北京科技大學(xué)生物材料導(dǎo)論思考題

1、1、 闡述生物材料學(xué)科和生物材料研究的特點。 答： 由于生物醫(yī)用材料是材料科學(xué)與工程的重要分支，其最大特點是學(xué)科交叉廣泛，研究覆蓋面廣，應(yīng)用潛力巨大包含醫(yī)學(xué)生理學(xué)，解剖學(xué)藥學(xué)，材料學(xué)生物化學(xué)，工程學(xué)，物理學(xué)，信號處理等等，并且是新興的領(lǐng)域，發(fā)展迅速，高附加值。2、 根據(jù)國內(nèi)外生物材料市場需求和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的現(xiàn)狀，談?wù)勀銓ι锊牧习l(fā)展前景的認(rèn)識。（get）答： 2010年世界醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)由27000個醫(yī)療器械公司構(gòu)成，其中90%以上為中小企業(yè)。發(fā)達(dá)國家的中小企業(yè)主要從事新產(chǎn)品、新技術(shù)研發(fā)，通過向大公司轉(zhuǎn) 讓技術(shù)或被大公司兼并維持生存。大規(guī)模產(chǎn)品生產(chǎn)及市場運作基本上由大公司進(jìn)行。不同于我國醫(yī)療器械企

2、業(yè)“多、小、散”，發(fā)達(dá)國家醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)已形成“寡 頭”統(tǒng)治的局面，全球市場也呈現(xiàn)類似的格局。行業(yè)集中度或壟斷度不斷提高是生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢。一些重要的生物材料被國外大公司壟斷，國內(nèi)的生物材料的發(fā)展空間很大。我國國內(nèi)生物材料研究存在的主要問題有 （1）、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、技術(shù)裝備落后、規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)尚未形成、缺乏市場競爭力。（2）、科技成果轉(zhuǎn)化能力低，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不強，產(chǎn)品技術(shù)結(jié)構(gòu)落后，技術(shù)高端產(chǎn)品70%以上依靠進(jìn)口（3）、完整的產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成（4）、缺乏產(chǎn)業(yè)化接軌機制，風(fēng)險投資出口狹窄，融資渠道不暢通，缺乏成果產(chǎn)業(yè)化及企業(yè)技術(shù)改造資金（5）、管理部門缺乏協(xié)調(diào)機制，未能形成統(tǒng)一的一

3、盤棋的全面規(guī)劃和管理機制，重復(fù)立項，多頭管理常有所見。生物材料的開發(fā)和研究已逐步轉(zhuǎn)向：復(fù)合型，雜化型，功能型，智能型。當(dāng)前國內(nèi)外生物材料開發(fā)研究的主要趨勢，是致力于提高材料的生物相容性，致力于開發(fā)生物相容性好，更能適應(yīng)人體生理需要的新材料。由于生物材料的有著很大的市場需求，并且由于生物材料的研究有著很大的發(fā)展空間，因此生物材料有著廣闊的發(fā)展前景。3、 天然生物材料的特點和種類。（get）1) 成分簡單，由低原子系數(shù)的元素組成，如，H、O、C、N、Ca、P、S2) 由幾種基本化合物組成：水，氨基酸，核苷酸，糖，無機物，生物大分子有蛋白質(zhì)，多糖，核酸。3) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能多樣性4) 由生命調(diào)控合成

4、，生物體內(nèi)自組裝，分級結(jié)構(gòu)：通過非共價鍵作用在不同尺度上分級自組裝。5) 具有生物活性和智能響應(yīng)。 天然生物材料的種類： 天然纖維、生物體組織、結(jié)構(gòu)蛋白和生物礦物等4、 舉例說明各種結(jié)構(gòu)蛋白，結(jié)構(gòu)多糖的結(jié)構(gòu)和性能特點（get）結(jié)構(gòu)蛋白有：膠原蛋白，角蛋白，彈性蛋白，整聯(lián)蛋白等。一 膠原蛋白:結(jié)構(gòu)：膠原蛋白最普遍的結(jié)構(gòu)特征是三螺旋結(jié)構(gòu)。其由3條a鏈多肽組成，每一條膠原鏈都是左手螺旋構(gòu)型。3條左手螺旋鏈叉相互纏繞成右手螺旋結(jié)構(gòu)。特點： 原大分子的螺旋結(jié)構(gòu)和存在結(jié)晶區(qū)使其具有一定的熱穩(wěn)定性；     膠原天然的緊密的纖維結(jié)構(gòu)，使膠原材料顯示出很強的韌性和強度

