. 细胞再生与变态发生第四章遗传基础4.1 遗传物质的发现1. 费歇尔的豌豆实验2. 核酸的发现4.2 遗传物质的组成1. DNA的化学结构2. DNA和RNA的生化功能4.3 遗传信息的转录和翻译1. 转录的过程和意义2. 翻译的过程和意义4.4 染色体与遗传的分离定律1. 遗传学和基因学的概念2. 染色体的结构和基本特征3. 遗传的分离定律和杂交实验第五章生物进化和分类5.1 生物进化的基本概念1. 进化论的发展和历史渊源2. 生物进化的证据5.2 生物进化的机制1. 自然选择2. 遗传漂变和基因流动3. 突变和杂交5.3 生物分类的基本原则和分类方法1. 生物分类的基本原则2. 生物分类的分类方法第六章生态学6.1 生态系统的组成和结构1. 生态系统的组成2. 生态系统的结构6.2 生态学的基本概念和特点1. 生态的定义和特点2. 生态学的历史和发展6.3 生态环境的维护和保护1. 生态环境的维护和保护的重要性2. 生态环境的污染和生态环境的治理以上为初中生物完整复习材料，希望对您有所帮助。
高中生物 第一章《遗传因子的发现》知识点总结 新人教版必修2-新人教版高一必修2生物素材
遗传因子的发现第一节孟德尔豌豆杂交试验（一）1.孟德尔之所以选取豌豆作为杂交试验的材料是由于：（1）豌豆是自花传粉植物，且是闭花授粉的植物；（2）豌豆花较大，易于人工操作；（3）豌豆具有易于区分的性状。
2.遗传学中常用概念及分析（1）性状：生物所表现出来的形态特征和生理特性。
相对性状：一种生物同一种性状的不同表现类型。
区分：兔的长毛和短毛；人的卷发和直发等；兔的长毛和黄毛；牛的黄毛和羊的白毛性状分离：杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
如在DD×dd杂交实验中，杂合F1代自交后形成的F2代同时出现显性性状（DD及Dd）和隐性性状（dd）的现象。
显性性状：在DD×dd 杂交试验中，F1表现出来的性状；如教材中F1代豌豆表现出高茎，即高茎为显性。
决定显性性状的为显性遗传因子（基因），用大写字母表示。
如高茎用D表示。
隐性性状：在DD×dd杂交试验中，F1未显现出来的性状；如教材中F1代豌豆未表现出矮茎，即矮茎为隐性。
决定隐性性状的为隐性基因，用小写字母表示，如矮茎用d表示。
（2）纯合子：遗传因子（基因）组成相同的个体。
如DD或dd。
其特点纯合子是自交后代全为纯合子，无性状分离现象。
杂合子：遗传因子（基因）组成不同的个体。
如Dd。
其特点是杂合子自交后代出现性状分离现象。
（3）杂交：遗传因子组成不同的个体之间的相交方式如：DD×dd Dd×dd DD×Dd 等。
自交：遗传因子组成相同的个体之间的相交方式。
如：DD×DD Dd×Dd等测交：F1（待测个体）与隐性纯合子杂交的方式。
如：Dd×dd正交和反交：二者是相对而言的，如甲（♀）×乙（♂）为正交，则甲（♂）×乙（♀）为反交；如甲（♂）×乙（♀）为正交，则甲（♀）×乙（♂）为反交。
3.杂合子和纯合子的鉴别方法若后代无性状分离，则待测个体为纯合子测交法若后代有性状分离，则待测个体为杂合子若后代无性状分离，则待测个体为纯合子自交法若后代有性状分离，则待测个体为杂合子4.常见问题解题方法（1）如后代性状分离比为显：隐=3 ：1，则双亲一定都是杂合子（Dd）即Dd×Dd 3D_：1dd（2）若后代性状分离比为显：隐=1 ：1，则双亲一定是测交类型。
生物奥赛(竞赛)辅导材料专题第一章植物形态解
生物奥赛（竞赛）辅导材料专题第一章植物形态解剖二、例题解析例1 用简单的显微化学方法鉴定植物细胞中的贮藏物质时，滴加某试剂后，可观察到细胞内的淀粉遇其呈深蓝色反应，蛋白质遇其呈黄色反应，则该试剂是A 碘一碘钾溶液B 苏丹Ⅲ或Ⅳ溶液C 间苯三酚和盐酸溶液D 结晶紫溶液【分析】细胞内的贮藏物质主要有淀粉、蛋白质和脂肪。
用稀释的碘一碘化钾溶液与淀粉作用时，形成碘化淀粉，呈蓝色的特殊反应，所以常用碘一碘化钾溶液鉴定淀粉。
糊粉粒是植物细胞中贮藏蛋白质的主要形式，当碘一碘化钾溶液与细胞中的蛋白质作用时，呈黄色反应，因此鉴定蛋白质常用的方法也是用碘一碘化钾溶液，但浓度较大效果才好。
常用的鉴定脂肪或油滴的方法是将苏丹Ⅲ或Ⅳ的酒精溶液对其染色，呈橘红色，在鉴定过程中稍加热，可使效果更为明显。
