生物材料答案華東理工

1、該版本經(jīng)過華東理工大學(xué)高材卓越110班和復(fù)材112班部分同學(xué)整理，整合了老師上課的ppt上的內(nèi)容以及一些文獻(xiàn)上的知識。但非考試標(biāo)準(zhǔn)答案，僅供參考。特別感謝SKH,SJW,LTY,WH等各位同學(xué)。(1)“生物材料導(dǎo)論”這門課涉及了什么基本內(nèi)容？生物材料學(xué)是一門新興的邊緣性和綜合性學(xué)科，涉及到化學(xué)、物理、材料科學(xué)、生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等各方問題。本門課程中，涉及到了生物材料的基本概念和特點(diǎn)，生物材料的功能及其特性，材料的生物相容性及生物活性，并介紹了醫(yī)用金屬材料，生物陶瓷，醫(yī)用高分子材料，醫(yī)用復(fù)合材料，生體內(nèi)吸收分解材料，以及當(dāng)前研究熱點(diǎn)和對生物材料發(fā)展的展望。(2)請列出“生物材料”的定義，試舉出

2、醫(yī)用生物材料的一些應(yīng)用例子。一般認(rèn)為，能對機(jī)體的細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行診斷、治療、替代、修復(fù)、誘導(dǎo)再生或增進(jìn)其功能的特殊的功能材料(及其終端產(chǎn)品)稱為生物醫(yī)用材料或生物材料。其中還包括狹義和廣義的定義。狹義定義：只包括長期與生物體相接觸的、或植入生物體內(nèi)起某種生物功能的天然或人工合成材料。廣義定義：還包括用于醫(yī)學(xué)治療方面的生物材料，如醫(yī)學(xué)診斷試劑、藥物釋放材料、一次性臨床使用材料以及制造生物醫(yī)藥的各種原材料等。比如人工關(guān)節(jié)、人工心臟等替代人體組織和內(nèi)臟的修復(fù)和置換材料是生物材料，與眼角膜接觸的隱形眼鏡、縫合組織用的手術(shù)線、保存血漿用的輸血袋、治療骨折用的固定材料等也都?xì)w屬于生物材料。(3)與生物

3、材料相關(guān)聯(lián)的學(xué)科有哪些？生物材料學(xué)是一門新興的邊緣性和綜合性學(xué)科。除了與材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論相關(guān)外，它還涉及到機(jī)械工學(xué)、化學(xué)、物理、生物科學(xué)、病理學(xué)、藥物學(xué)、解剖學(xué)等多門學(xué)科，綜合運(yùn)用于材料基礎(chǔ)研究、醫(yī)用組件相關(guān)研究、動物實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用研究，所以生物材料學(xué)的發(fā)展是各學(xué)科進(jìn)步的結(jié)晶。(4)試說明生物材料的研究與發(fā)展過程的特點(diǎn)。研究特點(diǎn)：高性能、多功能、超復(fù)合；眾多學(xué)科間的交叉與融合；高新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的基石；改變生活質(zhì)量與生活方式。為保證生物材料在人體中使用的絕對安全性，考察周期的長年累月也是此類材料開發(fā)的一大特點(diǎn)。同時(shí)，比起普通材料，除了要考慮材料的物化性能，可加工性能和耐藥品性能，醫(yī)用生物材料還

4、需要注重生物相容性和血液適應(yīng)性。發(fā)展過程特點(diǎn)：第一代(1950s)生物材料特點(diǎn)：生物惰性。獲得合適的生理性能的組合來與被替換組織相匹配，同時(shí)對宿主有很小的毒性反應(yīng)。例如不銹鋼及其合金，鈦及其合金做人工關(guān)節(jié)，60年代初聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)乍為骨水泥開始用于硬組織的修復(fù)，不降解；70年代起一些重要的醫(yī)療器械與器材，如人工心瓣膜、人工血管、人工腎用透析膜、心臟起搏器、植入型全人工心臟、人工肝、腎、胰、皮、骨、接觸鏡、角膜、人工晶體、手術(shù)縫合線等相繼研制成功，在臨床上得到了廣泛應(yīng)用。第二代特點(diǎn)(1980s):生物活性或生物可吸收性。生物活性指在生理環(huán)境下能引起一種可控行為和反應(yīng)。如在人體硬組織