5、在熱處理過程中隨著水分和油脂的蒸發(fā)和熔化膠原幾乎與肉食的收縮率一致   由于膠原分子鏈上含有大量的親水基因，所以與水結(jié)合的能力很強二 角蛋白：結(jié)構(gòu)：大纖維：上百根微纖維組成，200納米，沿頭發(fā)軸向排列微纖維：電纜式，直徑8納米，包埋在含硫的基體中原纖維：3根a螺旋線左纏繞，直徑小于2納米 特點：彈性高，軸向拉伸率達(dá)2倍三 彈性蛋白結(jié)構(gòu)：彈性蛋白由二種類型短肽段交替排列構(gòu)成。一種是疏水短肽賦予分子以彈性；另一種短肽為富丙氨酸及賴氨酸殘基的-螺旋，負(fù)責(zé)在相鄰分子間形成交聯(lián)。特點：橡皮樣彈性的纖維，能被拉長數(shù)倍，并可恢復(fù)原樣。四 整聯(lián)蛋白結(jié)構(gòu)：整聯(lián)蛋白是一種跨膜的異質(zhì)二聚體，它由

6、兩個非共價結(jié)合的跨膜亞基，即和亞基所組成。細(xì)胞外球形結(jié)構(gòu)域是一個露出脂雙分子層約20nm的頭部，頭部可同細(xì)胞外基質(zhì)蛋白結(jié)合， 細(xì)胞內(nèi)的尾部則與肌動蛋白相連。特點：因可介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏附，使細(xì)胞得以附著形成整體。結(jié)構(gòu)多糖：分為均一多糖和不均一多糖。均一多糖：纖維素：結(jié)構(gòu)：葡萄糖經(jīng)由糖苷鍵連結(jié)的高分子化合物。天然的纖維素屬于纖維一型，再生纖維素屬于纖維二型，后者結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。特點：在常溫下，它是比較穩(wěn)定的，纖維素柔順性很差，是剛性的。殼聚糖：結(jié)構(gòu)：殼聚糖是甲殼素去除部分乙酸基后的產(chǎn)物，甲殼素繼續(xù)用濃堿乙酸基化則得到殼聚糖。特點：1、殺蟲，殺線蟲：土壤里施入幾丁質(zhì)后分泌幾丁質(zhì)酶的微生物種 群

7、增加，幾丁質(zhì)酶活力大幅度提高，真菌病害則受到抑制。 2、天然陽離子交換樹脂 殼聚糖具有與纖維素類似的六元環(huán)醚的規(guī)整結(jié)構(gòu)，并含有輕基、胺基，是一種天 然陽離子交換樹脂，可與很多金屬離子形成配合物z$ zs)，將其與植物所需的微 量元素絡(luò)合后，可用于調(diào)治作物缺素癥。 3、溶液粘稠，易于成膜 殼聚糖具有溶液粘稠、易于成膜的特性脫乙酰度越高，粘度越大。導(dǎo)2A)，殼聚 糖與纖維素共混制成的膜，可大大增加膜的機械強度，利用殼聚糖易于成膜的特 性，可用其作種子包衣材料 4 表面多孔吸水透氧 殼聚糖具有表面多孔結(jié)構(gòu)，可均勻地將化合物包埋其膠囊或顆粒中，具有緩慢釋 放功能。殼聚糖還具有吸水透氧功能，殼聚糖是良好

8、的藥物緩釋劑和保水劑 5、無毒可生物降解 殼聚糖對人畜無毒，能夠生物降解，在土壤中不板結(jié)土壤，可緩慢降解為小分子 碳水化合物，對環(huán)境無公害不均一多糖：透明質(zhì)酸，肝素，蛋白聚糖。5、 介紹膠原和明膠的制備方法和相關(guān)制品，并舉例說明在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。（get） 答：膠原的制備方法：選材，預(yù)處理，膠原的提取，膠原的分離和純化。膠原廣泛用于生物可降解縫線，人造皮膚，傷口敷料，人造腱和血管，止血劑，血液透析膜，各種眼科治療裝置，取代眼睛玻璃體及藥物緩釋載體等。 膠原應(yīng)用一個例子：膠原膜應(yīng)用于組織感染的治療,如角膜組織感染和肝癌,將高濃度抗生素類制成水溶性薄鏡片或薄膜用于眼部治療角膜感染。鏡片式給藥可

