材料 生物材料與人工器官作業(yè)

材料 生物材料與人工器官作業(yè) 第2章 1、有大量的文獻(xiàn)涉及控制血液與材料的相互作用。 通過查閱文獻(xiàn)，詳細(xì)了解人體血栓形成的機(jī)理,描述由材料引發(fā)的血栓形成的途徑,這些途徑之間有聯(lián)系嗎？有怎樣的聯(lián)系？第2章 1、有大量的文獻(xiàn)涉及控制血液與材料的相互作用。 通過查閱文獻(xiàn)，詳細(xì)了解人體血栓形成的機(jī)理,描述由材料引發(fā)的血栓形成的途徑,這些途徑之間有聯(lián)系嗎？有怎樣的聯(lián)系？答1）正常的血管內(nèi)膜光滑,血小板不易粘附、聚集。 2）內(nèi)皮細(xì)胞能產(chǎn)生抗凝血的物質(zhì)（如抗凝血酶）和抗血小板聚集的物質(zhì)（如前列腺環(huán)素）。 3）正常血流速度和流向?qū)Ψ乐寡ㄐ纬善鹬匾饔谩?正常的血流速度較快,有形成份(細(xì)胞)在血管中心流動(軸流),血漿在邊緣流動(邊流),使血小板不易與血管壁的內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生粘附和聚集。 4）正常時，血液中的凝血因子雖不斷被激活，但又不斷被血液稀釋或沖走；盡管血管上時有微量的纖維蛋白沉著，但又不斷地被纖維蛋白溶解酶所溶解。 生物材料表面與血液接觸后，將通過凝血因子活化途徑及血小板活化途徑產(chǎn)生凝血，形成血栓。 凝血因子活化途徑生物材料表面與血液接觸，活化凝血因子,繼而活化凝血因子、XIII，產(chǎn)生凝血酶原激活物，激活凝血酶，水解纖維蛋白原，造成纖維蛋白沉積，形成血栓；或者通過組織因子作用，按照外源性途徑同樣形成血栓。 血小板活化途徑生物材料與血液接觸后，首先發(fā)生蛋白吸附，進(jìn)而導(dǎo)致血小板粘附，變形，釋放和聚集，最終形成血小板血栓；此外，蛋白吸附還可誘導(dǎo)紅細(xì)胞粘附，溶血和釋放，最終也將產(chǎn)生相同結(jié)果。 2、人工心臟的組成？泵的分類及特點(diǎn)？A.人工心臟的組成1）血泵。 形狀容積、血流動力、溶凝、力學(xué)、老化、噪聲、協(xié)調(diào)。 按搏動方式分為脈動式和非脈動式；按形狀分為容積式和葉片式。 2）監(jiān)測與控制系統(tǒng)。 主要內(nèi)容包括血泵的功能(驅(qū)動壓力、搏出量、回流量等)；驅(qū)動裝置的運(yùn)行指標(biāo)；生理指標(biāo)（心率、輸出量、壓力、血C02等）3）驅(qū)動裝置。 為血泵的搏動提供動能，有葉動式、氣動式、電動式、磁力驅(qū)動式。 4）能源供給。 有交流電源、電池、核能源和生物能源之分。 B.泵的分類及特點(diǎn)1)容積式A.優(yōu)點(diǎn)脈動式，與人的正常生理結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，有利于臟器的血液微循環(huán)灌注。 B.缺點(diǎn)體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易植入體內(nèi)；必須有管路連接體內(nèi)外，故易感染；關(guān)鍵部件瓣和膜易損壞，且是血栓易形成的部位；能耗大。 2）葉片式A.優(yōu)點(diǎn)不需要單向閥門，結(jié)構(gòu)比較簡單，體積小，流量大，效率高，易植入體內(nèi)；與血液接觸面積小，抗血栓性能好；因可植入，感染問題可得到較好解決；耐久性好；功耗低；易于操作；價格較低。 B.缺點(diǎn)非仿生；葉片高速旋轉(zhuǎn)，對血液成份可能造成破壞；長期密封困難。 3、心臟起搏器、主動脈內(nèi)氣囊反搏、動力性心肌成形術(shù)、骨骼肌心臟輔助，它們輔助心臟工作的原理？ 3、心臟起搏器、主動脈內(nèi)氣囊反搏、動力性心肌成形術(shù)、骨骼肌心臟輔助，它們輔助心臟工作的原理？答心臟起搏器是通過發(fā)放電脈沖模擬心臟的沖動發(fā)生和傳導(dǎo)等電生理功能，治療由于某些心律失常所致的心臟機(jī)能障礙的一種電子裝置。 1）構(gòu)造它由脈沖發(fā)生器和電極-導(dǎo)線構(gòu)成。 脈沖發(fā)生器由能源、釋放與調(diào)節(jié)電脈沖的電路和外殼組成，要求小、輕、薄、功能多、壽限長、安全可靠。 電極按其接觸心肌的部位分為心外膜-心肌電極、心內(nèi)膜電極；起搏方式分為單極起搏和雙極起搏。 導(dǎo)線包括金屬絲導(dǎo)體和絕緣包鞘。 利用一根帶有氣囊的導(dǎo)管插入主動脈內(nèi)，配合病人的心臟的收縮與舒張進(jìn)行抽吸與加壓，幫助心臟工作。 分為以下兩個階段1）收縮抽吸在心室收縮之前的瞬間，控制裝置抽氣，致使氣囊收縮，主動脈壓力下降，留出主動脈空間，心臟射血進(jìn)入主動脈，可緩解心臟負(fù)荷。 2）舒張加壓在心室舒張之前的瞬間，氣囊突然充氣，排開一定的血液，使主動脈的壓力增大，心臟出口處壓力增高，冠狀動脈和其它幾個動脈分支灌注壓增大，血液被壓入這些動脈，使心肌缺血得到緩解，其它血管的血液供應(yīng)也得到改善，心搏出量上升，并對腦及上肢的供血也得到改善。 