5、修復(fù)和置換方面起了至關(guān)重要作用的生物陶瓷：生物活性玻璃(Hench),生物活性微晶玻璃(小久保正)羥基磷灰石陶瓷等復(fù)合材料。90年代后期，在生物陶瓷構(gòu)架(支架材料)中引入活體細(xì)胞或生長因子，使生物陶瓷具有生物學(xué)功能成為生物陶瓷的一個(gè)重要研究方向?？晌招灾福航缑鎲栴}被解決了。例如生物可降解縫線，可吸收骨折固定板等。第三代特點(diǎn)(1990s):生物活性和生物可吸收性結(jié)合了。第三代生物醫(yī)用材料在生物體內(nèi)能被降解，最終為基體所吸收，同時(shí)材料本身又具有生物活性，能參與集體的生理活動，在分子水平上激活基因，刺激相關(guān)細(xì)胞，產(chǎn)生響應(yīng)，從而誘導(dǎo)組織和器官的形成，是細(xì)胞和基因的活化性材料（cellandgene-

6、activatingmaterials）,例如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）生物活性復(fù)合材料。（5）試述醫(yī)用金屬材料的種類及特點(diǎn)。為提高金屬鈦及其合金的生物活性可采取什么方法？主要存在什么優(yōu)缺點(diǎn)？目前所用的醫(yī)用金屬材料主要是：不銹鋼、鉆基合金、醫(yī)用鈦與鈦合金、醫(yī)用鑰、鑰、皓；醫(yī)用貴金屬及其合金（金、銀和鋁及其合金）；醫(yī)用磁性材料；醫(yī)用形狀記憶合金（TiNi合金）。不銹鋼：不銹鋼按其組織相的特點(diǎn)可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼和奧氏體不銹鋼，后者因具有良好的耐蝕性能和綜合的力學(xué)性能而得到廣泛的臨床應(yīng)用。不銹鋼器件植入體內(nèi)，其合金元素會通過生理腐蝕和磨蝕而導(dǎo)致金屬離子溶出，后者進(jìn)入組織

7、液會引起機(jī)體的一些不良反應(yīng)。鉆基合金：醫(yī)用鉆基合金包括鉆銘鋁合金、鉆銘鴇鍥合金、鉆鍥銘鋁鴇鐵合金和MP35N古鍥合金及其烤瓷合金。醫(yī)用鉆基合金的耐磨性是所有醫(yī)用金屬材料中最好的，故鉆基合金植入體內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的組織反應(yīng)。合金植入體內(nèi)后一般保持鈍化狀態(tài)。與不銹鋼相比，鉆基合金的鈍化膜更穩(wěn)定，耐蝕性更好。因此相對不銹鋼而言，醫(yī)用鉆基合金更適于制造體內(nèi)承載苛刻的長期植入件。鉆銘鋁合金的點(diǎn)蝕傾向非常小，對應(yīng)力腐蝕斷裂也不敏感。當(dāng)鉆基合金因摩擦造成磨損時(shí)會很快由強(qiáng)烈的局部腐蝕轉(zhuǎn)化為全面的均勻腐蝕，并顯示出光亮的斑疤。醫(yī)用鈦與鈦合金：與其他醫(yī)用金屬材料相比，醫(yī)用鈦合金的主要性能特點(diǎn)是密度較低、彈性模量值小

8、（約為其他醫(yī)用金屬材料的一半），與人體硬組織的彈性模量比較匹配。純鈦與鈦合金表面能形成一層穩(wěn)定的氧化膜，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。在生理環(huán)境下，鈦與鈦合金的均勻腐蝕甚微，也不會發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕與晶間腐蝕。當(dāng)發(fā)生電偶腐蝕時(shí)，通常是與鈦合金形成偶對的金屬被腐蝕。但是，鈦與鈦合金的磨損與應(yīng)力腐蝕較明顯，腐蝕疲勞也較為復(fù)雜。鈦對人體毒性小，有利于其臨床應(yīng)用。包具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性與耐蝕性。包植入骨內(nèi)能與新生骨直接結(jié)合，但在軟組織中引起的組織反應(yīng)要比鈦與鉆基合金強(qiáng)些。包的氧化物基本上不被吸收，不呈毒性反應(yīng)。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，可用作刺激腦和肌肉組織的電極。鑰具有很強(qiáng)的耐蝕性、良好的加工性能與生物相容性。結(jié)具有很