9、使局部獲得最高血藥濃度,包含四環(huán)素的膠原膜移植入眼,7d后仍可在血漿中檢測到四環(huán)素。明膠采用化學(xué)交聯(lián)法來進(jìn)行制備。明膠廣泛用于工業(yè)、制藥業(yè)及生物醫(yī)用。如用于各種藥物的微膠囊化及包衣，同時還可治被生物可降解水凝膠。明膠還可被制成含生物活性分子如生長因子和抗體的柔軟莫用于人造皮膚，防止傷口體液流出和感染。明膠應(yīng)用的一個例子：有人將體外擴增的角質(zhì)形成細(xì)胞2次接種于人工真皮結(jié)構(gòu)物上，經(jīng)過空氣界面培養(yǎng)，可在體外構(gòu)建具有模擬真皮和表皮雙層結(jié)構(gòu)的真皮替代物。經(jīng)過實驗驗證可說明將成纖維細(xì)胞在殼聚糖明膠支架內(nèi)培養(yǎng)一段時間后，形成細(xì)胞支架結(jié)構(gòu)物，可作為人工真皮。6、 比較纖維素和殼聚糖的結(jié)構(gòu)性能 ，以及在生物醫(yī)學(xué)

10、上的應(yīng)用。（get）纖維素：葡萄糖經(jīng)由糖苷鍵連結(jié)的高分子化合物。天然的纖維素屬于纖維一型，再生纖維素屬于纖維二型，后者結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。纖維素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用形式主要是制造各種醫(yī)用膜：一 硝酸纖維素膜：用于血液透析和過濾。二 粘膠纖維：用于透析三 再生纖維素：是目前人工腎使用較多的透析膜材料，對溶質(zhì)的傳遞，纖維素膜起到篩網(wǎng)和微孔壁壘作用四 醋酸纖維素膜：主要用于血透析系統(tǒng)五 全氟代?；w維素：用于制造代膜式肺、人工心瓣膜、人工細(xì)胞膜層，各種導(dǎo)管、插管和分流管等。殼聚糖是甲殼素去除部分乙酸基后的產(chǎn)物，甲殼素繼續(xù)用濃堿乙酸基化則得到殼聚糖。殼聚糖在醫(yī)學(xué)中多用于：一 可吸收性縫合線，用于消化道和整形外科二

11、 人工皮，用于整形外科，皮膚外科，用于二三度燒傷，采皮傷和植皮傷等三 細(xì)胞培養(yǎng)，制備不同形狀的微膠囊，培養(yǎng)高濃度細(xì)胞，如包封的是活細(xì)胞，則構(gòu)成人工生物器官四 海綿，用于拔牙患，囊腫切除，齒科切除部分的保護(hù)材料五 眼科敷料，可生成較多的成膠原和成纖維細(xì)胞六 隱形眼鏡七 膜，用于藥物釋放系統(tǒng)和組織引導(dǎo)再生材料八 固相酶載體7、 舉例說明不均一多糖在人體內(nèi)的作用和結(jié)構(gòu)性能特點（get） 答：不均一多糖包括：透明質(zhì)酸，肝素，蛋白聚糖。 透明質(zhì)酸在人體內(nèi)的作用：潤滑關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)血管壁的通透性，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)，水電解質(zhì)擴散及運轉(zhuǎn)，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合等。透明質(zhì)酸具有特殊的保水作用。 透明質(zhì)酸結(jié)構(gòu)：由單位D-葡萄糖醛酸及

