生物材料在医学中的应用与发展
生物材料在医疗领域的应用现状和未来发展趋势
生物材料在医疗领域的应用正日益广泛，并具有重要的临床意义。
下面我将介绍一下目前生物材料在医疗领域的应用现状以及未来的发展趋势。
1. 应用现状：
(1) 骨科领域：生物材料在骨科领域中被广泛应用于骨缺损修复、骨折固定、人工关节等方面。
例如，钛合金、生物陶瓷等材料用于骨缺损填充和髋关节置换手术等。
(2) 心血管领域：生物材料在心血管领域中用于心脏瓣膜置换、血管支架等方面。
例如，生物瓣膜可以替代人工瓣膜，更好地恢复心脏功能。
(3) 组织工程与再生医学：生物材料在组织工程和再生医学中有重要应用，可用于修复和再生各种组织和器官。
例如，生物支架和三维打印技术可用于构建人工皮肤、人工血管等组织工程产品。
(4) 医用植入物和医疗器械：生物材料在医用植入物和医疗器械中广泛应用，如人工骨髓、心脏起搏器等。
这些材料可以与人体组织相容，提高手术效果和患者的生活质量。
2. 未来发展趋势：
(1) 生物可降解材料：未来生物材料的发展趋势是向生物可降解材料方向发展，这些材料能够在完成指定任务后逐渐降解和吸收，减少二次手术和并发症的风险。
(2) 高性能功能材料：随着技术的不断进步，将会开发出具有更多特殊性能的生物材料，如智能材料、自修复材料等，能够在应用过程中更好地适应人体环境。
(3) 个性化医疗：生物材料的发展将与个性化医疗相结合，使得医疗器械和植入物更加贴合患者的个体差异，提供更有效的治疗方案。
(4) 生物材料与生物活性因子的结合：生物材料与生物活性因子的结合将成为未来的发展方向，如药物缓释系统、基因治疗等，以实现更精准的治疗和再生医学效果。
综上所述，生物材料在医疗领域具有广泛的应用前景。
生物材料科学在医学领域中的临床应用前景
生物材料科学在医学领域中的临床应用前景随着科学技术的不断发展，生物材料科学在医学领域中的应用前景变得越来越广阔。
生物材料科学是研究生物材料的结构、性能以及与生物体相互作用的学科，其在医学领域中的应用已经取得了重要的突破，并为医学进步做出了巨大贡献。
一、生物材料在人工器官和组织工程中的应用生物材料在人工器官和组织工程中具有重要的应用前景。
例如，人工心脏瓣膜和关节置换等器械就是利用生物材料制造的。
例如，合成材料和天然材料，如合成聚合物、金属、陶瓷、天然聚合物等，都可以用于制造人工心脏瓣膜和关节置换等器械，以代替受损的人体组织或器官。
此外，生物材料还可以用于组织工程，即通过利用生物材料培养体外的细胞，再将培养好的细胞注入到受损组织中，以促进组织的再生和修复。
例如，利用生物材料作为支架可以促进骨组织再生和修复。
同时，生物材料可以提供良好的细胞生长环境和物理支撑力，从而促进组织的生长和再生。
二、生物材料在药物输送系统中的应用生物材料在药物输送系统中也有潜在的应用前景。
药物输送系统是一种将药物以控制释放和定向传递的方式输送到特定部位的系统。
生物材料可以用于制造药物输送系统，并能够通过控制药物释放速率和传递方式，提高药物的疗效和减少药物的副作用。
例如，生物可降解的聚合物材料可以用于制造药物纳米颗粒或载药微球，以实现药物的缓慢释放。
这种方式可以延长药物在体内的停留时间，并提高药物的浓度，从而提高疗效。
此外，生物材料还可以通过修饰表面性质，实现药物的定向传递。
例如，将药物包裹在生物材料表面，通过特定的物理、化学性质来控制药物的释放方向和速率。
三、生物材料在医学影像和诊断中的应用生物材料还可以在医学影像和诊断中发挥重要作用。
例如，利用生物材料制造的造影剂可以通过特定的理化性质，增强患者体内组织或器官的对比度，从而提高医学影像的质量和准确性。
此外，生物材料还可以用于制造传感器，通过识别生物体内的化学分子或生物标记物，实现对疾病的早期诊断和监测。
生物纳米材料在医学影像中的应用与发展