9、強(qiáng)的耐蝕性，良好的冷加工性能與生物相容性。醫(yī)用貴金屬及其合金：金及其合金具有美麗的色澤和良好的生物相容性。不耐磨。金合金具有良好的加工性能與鑄造性能，強(qiáng)度、耐蝕性與色澤均滿足臨床要求。珀與鋁合金具有優(yōu)異的抗氧化性能與耐蝕性。具有極佳的加工性能。醫(yī)用磁性材料：生物相容性良好，可用于靶向給藥等?？偺攸c(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：具有良好的化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，低毒性，高強(qiáng)度，高韌性，高耐久性（抗疲勞、耐摩耗）。缺點(diǎn)：不具有生物活性，難于和生物組織形成牢固的結(jié)合；長期植入人體后由于化學(xué)穩(wěn)定性下降，會有雜質(zhì)離子析出，對周圍組織造成危害；而且金屬材料的彈性模量要比人骨大得多，這會造成局部應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象，使材料易斷裂和人體不適?？梢?/p>

10、進(jìn)行表面改性。有電化學(xué)處理，高溫氧化處理，等離子噴涂，化學(xué)沉積等方法。優(yōu)點(diǎn)：提高耐侵蝕性；提高耐磨損性；賦予金屬生物活性；降低生物毒性。缺點(diǎn)：需要確定膜厚度、膜與基材的結(jié)合力、對基材無進(jìn)一步損害。將羥基磷灰石熱噴涂或化學(xué)沉積在鈦金屬和鈦合金表面，可制成生物活性人工牙根和人工骨修復(fù)置換材料；（6）簡述生物相容性的分類。如何對一種新型骨修復(fù)材料進(jìn)行綜述性評價(jià)？請列出主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。分為血液相容性(抗血小板血栓形成，抗凝血性，抗溶血性，抗白細(xì)胞減少性，抗補(bǔ)體形同亢進(jìn)性，抗血漿蛋白吸附性，抗細(xì)胞因子吸附性)和組織相容性(細(xì)胞粘附性，無抑制細(xì)胞生長性，細(xì)胞激活性，抗細(xì)胞原生質(zhì)轉(zhuǎn)化性，抗炎癥性，無抗原性，無

11、誘變性，無致癌性，無致畸性)。廣義上講應(yīng)該從物理性能、化學(xué)性能、生物學(xué)性能及臨床研究等四方面進(jìn)行評價(jià)。步驟：材料力學(xué)性能測試，表征，包括拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、壓強(qiáng)、沖擊強(qiáng)度、彈性模量、摩擦系數(shù)、斷裂韌性、抗疲勞和磨損性等材料的力學(xué)參數(shù)都是很重要的。毒性實(shí)驗(yàn)。體外模擬試驗(yàn)(于SBF人體模擬液中模擬)，體內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，動物實(shí)驗(yàn)，一期臨床實(shí)驗(yàn)，二期臨床實(shí)驗(yàn)(7)生物活性陶瓷可作為硬組織修復(fù)材料。請說明A-W生物微晶玻璃、羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣的組成、合成工藝、性能特點(diǎn)及這三種材料的主要應(yīng)用。1982年由日本京都大學(xué)小久保正教授發(fā)明。生物微晶玻璃成分的系統(tǒng)為CaO-MgO-P2O5-SiO2-F合成工藝

12、：粉末原料(以CWP原子比為1.67)-高溫熔融-冷卻成型-熱處理-微晶玻璃具有很高的抗折強(qiáng)度，斷裂韌性和優(yōu)異的生物活性。是迄今為至最好的生物微晶玻璃材料，在臨床中已用作為脊椎骨和腸骨等的修復(fù)和置換材料。羥基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2,制備方法：燒結(jié)如以CWP原子比為1.67的磷灰石粉末為原料，可得到HA構(gòu)瓷；沉淀反應(yīng)法：此法用Ca(NO3)2W(NH4)2HPO4行反應(yīng)，得到白色的羥基磷灰石沉淀。固相反應(yīng)法根據(jù)配方將原料磨細(xì)混合，在高溫下進(jìn)行合成；水熱法：將CaHPO4CaCO36:4的摩爾比進(jìn)行配料，然后進(jìn)行24h濕法球磨。將球磨好的漿料倒入容器中，加入足夠的蒸儲水，在80?10

13、0c恒溫情況下進(jìn)行攪拌，反應(yīng)完畢后，放置沉淀得到白色的羥基磷灰石沉淀物。Sol-gel法。是構(gòu)成骨、齒的主要無機(jī)質(zhì)，不僅具有良好的生物相容性，而且生物活性好，可以誘導(dǎo)骨生長并和生物組織形成牢固的鍵合；機(jī)械強(qiáng)度較差?？勺鳛楣翘畛浜凸堑闹脫Q材料，人工齒根等，也可與陶瓷、金屬、聚合物復(fù)合制成復(fù)合材料。B-磷酸三鈣B-Ca3(PO4)2制備方法：可采用化學(xué)共沉淀法；燒結(jié)以CWP原子比為1.5的粉末為原料，則可得到B-TCP陶瓷。在800c左右要經(jīng)歷一個(gè)由磷灰石向B-TCP的相變過程。比起羥基磷灰石更易于在體內(nèi)被吸收降解，這類材料的組成中含有能夠通過人體正常的新成代謝途徑進(jìn)行置換的鈣(Ca)、磷(P)等

