生物醫(yī)用材料1生物醫(yī)用材料的生物相容性及生物學(xué)評(píng)價(jià)

專題、生物醫(yī)用材料的生物相容性及其生物學(xué)評(píng)價(jià)

生物醫(yī)用材料必須具備優(yōu)良的生物相容性才能被人體接受，保證臨床使用

的安全性。生物相容性問(wèn)題在70年代初開(kāi)始受到各國(guó)政府和學(xué)術(shù)界的重視。

1992年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)發(fā)布醫(yī)用裝置生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(iso10993-1992)0

1997年國(guó)內(nèi)發(fā)布了醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB/T16886,等同采用了

ISO10993-1992標(biāo)準(zhǔn)。

第一節(jié)、生物相容性概念和原理

生物醫(yī)用材料必須對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)致敏、無(wú)刺激、無(wú)遺傳毒性、無(wú)致癌性,

對(duì)人體組織、血液、免疫等系統(tǒng)不產(chǎn)生不良反應(yīng)。材料的生物相容性是生物醫(yī)

用材料研究設(shè)計(jì)中首先考慮的重要問(wèn)題。

生物醫(yī)用材料與組織、細(xì)胞、血液接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種反應(yīng)，(包括宿主反

應(yīng)(即機(jī)體生物學(xué)反應(yīng))和材料反應(yīng))。見(jiàn)下圖。

血小板血栓（血小板粘附激活）

凝血系統(tǒng)激活

纖溶系統(tǒng)激活

，血液反應(yīng)《溶血反應(yīng)

白細(xì)胞反應(yīng)

細(xì)胞因子反應(yīng)

、蛋白粘附

生物學(xué)反應(yīng)W［補(bǔ)體系統(tǒng)激活

r-免疫反應(yīng)〈體液免疫反應(yīng)（抗原?抗體反應(yīng)）

I細(xì)胞免疫反應(yīng)

j炎癥反應(yīng)

生物相容性反應(yīng)＜細(xì)胞粘附

【組織反應(yīng)〈細(xì)胞增殖（異常分化）

形成囊膜（假內(nèi)膜）

〔細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)變（誘變）

|物理性質(zhì)變化

,材料反應(yīng)

1化學(xué)件質(zhì)變化

生物相容性反應(yīng)

材料與機(jī)體之間的反應(yīng)，影響到各自的功能和性質(zhì)，下圖是上表中生物相

容性反應(yīng)的后果。

物理性質(zhì)變化機(jī)械相互作用急性全身毒性

L=?'=＞

大小形狀彈性摩擦過(guò)敏反應(yīng)毒性反應(yīng)

強(qiáng)度硬度脆性生沖擊

生溶血反應(yīng)發(fā)熱反應(yīng)

軟化相對(duì)密度物曲繞

物神經(jīng)麻痹

熔點(diǎn)導(dǎo)電硬化醫(yī)

物理化學(xué)相互作用體慢性全身反應(yīng)

磨耗蠕變熱傳導(dǎo)用

溶出方

材毒性致畸

化學(xué)性質(zhì)變化吸收面

料免疫反應(yīng)功能障礙

滲透的

親水一疏水pH方急性局部反應(yīng)

降解反

吸附性面

應(yīng)炎癥血栓形成

溶出性的化學(xué)相互作用

.___「―＞一＞和壞死排異

滲透性變分解-

變慢性局部反應(yīng)

反應(yīng)性化修飾

化

致癌鈣化

材料與機(jī)體相互作用反應(yīng)示意模式圖炎癥潰瘍

多數(shù)醫(yī)用材料植入體內(nèi)以后，物理的化學(xué)的性狀會(huì)變化。引起生物醫(yī)用材

料變化的因素有:

(1)生理活動(dòng)中骨路、關(guān)節(jié)、肌肉的力學(xué)性動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng);

(2)細(xì)胞生物電、磁場(chǎng)和電解、氧化作用：

(3)新陳代謝過(guò)程中生物化學(xué)和酶催化反應(yīng);

(4)細(xì)胞粘附吞噬作用：

(5)體液中各種酶、細(xì)胞因子、蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽、自由基對(duì)材料的生

物降解作用。

另一方面，醫(yī)用材料植入人體后，機(jī)體會(huì)發(fā)生三種生物學(xué)反應(yīng)：組織反應(yīng)、

血液反應(yīng)和免疫反應(yīng)。引起生物體反應(yīng)的因素有：

(1)材料中殘留有毒性的低分子物質(zhì);