生物纳米材料在医学影像中的应用与发展随着科技的不断发展和进步，生物纳米材料在医学领域中的应用与发展越来越受到人们的关注。
生物纳米材料是一种结合了生物学和纳米科学的交叉学科，其在医学影像领域中的应用，不仅可以提高影像的分辨率和对比度，还可以通过准确的诊断技术、靶向治疗等方式，为患者提供更好的医疗服务。
一、生物纳米材料的定义和特点生物纳米材料是指具有纳米级尺寸的生物材料，其具有以下几个重要特点：1. 纳米尺度：生物纳米材料的尺寸通常在1-100纳米之间，这使得其能够更好地与生物体系相互作用，并且具有更好的可控性。
2. 生物兼容性：生物纳米材料通常具有良好的生物相容性，能够与生物体内的各种组织和细胞相互作用，不会引发明显的免疫反应。
3. 多功能性：生物纳米材料可以通过表面修饰或功能组装，实现多种功能的整合，比如靶向控制释放、药物携带和生物识别等。
二、生物纳米材料在医学影像中的应用1. 纳米粒子：纳米粒子是生物纳米材料中的一种常见形式，其在医学影像中的应用非常广泛。
例如，铁氧体纳米颗粒被广泛用于磁共振成像（MRI）中，通过磁性效应可以提高影像对比度和分辨率。
同时，纳米粒子的表面修饰可以实现对特定疾病部位的靶向控制释放，提高药物的效果。
2. 纳米探针：纳米探针是一种通过表面修饰而具有特定生物功能的纳米材料，在医学影像中有着广泛的应用。
例如，纳米探针可以通过与靶标分子的特异性结合，实现对特定病变区域的高灵敏度和高特异性的成像。
这种针对性的成像技术可以帮助医生更早地发现疾病，并进行准确的诊断。
三、生物纳米材料在医学影像中的发展趋势随着科技的进步和创新，生物纳米材料在医学影像领域中的应用正不断推进和发展。
以下是一些未来的发展趋势：1. 多模态成像：生物纳米材料的研究重点正在从单一的成像模式转向多模态成像。
例如，通过将不同功能的纳米材料组装在一起，可以实现多种成像模式的整合，提高影像的准确性和可靠性。
2. 长时间成像：一些新型的生物纳米材料具有较长的荧光寿命和更好的光稳定性，这使得它们可以在体内进行长时间的成像。
生物材料在医学中的应用与发展
生物材料在医学中的应用与发展在现代医学领域，生物材料的出现和不断发展为医疗技术的进步带来了革命性的变化。
生物材料，简单来说，就是用于与生命系统接触和发生相互作用，并能对其细胞、组织和器官进行诊断、治疗、修复或替换的一类天然或人工合成的材料。
从古代开始，人们就已经在不自觉地使用一些原始的生物材料来治疗疾病。
例如，使用柳枝来固定骨折的部位。
然而，真正意义上的生物材料的研究和应用始于 20 世纪中叶。
随着材料科学、生物学、医学等多学科的交叉融合，生物材料的种类和性能得到了极大的丰富和提升。
在医学领域，生物材料的应用范围非常广泛。
首先，在组织工程方面，生物材料发挥着关键作用。
组织工程旨在构建具有生物活性的组织或器官替代品，以修复或替换受损的组织和器官。
生物材料作为细胞生长的支架，为细胞提供了适宜的生存环境和物理支撑。
例如，通过使用可降解的聚合物材料，如聚乳酸（PLA）和聚乙醇酸（PGA），可以构建出三维的支架结构，然后将细胞种植在上面，经过一段时间的培养，形成具有特定功能的组织或器官。
在骨科领域，生物材料也有着重要的应用。
人工关节置换是治疗严重关节疾病的有效方法。
用于制造人工关节的材料需要具备高强度、耐磨损、良好的生物相容性等特点。
金属材料，如钛合金和钴铬钼合金，由于其优异的机械性能，常被用于制造关节的主体结构。
而超高分子量聚乙烯则常用于制造关节的摩擦界面，以减少磨损和提高关节的使用寿命。
此外，骨修复材料，如羟基磷灰石和磷酸三钙，能够促进骨组织的再生和修复，在骨折治疗中发挥着重要作用。
心血管领域也是生物材料的重要应用方向之一。
人工心脏瓣膜是治疗心脏瓣膜疾病的重要手段。
目前，常用的人工心脏瓣膜材料包括机械瓣膜和生物瓣膜。
机械瓣膜通常由金属和高分子材料制成，具有较好的耐久性，但需要患者长期服用抗凝药物。