14、元素，或含有能與人體組織發(fā)生鍵合的羥基(OH?等基團(tuán)，使材料在人體內(nèi)能與組織表面發(fā)生化學(xué)鍵合，表現(xiàn)出極好的生物相容性。作為骨的修復(fù)材料(8)要實(shí)現(xiàn)生物材料的特定功能，生物材料應(yīng)滿足怎樣的基本特性？人工關(guān)節(jié)制品由哪些材料？組合而成對材料有何要求？如何改善人工關(guān)節(jié)制品的使用壽命？(1)無毒性、無致癌作用、無變態(tài)反應(yīng)，對周圍生物組織無刺激和對人體無其他有害的副作用。(2)與生物組織親和性好。物理和化學(xué)性能與所替代的組織相近。(3)在生物體內(nèi)材料的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，經(jīng)過長期使用不會發(fā)生變質(zhì)和力學(xué)性能降低的現(xiàn)象。(4)在殺菌、消毒過程中性質(zhì)不發(fā)生變化。容易進(jìn)行加工，材料的性質(zhì)具有很好的重復(fù)再現(xiàn)性。人工

15、關(guān)節(jié)制品由鈦合金、氧化鋁陶瓷、超高分子量聚乙烯組成但使用由于長期摩擦，會掉下?lián)p耗的材料細(xì)粉，造成周圍組織的發(fā)炎和月中痛，故需要材料抗磨損如何改善：使用力學(xué)性能更好的氧化培陶瓷代替氧化鋁陶瓷以及合成更耐磨高分子材料。（9）試述醫(yī)用金屬材料、生物陶瓷、醫(yī)用高分子材料、醫(yī)用復(fù)合材料的各自優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用，可舉例說明。醫(yī)用金屬材料優(yōu)點(diǎn)：低毒性、高強(qiáng)度、高韌性（不銹鋼）、高耐久性（抗疲勞、耐磨耗）（鉆基合金）、優(yōu)異的加工性（如醫(yī)用不銹鋼加工性能好）缺點(diǎn)：無生物活性，難于和生物組織形成牢固的結(jié)合；由于生理腐蝕和磨蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴(kuò)散以及植入材料自身性質(zhì)的退變，前者可能導(dǎo)致毒副作用，后者可能導(dǎo)致植入

16、失效（不銹鋼中離子的溶出，但量大時(shí)會引起水腫、感染、組織壞死或過敏反應(yīng)。）；金屬材料的彈性模量要比人骨大得多，這會造成局部應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象，使材料易斷裂和人體不適。（除鈦合金之外的醫(yī)用金屬材料。鈦合金較為匹配）應(yīng)用：通常用于整形外科、牙科等領(lǐng)域，治療、修復(fù)固定和置換人體硬組織系統(tǒng)（骨骼、關(guān)節(jié)、骨釘?shù)龋?。生物陶瓷?yōu)點(diǎn)：在生理環(huán)境中具有高的強(qiáng)度、高的壓縮強(qiáng)度和耐磨耐腐蝕性，化學(xué)穩(wěn)定性好（如生物惰性陶瓷中的氧化鋁陶瓷），生物相容性好（羥基磷灰石陶瓷）；熱穩(wěn)定性好，易于高溫消毒；組織親和性好、部分生物活性好（生物活性玻璃）；陶瓷的組成范圍比較寬，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求設(shè)計(jì)組成，控制性能的變化。缺點(diǎn)：脆性大、

17、抗沖擊性能差、加工成型困難、彎曲強(qiáng)度較低、彈性模量大、耐疲勞性能差，在生理環(huán)境中易受破壞，只適用于不承力結(jié)構(gòu)環(huán)境中。（磷酸鈣陶瓷強(qiáng)度不高，植入人體后需經(jīng)較長時(shí)期的代謝方能與自體骨長合在一起，因此不能直接用作承受載荷大的種植體。）應(yīng)用：人工齒、人工骨、人工關(guān)節(jié)、人工心瓣膜、人工眼等修復(fù)和替換材料。醫(yī)用高分子材料優(yōu)點(diǎn)：良好的生物相容性（天然醫(yī)用高分子材料）、可以通過組成和結(jié)構(gòu)的控制而使材料具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，以滿足不同的需求，耐生物老化。對于非永久植入體內(nèi)的材料，在一定時(shí)間內(nèi)能被生物降解，降解產(chǎn)物對身體無毒害，容易排出；對于永久性植入體內(nèi)的材料，能耐長時(shí)間的生物老化，如能經(jīng)受血液、體液和各種