(2)材料聚合過(guò)程殘留有毒性、刺激性的單體；

(3)材料及制品在滅菌過(guò)程中吸附了化學(xué)毒劑和高溫引發(fā)的裂解

(4)材料和制品的形狀、大小、表面光滑程度

(5)材料的酸堿度。

生物相容性的分類(lèi)

生物醫(yī)用材料的生物相容性分為兩類(lèi)：

若材料用于心血管系統(tǒng)與血液直接接觸，主要考察與血液的相互作用，稱為血

液相容性；

若與心血管系統(tǒng)外的組織和器官接觸，主要考察與組織的相互作用，稱為組織

相容性或一般生物相容性。

所有醫(yī)用材料和裝置都將首先遇到組織相容性問(wèn)題(即便是人工心血管系

統(tǒng))，所以叫做一般生物相容性。

組織相容性涉及的各種反應(yīng)在醫(yī)學(xué)上都是比較經(jīng)典的，反應(yīng)機(jī)理和試驗(yàn)方

法比較成熟；

而血液相容性涉及的各種反應(yīng)比較復(fù)雜，很多反應(yīng)的機(jī)理尚不明確。在血

液相容性試驗(yàn)方法方面，除溶血試驗(yàn)外，多數(shù)尚不成熟，特別是涉及凝血機(jī)理

中的細(xì)胞因子和補(bǔ)體系統(tǒng)方面的分子水平的試驗(yàn)方法還有待研究建立。

下圖列出生物醫(yī)用材料生物相容性分類(lèi):

抗血小板血栓形成

抗凝血性

抗溶血性

［血液相容性《抗白細(xì)胞減少性

抗補(bǔ)體系統(tǒng)亢進(jìn)性

抗血漿蛋白吸附性

〔抗細(xì)胞因子吸附性

生物相容性《?細(xì)胞粘附性

無(wú)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)性

細(xì)胞激活性

抗細(xì)胞原生質(zhì)轉(zhuǎn)化性

〔組織相容性《抗炎癥性

無(wú)抗原性

無(wú)誘變性

無(wú)致癌性

無(wú)致畸性

生物相容性分類(lèi)和要求

第二節(jié)組織相容性

組織相容性要求醫(yī)用材料植入體內(nèi)，與組織細(xì)胞無(wú)任何不良反應(yīng)。

在組織相容性中，人們最關(guān)心的兩個(gè)問(wèn)題是材料與炎癥和材料與腫瘤。

人工合成材料植入軟組織后，組織細(xì)胞會(huì)有什么反應(yīng)？形象地說(shuō)，組織細(xì)

胞的反應(yīng)是：要么吃掉，要么包?。海?）若植入物可被除去，則除去它：由粒

細(xì)胞分泌出酶溶解它、由巨噬細(xì)胞進(jìn)行吞噬，進(jìn)而在細(xì)胞內(nèi)溶解它。這類(lèi)植入

物通常具有與活體組織相似的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，如可吸收的縫合線（羊腸線）；（2）

若植入物不可被除去，則將由成纖維細(xì)胞分泌膠原纖維，在材料周?chē)纬山Y(jié)締

組織包裹層，對(duì)植入物進(jìn)行包裹，使植入物與活體組織隔離開(kāi)。這類(lèi)材料包括:

體積大的金屬、陶瓷和聚合物。

于是就可能有下述三種情況：

毒性反應(yīng)：如果植入物的毒性大，周?chē)募?xì)胞組織無(wú)法正常代謝，導(dǎo)致細(xì)

胞死亡，產(chǎn)生“非細(xì)菌性膿腫”。結(jié)果是，膿腫組織酸度高，腐蝕性大，將加速

對(duì)金屬表面的腐蝕，而更多的腐蝕產(chǎn)物又加速組織的壞死。這種情況組織學(xué)特

征是周?chē)?xì)胞固縮，細(xì)胞核增大，染色深。Co,Ni,Cu,V等單質(zhì)金屬屬這一類(lèi)。

包繞反應(yīng)：如果植入物體積大，毒性適中，周?chē)M織中的成纖維細(xì)胞大量

沉積膠原纖維，形成一層致密的纖維包繞層，使植入物與組織隔開(kāi)。結(jié)果是，

一方面金屬不再與組織液過(guò)多接觸，降低了腐蝕速度，另一方面周?chē)M織降低

了與金屬表面的接觸，使副作用降低到最低的限度。這種情況組織學(xué)特征是包

繞層致密，無(wú)血管形成。Al,Fe,Mo,Ag,Au,Co基合金，不銹鋼等材料屬這類(lèi)