這一充氣擴(kuò)張過程又叫做“反搏”。 應(yīng)用帶神經(jīng)血管蒂的背闊肌包裹心室，同時植入心臟肌肉刺激系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的脈沖刺激下，移植的背闊肌轉(zhuǎn)化為耐疲勞肌肉，并與心室同步收縮，增強(qiáng)心臟的收縮功能，限制心室的繼續(xù)擴(kuò)張，從而達(dá)到長期輔助心臟，治療慢性心力衰竭的目的。 4、查閱文獻(xiàn),了解人工心臟及心臟輔助裝置的研究。 這是一個活躍的研究領(lǐng)域嗎?你發(fā)現(xiàn)研究的重點(diǎn)是什么? 4、查閱文獻(xiàn),了解人工心臟及心臟輔助裝置的研究。 這是一個活躍的研究領(lǐng)域嗎?你發(fā)現(xiàn)研究的重點(diǎn)是什么?答1存在的問題A抗血栓性能的提高；B機(jī)械性能的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)生理性調(diào)控；C植入后感染；D能源；E長期性、永久性植入。 2發(fā)展方向A小型化，微型化，同時具有高供血效能；B無線自動控制，體內(nèi)外無連線，根據(jù)身體需要自動調(diào)控生理參數(shù)；C不凝血，不老化，不腐蝕，經(jīng)久耐用；D安全可靠的控制系統(tǒng)和能源供應(yīng)第3章 1、說明籠球瓣、籠碟瓣、斜碟瓣、雙葉瓣的特點(diǎn)。 第3章 1、說明籠球瓣、籠碟瓣、斜碟瓣、雙葉瓣的特點(diǎn)。 答1）籠球瓣和籠碟瓣的特點(diǎn)A.周圍血流型，即血流必須繞過阻塞體，從其周邊通過，血流阻力和跨瓣壓差大，易產(chǎn)生渦流，血流動力學(xué)差，易造成血栓，溶血多。 B.閥體與瓣架碰撞，易磨損。 籠球瓣大，易產(chǎn)生期前收縮，出現(xiàn)心律失常。 C.籠碟瓣碟片不靈活，可能卡在籠架的對角位造成患者因急性閉鎖不全而突然死亡，且有瓣柱折斷、碟片磨損、甚至脫落的危險(xiǎn)。 2)斜碟瓣的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)A.鉸鏈代替籠架，重量較輕，體積較小,輕巧。 B.半中心血流型,血流經(jīng)過阻力較小,血流動力學(xué)性能較好，耐久性好。 缺點(diǎn)a.鉸鏈可能折斷b.血栓問題仍沒有很好解決3)雙葉瓣的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)屬中心血流型，血流動力學(xué)好，其血流動力學(xué)狀況優(yōu)于以往所有的機(jī)械瓣。 瓣葉運(yùn)動靈活，有效瓣口面積較大，跨瓣壓差小，血栓栓塞率低。 廣泛采用。 缺點(diǎn)兩個瓣葉運(yùn)動不同步；關(guān)閉性能不夠理想；鉸鏈處機(jī)械加工困難；抗凝問題仍沒有徹底解決。 2、目前機(jī)械瓣使用的材料主要有哪些？答瓣架、阻塞體（瓣葉）材料硅橡膠(Silicone)、聚四氟乙烯(Teflon)、縮醛樹脂(Derline)、鈷合金如CoCrMo合金stellite合金、鈦合金、不銹鋼、石墨、低溫各向同性熱解碳涂層、類金剛石涂層、聚氨酯。 縫合環(huán)材料聚對苯二甲酸乙二醇酯(滌綸)，針織物形式；聚四氟乙烯，針織物形式；超低溫各向同性碳，涂層形式。 3、戊二醛處理生物瓣的作用？答A使膠原分子交聯(lián)，使處理后的生物組織更結(jié)實(shí)、更穩(wěn)定，增加材料的強(qiáng)度和耐久性；B封閉抗原基，使抗原性大大降低；C消毒。 4、什么是生物瓣的鈣化？鈣化是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物化學(xué)過程，有大量的研究報(bào)告。 查閱文獻(xiàn)，了解鈣化的因素有哪些？ 4、什么是生物瓣的鈣化？鈣化是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物化學(xué)過程，有大量的研究報(bào)告。 查閱文獻(xiàn)，了解鈣化的因素有哪些？答 （1）生物瓣的鈣化主要是鈣、磷以結(jié)晶形式沉積在生物瓣組織中，導(dǎo)致生物瓣材料彈性、韌性和機(jī)械強(qiáng)度發(fā)生很大變化，造成生物瓣失靈。 鈣化沉積物是一種復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石樣物質(zhì)。 （2）影響因素宿主、血流動力學(xué)、瓣膜表面電荷、瓣膜材料、材料應(yīng)力分布、戊二醛處理、生物瓣表面缺乏完整的內(nèi)皮細(xì)胞、制造工藝與設(shè)計(jì)等。 5、如果你的某位朋友需要置換人工心臟瓣膜（機(jī)械瓣或生物瓣），從人工器官的專業(yè)角度，你會給他一些什么建議？ 5、如果你的某位朋友需要置換人工心臟瓣膜（機(jī)械瓣或生物瓣），從人工器官的專業(yè)角度，你會給他一些什么建議？