用间苯三酚和盐酸溶液，可以鉴定细胞壁中的木质素成分，先将材料用盐酸浸透，再加间苯三酸的酒精溶液，当间苯三酚与细胞壁中的木质素相遇时，即发生樱红色或紫红色的反应。
结晶紫是用于对细菌进行革兰氏染色的常用染色剂。
【参考答案】A。
例2 水稻和小麦等禾本科植物拔节、抽穗时，茎迅速长高，这是借助下列哪种组织的活动？A 顶端分生组织B 侧生分生组织C 居间分生组织D 次生分生组织【分析】顶端分生组织位于茎和根的主轴和侧枝的顶端。
侧生分生组织主要存在于裸子植物和木本双子叶植物中。
居间分生组织是夹在多少已经分化了的组织区域之间的分生组织，它是顶端分生组织在某些器官中局部区域的保留。
典型的居间分生组织存在于许多单子叶植物的茎和叶中，如水稻、小麦等禾谷类作物，在茎的节间基部仍保留居间分生组织，当顶端分化成幼穗后，还能借助于居间分生组织的活动，进行拔节和抽穗，使茎急剧长高。
次生分生组织是由成熟组织的细胞经过反分化后，重新转变而成的分生组织。
【参考答案】C。
例3 大豆、油菜、蓖麻等植物的种子，在萌发形成幼苗时，子叶出土的原因是A 胚芽伸长B 胚根伸长C 上胚轴伸长D 下胚轴伸长【分析】由子叶着生点到第一片真叶之间的一段胚轴，称为上胚轴；由子叶着生点到胚根的一段称为下胚轴。
生物医用材料
生物无机与有机高分子复合材料
❖ 几乎所有的生物体组织都是由两种或两种 以上的材料构成的
例如人体中的骨骼和牙齿可看作由胶原蛋白、 多糖基质等高分子构成的连续相和弥散于中 的羟基磷灰石晶粒复合而成。
❖ 利用高弹性模量的无机材料增强高分子材 料的刚性，并赋予其生物活性
❖ 利用高分子材料的可塑性增进生物无机材 料的韧性。
共聚调控降解时间
聚羟基丁酸酯PHB及其共聚物 可生物降解，用于药物释放载体和组织工程 多糖和蛋白质是自然界中重要的天然高分子，具有很好的生
物相容性、可降解性和低毒性，
聚原酸酯(Polyorthoesters,POE）
POE是通过多元酸或多元原酸酯与多元醇类 经无水条件下缩合形成原酸酯键而制成。
料的机械性能，导致断裂，还产生腐蚀产物， 对人体有刺激性和毒性。
常用的医用金属材料
❖ 1)齿科：镶牙、齿科矫形、牙根种植及辅助器件 ❖ 2)人工关节和骨折内固定器械：人工肩关节、肘关节、全髋
关节、半髋关节、膝关节、踝关节、腕关节及指关节。各种 规格的皮质骨和松质骨加压螺钉、脊椎钉、骨牵引钢丝、人 工椎体和颅骨板等， ❖ 3)心血管系统：各种传感器、植入电极的外壳和合金导线， 可制作不锈钢的人工心脏瓣膜、血管内扩张支架等 ❖ 4)其它：如用于各种眼科缝线、人工眼导线、眼眶填充、固 定环等。
要方法)a.热喷涂b.脉冲激光融覆c.离子溅射d.喷 砂法e.电结晶法f.电化学法g.离子注入
医用金属材料研究进展
医用镁及镁合金材料的研究 镁合金具备作为可降解骨植入材料的多方面优点：
(1) 镁是人体内含量最多的阳离子之一，几乎参 与人体内所有的新陈代谢过程。
(2) 镁及镁合金的弹性模量约为45GPa，更接近 人骨的弹性模量，能有效降低应力遮挡效应； 镁与镁合金的密度约为1.7g/cm3，与人骨密度 (1.75g/cm3)接近，符合理想接骨板的要求。
初一生物上册资料
第一单元生物和生物圈第一章认识生物P2第一节生物的特征1、生物的特征：生物的生活需要营养；生物能进行呼吸；生物能排出身体内产生的废物；生物能对外界刺激作出反应；生物能生长和繁殖。
2、除病毒以外，生物都是由细胞构成的。
第二节调查我们身边的生物3、研究生物的方法：观察法、调查法、实验法（对照实验）。
4、调查步骤：①选择调查范围②分组③设计调查路线④归类⑤将归类好的资料进行整理第二章生物圈是所有生物的家P11第一节生物圈5、生物圈的范围：大气圈的底部，水圈的大部，岩石圈的表面（是所有生物的立足点）；厚度约为20千米。
6、生物圈为生物的生存提供的基本条件有：营养物质、阳光、水、空气、适宜的温度和一定的生存空间。
第二节环境对生物的影响7、探究的步骤：①提出问题②作出假设③制定计划④实施计划⑤得出结论⑥表达和交流8、影响生物生活的因素包括：环境因素（也叫非生物因素）[光、温度、水、空气等]；生物因素[捕食关系（最常见）、竞争关系（个体）、合作关系（群体）]。
