生物相容性评价课件 (一)
第5章 生物相容性及评价 第1节
宿主体对材料的作用⏹物理-机械作用––––材料与材料、材料与组织间的磨损疲劳、断裂浸蚀与腐蚀材料的老化与扩散⏹生物学作用–表面吸附：1）生物体内的物质与材料表面发生化学作用，使材料表面的化学性质发生变化；2）材料表面通过物理吸附作用使其表面覆盖一层生物分子–酶解(enzymatic degradation):体内的主要生物化学过程，材料的老化、疲劳、降解、渗出等都与酶的作用有关–钙化(calcification)：材料吸收体内钙离子引起的矿物质沉积会使材料变硬而失去功能7炎症反应结缔组织增生组织反应细胞增殖及凋亡植入物包囊形成凝血、血栓生物相容性宿主反应血液反应免疫反应组织粘连坏死细胞免疫反应体液免疫反应补体系统反应溶血、出血血小板变化白细胞变化红血球变化密度几何形状材料反应物理性变化化学性变化亲-疏水性酸碱性吸附性溶胀性力学性能热学性能电学性能表面性能水溶性注：目前一些国内外论著很少提出材料的免疫相容性问题（通常把这部分内容放到稳定性组织相容性内讨论），但从临床的角度考虑，免疫相容性更为重要。
生物医用材料的生物相容性反应8生物材料学家：改变生物材料的组成和加工过5A.2组织相容性What happens when a foreign object enters the body?●植入一个生物材料或装置到体内环境需要注射、置入或外科植入，这些过程会损伤相关的组织或器官●生物材料或装置的植入是对机体内部状态或内环境稳定的一种侵袭，为抵御入侵物并恢复机体的内环境稳定，机体自身形成了多种防御机制（i.e.,固有性或非特异性免疫，获得性或特异性免疫）●防御机制最初用以抵御病原体的入侵，但是许多细胞及信号分子也对植入材料作出相应●组织相容性是指材料与活体组织之间相互容纳的程度，即材料的植入或接触对组织的组成、形态结构和功能的影响程度15chronic inflammationnormal tissuehealingseconds-minutes foreign bodyremoved/dissolved/digested months- yearsminutes-dayscell interrogation weeksfibrousencapsulation16/acute inflammation移植后4天N移植后12周PP移植后3周FCP PFFC M创伤血液-材料相互作用(和炎症反应密切相关，由对血管结缔组织的激活开始)暂时性基质的生成**急性炎症慢性炎症肉芽组织形成异物反应纤维化/纤维包囊形成**即血液蛋白质沉积到生物材料表面，包括有凝血和血栓形成系统激活后产生的纤维蛋白，补体系统释放的炎性产物，急性慢性中性粒细胞肉芽组织巨噬细胞新生血管化异物巨细胞伤口愈合强度成纤维细胞阶段纤维化单核粒细胞时间（分钟，小时，天，周）植入生物材料引起的急性炎症反应、慢性炎症反应、肉芽组织形成、异物反应随21a 血细胞渗出 c趋化因子受体中性粒细胞整合素趋化源类黏蛋白细胞粘附分子渗透性增大选择蛋白免疫球蛋白族粘附分子b 滚动激活停止/粘附跨内皮迁移(a)中性粒细胞结合到血管内皮上，渗入血管内皮层，向炎症区迁移；(b)这会涉及4个步骤：滚动、激活、停止/粘附、和跨内皮迁移；(c)中性粒细胞在血液流动过程中能滚动是因为选择蛋白和糖类粘附分子的低亲和力(stepI)，进而中性粒细胞被趋化因子激活，导致细胞内通路的激活来诱导整合素分子构象改变(step内皮细胞层2)，整合素与免疫球蛋白族较高的亲和力使中性粒细胞得以停止/中性粒细胞的迁移和外渗粘附(step 3)。
《生物医用材料》第三章生物相容性及生物学评价