生物瓣膜则通常由猪或牛的心包组织经过处理制成，具有更好的生物相容性，但使用寿命相对较短。
此外，血管支架也是心血管领域中常见的生物材料应用。
生物材料在生物医学中的应用与挑战
生物材料在生物医学中的应用与挑战在当今的生物医学领域，生物材料的研究和应用正以前所未有的速度发展着。
生物材料作为一种能够与生物系统相互作用，并对生物体的功能进行修复、替代或增强的材料，为医疗技术的进步带来了巨大的机遇，同时也面临着一系列的挑战。
生物材料在生物医学中的应用范围广泛，涵盖了从组织工程到医疗器械等多个领域。
在组织工程中，生物材料被用作支架，为细胞的生长和分化提供适宜的环境。
例如，通过 3D 打印技术制造出具有特定孔隙结构和生物活性的支架，可以引导细胞有序生长，促进受损组织的再生。
骨组织工程中常用的羟基磷灰石和磷酸三钙等生物陶瓷材料，具有良好的生物相容性和骨传导性，能够帮助骨折部位的愈合和骨组织的重建。
在心血管领域，生物材料也发挥着重要作用。
人工心脏瓣膜的制造就依赖于高性能的生物材料。
这些材料需要具备良好的血液相容性，以减少血栓的形成。
此外，用于血管修复的生物材料支架需要具备一定的柔韧性和机械强度，以适应血管的搏动和血液的流动。
在药物输送方面，生物材料也展现出了独特的优势。
纳米粒子作为一种新型的生物材料载体，可以实现药物的靶向输送，提高药物在病灶部位的浓度，减少对正常组织的副作用。
例如，脂质体纳米粒子可以包裹抗癌药物，通过与癌细胞表面的特定受体结合，实现精准给药。
然而，生物材料在生物医学中的应用并非一帆风顺，还面临着诸多挑战。
首先是生物相容性的问题。
虽然许多生物材料在体外实验中表现出良好的相容性，但在体内复杂的生理环境中，可能会引发免疫反应、炎症甚至组织损伤。
例如，某些金属材料在体内可能会释放离子，导致细胞毒性和组织炎症。
其次，生物材料的降解性能也是一个关键问题。
理想的生物材料应该在完成其功能后能够适时地降解，并被生物体代谢或吸收，而不会在体内残留。
然而，实际情况中，生物材料的降解速率往往难以精确控制，过快或过慢的降解都可能影响治疗效果。
另外，生物材料的机械性能也需要与所替代的组织相匹配。
生物材料在生物医学领域的应用与发展
生物材料在生物医学领域的应用与发展生物材料是指能够与生物体相互作用并起到特定功能的材料，广泛应用于生物医学领域。
随着科技的进步和人们对健康的重视，生物材料在医学治疗、组织工程和药物载体等领域扮演着不可替代的角色。
本文将详细介绍生物材料在生物医学领域的应用与发展，探讨其对疾病治疗和医疗技术进步的促进作用。
一、生物材料在医疗器械中的应用生物材料在医疗器械中的应用已经成为现代医学的重要组成部分。
例如，体内植入的人工关节、心脏支架、血管支架等医疗器械都需要使用生物材料来保证其良好的生物相容性和力学性能。
例如，生物陶瓷材料在人工关节中的应用可以提供优异的生物相容性和耐磨性，有效改善关节疾病患者的生活质量。
此外，生物聚合物材料在血管支架中的应用也取得了显著的成果，可以预防血管再狭窄，并促进血管的再生。
二、生物材料在组织工程中的应用组织工程是指利用生物材料和细胞培养技术来构建人工组织和器官的新兴学科。
生物材料在组织工程中的应用具有重要意义。
例如，在组织修复和再生领域，生物材料可以为细胞提供一个支撑结构，促进细胞的定植和增殖。
通过生物材料的支持，细胞可以重新组织和再生，从而实现人体组织的修复。
此外，生物材料还可以用于构建三维的人工组织和器官，如人工皮肤、人工血管等，为病人提供医学上的替代品。
三、生物材料作为药物载体的应用生物材料在药物载体领域的应用也备受关注。
药物载体是指将药物嵌入生物材料中，通过控制释放速率来实现药物的持续释放。
生物材料作为药物载体可以保护药物不被体内环境快速代谢和降解，并且可以控制药物的释放速率和位置，提高药物的治疗效果。