材料。

活性反應(yīng)：如果材料體積大但毒性很小，周?chē)M織受影響小，形成的包繞

層疏松且薄，包繞層中有血管產(chǎn)生，有時(shí)候還可以觀察到上皮細(xì)胞組織直接與

植入物接觸。這種情況組織學(xué)特征是包繞層疏松且薄，有毛細(xì)血管穿行其中。

Ti,TiAIV,TiAIVCr,Zr,Nb,Ta,Pt等金屬屬于這一類(lèi)。

因此有評(píng)價(jià)軟組織相容性的方法：包繞層的厚薄以及其中毛細(xì)血管的數(shù)量,

可以反映材料的生物相容性高低。

影響醫(yī)用材料生物相容性的因素：

1.材料的化學(xué)成分；2.表面的化學(xué)成分；3.形狀和表面的粗糙度：

當(dāng)醫(yī)用材料與裝置植入體內(nèi)某一部位時(shí)，局部組織對(duì)異物產(chǎn)生機(jī)體防御性

對(duì)答反應(yīng)，植入物體周?chē)M織出現(xiàn)白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和吞噬細(xì)胞聚集，發(fā)生不

同程度的急性炎癥。當(dāng)材料有毒性物質(zhì)滲出時(shí)，局部炎癥不斷加劇，嚴(yán)重時(shí)出

現(xiàn)組織壞死。長(zhǎng)期存在植入物時(shí)，材料被淋巴細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和膠原纖維包

裹，形成纖維性包膜囊，使正常組織和材料隔開(kāi)。如果材料無(wú)任何毒性，性能

比較穩(wěn)定，組織相容性良好，則在半年、一年或更長(zhǎng)時(shí)間包膜囊變薄，囊壁中

的淋巴細(xì)胞消失，在顯微鏡下只見(jiàn)到很薄的1一-2層成纖維細(xì)胞形成的無(wú)炎癥反

應(yīng)的正常包膜囊。如果植入材料組織相容性差，材料中殘留小分子毒性物質(zhì)不

斷滲出，就會(huì)刺激局部組織細(xì)胞形成慢性炎癥，材料周?chē)陌冶谠龊瘢馨?/p>

細(xì)胞浸潤(rùn)，逐步出現(xiàn)肉芽腫或發(fā)生癌變。

生物醫(yī)用材料與炎癥

在機(jī)體中長(zhǎng)期植入生物醫(yī)用材料，常引起炎癥。由于植入物中微量小分子

物質(zhì)滲出，刺激組織引起非感染性炎癥。炎癥過(guò)程較輕微，持續(xù)時(shí)間較短，1--2

周基本消失。毒性較大的小分子殘留物則引起炎癥的時(shí)間較長(zhǎng)，在材料長(zhǎng)期刺

激下或局部組織細(xì)胞長(zhǎng)期受毒時(shí)，產(chǎn)生的慢性炎癥將對(duì)機(jī)體造成不良后果。醫(yī)

用材料和醫(yī)用裝置植入體內(nèi)后，臨床上最常見(jiàn)的并發(fā)癥是感粱性炎癥，發(fā)生率

在1%—10%之間，引起感染的原因主要是植入物滅菌不徹底或植入物被污染。

例如，大量用于整形外科的聚丙烯酰胺水凝膠組織填充假體，由十多種原因，

手術(shù)后的感染發(fā)生率較高，局部發(fā)生感染并發(fā)癥的病人，植入材料的局部組織

出現(xiàn)紅腫、水腫、膿腫、壞死，當(dāng)炎癥轉(zhuǎn)為慢性后出現(xiàn)肉芽腫，嚴(yán)重者發(fā)生全

身膿毒敗血癥。造成細(xì)菌性感染的原因有以下幾點(diǎn)：

(1)植入手術(shù)過(guò)程中對(duì)皮膚和組織造成損傷體內(nèi)組織的機(jī)會(huì)；

(2)植入生產(chǎn)過(guò)程中已被細(xì)菌污染的材料和制品或無(wú)菌材料已被污染；

(3)植入材料能抑制體內(nèi)的抗炎防御系統(tǒng)的反應(yīng)性。增加了局部組織易感染

性;