答我會先告訴他機(jī)械瓣與生物瓣各自的優(yōu)缺點(diǎn)， （1）機(jī)械瓣耐久性優(yōu)異。 但是血流動力學(xué)效果較生物瓣差；剛性非生物材料，關(guān)閉不柔和；易產(chǎn)生血栓栓塞，須終身抗凝；可能造成出血合并癥，創(chuàng)傷后大出血；價格較高。 （2）生物瓣材料易得，造價較低；仿生性強(qiáng)，瓣葉具有柔性，中心血流型，血流阻力小，對血液成份破壞少，血流動力學(xué)效果較好；生物材料，血栓率低，一般不必終身抗凝；但是鈣化常造成生物瓣失靈；另外，原發(fā)性膠原組織退變而引起的瓣葉撕裂、穿孔、或鈣化變硬等，致使瓣膜失效。 生物瓣的使用壽命多數(shù)介于7至10年，其耐久性不如機(jī)械瓣。 不能用于兒童，不宜用于年輕人。 此外，我還會將人工心瓣的選擇原則告訴他， （1）機(jī)械瓣年輕患者（45歲以下）服抗凝藥無禁忌者、兒童。 （2）生物瓣對抗凝治療有絕對禁忌者、希望妊娠的年輕婦女、60歲以上及心臟病嚴(yán)重，估計(jì)壽命不會超過15年者、邊遠(yuǎn)地區(qū)無法進(jìn)行抗凝治療與監(jiān)護(hù)者。 第4章 1、你所在的公司準(zhǔn)備發(fā)展一種聚合物材料作為血管植入物，你是負(fù)責(zé)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的生物醫(yī)學(xué)工程師，你會考慮哪些材料？解釋你的選擇。 1、你所在的公司準(zhǔn)備發(fā)展一種聚合物材料作為血管植入物，你是負(fù)責(zé)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的生物醫(yī)學(xué)工程師，你會考慮哪些材料？解釋你的選擇。 答由于是發(fā)展一種聚合物材料作為血管植入物,也即合成的人工血管，因此需滿足 (1)具備醫(yī)用高分子材料的條件，也即a.在體內(nèi)不變性，無毒性；b.對人體組織無異物反應(yīng)；c.不發(fā)生癌；d.無抗原性；e.有耐久性，經(jīng)長期使用，不失去原有的物理性;f.容易加工成型；g.耐受消毒，不變性，不變型；h.價廉。 ； (2)富有彈性和伸展性，盡可能的近似機(jī)體的血管； (3)適當(dāng)?shù)目仔訟.便于宿主組織長入管壁，使組織覆蓋或形成“新內(nèi)膜”，使人工血管機(jī)質(zhì)化；B.小血管長入，使管壁中間部位生長內(nèi)皮細(xì)胞并得到血液營養(yǎng)供應(yīng)，防止?fàn)I養(yǎng)變性。 (4)良好的抗血栓性； (5)縫合容易，斷端不松散； (6)有利于血液流動的形態(tài)； (7)消毒簡單，有抵抗感染性能。 綜合考慮以上條件，可選用以下聚合物材料滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯）特點(diǎn)極牢固，抗撕裂，耐用；易于縫合和操作；長期通暢率高（主動脈、髂動脈95%）。 但沒有彈性，修復(fù)小直徑血管效果不理想。 聚四氟乙烯特點(diǎn)柔韌，易于縫合和操作，耐用。 但沒有彈性；有的部位使用長期通暢率不及PET；縫合后材料不能立即在針眼處收縮，造成滲血時間延長；修復(fù)小血管效果不理想。 聚氨酯特點(diǎn)較好的血液相容性。 好的彈性，能與宿主動脈很好地適應(yīng)。 但在體內(nèi)會發(fā)生不易控制的降解（聚醚型PU不太容易降解）、鈣化（可涂碳改善）。 修復(fù)小直徑血管試驗(yàn)效果最好。 2、小直徑人工血管為什么沒有滿意的使用效果？查閱文獻(xiàn)，你發(fā)現(xiàn)解決的途徑有哪些？答對動脈粥樣硬化引起的小直徑血管梗塞或狹窄是目前臨床上的常見問題，然而目前的小直徑人工血管卻不并不能達(dá)到滿意的使用效果，其原因有二其一是由于小直徑血管直徑小，血流慢，易形成血栓栓塞；其二是小直徑血管直徑小，血液中的一些蛋白、脂肪等易停留在血管壁，導(dǎo)致內(nèi)皮增生。 解決途徑一人工血管內(nèi)皮化在材料表面種植內(nèi)皮細(xì)胞。 （1）單期種植法將新鮮獲取的內(nèi)皮細(xì)胞在手術(shù)前較短時間內(nèi)種植于人工血管管壁，直接用于手術(shù)。 但是通暢率無明顯提高。 （2）二期種植法將新鮮獲取的內(nèi)皮細(xì)胞先離體培養(yǎng)，再高密度種植于人工血管，然后植入人體，且通暢率明顯高于未種植內(nèi)皮細(xì)胞的人工血管。 解決途徑之二基因修飾利用分子生物學(xué)技術(shù)，在植入的內(nèi)皮細(xì)胞中導(dǎo)入使血管擴(kuò)張、抗血栓形成的基因片段，有望從根本上提高人工血管的通暢率。 抗凝基因的選擇1.纖溶酶原激活物基因如組織型纖溶酶原激活物（t-PA），尿激酶型纖溶酶原激活物、尿激酶。 2.水蛭素3.一氧化氮合成酶、a因子抑制劑、組織因子旁路抑制物、環(huán)氧合酶- 1、前列腺環(huán)素合成酶等。 