12、N-乙酰葡糖胺組成的高級多糖。D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺之間由-1,3-配糖鍵相連，雙糖單位之間由-1,4-配糖鍵相連。 透明質(zhì)酸性能特點： HA溶液具有高度粘彈性，溶液的粘度明顯依賴于切變力，同 一濃度的溶液在高、低切變力下，粘度可差數(shù)千倍。HA的獨 特的流變學(xué)特性是其臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)之。HA對人類及動物無 抗原性 肝素在人體內(nèi)的作用： 1、抗凝血：（1）增強抗凝血酶3與凝血酶的親和力，加速凝血酶的失活；（2）抑制血小板的粘附聚集；（3）增強蛋白c的活性，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放抗凝物質(zhì)和纖溶物質(zhì)。2、抑制血小板，增加血管壁的通透性，并可調(diào)控血管新生。3、具有調(diào)血脂的作用。4、可作用于補體系統(tǒng)

13、的多個環(huán)節(jié)，以抑制系統(tǒng)過度激活。與此相關(guān)，肝素還具有抗炎、抗過敏的作用。肝素結(jié)構(gòu)：肝素含有長短不一的酸性粘多糖。主要由硫酸-D-葡萄糖胺、硫酸-L-艾杜糖醛酸、硫酸-D-葡萄糖胺及D-葡萄糖醛酸中兩種雙糖單位交替連接而成，是一分子量為500030000的混合物。含有大量硫酸基和羧基，帶大量陰電荷呈強酸性。肝素性能特點：功能特性包括溶解性、持水性、粘度、凝膠性、乳化性和起泡性等。已有的研究結(jié)果表明蛋白聚糖的功能特性比單獨的蛋白質(zhì)和多糖都要好。蛋白聚糖在人體內(nèi)的作用：關(guān)節(jié)腔內(nèi)以及腔道器官粘膜表面的蛋白聚糖，有潤滑及保護(hù)作用。氨基聚糖有親水性，不但占據(jù)很大的體積，而且可以緩沖機械力，減輕沖撞造成的損

14、傷，并使組織具有抗壓性。在外界壓力的作用下，氨基聚糖分子體積縮小，其中的多陰離子相互靠近，同種電荷間的排斥力產(chǎn)生膨脹壓，以抗壓縮；壓力去除后又反彈回復(fù)原有的體積。氨基聚糖及蛋白聚糖在細(xì)胞運動、增殖、分化、信息傳遞、細(xì)胞間的識別和粘合、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的粘著以及胚胎發(fā)育中都具有重要作用。蛋白聚糖結(jié)構(gòu)：由一條或多條糖胺聚糖和一個核心蛋白共價鏈接而成。蛋白聚糖除含糖胺聚糖鏈外，尚有一些N或（和）O鏈接的寡糖鏈。蛋白聚糖性能特點：功能特性包括溶解性、持水性、粘度、凝膠性、乳化性和起泡性等。已有的研究結(jié)果表明蛋白聚糖的功能特性比單獨的蛋白質(zhì)和多糖都要好。8、 舉例說明生物礦物的結(jié)構(gòu)特點和仿生合成在材料制

15、備上的意義。9、 請比較生物材料與普通工程材料在成分，結(jié)構(gòu)，性能，使用環(huán)境，應(yīng)用等方面的特點和不同之處。使用環(huán)境：外部自然環(huán)境：大氣、水、光輻射、溫度、壓力。 體內(nèi)環(huán)境：體液、血液、蛋白質(zhì)、酶、細(xì)胞、自由基。10、 請從宿主反應(yīng)和材料反映兩個方面解釋生物相容性（get） 答：生物相容性是指材料在生理環(huán)境中，生物體對植入的生物材料的反應(yīng)和產(chǎn)生有效作用的能力，用以表征材料在特定應(yīng)用中與生物機體相互作用的生物學(xué)行為。生物相容性受諸多因素的影響，主要表現(xiàn)為宿主反應(yīng)和材料反應(yīng)。 宿主反應(yīng)是生物機體對植入材料的反應(yīng)。宿主反應(yīng)的發(fā)生是由于生理環(huán)境的作用，導(dǎo)致構(gòu)成材料的組分原子、分子以及顆粒碎片等代謝產(chǎn)物進(jìn)入