18、酶的作用，還無毒、無致癌、無致炎、無排異反應(yīng)、無凝血現(xiàn)象，還要有相應(yīng)的生物力學(xué)性能、良好的加工成型性和一定的耐熱性,便于消毒等。？缺點(diǎn)：生物醫(yī)用高分子材料的主要缺點(diǎn)是抗腐蝕、抗老化性能較差，并且由于高純度聚合物的制備十分困難，植入人體的材料常有單體釋放和其他降解產(chǎn)物生成，很可能會導(dǎo)致毒性和致癌反應(yīng)。？大多不具有生物活性。天然醫(yī)用高分子材料具有加工性差、重復(fù)性差、生物降解速度可調(diào)性差等缺點(diǎn)。應(yīng)用：主要有人造臟器、醫(yī)療器械和藥物劑型三種類型。人工臟器包括內(nèi)臟和體外裝置，醫(yī)療器械有一般醫(yī)療及看護(hù)用具、麻醉及手術(shù)室用具、檢查及檢查室用具，藥物劑型包括藥物助劑和聚合物藥物等。例子：縫線、采血管等醫(yī)用復(fù)合

19、材料優(yōu)點(diǎn)：可以將幾種材料復(fù)合，兼具他們共同的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)缺點(diǎn)，性能更加出眾。（如用羥基磷灰石表面改性過的鈦合金醫(yī)用復(fù)合材料，兼具HAP生物活性和鈦合金優(yōu)良力學(xué)性能）比強(qiáng)度、比模量高，抗疲勞性能好，抗生理腐蝕性能好，力學(xué)相容性能好缺點(diǎn)：制備工藝較復(fù)雜、價(jià)格比較昂貴應(yīng)用：除了簡單替代單一材料，改善其性能，生物醫(yī)用復(fù)合材料可通過相應(yīng)的工藝可制作出與生物組織的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都類似的替代材料，且其工藝設(shè)計(jì)多樣化，是研究人工器官和醫(yī)療設(shè)備的基礎(chǔ)，己成為復(fù)合材料專業(yè)的重要分支。例子：將羥基磷灰石熱噴涂或化學(xué)沉積在鈦金屬和鈦合金表面，可制成生物活性人工牙根和人工骨修復(fù)置換材料（10）何謂SBF溶液？為何又稱為生理鹽

20、水？常用SBF溶液的pH值為多少？如何用SBF溶液考察骨修復(fù)材料的性能？模擬體液。生理鹽水，是指生理學(xué)實(shí)驗(yàn)或臨床上常用的滲透壓與動物或人體血漿的滲透壓相等的氯化鈉溶液。人體用生理鹽水就是0.9%的氯化鈉水溶液，因?yàn)樗臐B透壓值和正常人的血漿、組織液都是大致一樣的，所以可以用作補(bǔ)液（不會降低和增加正常人體內(nèi)鈉離子濃度）以及其他醫(yī)療用途。SBF溶液模仿的就是細(xì)胞外的離子環(huán)境，用途和生理鹽水類似，所以它又稱為生理鹽水，但比一般的生理鹽水模擬更接近真實(shí)體液。常用PHffi為7.4通過觀察骨修復(fù)材料，具表面在SBF溶液中形成磷灰石能力的大小，預(yù)測其性能。（11）Al2C3陶瓷是常用的硬組織修復(fù)材料。若要

21、改善其生物惰性和高的彈性模量，有何途徑？以溶膠-凝膠法涂層改善惰性陶瓷的生物活性，在三氧化二鋁表面制備一種含鈣的氧化培凝膠涂層。能促進(jìn)羥基磷灰石在表面的形成。其主要缺點(diǎn)是彈性模量遠(yuǎn)高于自然骨，力學(xué)相容性欠佳。氧化錯(cuò)有較低彈性模量，較高韌性，加入氧化錯(cuò)增韌，氧化錯(cuò)微裂紋增韌，該微裂紋雖然不利于提高材料的強(qiáng)度，但卻能有效地降低材料的彈性模量。（12）材料與生物體的反應(yīng)主要包括哪些？試說明對研究和開發(fā)生物材料的指導(dǎo)意義？一是材料反應(yīng)，即生物體對材料的作用，包括生物環(huán)境對材料的腐蝕、降解、磨損和性質(zhì)退化，甚至破壞。材料反應(yīng)通常包括生理腐蝕、吸收、降解與失效等反應(yīng)。生理腐蝕是材料在生理環(huán)境作用下的一種腐