解決途徑之三改進(jìn)、優(yōu)選材料。 探究生物相容性、力學(xué)性能等物理性能更優(yōu)良的材料。 第5章 1、什么是血液代用品？一種好的血液代用品應(yīng)具備哪些特點(diǎn)？第5章 1、什么是血液代用品？一種好的血液代用品應(yīng)具備哪些特點(diǎn)？答血液代用品是指具有載氧能力的、能代替血液在組織中進(jìn)行氧氣和二氧化碳交換的代用品。 一種好的血液代用品應(yīng)具備有效、安全、方便的特點(diǎn)，具體的講就是載氧力強(qiáng)，穩(wěn)定性高，在循環(huán)中的半衰期長，不長期滯留體內(nèi)，易保存，保存時間長 2、血液代用品的種類及其載氧機(jī)理？答 （1）血液代用品的種類以增加溶解氧為主的氟碳化合物人工血液；另一類是通過化學(xué)結(jié)合而載氧的以血紅蛋白為基礎(chǔ)的人工血液。 （2）載氧機(jī)理氟碳化合物人工血液；氟碳化合物人工血液，氟碳是一種合成的有機(jī)化合物，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，無毒，其半數(shù)致死量與麥芽糖和葡萄糖相似。 氟碳化合物難溶于各種溶劑中，但是對氧有較好的溶解性。 氟碳化合物載氧只是單純的物理溶解，而不是與氧可逆結(jié)合。 其載氧量與氧分壓呈正比直線關(guān)系，而且根據(jù)環(huán)境氧分壓的高低而溶解或釋放氧；血紅蛋白人工血液；血紅蛋白(Hb)人工血液的載氧機(jī)理是血紅蛋白與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而與其結(jié)合成不穩(wěn)定化合物。 以血紅蛋白為基礎(chǔ)的人工血液，血紅蛋白是體內(nèi)載氧的主要成分，與氧有可逆性結(jié)合的特點(diǎn)，并且具有理想的氧飽和和解離特性。 3、血紅蛋白的修飾方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答血紅蛋白（Hb）的修飾方法有三種，交聯(lián)血紅蛋白在或鏈之間進(jìn)行化學(xué)連接，維持Hb四聚體結(jié)構(gòu)，同時降低Hb氧親和力，增加向組織釋氧的能力。 但循環(huán)半衰期仍然較短，不能滿足臨床應(yīng)用要求。 聚合血紅蛋白在交聯(lián)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行分子間聚合，加大分子量，延長循環(huán)半衰期。 但分子量不均一。 共軛連接血紅蛋白分子間聚合，將游離的Hb四聚體接于其它可溶性大分子聚合物上，從而加大Hb的分子量，穩(wěn)定四聚體結(jié)構(gòu)。 第6章 1、選擇合適的膜材料成為人工肺技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，請總結(jié)目前常用的膜材料。 第6章 1、選擇合適的膜材料成為人工肺技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，請總結(jié)目前常用的膜材料。 答目前常用的膜肺材料主要有兩大類，均質(zhì)膜材料是指各向均質(zhì)（即結(jié)構(gòu)均勻）的致密膜，如硅橡膠。 優(yōu)點(diǎn)氣體彌散性能好;由于氣血完全隔離，可有效防止氣栓形成；由于無孔，不會造成水蒸汽滲出形成“濕肺”影響功能，可較長時間用于呼吸衰竭的支持。 缺點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度不高，還需改進(jìn)CO2和O2透過系數(shù)之比使其更接近生理狀態(tài)。 多孔膜材料聚丙烯(polypropylene,PP)、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯烯等材料，以PP最為常用。 優(yōu)點(diǎn)因有微孔，透氣性好，消除了氣血交換的膜阻力，提高了氣體傳輸功能；加工過程僅為物理過程，無化學(xué)過程，沒有化學(xué)添加劑；毒性??；血液相容性好；機(jī)械強(qiáng)度較高；價格較低。 缺點(diǎn)長時間應(yīng)用，氧合性能不穩(wěn)定；有產(chǎn)生氣栓的危險(xiǎn)；有血漿滲漏的可能，由此造成液體隨氣體大量蒸發(fā)。 2、如果讓你設(shè)計(jì)并制作一個中空纖維膜肺，該怎么做？敘述你的設(shè)計(jì)、制作過程。 答 （1）設(shè)計(jì)A.選材首先根據(jù)醫(yī)用高分子材料的基本性能要求，常用的有均質(zhì)膜材料，如硅橡膠和多孔膜材料，如聚丙烯。 二者各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者氣血完全隔離，可有效防止氣栓形成；由于無孔，無血漿滲漏。 但是，其機(jī)械強(qiáng)度較低，且氣血交換阻力大。 后者透氣性好，氣血交換阻力低；毒性低；血液相容性好；機(jī)械強(qiáng)度較高；價格較低。 