16、機體組織。生物材料進(jìn)入機體后，可產(chǎn)生以下宿主反應(yīng)：（1）局部組織反應(yīng)；（2）全身毒性反應(yīng)；（3）過敏反應(yīng)（4）致癌，致畸，致突變反應(yīng)（5）適應(yīng)性反應(yīng) 材料反應(yīng)是材料對生物機體作用產(chǎn)生的反應(yīng)，材料反應(yīng)的結(jié)果可導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)破壞和性質(zhì)改變，主要包括（1）生理腐蝕（2）吸收（3）降解和失效 一種理想的生物醫(yī)用材料既要求所引起的宿主反應(yīng)能夠保持機體可接受，又不使材料發(fā)生破壞，即保持良好的生物相容性。11、 從微觀和宏觀角度闡述材料與組織相互作用的過程和現(xiàn)象；并舉例說明生物組織對生物材料可能產(chǎn)生的反應(yīng)。 答：12、 舉例說明改進(jìn)材料血液相容性和組織相容性的方法（不少于兩種方法）。（get） 血液相容性：一

17、切與血液接觸的材料，應(yīng)不致血栓形成和與血液不發(fā)生相互作用，改進(jìn)材料表面的性能或結(jié)構(gòu)有助于提高材料的血液相容性?？梢酝ㄟ^抑制纖維蛋白原向纖維蛋白的轉(zhuǎn)化反應(yīng)和通過組織血小板在材料表面的黏附聚集、材料表面的內(nèi)皮細(xì)胞固定化來達(dá)到抗凝血的效應(yīng)。 例如材料表面肝素化可以通過肝素與血小板第三因子（AT3）共同作用于凝血酶，一直纖維蛋白原想纖維蛋白的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。而我國研制的新型聚醚聚氨酯抗凝血材料AT-PU系列具有表面親水-疏水微相分離結(jié)構(gòu)的聚合物，親水性的材料表面與血小板相互作用微弱，不易引起血小板在材料表面的黏附，不激活凝血系統(tǒng)，可阻止血小板血栓的形成，有利于提高材料血液相容性?，F(xiàn)在多用生物醫(yī)用材料表面縣固

18、頂材料粘合蛋白或在這類蛋白質(zhì)分子中加入結(jié)合功能的肽段，然后再在其上種植和培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞。 組織相容性中最重要的兩個問題是材料與炎癥，材料與腫瘤。改善材料的外形改進(jìn)埋植方法、改善粗糙程度等因素會對改善組織相容性有著很大的影響。1） 將不同外形的材料埋入大鼠皮下組織內(nèi)，腫瘤發(fā)生率明顯不同。粉末狀和海綿狀材料幾乎不誘發(fā)惡性腫瘤，纖維狀材料也很少發(fā)生惡性腫瘤，只有片狀材料容易誘發(fā)惡性腫瘤。2） 連續(xù)放置的片狀材料惡性腫瘤發(fā)生率明顯高于打孔放置的片狀材料。3） 若材料表面光滑，腫瘤發(fā)生潛伏期短，若材料表面粗糙，腫瘤發(fā)生潛伏期延長。13、 舉例說明金屬、陶瓷、高分子在體內(nèi)可能發(fā)生的反應(yīng)和變化。(get) 金

19、屬：人體局部酸堿度性經(jīng)常略有變化，溫度保持在37度左右，這種環(huán)境對金屬材料會產(chǎn)生腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物可能是離子，氧化物，氯化物等，他們與鄰近的組織接觸，甚至滲入正常組織或整個生物系統(tǒng)中，對正常組織產(chǎn)生影響和刺激，引起包括組織非正常生長，畸變，過敏或炎癥，感染等不良生物反應(yīng)，甚至誘發(fā)癌變。例如醫(yī)用不銹鋼材料，醫(yī)用不銹鋼在體內(nèi)發(fā)生的腐蝕反應(yīng)主要縫隙腐蝕、磨蝕和電偶腐蝕構(gòu)成，這種腐蝕會造成金屬離子或其他化合物進(jìn)入周圍的組織或整個機體，因而可在機體內(nèi)引起某些不良組織學(xué)反應(yīng)，如出現(xiàn)水腫，感染，組織壞死等。 陶瓷：陶瓷發(fā)生磨損.髖擺動時，關(guān)節(jié)負(fù)重面之間會出現(xiàn)輕微分離，轉(zhuǎn)至足跟著地時，假體頭與髖臼的上緣就出現(xiàn)了