22、蝕。吸收是指材料在體液或血液中因吸收某些成分而改變其性能的過程。這種吸收過程是慢性和遠(yuǎn)期反應(yīng)。如人工心瓣膜支架在血液中因選擇性吸收血液中的類脂化合物而變色、鼓脹和開裂。生物降解是材料在生理環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞與性質(zhì)蛻變的一個(gè)過程。（在生理環(huán)境中能發(fā)生降解的材料中有可降解生物陶瓷。）生物材料的失效是人們非常關(guān)心的。在矯形手術(shù)、牙科手術(shù)和心血管手術(shù)中，機(jī)械-環(huán)境共同作用導(dǎo)致的應(yīng)力腐裂、腐蝕疲勞、微裂、陶瓷的老化和復(fù)合物的降解等現(xiàn)象二是宿主反應(yīng)，即材料對生物體系統(tǒng)的作用。包括局部和全身反應(yīng)，如炎癥、細(xì)胞毒性、凝血、過敏、致癌、畸形和免疫反應(yīng)等。其結(jié)果可能導(dǎo)致對機(jī)體的中毒和機(jī)體對材料的排斥。主要包括

23、五類：局部組織反應(yīng)（局部組織反應(yīng)是指機(jī)體組織對植入手術(shù)創(chuàng)傷的一種急性或炎性反應(yīng)，是最早的宿主反應(yīng)）、全身毒性反應(yīng)（全身毒性反應(yīng)通常是由于植入材料或器件在加工和消毒過程中吸收或形成的低分子量產(chǎn)物在機(jī)體內(nèi)滲出或因生理降解所產(chǎn)生的毒性物質(zhì)所引發(fā)的一種反應(yīng)。）、過敏反應(yīng)（過敏反應(yīng)比較少見，但其產(chǎn)生的機(jī)理與全身毒性反應(yīng)相同。）、致癌、致畸、致突變反應(yīng)（致癌、致畸、致突變反應(yīng)一般屬于慢性反應(yīng)，其中致癌反應(yīng)是因材料中含有致癌物質(zhì)或材料在體內(nèi)降解中產(chǎn)生的致癌物質(zhì)所致。）和適應(yīng)性反應(yīng)（適應(yīng)性反應(yīng)屬于慢性和長期性反應(yīng)，其中包括機(jī)械力對組織與材料相互作用的影響）。除了應(yīng)滿足各種生物功能等物理化學(xué)性質(zhì)要求外，還要求生

24、物材料不對生物體產(chǎn)生明顯有害效應(yīng)，有良好的生物相容性，并且不會因與生物體直接結(jié)合而降低其效能與使用壽命。（13）生物醫(yī)用高分子材料按材料與活性組織的相互作用關(guān)系分類可以分為哪幾類，各有什么特點(diǎn)？按照材料與機(jī)體組織作用方式分類：生物惰性材料、生物活性材料高分子材料生物惰性是指材料在體內(nèi)能保持穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該類高分子材料植入生物體內(nèi)后，基本上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和降解反應(yīng)，不變性，它所引起的組織反應(yīng)是圍繞植入體的表面形成一層纖維包膜，與組織間的結(jié)合主要是靠組織長入其粗糙表面或孔中，從而形成一種物理嵌合。（如有機(jī)硅高分子）生物活性（Bioactive）高分子材料生物活性概念原意是指植入材料能夠

25、與周圍組織發(fā)生相互作用，在材料-組織界面上誘導(dǎo)出特殊的生物或化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)導(dǎo)致材料和組織之間形成化學(xué)鍵合。目前一種廣義的解釋為生物活性是增進(jìn)細(xì)胞活性或促進(jìn)新組織再生的性質(zhì)。（肝素化的膠原有抗凝血性能）（14）對生物醫(yī)用高分子材料的性能有哪些要求？材料本身性能的要求：（1）無毒性、無變態(tài)反應(yīng)，對周圍生物組織無刺激和對人體無其他有害的副作用。（2）生物穩(wěn)定性與生物組織親和性好。物理和化學(xué)性能與所替代的組織相近。（3）在生物體內(nèi)材料的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定。經(jīng)過長期使用不會發(fā)生變質(zhì)和力學(xué)性能降低的現(xiàn)象。（4）便于滅菌消毒，在殺菌、消毒過程中性質(zhì)不發(fā)生變化。容易進(jìn)行加工，材料的性質(zhì)具有很好的重復(fù)再現(xiàn)性