(4)植入材料能抑制和吸附補(bǔ)體C3a、C5a,增加多核白細(xì)胞在植入物附近

局部組織中的數(shù)量，使抑制局部炎癥反應(yīng)的能力減弱。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，材料表面對(duì)血液中復(fù)合補(bǔ)體系統(tǒng)的C3a、C5a有或者激活或者

抑制的不同作用。弄清楚不同生物材料對(duì)復(fù)合補(bǔ)體C3a、C5a的作用，在提高

生物材料抗感染能力方面有重要意義。

生物醫(yī)用材料與腫瘤

生物醫(yī)用材料的致癌問(wèn)題一直是人們關(guān)心的課題，盡管臨床上在使用生物

材料和人工器官過(guò)程中很少發(fā)生腫瘤，但在生物相容性的動(dòng)物致癌試驗(yàn)研究中

發(fā)生腫瘤的報(bào)道并不少見(jiàn)。在周期兩年的動(dòng)物試驗(yàn)中，被誘發(fā)的腫瘤常是纖維

肉瘤、骨肉瘤、軟骨肉瘤和血管肉瘤等。臨床上誘發(fā)腫瘤的時(shí)間較長(zhǎng)，有75%

以上在植入體內(nèi)15年后才發(fā)生腫瘤。醫(yī)用聚氨酯和硅氧烷共聚物臨床應(yīng)用30

年后才有發(fā)生腫瘤的報(bào)道，說(shuō)明植入物在人體內(nèi)誘發(fā)腫瘤有較長(zhǎng)的潛伏期。

生物醫(yī)用材料誘發(fā)腫瘤可能與下列因素有關(guān)：

(1)動(dòng)物試驗(yàn)證實(shí)，引起腫瘤的原因與植入材料的外形有明顯的相關(guān)性。將

不同外形的材料埋人大鼠皮下組織內(nèi)，腫瘤發(fā)生率明顯不同。粉末和海綿狀材

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)與植入材料的埋植方法有關(guān)。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)與植入材料表面的租糙程度有關(guān)。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)。

(4)被致癌物污染的材料或生物老化時(shí)能釋放致癌物的材料，植入動(dòng)物體內(nèi)

能誘發(fā)惡性腫瘤。例如被3,4?苯并花污染的熱塑性聚烯燒橡膠植入大鼠皮下，

在22周后即可誘發(fā)惡性腫瘤。聚氨酯在121°C或體內(nèi)老化時(shí)裂解出的芳香酮

化合物有潛在致癌作用。

(5)與植入材料在體內(nèi)形成的纖維包膜厚度有關(guān)。植入一年時(shí)，材料的外包

膜厚度超過(guò)0.25mm—0.3mm就有可能誘發(fā)惡性腫瘤。

(6)材料中殘留的有毒或刺激性的小分子物質(zhì)使局部組織長(zhǎng)期受毒或受刺

激，可誘發(fā)惡性腫瘤。

要消除生物醫(yī)用材料及醫(yī)用裝置的潛在致癌性，材料不能殘留有毒、有刺

激性的小分子物質(zhì)溶出；植入物的外形、表面性質(zhì)和植入的方式均應(yīng)避免出現(xiàn)

可能誘發(fā)腫瘤的有關(guān)因素；對(duì)長(zhǎng)期植入體內(nèi)的醫(yī)用材料和裝置應(yīng)進(jìn)行慢性毒性

和致突變、致癌的生物學(xué)評(píng)價(jià)試驗(yàn)，在分子水平上研究材料對(duì)基因DNA、細(xì)胞

染色體的影響。

高分子材料在體內(nèi)的表面鈣化

高分子材料在植入人體內(nèi)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)鈣化合物在材料表面沉積