2.3 材料或器械影响血液相容性的可能 因素
影响血液凝固（血栓形成）有三大要素： 血液化学、血液接触的表面、血液流 动形式。
因此材料或器械影响血液相容性的可能 因素有：
1) 材料的性质: 材料的本体和 表面特性 2)材料或器械的外形与尺寸
1）材料性能的影响
➢ 本体性能的影响： Ni引起癌变，碳素材料抗血栓性能好，聚氨酯抗凝
吸附血浆蛋白，包括白蛋白、球蛋白、纤 维蛋白原等）； ➢溶血、白细胞减少等细胞水平的反映； ➢凝血系统、纤溶系统激活等血浆蛋白水平 反映； ➢免疫成分的改变、补体的激活以及血小板 受体的释放等分子水平的反映。
• 适宜的血液相容性材料应不损伤血液成分 和功能。
2）材料与血液的相互作用过程:
材料与血液接触后的相互作用可分为3个阶段:
B．材料反应
1. 物理机制的反应 a. 摩擦磨损 b．疲劳损伤 c．应力腐蚀引起断裂 d．腐蚀 e．降解及分解
2. 生理反应 a．吸收组织物质 b．酶的降解 c. 钙化
金属植入物表面分子水平的反应
第二节 材料的血液相容性 bloodcompatibility
2.1 材料与血液的相互作用： 1）生物材料可能引起的血液的变化： ➢生物材料的界面现象（在材料的表面首先
血性较好。
➢ 表面性能的影响： 表面形貌：表面粗糙度、表面织构、多孔性。
材料表面越粗糙，暴露在血液上的面积越大，凝血 的可能性也就越大，但如果在0,1~2 UM的范围内 存在不均匀结构，可提高材料的抗凝血性能
表面成分：例如表面涂覆碳素材料可抗血栓
血管支架表面改性薄膜
无机惰性薄膜提高支架的抗血栓性能 贵 金 属 涂 层 碳 化 物 涂 层 类金刚石薄膜
Uncoated
第十一章生物相容性评价
② 主要与组织和组织液接触的器械：如起搏器、药物给入
器械、神经肌肉传感器和刺激器、人工肌腱、乳房植入物、 人工喉、骨膜下植入物和结扎夹；
b) 血液：主要与血液接触的器械；如起搏器电极、人工动
静脉瘘管、心脏瓣膜、血管移植物、体内药物释放导管和 心室辅助装置。
四、按接触时间分类
医疗器械应按以下接触时间进行分类：
无菌医疗器械与植入性医疗器械的主要性 能有
物理性能 化学性能 生物性能 电学性能 力学性能 其他性能等
标准指出在下列任一情况下，应考虑对材料或最 终产品重新进行生物学评价：
a) 制造产品所用材料来源或技术条件改变时： b) 产品配方、工艺、初级包装或灭菌改变时： c) 储存期内最终产品中的任何变化： d) 产品用途改变时： e) 有迹象表明产品用于人体时会产生不良作用。
当医用材料植入人体某部位，局部的组织对
异物的反应属于一种机体防御性对答反应，植入
ห้องสมุดไป่ตู้
物体周围组织将出现白细胞、淋巴细胞和吞噬细
胞聚集，发生不同程度的急性炎症。
（二）、血液相容性
生物医用材料与血液直接接触时，血液与材料之间将
产生一系列生物反应。反应表现为材料表面出现血浆蛋白
被吸附，血小板粘附、聚集、变形，凝血系统、纤溶系统
器械总体生物学评价应考虑以下方面：
1、生产所用材料； 2、添加剂、加工过程污染物和残留物；（GB/T16886.7） 3、可沥滤物质；（GB/T16886.17） 4、降解产物；（GB/T16886.13、 GB/T16886. 14、GB/T16886.15） 5、其他成分以及它们在最终产品上的相互作用； 6、最终产品的性能与特点。 7、最终产品的物理特性。包括但不限于：多孔性、颗粒大小、形
生物医用材料专题1生物医用材料的生物相容性及生物学评价
专题、生物医用材料的生物相容性及其生物学评价生物医用材料必须具备优良的生物相容性才能被人体接受，保证临床使用的安全性。
生物相容性问题在70年代初开始受到各国政府和学术界的重视。