20、邊緣負(fù)重，隨之關(guān)節(jié)復(fù)位，在邊緣負(fù)重與關(guān)節(jié)復(fù)位的過程中可加重假體磨損。 高分子： 例如手術(shù)用聚乳酸縫合線在體內(nèi)會發(fā)生降解反應(yīng)，通過水解反應(yīng)和酶的分解反應(yīng)使得聚乳酸主鏈分解，最后被人體排出，這種降解反應(yīng)對于人體來說影響較小。 14、 舉例說明惰性生物醫(yī)用金屬的種類和性能特點（get） 惰性生物醫(yī)用金屬材料主要是醫(yī)用貴金屬，醫(yī)用貴金屬是金、銀、鉑及其合金的總成。他們具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，抗腐蝕性優(yōu)良，表現(xiàn)出生物惰性。 1、金及金合金：純金質(zhì)軟，應(yīng)用受限，為了提高強度，降低成本，開發(fā)出金銀銅三元合金為基礎(chǔ)的金合金，此外還添加鈀，鉑，鋅。隨著金含量的降低及銀銅含量的增加，金合金的抗拉強度明顯上升。維

21、氏硬度也大幅提高。金及金合金主要用于口腔牙齒的整牙修復(fù)，在顱骨修復(fù)及植入電極電子裝置方面也有臨床應(yīng)用。 2、銀及銀合金：純銀具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，可用于制作植入性的電極或電子檢測裝置。但銀最主要的臨床應(yīng)用是與汞合金形成汞齊合金，用作口腔填充材料使用。 3、鉑及鉑合金：鉑是唯一能抗氧化直到熔點的金屬，抗腐蝕性能優(yōu)異，在室溫下除了王水外，幾乎不與任何化學(xué)試劑反應(yīng)，呈生物惰性。鉑及其合金制造的微探針廣泛用于神經(jīng)系統(tǒng)檢測，如神經(jīng)修復(fù)裝置，耳蝸神經(jīng)刺激裝置、橫膈膜神經(jīng)刺激裝置，視覺神經(jīng)裝置和心臟起搏器電極等。15、 醫(yī)用鎂合金的性能特點與研究進(jìn)展（get） 性能特點：(1)鎂合金具有良好的生物相容性。鎂是

22、人體內(nèi)僅次于鈣、鈉和鉀的常量元素之一，能夠激活多種酶，參與體內(nèi)一系列代謝過程，促進(jìn)鈣的沉積，是骨生長的必需元素。此外，體內(nèi)過量的鎂可通過尿液排出體外，不會導(dǎo)致血清鎂含量的明顯升高或沉積于體內(nèi)而引起中毒反應(yīng)(2)鎂合金具有良好的力學(xué)相容性。鎂及其合金有高的比強度和比剛度，且密度接近自然骨，其彈性模量約為41-45GPa，更接近于人骨的彈性模量，可有效緩解應(yīng)力遮擋效應(yīng)，促進(jìn)骨的生長和愈合并防比發(fā)生二次骨折(3)鎂合金具有完全可降解性。鎂具有很低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-2. 37V)，易發(fā)生腐蝕反應(yīng)，在含有氯離子的人體體液環(huán)境中易生成鎂離子被周圍機體組織吸收或通過體液排出體外;(4)鎂合金成本低。鎂的資源

23、豐富，價格相對低廉。研究進(jìn)展1骨固定材料 鎂合金在骨折愈合初期能夠提供穩(wěn)定的力學(xué)性能，逐漸降低其應(yīng)力遮擋作用，使骨折部位承受逐步增大至生理水平的應(yīng)力刺激，從而加速骨折愈合，防止局部骨質(zhì)疏松和再骨折的發(fā)生。實驗涉及的骨固定材料主要有棒、板條和螺釘。2血管支架 鎂合金因易降解性及合適的力學(xué)性能，可被制成可降解血管支架3. 3多孔鎂骨組織工程材料 多孔鎂作為一種可降解的生物材料，其力學(xué)性能符合要求，且其本身具有生物活性，可誘導(dǎo)細(xì)胞分化生長和血管長入。國外研究人員分別通過鑄造法、粉末冶金法和激光加工技術(shù)制備了多孔鎂骨組織工程材料，認(rèn)為鎂合金在多孔骨組織工程材料方而具有良好的發(fā)展。16、 舉例說明生物以