生物材料在药物释放系统、纳米粒子控释系统等方面的应用已经在癌症治疗、心血管疾病治疗等领域取得了重要进展。
总结起来，生物材料在生物医学领域的应用与发展呈现出多样化和前沿性的特点。
它在医疗器械、组织工程和药物载体等方面发挥着重要作用，为疾病治疗和医疗技术进步带来了新的希望。
然而，生物材料的研发和应用仍然面临一些挑战，如生物相容性、可持续性和成本效益等。
生物材料在生物医学工程中的应用研究
生物材料在生物医学工程中的应用研究在当今的生物医学领域，生物材料的应用正以前所未有的速度发展，并为改善人类健康和治疗疾病带来了巨大的希望。
生物材料是一类能够与生物系统相互作用，并对生物体的功能和结构产生积极影响的材料。
它们在生物医学工程中的应用范围广泛，包括组织工程、药物输送、医疗器械制造等多个方面。
组织工程是生物材料应用的一个重要领域。
在组织受损或功能丧失的情况下，组织工程旨在利用生物材料构建替代组织或促进组织再生。
例如，对于骨损伤的患者，传统的治疗方法可能存在局限性，而生物材料如羟基磷灰石、磷酸三钙等具有与骨相似的成分和结构，可以作为骨组织工程的支架材料。
这些支架材料为细胞的生长和分化提供了支撑和引导，促进新骨的形成。
同时，通过对支架材料的表面进行改性，如引入生物活性分子，可以进一步增强细胞的黏附、增殖和分化能力，提高组织再生的效果。
在药物输送方面，生物材料也发挥着关键作用。
传统的药物治疗往往存在药物在体内分布不均匀、副作用大等问题。
而利用生物材料作为药物载体，可以实现药物的靶向输送和控制释放。
纳米粒子就是一种常见的药物载体，如脂质体、聚合物纳米粒等。
这些纳米粒子可以通过表面修饰，特异性地识别病变细胞或组织，将药物精准地输送到靶点，提高药物的治疗效果，同时减少对正常组织的损害。
此外，生物材料还可以用于构建智能药物释放系统，根据体内的环境变化（如pH 值、温度、酶浓度等）来控制药物的释放速度和时间，实现更加个性化和精准的治疗。
生物材料在医疗器械制造中的应用也日益广泛。
心脏起搏器、人工关节、血管支架等都是常见的医疗器械，它们的性能和安全性很大程度上取决于所使用的生物材料。
例如，用于心脏起搏器的电极材料需要具有良好的导电性和生物相容性，以确保起搏器能够稳定地工作并减少对心脏组织的刺激。
人工关节则需要具备高强度、耐磨性和良好的生物相容性，以保证长期使用的效果和安全性。
血管支架材料需要具备良好的柔韧性和支撑性，同时能够促进血管内皮细胞的生长，防止血管再狭窄。
生物材料在医学中的应用与发展
生物材料在医学中的应用与发展生物材料，顾名思义，是指用于替代或增强生物组织功能的材料。
生物材料已经成为医学领域不可或缺的一部分，它们在医疗设备、生物医学工程和组织工程等领域发挥着巨大的作用。
随着科技的发展和研究的进一步深入，生物材料将会有更广泛的应用和更加丰富的研究方向。
生物材料在医学设备中的应用首先，生物材料在医学设备中的应用非常广泛。
生物材料被用来制造人工器官、植入物和各种医学治疗设备。
例如，各种手术的支架、血管和心脏瓣膜均依赖于生物材料。
此外，生物材料还被用于制造外科手术中所需要的医用针线、注射器等。
生物材料的应用还可以延伸到普通人们生活中，例如眼镜、脚底垫以及支撑运动鞋的鞋垫等。
这些物品大多使用的是天然生物材料，比如不同种类的植物和动物皮革。
由于生物材料具有与人体相同的物理和生化特性，因此耐用性更佳且更适合长期佩戴。
生物材料在生物医学工程中的应用生物材料在生物医学工程中的应用也非常广泛，特别在组织工程以及仿生学领域。
生物医学工程是一项比较新的跨学科领域，它的研究方向是开发与人体相容的材料，并以此为基础制造各种医学器械，例如人工关节等。
组织工程则是利用特定的生物材料和细胞，通过精密的组织工程技术，制造出具有细胞和矩阵组成的合成组织。
例如，组织工程技术可以用于重建烧伤或其他生物体美容手术的皮肤组织。