26、。（5）易于加工成型；材料價(jià)廉易得；人體效應(yīng)要求：無毒-化學(xué)惰性；無熱原反應(yīng)（引起熱原反應(yīng)的主要原因是注射液或輸液器中污染的熱原所引起的。熱原的致熱量因菌種而異）；不致癌、不致畸；不引起過敏反應(yīng)或干擾肌體的免疫機(jī)理；不破壞鄰近組織，也不發(fā)生材料表面鈣化沉積；良好的血液相容性。（15）什么是高溫硫化硅橡膠？醫(yī)用硅橡膠有哪些用途？通過直接聚合得到的有機(jī)硅高聚物稱為有機(jī)硅生膠，其彈性低、機(jī)械強(qiáng)度高，不能直接應(yīng)用，必須經(jīng)過高溫硫化處理。其方法如下：在有機(jī)硅生膠中加入二氧化硅(SQ2,俗稱白碳黑)、二氧化鈦等作補(bǔ)強(qiáng)劑，用有機(jī)過氧化物如過氧化二苯甲酰(BPQ作硫化劑，并加入其它輔料和助劑進(jìn)行混煉、成型、熱

27、處理熟化得到高溫硫化硅橡膠。用途：人工器官和組織代用品短期植入材料藥物控制釋放載體體外循環(huán)用品整容外科修補(bǔ)材料(16)試述梯度功能復(fù)合材料的定義、分類、用途及各自特點(diǎn)。梯度功能復(fù)合材料是指材料的組份、結(jié)構(gòu)、性能隨空間或時(shí)間連續(xù)變化或階梯變化而變化的高性能材料有很多種分類方式，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域可以分類：耐熱功能梯度材料生物功能梯度材料化學(xué)工程功能梯度材料電子工程功能梯度材料耐熱：這種材料由于能夠緩和熱應(yīng)力，是未來航天飛機(jī)器用的理想耐熱、隔熱材料。(Ti-TiN)生物：高比強(qiáng)度，高生物相容性，耐腐蝕，耐疲勞，耐磨損用于人造骨骼，人造牙齒等，如HA-鈦(Ti)體系的梯度人工骨和人工牙根?；瘜W(xué)：耐腐

28、蝕，耐熱，絕緣，高強(qiáng)度，用于催化劑，功能性高分子膜電子：導(dǎo)電及絕緣梯度，壓電，電磁性能好用于超導(dǎo)材料，濾波器。(17)制備梯度功能復(fù)合材料有哪幾種方法，各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)？主要分為高溫和低溫制備法。方法名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)氣相沉積法氣體的壓力、組成及反應(yīng)溫度可以沉積速率慢；成份分布不能連控制；續(xù)控制；不能制備出大厚度的可制備大尺寸的功能梯度材料。梯度膜，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度低、設(shè)備比較復(fù)雜。自蔓延燒結(jié)合成時(shí)間短、操作簡單；產(chǎn)品純度成分不均勻,造成反應(yīng)熱相差法高、效率高、能耗少、工藝相對簡單；能夠制備大體積的梯度材料。較大；需要專用設(shè)備。等離子噴涂可以調(diào)整粉末的組成、沉積率高、梯度涂層與基體間的結(jié)合強(qiáng)法無需

29、燒結(jié)、不受基體面積大小的限度不高,并存在涂層組織不均制；涂層的界面結(jié)合強(qiáng)度、抗熱沖勻、空洞疏松、表面粗糙等缺擊性和熱疲勞性均明顯改善。陷。粉末冶金法易于操作，控制靈活，適于工業(yè)生工藝比較復(fù)雜、制備的梯度材產(chǎn)，可以制備大尺寸材料，可靠性料有一定的孔隙率；不能做到高、適合于制造形狀比較簡單的功能梯度材料部件。材料成分的連續(xù)過渡。離心鑄造法能制備高致密度、大尺寸的梯度材料。限于管狀或環(huán)形零件。電沉積法對所鍍材料的物理、力學(xué)性能破壞槽電壓局，電流效率低，電積較小，不rm要1司溫、|司壓、|司真工，因而生產(chǎn)設(shè)備簡單、投資較少，易操作。制備成本低；用電流作還原劑工藝條件易控制，易按梯度化要求進(jìn)行調(diào)整。鍍層