24、用金屬材料的表面改性方法與應(yīng)用（get） 17、 闡述生物惰性陶瓷的結(jié)構(gòu)、性能特點和應(yīng)用（get） 答：生物惰性陶瓷有氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，碳制材料，惰性生物玻璃等 （1）氧化物陶瓷：氧化物陶瓷是指主晶相為剛玉的陶瓷材料。剛玉屬于六方晶系，氧離子作密方堆積，剛玉的單位晶胞是面心的菱面體。這樣的結(jié)構(gòu)使剛與陶瓷具有機械強度高，耐高溫，耐化學(xué)浸蝕，生物相容性好的特點。氧化物陶瓷可以用來制作關(guān)節(jié)陶瓷，并且可以在骨折內(nèi)固定和齒科方面有著廣泛的應(yīng)用。 （2）非氧化物陶瓷：非氧化物陶瓷硬度大，具有高的熱度，導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性好，是一種耐磨耐腐蝕的材料。非氧化物陶瓷主要用來做硬組織的替換材料。 （3）碳質(zhì)材料

25、：碳質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)主要有金剛石結(jié)構(gòu)，石墨結(jié)構(gòu)，被無定形層狀結(jié)構(gòu)，其中以無定形層狀結(jié)構(gòu)存在的碳最多，并且在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用的也最多。碳質(zhì)材料有著許多優(yōu)良的性質(zhì)，植入人體后化學(xué)穩(wěn)定性好，無毒性，無排異反應(yīng)，與人體親和性好，人體組織會慢慢長入碳質(zhì)材料的空隙中，具有誘發(fā)組織生長的作用。另外，碳質(zhì)材料具有優(yōu)良的抗血栓和抗溶血作用性質(zhì)，不會誘發(fā)血栓。并且具有優(yōu)良的機械性質(zhì)，可以通過不同的工藝改變其結(jié)構(gòu)來進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同用途的需要。18、 舉例說明生物活性無機材料的主要種類，結(jié)構(gòu)和性能和應(yīng)用特點。（get）1、 生物活性玻璃陶瓷，主要是指含CaO和P2O5的玻璃。磷氧玻璃的基本結(jié)構(gòu)單元是磷氧四面體，但每一個磷氧

26、四面體中有一個帶雙鍵的樣它們的多面體都是以橋氧相連接。1) 具有優(yōu)異的細(xì)胞親和性，2) 具有多元組成，可在較大范圍內(nèi)調(diào)整其組成，結(jié)構(gòu)，和相成份。3) 化學(xué)性能穩(wěn)定，可長期穩(wěn)定行使功能，4) 機械強度高5) 制造工藝成熟，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，可以批量生產(chǎn)。生物活性玻璃陶瓷可以用于口腔應(yīng)用，外殼應(yīng)用，藥物緩釋載體。2、 羥基磷灰石 羥基磷灰石的晶體為六方晶系，Ca離子位于上下兩層的6個PO4（3-）四面體之間，與6個PO4（3-）四面體當(dāng)眾的9個角頂上的氧離子相連接，鈣離子的配位數(shù)為9。附加羥基則與其上下兩層的6個鈣離子組成OH-Ca6配位八面體，角頂?shù)拟}離子則與其鄰近的4個PO4（3-）中的六個角頂上

27、的氧粒子與羥基連接，這種鈣離子的配位數(shù)是.這種材料對生物組織無毒，無刺激，不致過敏反應(yīng)，不致畸形，不致突變，不致溶血，具有良好的生物活性和骨傳導(dǎo)作用，適合于體內(nèi)長期植入。 羥基磷灰石主要用于人工骨和人工口腔材料。19、 天然生物礦化材料的結(jié)構(gòu)和性能特點，舉例說明仿生礦化在材料制備上的應(yīng)用和優(yōu)勢。(get)20、 舉例說明納米碳基材料的性能和應(yīng)用納米碳管：性能：由于碳納米管中碳原子采取SP2雜化，相比SP3雜化，SP2雜化中S軌道成分比較大，使碳納米管具有高模量和高強度碳納米管具有良好的力學(xué)性能，CNTs抗拉強度達(dá)到50200GP；它的彈性模量可達(dá)1TPa，與金剛石的彈性模量相當(dāng)，約為鋼的5倍。