1992年国际标准化组织(iso)发布医用装置生物学评价标准(iso 10993-1992)。
1997年国内发布了医疗器械生物学评价标准GB／T16886，等同采用了ISO10993-1992标准。
第一节、生物相容性概念和原理生物医用材料必须对人体无毒、无致敏、无刺激、无遗传毒性、无致癌性，对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。
材料的生物相容性是生物医用材料研究设计中首先考虑的重要问题。
生物医用材料与组织、细胞、血液接触时，会产生各种反应，（包括宿主反应（即机体生物学反应）和材料反应）。
见下图。
材料与机体之间的反应，影响到各自的功能和性质，下图是上表中生物相容性反应的后果。
多数医用材料植入体内以后，物理的化学的性状会变化。
引起生物医用材料变化的因素有：(1)生理活动中骨路、关节、肌肉的力学性动态运动；(2)细胞生物电、磁场和电解、氧化作用：(3)新陈代谢过程中生物化学和酶催化反应；(4)细胞粘附吞噬作用：(5)体液中各种酶、细胞因子、蛋白质、氨基酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用。
另一方面，医用材料植入人体后，机体会发生三种生物学反应：组织反应、血液反应和免疫反应。
引起生物体反应的因素有：(1)材料中残留有毒性的低分子物质；(2)材料聚合过程残留有毒性、刺激性的单体；(3)材料及制品在灭菌过程中吸附了化学毒剂和高温引发的裂解(4)材料和制品的形状、大小、表面光滑程度(5)材料的酸碱度。
生物相容性的分类生物医用材料的生物相容性分为两类：若材料用于心血管系统与血液直接接触，主要考察与血液的相互作用，称为血液相容性；若与心血管系统外的组织和器官接触，主要考察与组织的相互作用，称为组织相容性或一般生物相容性。
所有医用材料和装置都将首先遇到组织相容性问题（即便是人工心血管系统），所以叫做一般生物相容性。
透析膜生物相容性PPT课件
目 录
• 引言 • 透析膜的生物相容性 • 透析膜材料的生物相容性 • 提高透析膜生物相容性的方法 • 透析膜生物相容性的临床应用 • 结论与展望
01
CATALOGUE
引言
透析膜的简介
01
透析膜是一种半透膜，主要用于 血液透析、腹膜透析等治疗中， 能够将血液中的有害物质清除出 去，起到净化血液的作用。
砜、聚醚砜等。
调整生产工艺
优化透析膜的生产工艺，如控制温 度、压力、浓度等工艺参数，以提 高膜的生物相容性。
引入添加剂
在生产过程中添加具有生物活性的 添加剂，如抗凝血剂、抗菌剂等， 以提高膜的生物相容性。
新型制备方法的研究
3D打印技术
利用3D打印技术制备具有复杂结 构和孔径的透析膜，以满足个性
化治疗的需求。
THANKS
感谢观看
生物相容性
合成膜和复合膜的生物相 容性优于纤维素膜，因为 它们不易产生过敏反应。
通透性
纤维素膜的通透性较好， 但合成膜和复合膜的通透 性也足够满足透析需求。
稳定性
合成膜和复合膜的稳定性 优于纤维素膜，能够更好 地抵抗化学和物理因素的 破坏。
新型透析膜材料的研发
新型透析膜材料应具备更好的生物相 容性、通透性和稳定性，以满足不断 发展的医疗需求。
新型透析膜材料的研发方向包括开发 具有抗凝血、抗炎、抗氧化等功能的 材料，以及提高膜的机械性能和长期 稳定性等。
04
CATALOGUE
提高透析膜生物相容性的方法
表面改性技术
表面涂层技术
表面粗糙度控制
通过在透析膜表面涂覆一层具有良好 生物相容性的材料，如聚乙烯吡咯烷 酮、肝素等，以提高膜的生物相容性 。
医疗器械生物相容性概述 ppt课件