的現(xiàn)象，即鈣化現(xiàn)象。鈣化現(xiàn)象往往是導(dǎo)致高分子材料在人體內(nèi)應(yīng)用失效的原

因之一。發(fā)生鈣化現(xiàn)象的不僅是膠原生物材料，一些高分子水溶膠，如聚甲基

丙烯酸羥乙酯在大鼠、倉(cāng)鼠、荷蘭豬的皮下也發(fā)現(xiàn)有鈣化現(xiàn)象。一般而言，材

料植入時(shí)，被植個(gè)體越年青，材料表面越可能發(fā)生鈣化。多孔材料的鈣化情況

比無(wú)孔材料要嚴(yán)重。

第三節(jié)血液相容性

生物材料對(duì)血液影響主要有以下幾方面:

a）血小板激活、聚集、血栓形成；

b）凝血系統(tǒng)和纖溶系統(tǒng)激活、凝血機(jī)能增強(qiáng)、凝血系統(tǒng)加快、凝血時(shí)間縮短；

c）紅細(xì)胞膜破壞、產(chǎn)生溶血；

d）白細(xì)胞減少及功能變化；

e）補(bǔ)體系統(tǒng)的激活或抑制；

f）對(duì)血漿蛋白和細(xì)胞因子的影響。

影響血液相容性的因素：

1.材料表面光潔度：表面越粗糙，暴露在血液上的面積就越大，凝血的可能

性就增大。

2.表面親水性：親水性材料比疏水性材料有更好的血液相容性。

3.表面帶電性：表面帶負(fù)電的材料具有更好的血液相容性。

目前使用較多的抗凝血的表面：

1.肝素表面。肝素是一種糖。

2.低溫裂解碳。

3.二氧化鈦表面，氧化鋁表面。

凝血過(guò)程：

血液在受到下列因素影響時(shí)，都可能發(fā)生血栓：①血管壁特性與狀態(tài)發(fā)生變化;

②血液的性質(zhì)發(fā)生變化；③血液的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。

人們對(duì)凝血的機(jī)制和路徑還不完全了解，大致過(guò)程是：材料與血液接觸的

數(shù)秒內(nèi)，首先被材料吸附的是血漿蛋白（白蛋白、r?球蛋白、纖維蛋白原等），

然后血小板在材料表面粘附、聚集、變形，向血小板血栓形成的方向發(fā)展，同

時(shí)血液內(nèi)一系列凝血因子相繼被激活(凝血系統(tǒng)、纖溶系統(tǒng)被激活)，參與到材

料表面的血栓形成過(guò)程，最終形成紅血栓。

血管內(nèi)的小血塊稱血栓，漂流到腦動(dòng)脈中就引起中風(fēng)，漂流到冠狀動(dòng)脈中

就引起心肌梗塞，因此，血相容性是血液接觸材料關(guān)系重大的性能。人工心臟

瓣膜、血管支架、人工心肺機(jī)等等都必須具有優(yōu)良的血液相容性。

血液與異物表面接觸

凝血致活酶活化<---------血漿蛋白吸附---------A紅血球粘附

血小板粘附

VI

凝血醮原活化--------A血小板放出凝血因子<----------溶血

血小板血栓

V\

纖維蛋白骯沉積------------?血栓形成-------------------

改變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。常見(jiàn)材料表面

肝素化有明顯的抗凝血和抗血栓性能，它是通過(guò)肝素與血小板第3因子(AT3)

共同作用于凝血酶，抑制了纖維蛋白原向纖維蛋白的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；材料表面肝素

化還能阻止血小板在材料表面的粘附、聚集，達(dá)到抗凝血的目的。材料表面親

水一疏水微相分離結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的抗凝血性能。聚酸聚氨酯抗凝血材料AT—Pu

系列，是具有表面親水一疏水微相分離結(jié)構(gòu)的聚合物。改變軟段中親水性單體

的分子量和含量比例，材料表面的血液相容性優(yōu)于同類(lèi)醫(yī)用嵌段聚酸聚氨酯抗

凝血材料倍。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

在材料表面的粘附，不激活凝血系統(tǒng)，可阻止血小板血栓的形成。一些表面帶

負(fù)電荷的生物醫(yī)用材料也有良好的抗凝血性能。

目前，正在建立血液相容性的體內(nèi)外試驗(yàn)方法，重點(diǎn)是從分于水平研究凝

血系統(tǒng)與材料表面的相互作用，從理論上闡明它們之間的關(guān)系和機(jī)制，特別是

闡明血液中各種酶、細(xì)胞因子、復(fù)合補(bǔ)體的裂解產(chǎn)物，在材料和血液相互作用

中的影響。只有建立比較完善的血液相容性材料的設(shè)計(jì)理論和研究方法，才能

更好地開(kāi)發(fā)新的血液相容性生物醫(yī)用材料。

生物醫(yī)用材料與血小扳

當(dāng)血小板與進(jìn)入血管內(nèi)的材料接觸時(shí)，血小板會(huì)被激活。由于血液分子細(xì)胞學(xué)