第三节生物对环境的适应和影响9、生物对环境的适应指生物随环境的改变而具有的相应特征。
如秋天一些树要落叶，水多的地方植物叶片肥厚多汁等。
10、环境能影响生物，同样生物也能影响环境，它们可以相互影响。
（具体题目具体对待，搞清谁影响谁，还是相互影响）第四节生态系统11、在一定区域内，生物与环境所形成的统一的整体叫做生态系统。
生态系统包括：生物部分（植物-生产者，动物-消费者，细菌和真菌-分解者），非生物部分（或环境部分，包括：阳光、空气、水、温度等）12、食物链只由生产者和消费者组成，写法为：生产者→一级消费者→二级消费者……→终级消费者。
其中一级消费者为植食性动物，二至终级消费者为肉食性动物。
（要会分析生产者与消费者之间的数量关系，有增就有减，有减就有增）13、物质（植物制造的有机物、毒物等）和能量是沿着食物链和食物网流动的。
14、生产者是生态系统中最重要、是主要的成分，因为生产者数量最多。
生物必修一背诵材料完整版
第一章走近细胞第1节从生物圈到细胞1、细胞学说的主要内容：①细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；②细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用；③新细胞是由老细胞分裂产生的。
2、维萨里揭示了人体在器官水平的结构；比夏指出器官由低一层次的结构——组织构成；罗伯特·胡克发现并命名了细胞；列文虎克发现了活细胞；马尔比基广泛观察了动植物的微细结构，如细胞壁和细胞质；施莱登和施旺建立了细胞学说；耐格里发现新细胞的产生是细胞分裂的结果；魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”；他的名言是：“所有的细胞都来源于先前存在的细胞。
”3、细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
4、细胞是生命活动的基本单位。
5、归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。
归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法。
6、施莱登和施旺只是观察了部分动植物的组织，却归纳出“所有的动植物都是由细胞构成的”。
这一结论是可信的，因为在细胞学说的建立过程中，科学家不仅运用了不完全归纳法，还揭示了动植物的个体与细胞的内在规律性关系(如细胞是动植物生命活动的基本单位，动物体是由受精卵这个细胞发育而成的)，这样的科学归纳比一般的不完全归纳更具可信度。
7、系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。
8、生命系统的结构层次从简单到复杂依次是细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈。
9、地球上最基本的生命系统是细胞，细胞是生物体结构和功能的基本单位。
10、在一定的区域内，同种生物的所有个体构成一个种群。
在一定区域内，所有的生物构成一个群落。
在一定区域内，群落和它们所生活的无机环境共同构成了生态系统。
地球上最大的生态系统是生物圈。
知识拓展1、细胞学说未涉及：真菌、原核生物、病毒。
未涉及细胞的“差异性”和“多样性”。
2、蛋白质、核酸是一个系统，但不属于（属于/不属于）生命系统的结构层次。
浙教版高中生物必修1第一章默写材料
姓名得分1、构成细胞的主要元素主要包括________等，其中__________四种元素在人体中所占比重在96%以上。
2、水是细胞及生物体内含量________的化合物。
水作为良好的__________，能帮助________和_________营养物质及代谢产物，原因：水是_________分子。
水分子之间的__________使得水具有______________的作用。
水是细胞中某些代谢的__________和_____________。
水在动植物的分布、繁殖、生长发育及动物体色、__________等方面有深远影响。
3、无机盐在生物体内含量不高，多数以__________形式存在，它们对维持生物体的生命活动有着重要的作用。