体外哺乳动物细胞染色体畸变试验
测试系统： 中国地鼠卵巢（CHO）细胞株；中国地鼠肺（CHL）细胞 株； 人外周血淋巴细胞
剂量设置 阴性对照组/溶剂对照组；阳性对照组；受试物至少三 个剂量组； 最高浓度的选择：决定最高浓度的因素是细胞毒性、 受试物在试验系统中的溶解度以及pH或渗透分子浓度 (osmolality)的改变。 最高浓度应能明显降低细医疗胞器械覆生盖物相程容性度概述、细胞计数或有
微核是染色单体或染色体的无着丝粒断片，或因纺锤体受损而丢失的整 个染色体，在细胞分裂后期，仍然遗留在细胞质中，末期之后，单独形 成一个或几个规则的次核，被包含在医子疗器细械胞生物的相细容胞性概质述内。
啮齿动物微核试验
剂量设置：
阴性对照组/溶剂对照组； 受试物至少三个剂量组； 阳性对照组；
标准分类
医疗器材生物学评估架构与原则 第1部分：评价与试验
材料特性与实质对等
第7部分：环氧乙烷灭菌残留量 第9部分：潜在降解产物的定性和定量框架 第13部分：聚合物医疗器械的降解产物的定性与定量 第14部分：陶瓷降解产物的定性与定量 第15部分：金属与合金降解产物的定性与定量 第17部分：可沥滤物允许限量的建立 第18部分：材料的化学特性 第19部分：材料的物理化学、形态学和地形学特点
医疗器械生物相容性概述
标准分类
具体实验
第2部分：动物保护要求 第3部分：遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验 第4部分：与血液相互作用试验选择 第5部分：体外细胞毒性试验 第6部分：植入后局部反应试验 第10部分：刺激与迟发型超敏反应试验 第11部分：全身毒性试验 第16部分：降解产物和可溶出物的毒代动力学研究设计 第20部分：医疗器械免疫学毒性试验原则和方法
《生物相容性评价》PPT课件
ppt课件
20
器械总体生物学评价应考虑以下方面： 1、生产所用材料； 2、添加剂、加工过程污染物和残留物；（GB/T16886.7） 3、可沥滤物质；（GB/T16886.17） 4、降解产物；（GB/T16886.13、 GB/T16886. 14、GB/T16886.15） 5、其他成分以及它们在最终产品上的相互作用； 6、最终产品的性能与特点。 7、最终产品的物理特性。包括但不限于：多孔性、颗粒大小、形
பைடு நூலகம்
② 主要与组织和组织液接触的器械：如起搏器、药物给入 器械、神经肌肉传感器和刺激器、人工肌腱、乳房植入物、 人工喉、骨膜下植入物和结扎夹；
b) 血液：主要与血液接触的器械；如起搏器电极、人工动 静脉瘘管、心脏瓣膜、血管移植物、体内药物释放导管和 心室辅助装置。
ppt课件
17
四、按接触时间分类
ppt课件
18
无菌医疗器械与植入性医疗器械的主要性 能有
物理性能 化学性能 生物性能 电学性能 力学性能 其他性能等
ppt课件
19
标准指出在下列任一情况下，应考虑对材料或最 终产品重新进行生物学评价：
a) 制造产品所用材料来源或技术条件改变时： b) 产品配方、工艺、初级包装或灭菌改变时： c) 储存期内最终产品中的任何变化： d) 产品用途改变时： e) 有迹象表明产品用于人体时会产生不良作用。
方案1： a) 、细菌性基因突变试验(OECD 471) b) 、哺乳动物基因突变试验(OECD 476) c) 、哺乳动物基因畸变试验(OECD 473) 方案2： a) 、细菌性基因突变试验(OECD 471) 和 b) 、哺乳动物基因突变试验(OECD 476)，特别是小鼠淋巴
瘤测定集落数和形态鉴定包含着两个终点结果（畸变和基 因突变）。 如方案1体外试验均为阴性，可不必进行动物体内试验。