但是有氣栓的危險(xiǎn)、血漿滲漏等問題。 但相比均質(zhì)膜材料而言，總體的性能優(yōu)于前者。 故我將選用PP膜材，其尺寸根據(jù)有效面積計(jì)算。 B.血流及氣體流道設(shè)計(jì)目前主要有兩種結(jié)構(gòu)，管殼流式(內(nèi)走血)和交叉流式(外走血)。 前者血液流動呈細(xì)線狀,氣體與血液之間的交換阻力較大,幾乎占全部阻力的90%。 而后者由于血液側(cè)流動的混合特性，其流道彎曲，方向多變，眾多的阻擋形成局部的二次流，從而降低了血液側(cè)傳質(zhì)阻力，可使總傳質(zhì)系數(shù)相對于管殼流式提高2-3倍。 為了克服層流，增大血?dú)饨粨Q，應(yīng)減少血膜厚度和纖維直徑，并采用交叉流式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 C.外殼及內(nèi)芯設(shè)計(jì)使用有機(jī)玻璃，根據(jù)纖維用量設(shè)計(jì)外殼、內(nèi)芯的長度和內(nèi)外徑。 注意纖維束與外殼內(nèi)芯要緊密接觸，避免血液短路。 （2）制作A.制膜其大致過程是原材料紡絲清洗充填甘油卷繞其中，紡絲方法有兩種，a融熔紡絲法將聚合物加熱熔融后壓入紡絲頭的環(huán)形噴口，噴出成為液態(tài)細(xì)流，在氣體或液體介質(zhì)中冷卻成為纖維的紡絲方法。 b.溶液紡絲法將聚合物溶液壓入紡絲頭的環(huán)形噴口，噴出成為液態(tài)細(xì)流，立即進(jìn)入凝固浴使之固化成纖維的紡絲方法。 根據(jù)凝固方式的不同可分為濕紡和干紡 (1)濕紡在液態(tài)介質(zhì)中固化，噴出的液態(tài)細(xì)流中的溶劑向液體介質(zhì)中擴(kuò)散，聚合物（細(xì)流）析出（固化）。 (2)干紡在氣態(tài)介質(zhì)中固化，噴出的液態(tài)細(xì)流中的溶劑快速揮發(fā)并被熱氣流帶走，聚合物（細(xì)流）固化。 B.組裝和離心封端C.安裝零部件和氣密試驗(yàn)D.包裝,滅菌,檢驗(yàn),出廠第7章 1、敘述血透、腹透、血濾、血液灌流、雙重膜式血漿分離如何實(shí)現(xiàn)對血液的凈化處理并維持人體正常的生理環(huán)境。 第7章 1、敘述血透、腹透、血濾、血液灌流、雙重膜式血漿分離如何實(shí)現(xiàn)對血液的凈化處理并維持人體正常的生理環(huán)境。 答主要是根據(jù)半透膜原理，將患者血液與透析液引入透析器中，血液與透析液被透析器中的透析膜(半透膜)分隔在兩側(cè)，反方向流動，利用各自不同的濃度和滲透壓互相進(jìn)行擴(kuò)散和滲透，血液內(nèi)多余的有毒物質(zhì)可向透析液中擴(kuò)散，透析液中的有用離子物質(zhì)向濃度高的一側(cè)滲透，經(jīng)過透析的血液回流進(jìn)患者體內(nèi)，循環(huán)往復(fù)，達(dá)到清除血液中的代謝廢物和毒物，調(diào)節(jié)血液中水、電解質(zhì)及酸堿平衡的目的，達(dá)到治療效果并維持人體正常的生理環(huán)境。 2、血液透析膜材料主要有哪些？ 2、血液透析膜材料主要有哪些？ （1）纖維素(cellulose)膜是一種由雙環(huán)纖維素二糖的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的、聚合度為5002000的天然高聚物,分子式(C6H10O5)n。 銅氨纖維素（cuproammonium rayon）如銅玢膜、銅仿膜（Cuprophan?），其特點(diǎn)是具有較高的聚合度，濕態(tài)強(qiáng)度高，表面結(jié)構(gòu)規(guī)整，能以恰當(dāng)?shù)谋壤高^血液中的代謝廢物、離子和水分。 但是，對中等分子量尿毒素的透過性能較差。 通過旁路系統(tǒng)激活補(bǔ)體C 3、C5，進(jìn)而造成許多臨床癥狀，其血液相容性有待提高。 硝酸纖維素(cellulose nitrate)纖維素通過其分子中的羥基與硝酸進(jìn)行酯化反應(yīng)而生成的纖維素硝酸酯。 醋酸纖維素（cellulose acetate,CA）醋酸纖維透析膜的特點(diǎn)有由于采用融紡工藝，膜面光滑；可以用加熱的方法滅菌消毒；由于氫氧根被置換，因此具有一定的疏水性，在水中不膨脹，尺寸穩(wěn)定；為形成微孔加入溶劑或非溶劑，易于改變其種類和組合，孔徑可自由調(diào)節(jié)；清除小分子物質(zhì)和磷的功能也比較強(qiáng)；價格低廉。 但是，醋酸纖維透析器的臨床使用也面臨以下兩個問題A對中等分子量尿毒素的透過性能較差。 11B激活補(bǔ)體，生物相容性有待提高。 血仿膜（Diethylaminoethyl,DEAE）ENKA社專賣，商標(biāo)為血仿纖維素膜(Hemophan?)。 （2）合成高分子膜聚丙烯腈膜（polyacrylonitrile,PAN）透水性和對中、高分子物質(zhì)的通透性良好。 