无机盐对维持血浆的______________、___________、以及神经肌肉的兴奋性等非常重要。
无机盐还是某些_______________的重要组成成分，如______是叶绿素的必需成分；_____是血红蛋白的必需成分。
4、糖类由三种元素组成，糖类可以分为、和。
单糖是可被细胞直接的小分子物质，如和、等。
二糖由2 分子单糖脱水缩合形成，如蔗糖由和组成。
麦芽糖由组成。
乳糖由和组成。
多糖是由多个分子通过特定的连在一起形成的，如、和水解后产生许多个分子。
是稻米、面粉等食物的主要成分，是木材和棉花的主要成分。
糖类以的形式贮藏在动物的肝脏和肌肉中。
和分别是植物、动物（细胞）内重要的储能物质；是植物细胞壁的重要成分。
5、脂质也是主要由 3种元素组成的，其中较糖类多，而较糖类少，有的脂质还含有等元素。
常见脂质有、、等。
油脂由和组成，是生物体内的储能物质。
其中能促进人和动物对钙和磷的吸收。
6、是生命活动的主要承担者。
蛋白质主要由四种元素组成，有些蛋白质还含有元素。
蛋白质与糖类及脂质不同，通常不是的主要来源。
蛋白质的每种特定功能都取决于其。
7、是蛋白质的基本单位，不同氨基酸的不同，写出氨基酸的结构通式。
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细胞外基质
细胞外基质(Extracellular Matrix , ECM)：是 在机体发育过程中由细胞分泌到细胞外空间的各 种生物大分子,组装形成高度水合的凝胶或纤维性 网络。 分布：细胞和组织之间、细胞周围，或形成细胞 的基膜，将细胞与细胞、细胞与基膜互相联系， 构成组织与器官，使其形成有机整体。
4.3 按材料的生物性能分类
（1）生物惰性材料 （2）生物活性材料 （3）生物降解材料 （4）生物复合材料
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4.4 按材料的医学用途分类
（1）硬组织材料：人工骨、人工关节和牙齿等 （2）软组织材料：人工皮肤、人工器官、人工食道等 （3）心血管材料：人工心脏、人工瓣膜、人工血管 （4）血液代用材料：右旋糖酐、羟乙基淀粉 （5）分离或透过性膜材料：人工肾、人工肝的透析膜 （6）黏合剂、缝合线、药物载体材料：线型脂肪酸聚 酯、聚乙 烯醇、胶原和纤维素等
生物材料的定义是根据它们的用途，而非它们的化学成份。
实例：眼内透镜 组成：聚甲基丙烯酸甲酯（简写 PMMA）
1949年，英国的一位医生率先将一枚PMMA人工晶体 植入患者眼内. 人工晶体或称假晶体，也叫作眼内眼镜。多用在白内 障手术后，代替摘除的自身混浊晶体
博士伦storz一体式 人工晶体
博士伦水凝胶折叠式 Alcon公司Acrysof蓝 人工晶体 光滤过型晶体
化学组成： （1）胶原、弹性蛋白；（2）纤连蛋白、层粘蛋 白等；（3）蛋白聚糖等糖蛋白和透明质酸、硫 酸软骨素、硫酸皮肤素及硫酸类肝素等氨基聚糖 功能： 天然ECM在组织和器官中起骨架作用,使细胞聚集 ,构筑组织,控制组织结构,调控细胞表型； ECM也是生长因子的储存库,生长因子由此控制释 放至相邻细胞。 使组织具有弹性和抗压性
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发展阶段：
第三代 （1990’s>） 特点：生物活性和 生物可吸收性
第二代 （1980’s>） 特点：生物活性或 生物可吸收性 第一代 （1950’s>） 特点：生物惰性
生物材料发展的三个不同阶段 及其特点
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3.1 第一代生物材料： 惰性生物材料 （1）不锈钢、钛及其合金、以及钴基合金等金属材 料
（1）高分子材料：聚乙烯、聚乳酸等 （2）金属材料：不锈钢、钴基合金等 （3）陶瓷材料：氧化铝、生物玻璃和羟基 磷灰石等 （4）复合材料：纤维增强聚合物和金属陶瓷复合材料等 （5）生物衍生材料：活性生物组织
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 。主要用于人 工心脏瓣膜、血管修复体、皮肤敷膜、纤维蛋白制品、 骨修复体、软膜修复体、鼻软骨种植体、血液透析膜等