生物相容性及生物学评价
存活 分泌
轻炎症
黏附 无致畸性 无遗传毒性
细胞/组织相容性 增殖 无致敏性 无生殖毒性
生
物
分化 无致癌性
相
容
抗血栓 血液学：溶血
性
血液相容性
抗凝血 补体系统
血小板
分子生物相容性：在分子水平上研究生物相容性
引起生物体反应的因素：
1、材料中残留的毒性低分子物质 2、材料及其制品在灭菌过程中吸附了化学毒剂和高温引
生物材料相关炎症的产生是炎症细胞，炎症因子，补体以及 酶，氧自由基共同作用的结果。以上的各个因素之间相互制 约促进，构成了一个庞大炎症调节网络系统。炎症反应及其 效应物会引起机体一系列综合征，包括感染、材料降解、血 栓形成等。
材料表面的微结构、化学和介电等性质都直接影响炎症细胞 对材料的反应。
植入材料与免疫反应
物 医
凝血系统的激活
血液反应
纤溶系统的激活 溶血反应
用
急性白血球减少
材
细胞因子反应及蛋白粘附等
料 与 生
生物反应
免疫反应
补体系统激活 体液性免疫（抗原- 抗体反应） 细胞性免疫（免疫细胞的激活）
………..
物
炎症反应
体
细胞黏附
间
组织反应 细胞增殖（异常分化）
的 相 互 作
材料反应
形成伪内膜 细胞质转移
材料与宿主产生相互作用：生物化学 生物力学 生物电学
生物相容性分类：
➢ 细胞相容性, cellular compatibility, cyto-
➢ 组织相容性, tissue compatibility
➢ 血液相容性, blood compatibility, hemo-
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物相容性评价课件 (一)
生物相容性评价课件是近年来医学研究领域内比较热门的话题之一。
生物相容性评价是一种针对材料与生物体接触引起的组织或器官反应
进行的评估方法。
该课件旨在介绍生物相容性评价的基础知识和技术，以及相关的研究成果和应用场景。
一、生物相容性的基本概念和意义
生物相容性指的是某一种物质或材料不会对机体产生不良的影响，甚
至是与机体各种系统产生良好的结合、适应和调节。
生物相容性评价
是一种通过对材料与生物体结合过程中引起的组织或器官反应的评估
方法，从而提高医疗材料的使用安全。
由于每个人的生体组织不同，
因此生物相容性评价需要进行不同级别的评估，以确保具有一定的外
科医疗应用价值和安全性。
二、生物相容性评价的技术方法
生物相容性评价的技术方法包括了生化评价、细胞培养、动物性评价
和临床研究等。
生化评价是通过对生物体内主要生化指标(如酶、蛋白等)的分析，评估材料对生体组织的影响。
细胞培养是通过体外培养某
一种组织细胞，观察并分析材料对细胞的影响。
动物性评价是建立动
物模型，通过对不同动物进行生物相容性评价，以获取更加可靠的研
究结果。
临床研究是利用临床观察数据和客观检验结果来评估某一材
料的生物相容性。
三、生物相容性的应用场景
除了生物医学领域外，生物相容性评价还包括食品、饮料和日常用品
的安全性评估等方面。
生物相容性评价技术的应用场景十分广泛，具有极高的研究和应用价值。
四、生物相容性评价的研究进展
随着生物医学研究的不断深入，生物相容性评价技术也在不断更新和发展。
其中包括了纳米生物技术、生物反应器技术等新技术的应用，以及对动物试验的替代技术的研究等。
这些新技术的应用，不仅有望有效提高生物相容性评价的准确性和可靠性，同时也大大缩短了研究周期。
总之，生物相容性评价是一项非常重要的研究内容，对人类健康和生活的安全具有极高的意义。
希望随着生物医学和相关领域的发展，生物相容性评价技术能够得到更好的发展和应用。