由于在膜表面可導(dǎo)入各種構(gòu)造基，在膜面上的血小板附著比較少，故生物相容性比較好。 聚甲基丙烯酸甲酯膜（polymethylmethacrylate,PMMA）從普通透析膜到濾過膜都可以制得。 對補(bǔ)體、白細(xì)胞的影響比較少，生物相容性較好。 聚砜膜（polysulfone,PS）超高濾膜，非常高的濾過速度，濾過性能很強(qiáng)，從小分子的肌酐到中分子的2-微球蛋白，都有較高的濾過率。 聚酰胺膜（polyamide,PA）分子中具有很多酰胺基（-CONH-）的聚合物。 內(nèi)表面有致密層，具有不同孔層的非對稱性三層構(gòu)造。 由于親水性的原因，不易形成蛋白阻塞，而且也可以清除2-微球蛋白。 聚丙烯腈-丙烯磺酸鹽共聚物對中等分子量的溶質(zhì)透過性高，不激活補(bǔ)體，血液相容性好。 聚乙烯乙烯醇共聚物（ethylene vinylalcohol,EVAL）優(yōu)良的血液相容性，可不用或少用肝素。 其它共聚物如聚醚聚碳酸酯共聚物、聚乙烯醇丙烯腈等三元接枝共聚物以及聚離子復(fù)合膜等。 （3）其它新型高分子膜材料膠原、甲殼素。 第8章 1、查閱人工肝方面的文獻(xiàn)，了解目前人工肝支持系統(tǒng)通常都使用什么技術(shù)?第8章 1、查閱人工肝方面的文獻(xiàn)，了解目前人工肝支持系統(tǒng)通常都使用什么技術(shù)?答1）非生物性人工肝輔助指不包括生物部分構(gòu)成的人工肝支持系統(tǒng)，其功能以解毒為主。 如血液透析、血液灌流、血液濾過、血漿置換。 目前治療肝衰竭的主要技術(shù)。 2）生物性人工肝輔助將同種或異種動物的器官、組織或細(xì)胞等與特殊材料或裝置結(jié)合構(gòu)成的人工肝支持系統(tǒng)。 如離體肝灌流、人-哺乳類動物交叉灌流。 3）混合式人工肝輔助由生物及非生物部分共同構(gòu)成的人工肝支持系統(tǒng)。 2、各種人工肝支持系統(tǒng)的工作原理？ 2、各種人工肝支持系統(tǒng)的工作原理？答非生物型人工肝非生物型人工肝以血液透析、血液濾過、血液灌流、血漿置換、連續(xù)性血液凈化等血液凈化技術(shù)清除體內(nèi)毒性物質(zhì)，維持人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的技術(shù)方法。 早期非生物型人工肝裝置的設(shè)計(jì)以小分子毒物血液解毒功能為主。 到20世紀(jì)70年代，隨著膜材料技術(shù)的發(fā)展，血液凈化治療肝病的療效有所提高。 血漿置換是國內(nèi)應(yīng)用最多最廣泛的非生物人工肝治療方法，它依靠血漿交換、交換輸血技術(shù)，祛除毒性物質(zhì)補(bǔ)充生物活性物質(zhì)。 近年來連續(xù)性血液凈化技術(shù)，以緩慢的血流速度持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行溶質(zhì)交換和水分清除，具有血流動力學(xué)穩(wěn)定、有效地祛除細(xì)胞因子及炎性介質(zhì)，可提供充分的營養(yǎng)支持、改善組織氧代謝、持續(xù)維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 對于重癥肝病患者，尤其是血流動力學(xué)不穩(wěn)定和嚴(yán)重高分解代謝的患者，提供了有效地治療手段。 生物型人工肝生物型人工肝是利用人或動物的肝組織勻漿、分離的肝細(xì)胞、肝臟切片或全肝等與生物合成材料相結(jié)合的體外裝置，主要由肝細(xì)胞、細(xì)胞培養(yǎng)方式和生物反應(yīng)器三要素構(gòu)成。 生物人工肝系統(tǒng)是將體外培養(yǎng)增殖的肝細(xì)胞（人肝細(xì)胞、動物肝細(xì)胞、人肝細(xì)胞系、基因轉(zhuǎn)化細(xì)胞）置于特殊的生物反應(yīng)器中,利用體外循環(huán)裝置將肝功能衰竭患者的血液/血漿引入生物反應(yīng)器內(nèi)，通過對患者血液/血漿中毒性物質(zhì)的攝取、轉(zhuǎn)化和代謝,同時合成患者機(jī)體所缺乏的必需物質(zhì),從而穩(wěn)定肝功能衰竭患者的內(nèi)環(huán)境，達(dá)到病情改善的效果。 混合型人工肝混合型人工肝是將非生物型與生物型人工肝相結(jié)合的一套以血液凈化為基礎(chǔ)的治療設(shè)備，集成血漿置換、分子吸附和生物反應(yīng)的混合型治療手段，在緩解重型肝炎、肝衰竭患者的病情上起到重要的支持功能，并為延長患者生命、爭取肝移植時間等方面發(fā)揮重要的作用。 目前已進(jìn)入動物實(shí)驗(yàn)和/期臨床試驗(yàn)，并取得了良好效果，但它尚不能完全替代肝臟的功能。 第9章 1、用于全關(guān)節(jié)置換的生物材料主要有哪些？第9章 1、用于全關(guān)節(jié)置換的生物材料主要有哪些？答用于全關(guān)節(jié)置換的金屬不銹鋼(鐵合金)按正火狀態(tài)的組織構(gòu)成分類a鐵素體C溶于-Fe和-Fe形成的間隙固溶體，具有體心立方結(jié)構(gòu)。 