一般来说，组织工程技术是采用合适的生物材料培养细胞，再将其移植到体内，以重建受损的部位。
除此之外，生物材料也可以用于人工器官的制造，比如智能心脏或肝脏等。
生物材料在组织工程中的断层问题但是，生物材料在本领域还存在着一些难以克服的问题。
其中最主要的就是生物材料的身体排斥性。
身体排斥性是指当草药或某些材料被人体吸收后，人体免疫细胞误认为它们是入侵体，从而产生抗体攻击。
这种情况常常容易导致移植物耐受性下降，导致患者需要接受长期的免疫抑制。
生物材料未来的应用与发展未来，生物材料将会有更加广泛的应用。
随着对生物材料研究的深入，可用于生物医学工程和组织工程的新型材料不断产生。
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生物材料在医学中的应用与发展[摘要]概述了生物材料发展的三个阶段,包括惰性生物材料阶段(替代修复)、生物材料生物化阶段、组织工程支架材料阶段。
对这三个阶段中生物材料的研究状况和发展前景进行了详述，并指出目前组织工程的研究为生物材料提供了极大的发展机会:人们在可降解吸收生物材料研究方面取得了越来越多的成绩,认为天然可降解高分子材料是组织工程用支架材料研究的重点.同时还对现阶段生物材料的制备加工方法以及检测和评价方法进行了简单的介绍。
文中指出在材料制备加工方法上, 不仅需要改善既存的技术, 而且适应对生物材料的需要, 必须要开发多种实用方法; 在研究生物材料结构上目前使用的一些检测方法已成为材料结构分析的首要之选; 在生物材料的性能, 特别是生物学性能, 研究方法大多结合了物理、化学、生物学和工程学技术，一些信息技术和工程理论的研究方法也要被引入生物材料的研究方法中。
[关键词] 生物材料; 研究方法; 降解; 生物相容性前言生物材料的定义很多,归纳起来可理解为生物材料是一类用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等医疗保健领域,对人体组织、血液不致产生不良影响的功能材料。
生物材料的发展已经有非常长的历史,医学水平的提高以及人类生活质量的改善, 也促进了生物材料的发展。
生物材料是用以和生命系统结合,以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料。
根据其功能,它临床应用一般要加工成与药物一起使用或单独的部件。
人们致力于对该类功能材料的研究,旨在使该材料制成的器件能够代替或修复人体病损的组织和器官,并实现其生理功能。
研究生物材料涉及的学科领域很多,如材料、生物、医学、物理、生物化学及一些现代高技术等,相应的研究包括除生物与材料学科的评价方法外,还会有物理、化学及一些工程的研究方法,并且,不同材料具体不同的功能或用途,决定了它具备多种不同的性能,这也反映了对它的研究具有不同的方法,本文按照材料制备、组成结构及性能的关系,必要时结合其具体用途,概述生物材料的一些研究方法,评析其发展状况。
生物材料发展的三个阶段根据发展水平和产业化状况,可以把生物材料分为三个发展阶段: 一惰性生物材料, 即材料与组织细胞无界面作用;二生物材料的生物化, 即材料与组织细胞亲和性改善, 关注界面间的相互作用; 三组织工程支架材料,不仅关注材料与组织细胞的亲和性,还关注材料本身的成型、力学性能和降解能力。
下面分别讨论这三个阶段生物材料的研究状况和发展前景。
1 惰性生物材料惰性生物材料是指对人体组织化学惰性, 其物理机械和功能特性与组织匹配,使材料在应用过程中不致产生不利于功能发挥和对其它组织影响的反应,特别是与组织接触或短(长)时间不产生炎症或凝血现象, 无急性毒性或刺激反应,一般无补体激活产生的免疫反应[1]的一类功能材料。
这类材料的应用基于对材料本身性能的全面了解,是人类最早、最广泛应用的生物材料。