的發(fā)展，已在分子水平上搞清了血小板激活、粘附、聚集、釋放反應(yīng)。國(guó)際標(biāo)

準(zhǔn)化組織在IS010993.4-1992與血液相互作用試驗(yàn)選擇中已將測(cè)定血小板球蛋

白(B?TG)、血小板因子4(PF4)的方法列為試驗(yàn)方法，從分子水平上評(píng)價(jià)生物

材料激活血小板的指標(biāo)。

生物醫(yī)用材料與補(bǔ)體系統(tǒng)

補(bǔ)體(complement)是血液中的一群蛋白質(zhì)。是存在于正常人和動(dòng)物血清與

組織液中的一組經(jīng)活化后具有酶活性的蛋白質(zhì)。一般認(rèn)為補(bǔ)體在機(jī)體抵御感染

中起重要作用。19世紀(jì)末Bordet證實(shí)，新鮮血液中含有一種不耐熱的成分，

可輔助和補(bǔ)充特異性抗體，介導(dǎo)免疫溶菌、溶血作用，故稱為補(bǔ)體。

人體補(bǔ)體系統(tǒng)是由20余種理化性狀和免疫特性不同的血清蛋白組成，通常

以非活化狀態(tài)的前體分子形式存在血清中，約占血漿球蛋白總量的15%。當(dāng)因

某種原因(植入體內(nèi)的材料)激話補(bǔ)體時(shí)、補(bǔ)體各成分便按一定順序呈鏈鎖的酶促

反應(yīng)，即補(bǔ)體活化。

生物醫(yī)用材料對(duì)補(bǔ)體激活最明顯的例子，是在臨床上進(jìn)行人工腎透析時(shí)，

患者出現(xiàn)暫時(shí)性的白細(xì)胞減少癥。

研究發(fā)現(xiàn)，血液的透析膜和其他生物材料與血液接觸時(shí)都會(huì)引起補(bǔ)體替代

途徑的激活。激活過(guò)程是由于C3分子帶有含磺酸酯基團(tuán)的活性位點(diǎn)，可與材料

表面的親核基團(tuán)發(fā)生共價(jià)鍵合反應(yīng)。因此，材料表面帶有羥基或胺基的基團(tuán)使

補(bǔ)體C3在材料表面沉積而激活補(bǔ)體。研究發(fā)現(xiàn)，生物材料也可引起補(bǔ)體系統(tǒng)的

經(jīng)典途徑激活。

補(bǔ)體激活對(duì)機(jī)體產(chǎn)生下面的影響：

(1)可引起患者過(guò)敏癥狀。患者首次透析時(shí)出現(xiàn)頭痛、惡心、嘔吐等癥狀。

(2)在透析時(shí)觀察到患者有血氧下降或低血壓現(xiàn)象。這是由于大量嗜中性白

細(xì)胞聚集于肺毛細(xì)血管中，影響肺泡的換氧功能，出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象。另外白細(xì)胞

聚集增加肺循環(huán)壓力，使肺血流減少，回到定心房的血液減少，使體循環(huán)的血

壓下降。

(3)C3b將引起白細(xì)胞在材料表面粘附，促進(jìn)血小板聚集，參與血栓的形成。

(4)出現(xiàn)慢性并發(fā)癥，如易感染、惡性腫瘤發(fā)生率增加、軟組織鈣化，特別

是肺泡細(xì)胞纖維化、鈣化及動(dòng)脈硬化。在長(zhǎng)期透析患者中見(jiàn)到的這些癥狀與反

復(fù)長(zhǎng)期使用透析膜而對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)產(chǎn)生的影響有關(guān)。

(5)植入物的表面拈附大量的白細(xì)胞，是由于C3b結(jié)合在材料表面，起到白

細(xì)胞在材料表面粘附的調(diào)理作用。白細(xì)胞在材料表面粘附會(huì)通過(guò)釋放血小板激

活因子而促進(jìn)血小板聚集。臨床上采用聚丙烯般和聚甲基丙烯酸甲酯等不含羥

基和竣基的材料制成中空纖維透析器進(jìn)行人工腎治療時(shí)，能減少材料表面對(duì)