b馬氏體C與合金元素在-Fe中的過飽和固溶體。 c奧氏體C溶于-Fe形成的間隙固溶體，具有面心立方結(jié)構(gòu)。 鈷基合金植入體使用的鈷基合金a鑄造Co-Cr-Mo合金(ASTM F75,1982)b鍛造Co-W-Cr-Ni合金(ASTM F90,1982)cMP35N合金（鍛造Co-Ni-Cr-Mo）鈦基合金Ti-6Al-4V用于全關(guān)節(jié)置換的陶瓷根據(jù)材料與組織結(jié)合的機(jī)制分類生物惰性陶瓷a碳素材料碳結(jié)構(gòu)形式?金剛石結(jié)構(gòu);?石墨結(jié)構(gòu);?無定形亂層結(jié)構(gòu)。 b氧化鋁優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和生物惰性，高硬度（所有材料中居第5位），優(yōu)良的耐磨性。 c氧化鋯室溫下，單斜體氧化鋯10001100四面體氧化鋯（體積收縮）室溫下，單斜體氧化鋯10001100四面體氧化鋯（無體積變化）氧化釔（穩(wěn)定劑）生物活性陶瓷具有生物活性，材料表面能引起正常組織形成，而且它建立的連續(xù)界面能夠承擔(dān)植入部位所要求的負(fù)荷。 a生物活性玻璃和玻璃陶瓷如45S5生物活性玻璃、Ceravital生物活性玻璃、A-W玻璃陶瓷等。 b磷酸鈣陶瓷如磷灰石，其中以羥基磷灰石(HA)研究最多。 c生物活性陶瓷復(fù)合材料?不銹鋼纖維增強(qiáng)?鈦纖維增強(qiáng)?通過熱處理產(chǎn)生第二相 2、全關(guān)節(jié)置換植入體的固定方式有哪些？它們分別是如何實(shí)現(xiàn)固定的？答 （1）骨水泥固定:骨水泥固定的原理通過內(nèi)鎖固定和容積填充作用，在界面形成嵌合，再生的血管可以深入到骨水泥內(nèi)部，形成骨連接。 內(nèi)鎖固定經(jīng)過加壓填塞后，骨水泥滲入到松質(zhì)骨的微間隙內(nèi)，在骨水泥與骨界面形成交鎖嵌合。 容積填充固定骨水泥填塞于骨和假體之間，與骨形成一個“統(tǒng)一體”，使假體獲得固定，應(yīng)力得到均勻傳遞。 （2）無骨水泥固定無骨水泥固定的形式有以下三種表面活性材料通過組織與生物活性植入體表面間的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到固定；表面織構(gòu)材料骨長入有溝槽或紋理的植入體的表面；多孔涂層材料骨長入多孔材料的孔隙中。 思考某患者進(jìn)行全人工髖關(guān)節(jié)置換，假如你觀看了整個手術(shù)過程。 請敘述在這個外科手術(shù)過程中，為了完全置換病態(tài)的髖關(guān)節(jié)，醫(yī)生分別使用了什么人工材料制作的關(guān)節(jié)頭、關(guān)節(jié)柄和髖臼杯？手術(shù)中關(guān)節(jié)柄和髖臼杯分別是如何實(shí)現(xiàn)固定的？為了提高植入體與骨組織的相容性以及植入體的穩(wěn)定性，植入體的表面有特殊的設(shè)計(jì)和處理嗎？如果有，是怎么做的？答 （1）全人工髖關(guān)節(jié)由關(guān)節(jié)頭、關(guān)節(jié)柄、髖臼杯三部分組成。 為了完全置換病態(tài)的髖關(guān)節(jié)，醫(yī)生分別使用材料包括金屬、陶瓷、聚合物以及三者間的復(fù)合材料。 綜合考慮材料的物理化學(xué)性質(zhì)以及上述各部分的受力情況、化學(xué)作用差異，從機(jī)械性能、耐磨耐腐蝕性能以及生物相容性等各方面綜合考慮后進(jìn)行的材料選擇如下a關(guān)節(jié)頭考慮到耐磨、生物相容性、生物毒性等。 選用金屬（不銹鋼、鈷及鈦合金）、陶瓷（YPSZ、Al2O3）b關(guān)節(jié)柄考慮到力學(xué)強(qiáng)度（彎曲，拉伸，疲勞性能、彈性模量）、生物相容性、應(yīng)力屏蔽及力學(xué)傳導(dǎo)性能等。 選用金屬（不銹鋼、鈷及鈦合金），并進(jìn)行HA涂層或PMMA預(yù)涂層，表面紋理、溝槽等設(shè)計(jì)。 c髖臼杯主要是聚合物類UHMWPE，其具有高耐磨性，自潤滑性，耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)。 通常將金屬外杯和PE內(nèi)杯壓配使用。 此外，也有陶瓷杯-金屬杯，如YPSZ股骨頭-Al2O3臼杯；全金屬髖關(guān)節(jié)置換。 因此不同組合方式將獲得不同的效果。 目前臨床使用較多的是YPSZ股骨頭-PE臼杯、鈷合金股骨頭-PE臼杯。 （2）手術(shù)中關(guān)節(jié)柄和髖臼杯的固定方式分為骨水泥固定和非骨水泥固定。 前者通過PMMA系列骨水泥的內(nèi)鎖固定和容積填充作用，在界面形成嵌合，再生的血管可以深入到骨水泥內(nèi)部，形成骨連接。 