28、碳納米管的硬度與金剛石相當(dāng)，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。具有良好的儲氫能力。納米碳管應(yīng)用：碳微球：性能：應(yīng)用：21、 生物醫(yī)用高分子材料的主要種類，結(jié)構(gòu)和性能和應(yīng)用特點。（get） 主要種類：生物醫(yī)用高分子材料根據(jù)來源，可分為天然生物醫(yī)用高分子材料和合成生物醫(yī)用高分子材料。根據(jù)其穩(wěn)定性可分為生物降解性醫(yī)用高分子材料和不可降解型生物醫(yī)用高分子材料。分局其應(yīng)用，可分為人工臟器，固定，縫合材料，藥用高分子材料，診斷用高分子材料及血液凈化高分子材料。結(jié)構(gòu)：1、鏈結(jié)構(gòu)2、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)； 鏈結(jié)構(gòu)分為近程結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)； 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)分為晶態(tài)，非晶態(tài)，取向態(tài)，液晶態(tài)，織態(tài)。性能：高分子材料的性能多種多樣，但其

29、材料的硬度、彈性等應(yīng)與其周圍組織盡可能匹配，不論高分子材料可降解與否，都應(yīng)該具有良好的生物相容性。應(yīng)用特點：合成高分子材料與生物體（天然高分子）有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而且其來源豐富，能夠長期保存，品種繁多，性能可變化，范圍廣，如從堅硬的牙齒和骨頭，強韌類似筋腱和指甲，柔軟且富于彈性的肌肉組織，透明角膜和晶狀體等，都可用高分子材料制作，而且其可加工成各種復(fù)雜的形狀。22、 簡述生物惰性高分子的種類，結(jié)構(gòu)和性能特點，舉例說明在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，請以三種材料為例進(jìn)行闡述。生物惰性高分子材料有硅橡膠，聚氨酯，聚酰胺等，以這三種材料闡述：23、 闡述組織工程研究的關(guān)鍵問題；以及組織工程支架材料的主要

30、種類和基本性能要求。（get） 1.1種子細(xì)胞種子細(xì)胞的來源、數(shù)量和質(zhì)量目前依然是困擾組織工程發(fā)展的重要因素自體細(xì)胞作為種子細(xì)胞來源存在明顯的局限性，如：自體組織因取材小而難以達(dá)到應(yīng)有的細(xì)胞數(shù)量；在體外難以大量培養(yǎng)擴增并存在去分化現(xiàn)象；甚至，當(dāng)自體細(xì)胞經(jīng)過長時間體外培養(yǎng)再移植到體內(nèi)后，仍有可能發(fā)生免疫排斥現(xiàn)象等 2 支架材料 支架材料作為人工細(xì)胞外基質(zhì)是組織工程研究的 重要內(nèi)容， 它在體內(nèi)組織再生過程中發(fā)揮的作用包括：在結(jié)構(gòu)上加強缺損部位的強度；阻礙周圍組織長入；作為體外接種的細(xì)胞在體內(nèi)擴增和增殖的支架；利用與細(xì)胞整合素以及受體的相互作用，作為一種可能的細(xì)胞功能調(diào)節(jié)因子；作為細(xì)胞、生長因子和基因的生物載體。由于人體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性， 目前尚不能確定那一種材料是構(gòu)建組織工程產(chǎn)品的最佳材料。 1.3組織工程生物反應(yīng)器組織工程生物反應(yīng)器是安裝了將營養(yǎng)物、氣體（如現(xiàn)有組織工程生物反應(yīng)器培養(yǎng)產(chǎn)生的細(xì)胞數(shù)量往往太少，或者產(chǎn)生的組織片常常比需要的薄。即使能夠培育出足夠厚的軟骨片，一旦軟骨生長超過了一定厚度，中心的軟骨細(xì)胞就會離生長載體過遠(yuǎn)而吸收不到營養(yǎng)物和氣體，無法對生長調(diào)節(jié)的化學(xué)和物理信號做出反應(yīng)，或者