C3b的結(jié)合性，減輕患者的臨床癥狀和并發(fā)癥。

第四節(jié)、生物醫(yī)用材料的生物相容性評(píng)價(jià)

1、生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的選擇：

不同用途的生物醫(yī)用材料和醫(yī)療器械的生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的內(nèi)容和水平都不

相同。項(xiàng)目選擇主要依據(jù)醫(yī)療器械和材料的用途、接觸人體的部位和接觸時(shí)間。

具體有如下幾點(diǎn)：

(1)接觸部位有體表和體內(nèi)組織、骨骼、牙齒、血液；

(2)接觸方式有直接接觸和間接接觸；

(3)接觸時(shí)間是：暫時(shí)接觸小于24小時(shí)，中短期接觸長(zhǎng)于24小時(shí)至30日，

長(zhǎng)期接觸長(zhǎng)于30日；

(4)用途：一般的功能、生殖與胚胎發(fā)育及生物降解；

2、美國(guó)ASTM(F748-82)標(biāo)準(zhǔn)生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目選擇表

美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)是最先提出生物醫(yī)用材料和醫(yī)用裝置的生物學(xué)

評(píng)價(jià)項(xiàng)目選擇標(biāo)準(zhǔn)的非官方學(xué)術(shù)團(tuán)體。

生物材料和醫(yī)用裝置生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目選擇（ASTM—1982）

全

致

致熱

致長(zhǎng)

溶

細(xì)

皮

血

肌

口皮

敏

原

臧

突

胞

期

身

膚

肉

液

腔

相應(yīng)試驗(yàn)血內(nèi)

試

試

試

變

毒

植

剌

急

埋

相

粘

試注

驗(yàn)

驗(yàn)

臉

試

性

入

激

性

植

容

膜

驗(yàn)射

驗(yàn)

試

試

成

試

毒

性

_剌

蕤

_驗(yàn)

驗(yàn)

驗(yàn)

試

性

_讖

_刺

驗(yàn)

試

_試

材料和裝置的_

驗(yàn)激

_驗(yàn)

分類(lèi)和應(yīng)用_

__

__試

__

_驗(yàn)

體

接,觸體質(zhì)XX

外

用接觸損傷體表XXXXX

導(dǎo)入體內(nèi)與體腔接觸XX

手術(shù)期間XXXXX

半導(dǎo)入體內(nèi)與

短期（＜30天）XXXXXX

體組織體液接觸

長(zhǎng)期天）

（＞30XXXXXXX

內(nèi)

用間接接觸XXXXXXXX

導(dǎo)人體內(nèi)

直接接觸（＜24h）XXXXXXXX

與血液接觸

-直接長(zhǎng)期接觸

XXXXXXXX

植

與骨接觸XXXXXXX

入

與組織接觸XXXXXXXXX

體

與血液接觸

內(nèi)XXXXXXXXXXXX

注：x為必須選擇的項(xiàng)目

3、美、英、加拿大三國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)

1986年美國(guó)、英國(guó)和加拿大三國(guó)生物學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)者達(dá)成協(xié)議，提出一個(gè)新的

比較完善的生物材料和醫(yī)用裝置生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目選擇指南。

美、英、加拿大三國(guó)生物材料和醫(yī)用裝置

生物相容性評(píng)價(jià)項(xiàng)目選擇指南

短期長(zhǎng)期

致

致

細(xì)全

熱

慢

生物試匿剌

致

亞

配

突

雁

激

原

胞

性

身

慢

液

敏

成

變

基

試

毒

毒

急

性

相

試

驗(yàn)

驗(yàn)

遺

性

性

因

性

容

毒

試

試

傳

生

性

走

性

驗(yàn)

驗(yàn)

驗(yàn)

毒

物

試

性

裝置分類(lèi)_試

驗(yàn)

性

評(píng)

試

_驗(yàn)

價(jià)

試

_驗(yàn)

_

試

_驗(yàn)

驗(yàn)

AXXX

修體表接觸BXXX

CXXXX

裝置在體外

AXXXXX

門(mén)損飭或破損

BXXXXXX

體表接觸

CXXXXXXXXX

AXXXXXXX

與體腔接觸BXXXXXXXXX

CXXXXXXXXXXX

AXXXXXXXX

裝置在體外與9血液間接

BXXXXXXXyX

體內(nèi)接觸接觸

CXXXXXXXXXXX

AXXXXXXXX

與血液直接

BXXXXXXXX