目前惰性生物材料主要品种有金属材料、非金属材料、有机高分子材料以及复合材料. 金属材料主要集中在不锈钢、钛、金、银等基体金属及钴、镍、银-汞合金; 非金属材料主要有氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铝酸钙等陶瓷材料;有机高分子材料品种多,应用最为广泛,它有聚乙烯、聚丙烯,聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚氨酯、硅橡胶、天然橡胶、碳纤维、聚砜纤维、聚丙烯中空纤维、吸附树脂等; 复合材料主要有纤维增强聚合物材料或金属-陶瓷复合材料[2]。
这些材料可用于人工血管、人工角膜、人工瓣膜、人工心脏及心脏辅助设备、心脏补片、人工晶状体、人工中耳骨、人工食道、喉、乳房、肾、肝、胰、胆道、输尿管、阴茎、皮肤、承力骨、颅骨、关节,以及医疗辅助设备如医用插管、输液管、输血管、手套、避孕套、绷带、止血海绵、组织黏结剂等。
材料表面的钝化也是惰性生物材料的研究内容, 表面钝化的内容是在材料表面覆盖白蛋白,抑制血小板在基材上的沉积,使凝血反应难以发生,或设计类金刚石表面,使材料表面不会引起任何细胞毒素作用、溶血作用和补体激活现象,另外该表面具有机械、热、化学和生理环境下的稳定性优点,可望成为最有发展潜力的惰性生物材料[3]。
随着医学水平的提高以及人们生活质量的改善, 惰性生物材料的应用会向更高层次生物化或组织工程化生物材料过渡。
但就目前商品化和普及应用水平看,尤其是医学的目的从治病救人转轨到预防保健过程中,需要大量常用人工器官和生物材料为主体的医疗器械,使惰性生物材料在相当长一段时间内占统治地位是研究开发的重点。
2 生物材料的生物化随着材料科学、医学的发展, 以及先进仪器设备的发明, 带动了生物材料的发展。
集中表现在发现新型生物材料,以及更多关注惰性生物材料所制成的人工器官和医疗器械在使用过程中与组织或血液产生的界面反应。
新型生物材料有代表性的成果是20世纪70年代发现的钙磷系玻璃陶瓷, 如羟基磷灰石、B- 磷酸三钙、珊瑚等[4]。
这类材料具有与人体骨组织的无机成分有类似的化学组成,材料抗压、抗折强度与人骨接近[5], 植入后与组织亲和性良好,同时有降解作用并诱导成骨细胞(加诱导因子如BMP) 的长入[6],使植入组织骨化, 一段时间后植入组织转化为正常组织等特点,也即材料在使用过程中逐渐生物化。
另一个研究重点是惰性生物材料的生物化：即在不破坏原有材料性能的基础上, 通过表面改性设计使材料在长期使用过程中与细胞亲和性好,不产生炎症、凝血、畸变、甚至癌变等反应。
研究的重点是抗凝血材料的设计与制备。
抗凝血材料设计思路有以下五点:(1)在惰性生物材料表面引入活性药物如肝素、尿激酶、前列腺素等或类肝素化[7-10],这种生物化方法的关键是以物理或化学方法引入这些高抗凝血活性物质,材料在使用过程中表面维持一定量的抗凝血活性药物;( 2)表面接枝亲水性分子链[11-12]，是疏水高分子生物材料生物化的一大内容,主要在表面接枝PEO或甲基丙烯酸羟乙酯等亲水链, 使材料在体液或血液环境中表面完全亲水；(3) 设计表面微相分离结构也是材料生物化的内容, 微相分离是血管壁内皮的结构特征,即亲水糖链和疏水脂质体形成两相镶嵌结构, 模仿这类结构可望改善材料的抗凝血性。
目前主要通过共混或共聚方法在高分子聚合物如聚氨酯表面引入微相分离结构。
值得注意的是微相分离结构对材料抗凝血性能提高的机制没有完全弄清楚,使该方法的研究受到制约;(4) 接枝蛋白质或氨基酸, 产生免疫吸附[13],这主要是基于蛋白质、氨基酸或核酸与细胞有更好的亲和性;天然高分子如甲壳糖、胶原、明胶、蛋白微丝等生物材料的研究表明, 它们的抗凝血性能和组织亲和性优于一般生物材料,关键在于一系列处理过程中如何维持天然材料的结构性能,尤其是维持材料的免疫性能;(5) 表面液晶结构设计, 使材料表面与细胞表面产生类似的物理结构或化学结构,该研究已经证明表面液晶结构的形成有利于材料抗凝血性能的提高[14]。