4. 生物材料的分类
4.1 按材料来源分类： （1）天然材料 天然高分子材料：纤维素、天然橡胶、胶原、明胶、 纤维蛋白和甲壳素等 自体组织 同种异体组织 生物组织材料 异体组织 异种异体组织 （2）合成材料 无机材料：合金、陶瓷等 高分子材料：塑料、橡胶和纤维等
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4.1 按生物材料的成分和性质来分类：
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生物衍生材料
所用生物组织主要取自动物体，也 取自人的尸 体 特殊处理包括维持组织原有构型，仅消 除其免 疫排斥反应的较轻微的处理，如经戊二醛处理 定型的猪心瓣膜、牛心包、牛颈动脉、人脐动脉 及冻干 的骨片等; 以及拆散原有构型 而重建新的物理形态的强烈 处理，如再生胶原、弹性蛋白、透明质酸、硫 酸软骨素和壳聚糖等构成的粉体、纤维、膜、海 绵体 等。 经过处理的生物组织已失去生命力，因此生物衍 生 材料是一类无生命的材料。
聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)作为人工晶体最佳材料，已在临床 上广泛使用。 近年来又推出一些新的人工晶体材料，如水凝胶、聚碳酸酯 、聚硅氧烷等。以硅凝胶、水凝胶为材料可制成折叠式人工晶体， 以便通过3.5mm的小切口植入眼内。
生物材料学参考书
（1）李世普. 生物医用材料导论. 武汉理工 大学出版社, 2006. （2）阮建明, 等. 生物材料学. 北京：科学 出版社, 2007. （3）王远亮等译. 生物材料－生物学与材料 科学的交叉. 北京：科学出版社，2009. （4）周长忍. 生物材料学（精）. 中国医药 科技出版社, 2004. （５）高长友. 医用高分子材料. 北京：化 学工业出版社，2006.
组织工程基本方法：
是将体外培养的高浓度组织细胞,扩增后粘附于一种生物 相容性好并可被人体逐步降解吸收的三维多孔人工细胞 外基质(支架材料) 上,细胞在该支架上可获取足够的营 养物质,进行新陈代谢,并按预制形态的三维支架生长、 增殖和组织分化; 然后将这种组织工程化细胞和生物材料的结构物(组织工 程构件) 植入到机体缺损或病变部位。 种植的细胞在支架逐渐被降解吸收过程中, 继续增殖并 进一步分化,最终组装成新的具有或部分具有原来特殊功 能和形态的组织和器官,从而达到创伤修复和功能重建的 目的。
以尖端科技制成的机械手臂由20个微型马达驱动，空前 精确地模拟出活生生肢体的动作，使用者通过神经冲动 来控制它。手臂中甚至装入了记录触觉的传感器
阿曼达· 基茨的残肢经外科手术重新接驳神经后，肌肉仍可产生 运动，并被传感器阵列记录下来。下一代的义肢能听命于转接的肌 肉信号，行动越来越接近天生的血肉肢体。
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3. 生物材料的发展史
生物材料的研究有着悠久的历史： 公元前3500年，古埃及人用棉花纤维、马鬃缝 合伤口；用木片修补受伤的颅骨。 公元前2500年的中国、埃及墓葬中发现有假牙、 假耳、假鼻等； 1588年人们用黄金板修复颚骨。1775年就有用 金属固定体内骨折的记载。1851年发明了天然橡 胶的硫化方法后，有人采用硬胶木制作了人工牙 托的颚骨。 以上材料主要来源于当时社会已有的各种材料，其 发展受制于免疫学知识和材料本身的毒副作用。
生物材料
陈大柱 深圳大学材料学院
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第一章 绪论
1. 生物材料的概念
生物材料（Biomaterials）: 是指生物体材料和各种医用、特别是对机 体的细胞、组织和器官进行诊断、治疗、替代、 修复、诱导再生或增进其功能的特殊功能材料。
如隐形眼镜√，人造血管√，支撑材料？
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生物材料包括：