后者則通過組織與生物活性植入體表面間的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到固定、骨長入有溝槽或紋理的植入體的表面或者骨長入多孔材料的孔隙中來實(shí)現(xiàn)固定。 （3）為了提高植入體與骨組織的相容性以及植入體的穩(wěn)定性，植入體的表面有特殊的設(shè)計(jì)和處理。 A表面設(shè)計(jì)a股骨板整體構(gòu)型為上寬下窄，外厚內(nèi)?。话逑露隋F形圓柱體加工，可以降低應(yīng)力遮擋。 b股骨柄表面設(shè)計(jì)齒槽，齒槽由上向下逐漸增加，可以增加穩(wěn)固性；金屬杯環(huán)形齒槽可增加表面積，增加負(fù)荷能力。 c提高股骨頭圓度及表面光潔度，以減少磨屑。 A表面修飾金屬股骨頭表面預(yù)涂PMMA或HA，股骨柄溝槽區(qū)涂層HA或進(jìn)行表面粗糙鈍化處理，以提高材料的生物相容性和耐磨性能，利于骨組織的重建。 第10章 1、目前在組織工程皮膚研究中，哪些細(xì)胞作為種子細(xì)胞研究得較多？第10章 1、目前在組織工程皮膚研究中，哪些細(xì)胞作為種子細(xì)胞研究得較多？答種子細(xì)胞具有特定的分化表型或定向分化潛能，不引發(fā)移植免疫排斥反應(yīng)，可靠。 目前有自體細(xì)胞、異種細(xì)胞、同種異體細(xì)胞。 干細(xì)胞最有應(yīng)用前景。 自體細(xì)胞從理論上講，最理想的皮膚組織工程種子細(xì)胞需攜帶全部基因組型，滿足此條件的目前只有自體組織細(xì)胞，如成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞與表皮細(xì)胞。 成纖維細(xì)胞成纖維細(xì)胞是皮膚組織損傷后的主要修復(fù)細(xì)胞，在修復(fù)過程中，成纖維細(xì)胞主要是通過分泌膠原纖維和基質(zhì)成分，重新建立真皮與表皮之間的再次連接，為表皮細(xì)胞的覆蓋創(chuàng)造條件。 將成纖維細(xì)胞與膠原混合構(gòu)成的類真皮層可促進(jìn)上皮細(xì)胞生長及真皮與表皮的重組，提高愈后皮膚的結(jié)構(gòu)性能并改善移植后創(chuàng)面的外觀。 此外，成纖維細(xì)胞還可以分泌成纖維細(xì)胞生長因子，調(diào)節(jié)與表皮細(xì)胞間相互作用，從而促進(jìn)表皮細(xì)胞的增殖、遷移及分化，在調(diào)節(jié)表皮細(xì)胞形態(tài)及細(xì)胞外基質(zhì)的合成方面也起到重要的作用。 血管內(nèi)皮細(xì)胞與表皮細(xì)胞在自體皮膚移植的實(shí)驗(yàn)中，血供不足是造成移植物成活率低的重要原因。 將內(nèi)皮細(xì)胞引入支架材料中，可以促進(jìn)人工皮膚的血管化速度。 將血管內(nèi)皮細(xì)胞與成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)，還可形成毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)。 表皮細(xì)胞的培養(yǎng)受自身增殖能力的限制，需要三四周的培養(yǎng)時間，對于急需覆蓋創(chuàng)面的大面積創(chuàng)傷患者，還不能滿足治療需要。 提取自體細(xì)胞都要從自體取材，不僅會造成新的損傷，而且體外擴(kuò)增能力極為有限，多次傳代后即喪失形成能力。 對大面積度燒傷、廣泛瘢痕切除、外傷性皮膚缺損以及皮膚潰瘍等導(dǎo)致的嚴(yán)重皮膚缺損，僅靠自體取材難以實(shí)現(xiàn)皮膚的再生，因此要構(gòu)建出滿足臨床需要的皮膚替代物，就必須找到一種新的理想的種子細(xì)胞。 干細(xì)胞皮膚干細(xì)胞是目前引起廣泛關(guān)注的一類成體干細(xì)胞，當(dāng)皮膚因外傷、疾病等原因?qū)е聯(lián)p傷時，皮膚干細(xì)胞會及時增殖分化生成相關(guān)細(xì)胞，從而修復(fù)機(jī)體受損結(jié)構(gòu)，因此干細(xì)胞的培養(yǎng)與分離對于皮膚損傷修復(fù)具有重要意義。 利用皮膚干細(xì)胞的增殖分化特性制備人工皮膚是目前重要的研究方向，較受關(guān)注的研究有表皮干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、毛囊干細(xì)胞和脂肪干細(xì)胞等。 表皮干細(xì)胞表皮干細(xì)胞外胚層，具有雙向分化的能力，位于與真皮乳頭層頂部相連的基底層或表皮基部的基底層。 正常情況下，大部分的表皮干細(xì)胞處于靜息狀態(tài)，只有部分細(xì)胞脫離干細(xì)胞群落進(jìn)入分化周期，向下遷移可分化為表皮基底層細(xì)胞，進(jìn)而生成毛囊；向上遷移則最終分化為各種表皮細(xì)胞。 移植到創(chuàng)面的表皮干細(xì)胞可以向表皮分化，具有分化為毛囊和汗腺等結(jié)構(gòu)的潛能骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞骨髓間充質(zhì)