30、的組成和結(jié)構(gòu)能有效地控制。過程能耗高激光融覆法熔覆速度非?？?。需要特殊的設(shè)備(18)在設(shè)計(jì)、制造植入生物體的復(fù)合材料時(shí)，應(yīng)注意哪些問題?同14題答案。復(fù)合材料要求：選用的聚合物與增強(qiáng)物之間能形成良好的結(jié)合，具有一定的穩(wěn)定性(19)可降解生物醫(yī)用材料按來源分可以分為哪幾類？試舉出至少三種人工合成的可降解高分子材料，并分析其性能特點(diǎn)?？山到馍镝t(yī)用材料可分為天然可降解生物醫(yī)用材料和合成可降解生物醫(yī)用材料。聚乙醇酸Poly(glycolicacid),PGA堅(jiān)硬不易磨損不易溶解結(jié)晶性強(qiáng)熔點(diǎn)高降解速度快聚乳酸Poly(lacticacid),PLA降解產(chǎn)物無毒易得原料成本低生物相容性好降解動力學(xué)可以預(yù)

31、期聚酸酊易加工性生物相容性表面溶蝕降解性降解速度可調(diào)性藥物釋放速度接近零級(20)設(shè)計(jì)生物醫(yī)用可降解高分子材料的基本原理是什么？可降解高分子材料即在一定條件下、一定時(shí)間內(nèi)能被細(xì)菌、霉菌、藻類等微生物或其它生物體所降解和吸收的高分子材料。除了滿足醫(yī)用高分子本身性能要求(生物穩(wěn)定性；物理和力學(xué)穩(wěn)定性；易于加工成型；材料價(jià)廉易得；便于滅菌消毒)以及對人體的效應(yīng)的要求(無毒-即化學(xué)惰性；無熱原反應(yīng)；不致癌、不致畸；不引起過敏反應(yīng)或干擾肌體的免疫機(jī)理；不破壞鄰近組織，也不發(fā)生材料表面鈣化沉積；良好的血液相容性)，材料需滿足高分子及其降解產(chǎn)物無毒性，無免疫原性；高分子材料的降解和吸收速度必須與生物組織或器

32、官的愈合速度同步；具有良好的加工性能以及與替代組織類似的機(jī)械性能。設(shè)計(jì)前需確定：易消毒和保存原料來源廣泛、豐富商品化前景(21)可降解生物材料的制品化中需注意解決什么問題？1 .加工穩(wěn)定性?？山到馍锊牧现破吠ǔＲ妆凰饣蛘弑画h(huán)境中微生物分解，導(dǎo)致材料的講解失效。在加工中需要嚴(yán)格控制加工環(huán)境和條件，保證材料在加工過程中能保持其材料特性及穩(wěn)定性。2 .保存穩(wěn)定性。分析同上或自己發(fā)揮。防止氧化吸潮等不良反應(yīng)。3 .滅菌消毒。制品化過程中病原菌污染或增殖，需要?dú)⑺?。通常三種方法：熱滅菌，化學(xué)滅菌和輻射滅菌。會在一些高溫高壓條件下滅菌對材料機(jī)械性能，生物相容性產(chǎn)生影響，應(yīng)該選擇合適的滅菌條件。一些滅菌

33、方法不適合工業(yè)化生產(chǎn)，且對材料保存不利。(22)影響可降解生物材料降解的因素有哪些？試對其進(jìn)行分析。寫的時(shí)候要稍微分析一下。微生物引起的生物降解；pH,氧氣，濕度，臭氧含量引起的化學(xué)臭氧、水解、氧化降解；溫度，光強(qiáng)度，輻射引起的物理化學(xué)降解。生物學(xué)環(huán)境降解：體液環(huán)境(體液溶解)有機(jī)大分子(吸附于材料，發(fā)生反應(yīng))、酶、自由基、細(xì)胞等因素。聚合物分子結(jié)構(gòu)：聚合物結(jié)構(gòu)分子量共聚退火結(jié)晶條件分子鏈取向共混官能團(tuán)支化和交聯(lián)材料聚集態(tài)材料表面特征結(jié)構(gòu)影響比如說：脂肪族酯鍵肽鍵氨基甲酸酯脂肪族醴鍵亞甲基同種材料時(shí)聚集態(tài)對其降解強(qiáng)弱的影響：橡膠態(tài)玻璃態(tài)結(jié)晶態(tài)(23)以聚酯型高分子材料為例，分析可降解高分子材料降解的機(jī)理，以及動力學(xué)模型和體外試驗(yàn)可得出什么結(jié)論？可降解聚酯型高分子尤其是脂肪族聚酯類高分子都是通過酯鍵的水解來