（1）生物体材料（Biological materials） 具 体组成某种组织细胞的成分，如纤维蛋白、胶原 蛋白、磷脂和糖蛋白等。 （2）生物医用材料(Biomedical materials) 是与 医学诊断、治疗有关的一类功能性材料，其研究 的最终目的主要是制成人工器官或医疗器械代替 和修复人体受损的组织、器官，以实现其生理功 能。
图 1.3 PHBHV/HA的生物活性（SBF中浸泡50天后的SEM照片）
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组织工程(Tissue Engineering)
是应用细胞生物学和工程学的原理, 在正确认识哺乳动物正常及病理两种状态 下的组织结构与功能关系的基础上,研究和 开发关于修复、维护和促进人体各种组织 器官功能和形态的一门新学科
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3.3 第三代生物材料：生物活性和生物可吸收的生物材料 第三代生物医用材料在生物体内能被降解, 最终为机 体所吸收, 同时材料本身又具有生物活性, 能参与机体 的生理活动, 在分子水平上激活基因, 刺激相关细胞产 生响应, 从而诱导组织和器官的形成,是细胞和基因的活 性化材料。 目前, 第三代生物医用材料已成为国际上材料前沿领 域一个十分活跃的研究方向, 在组织工程中已开始有广 泛的临床应用。
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2. 生物材料学与其它学科的关系
生物材料学：生命科学和材料科学相交叉的一 门综合性的新兴学科，主要研究生物材料的微 观结构和宏观机能，制备技术、以及生物医用 材料与人体组织器官相互作用的生物理化特性。 研究内容涉及材料学、医学、生物学、力学 和工程学等诸多领域。
随着材料科学、生命科学和临床医学的不断 发展， 生物医用材料的研究已取得了很大的进展，在组织工程 的诸多领域已有了相当广泛的临床应用。
修复功能的复合生物材料
•药物控制释放载体材料 •纳米生物材料 •组织工程支架材料
•生物材料生物学的综合评价
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2001年8月21日，世界上第一个接受全植入 式人工心脏移植手术的病人罗伯特· 图尔斯通过 电视向记者们讲述自己的喜悦心情。
全植入式人工心脏”形如柚子，重约1公斤，其主体是一个以钛和塑料为 材料的泵，具有电子控制系统，能够根据身体需要调节泵的速度。
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4.5 按生物材料与人体接触时间长短分类
（1）长期植入材料：如人工血管、软硬组织材料 （2）短期植入材料：心室辅助装置、透析器等 （3）生物降解材料：黏合剂、手术缝合线、药物载 体材料等（暂时替代组织器官功能或作缓释体） （4）一次性使用医疗用品材料：注射器、输液袋等
5. 生物相容性 生物相容性：生物材料与生物体的相互适应性 血液相容性：与血液接触的材料应无溶血作用、 不能破坏血液组成、不能有凝血作用和形成血栓 组织相容性：（1）植入材料不能对周围组织产 生毒副作用，不能诱发基因病变和组织致畸；（ 2）植入体周围组织不能对材料产生强烈腐蚀和 排斥反应
（2）碳素、氧化铝、氧化锆等生物惰性陶瓷材料 （3）硅橡胶、高分子量聚乙烯等有机高分子材料
缺点：材料本身不能促进或加速伤口的愈合；往往要进行二 次手术；植入体与生物主体之间存在界面问题
3.2 第二代生物材料：生物活性或生物可吸收的生物材料 （1） 生物活性材料：生物活性玻璃、陶瓷和玻璃陶 瓷等具有生物活性的硬组织植入材料 （2）生物可吸收的生物材料：生物可降解性医用 材料，包括可生物降解吸收的骨水泥、陶瓷及生物可降 解高分子 缺点：材料本身并不同时具有生物活性和生物降解特性
第三代生物医用材料作为人工细胞外基质 ECM的另一种方法是原位组织再生法: 即将生物活性药物、生物活性物质、细胞 生长因子或发育诱导调节因子等生理活性物质或 生物分子通过物理方法直接包埋在生物降解性材 料中(复合) ,然后将这种生物活性材料直接移植 或注射到人体病变或受损部位。 其他方法？（粘附、共价键连）