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(diǎn)。 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(diǎn)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(hào)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(guó)內(nèi)外生物材料市場(chǎng)需求和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的現(xiàn)狀，談?wù)勀銓?duì)生物材料發(fā)展前景的認(rèn)識(shí)。（get）答： 2010年世界醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)由27000個(gè)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(guó)家的中小企業(yè)主要從事新產(chǎn)品、新技術(shù)研發(fā)，通過(guò)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(chǎng)運(yùn)作基本上由大公司進(jìn)行。不同于我國(guó)醫(yī)療器械企

2、業(yè)“多、小、散”，發(fā)達(dá)國(guó)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(chǎng)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(gè)重要趨勢(shì)。一些重要的生物材料被國(guó)外大公司壟斷，國(guó)內(nèi)的生物材料的發(fā)展空間很大。我國(guó)國(guó)內(nèi)生物材料研究存在的主要問(wèn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)，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(jī)制，風(fēng)險(xiǎn)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(mén)缺乏協(xié)調(diào)機(jī)制，未能形成統(tǒng)一的一

3、盤(pán)棋的全面規(guī)劃和管理機(jī)制，重復(fù)立項(xiàng)，多頭管理常有所見(jiàn)。生物材料的開(kāi)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(guó)內(nèi)外生物材料開(kāi)發(fā)研究的主要趨勢(shì)，是致力于提高材料的生物相容性，致力于開(kāi)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(chǎng)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(diǎn)和種類。（get）1) 成分簡(jiǎn)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(wú)機(jī)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(jí)結(jié)構(gòu)：通過(guò)非共價(jià)鍵作用在不同尺度上分級(jí)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(shuō)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(diǎn)（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(diǎn)： 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(qiáng)的韌性和強(qiáng)度

5、在熱處理過(guò)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(qiáng)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(diǎn)：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(diǎn)：橡皮樣彈性的纖維，能被拉長(zhǎng)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(gè)非共價(jià)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(gè)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(dòng)蛋白相連。特點(diǎn)：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(diǎn)：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(diǎn)：1、殺蟲(chóng)，殺線蟲(chóng)：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(yáng)離子交換樹(shù)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(yáng)離子交換樹(shù)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(jī)械強(qiáng)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(wú)毒可生物降解 殼聚糖對(duì)人畜無(wú)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(duì)環(huán)境無(wú)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(shuō)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?jiǎng)?，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(gè)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(cè)到四環(huán)素。明膠采用化學(xué)交聯(lián)法來(lái)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(shí)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(zhǎng)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(gè)例子：有人將體外擴(kuò)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(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可說(shuō)明將成纖維細(xì)胞在殼聚糖明膠支架內(nèi)培養(yǎng)一段時(shí)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(guò)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(duì)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(shuō)明不均一多糖在人體內(nèi)的作用和結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)（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(rùn)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(kuò)散及運(yùn)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(jí)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(diǎn)： 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(dú) 特的流變學(xué)特性是其臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)之。HA對(duì)人類及動(dòng)物無(wú) 抗原性 肝素在人體內(nèi)的作用： 1、抗凝血：（1）增強(qiáng)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(qiáng)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(bǔ)體系統(tǒng)

13、的多個(gè)環(huán)節(jié)，以抑制系統(tǒng)過(guò)度激活。與此相關(guān)，肝素還具有抗炎、抗過(guò)敏的作用。肝素結(jié)構(gòu)：肝素含有長(zhǎng)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(qiáng)酸性。肝素性能特點(diǎn)：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(dú)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(rùn)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(jī)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(yùn)動(dòng)、增殖、分化、信息傳遞、細(xì)胞間的識(shí)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(gè)核心蛋白共價(jià)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(diǎn)：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(dú)的蛋白質(zhì)和多糖都要好。8、 舉例說(shuō)明生物礦物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和仿生合成在材料制