.3 组织工程支架材料材料生物化毕竟不能改变材料的基本结构,这为材料的长期使用留下隐患,同时器官( 尤其是组织) 是一个复杂的系统,不可能用单一无活性的材料来模仿其全部或大部分功能。
因此在器官( 或组织) 供体来源非常有限的情况下,如何在体外培养出正常的组织供手术使用, 是医学界和生物医学工程学界追求的目标之一。
组织工程的出现和发展为这一目标的实现提供了可能。
组织工程是近十年发展起来的一门新兴学科, 它是应用生命科学和工程的原理与方法,研究、开发用于修复、增进或改善人体各种组织或器官损伤后功能和形态的新学科,作为生物医学工程的一个重要分支,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一个新的里程碑。
组织工程的关键是构建细胞和生物材料的三维空间复合体,该结构是细胞获取营养、气体交换、废物排泄和生长代谢的场所, 是新的具有形态和功能的组织、器官的基础。
生物材料在组织工程中占据非常重要的地位, 同时组织工程也为生物材料出了难题和提供了发展方向。
生物材料的制备加工方法以及检测和评价方法1常用的结构检测方法通过各种技术获得生物材料后,人们为了更深刻地了解它的特性,往往必须先研究材料的组成和微观结构。
在研究生物材料的微观形貌、组成、结构最常用的检测方法主要有:扫描电镜观察(SEM)、透射电镜观察(TEM)、X射线电光分光光谱法(XPS)、X射线衍射法(XRD)、傅立叶变换红外光谱法(FTIR- ART)、原子力显微镜(AFM)、X射线能谱分析(EDX)等,这些研究手段或单独或连用来研究材料的组成和结构;有些设备具有多样功能,不只能观测材料的形貌结构,还能用来测定材料的成分。
从目前研究生物材料的文献来看,以上方法似乎早已成为研究者研究材料微观结构的首要之选。
2理化性能的研究方法生物材料的性质包含很广泛的内容,主要有三大类:物理性能、化学性能以及生物学性能。
不同用途的材料会对它们的各项性能有不同轻重的要求。
例如,对于生物降解材料,人们会重点关注它在生物体内逐渐分解或破坏的行为和程度,即其降解性。
因此,研究生物材料的理化性能,并不是每一项目都给予关注。
目前,羟基磷灰石(HA)是生物材料界研究比较多的一种生物陶瓷材料,它正广泛地应用于很多方面,并有进一步扩大应用范围的可能。
因此,它各个方面的性能受到了广泛的重视,通过对它性能研究方法的了解,可以认识一些生物材料性能的研究方法。
3生物学评价方法生物相容性是生物材料能否应用于临床的关键因素之一。
评价一个生物材料的生物学性能,主要看材料与机体的相互作用,包括材料反应和宿主反应。
由于不同材料的用途不同,其生物学评价项目内容和水平亦不同,项目内容的不同,具体要确定的研究方法也会不同[15-21]。
国外对生物材料器件评价根据体外、体内及体外和体内之间的位臵,分为短期和长期,它们的方法各不同。
较为复杂的是体内植入材料,它的短期的评价方法有刺激实验、致敏实验、细胞毒性实验、全身急性毒性实验、血液相容性实验、热原实验、植入实验和致突变遗传毒性实验,长期的评价方法包括亚慢性毒性实验、慢性毒性实验、致癌实验、生殖和发育毒性实验及体内降解实验。
材料的生物学性能的评价系统是一个极其复杂而又处于动态变化的,其方法也是极其复杂,并随研究内容的发展而变化。
常规的生物学评价实验方法,对研究智能性生物医用材料或组织工程所需的细胞基质支架材料的生物相容性,很难满足新的功效性能的要求。
在研究新材料的同时应设计、研究建立智能性要求的新的生物相容性实验方法,如材料对本细胞培养、粘附、克隆化的实验方法;细胞扩增过程中细胞生长与凋亡基因调控的实验方法;人体各种促进细胞功能或抵制细胞功能的细胞因子与材料相互作用产生的正、负效应的实验方法;材料在体内降解过程中降解产物对体内代谢影响的实验方法。