15、備上的意義。9、 請(qǐng)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(diǎn)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(qǐng)從宿主反應(yīng)和材料反映兩個(gè)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(duì)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(jī)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(jī)體對(duì)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(jī)體組織。生物材料進(jìn)入機(jī)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(guò)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(duì)生物機(jī)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(jī)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(guò)程和現(xiàn)象；并舉例說(shuō)明生物組織對(duì)生物材料可能產(chǎn)生的反應(yīng)。 答：12、 舉例說(shuō)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^(guò)抑制纖維蛋白原向纖維蛋白的轉(zhuǎn)化反應(yīng)和通過(guò)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(lái)達(dá)到抗凝血的效應(yīng)。 例如材料表面肝素化可以通過(guò)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(guó)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。現(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(gè)問(wèn)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(huì)對(duì)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(zhǎng)。13、 舉例說(shuō)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(duì)金屬材料會(huì)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(gè)生物系統(tǒng)中，對(duì)正常組織產(chǎn)生影響和刺激，引起包括組織非正常生長(zhǎng)，畸變，過(guò)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(huì)造成金屬離子或其他化合物進(jìn)入周?chē)慕M織或整個(gè)機(jī)體，因而可在機(jī)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(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)負(fù)重面之間會(huì)出現(xiàn)輕微分離，轉(zhuǎn)至足跟著地時(shí)，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(guò)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(huì)發(fā)生降解反應(yīng)，通過(guò)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(duì)于人體來(lái)說(shuō)影響較小。 14、 舉例說(shuō)明惰性生物醫(yī)用金屬的種類和性能特點(diǎn)（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(qiáng)度，降低成本，開(kāi)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(qiáng)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(cè)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(diǎn)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(cè)，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(jué)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(diǎn)與研究進(jìn)展（get） 性能特點(diǎn)：(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(guò)程，促進(jìn)鈣的沉積，是骨生長(zhǎng)的必需元素。此外，體內(nèi)過(guò)量的鎂可通過(guò)尿液排出體外，不會(huì)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(qiáng)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(zhǎng)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?chē)鷻C(jī)體組織吸收或通過(guò)體液排出體外;(4)鎂合金成本低。鎂的資源

23、豐富，價(jià)格相對(duì)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)和血管長(zhǎng)入。國(guó)外研究人員分別通過(guò)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(shuō)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(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫，耐化學(xué)浸蝕，生物相容性好的特點(diǎn)。氧化物陶瓷可以用來(lái)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(lái)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(wú)定形層狀結(jié)構(gòu)，其中以無(wú)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(wú)毒性，無(wú)排異反應(yīng)，與人體親和性好，人體組織會(huì)慢慢長(zhǎng)入碳質(zhì)材料的空隙中，具有誘發(fā)組織生長(zhǎng)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(huì)誘發(fā)血栓。并且具有優(yōu)良的機(jī)械性質(zhì)，可以通過(guò)不同的工藝改變其結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同用途的需要。18、 舉例說(shuō)明生物活性無(wú)機(jī)材料的主要種類，結(jié)構(gòu)和性能和應(yīng)用特點(diǎn)。（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(gè)磷氧

26、四面體中有一個(gè)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(zhǎng)期穩(wěn)定行使功能，4) 機(jī)械強(qiáng)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(gè)PO4（3-）四面體之間，與6個(gè)PO4（3-）四面體當(dāng)眾的9個(gè)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(gè)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(gè)PO4（3-）中的六個(gè)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(duì)生物組織無(wú)毒，無(wú)刺激，不致過(guò)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(zhǎng)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(diǎn)，舉例說(shuō)明仿生礦化在材料制備上的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)。(get)20、 舉例說(shuō)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(qiáng)度碳納米管具有良好的力學(xué)性能，CNTs抗拉強(qiáng)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(chǔ)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(diǎn)。（get） 主要種類：生物醫(yī)用高分子材料根據(jù)來(lái)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?chē)M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(diǎn)：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(lái)源豐富，能夠長(zhǎng)期保存，品種繁多，性能可變化，范圍廣，如從堅(jiān)硬的牙齒和骨頭，強(qiáng)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(jiǎn)述生物惰性高分子的種類，結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，舉例說(shuō)明在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，請(qǐng)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(wèn)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(lái)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(lái)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(kuò)增并存在去分化現(xiàn)象；甚至，當(dāng)自體細(xì)胞經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)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(guò)程中發(fā)揮的作用包括：在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)缺損部位的強(qiáng)度；阻礙周?chē)M織長(zhǎng)入；作為體外接種的細(xì)胞在體內(nèi)擴(kuò)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(zhǎng)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(yíng)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(zhǎng)超過(guò)了一定厚度，中心的軟骨細(xì)胞就會(huì)離生長(zhǎng)載體過(guò)遠(yuǎn)而吸收不到營(yíng)養(yǎng)物和氣體，無(wú)法對(duì)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的化學(xué)和物理信號(hào)做出反應(yīng)，或者