生物医用高分子材料的生物相容性的研究进展

海南大学

《生物医用材料学》课程期末论文

题目：生物医用高分子材料的生物相容性研究进展学号：20080W0126

姓名：田新斌

年级：2008级（本科三年级）

学院：材料与化工学院

系别：材料科学与工程

专业：材料科学与工程（理科实验班）

课程教师：尹学琼王江唐敏

完成日期：2011年 6 月22日

生物医用高分子材料的生物相容性研究进展

田新斌20080W0126

（海南大学材化学院08级理科实验班，海南海口570228）

摘要：随着人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展，生物医用材料在最近十多年发展地异常迅速，而高分子材料由于原料来源广泛、可通过分子设计改变结构、生物活性高、材料的性能多样等优点，成为生物医用材料发展的强势代表。但是，生物医用材料要在人体内使用，为了安全性，高分子材料的生物相容性就成了研究的重点。本文主要阐述了生物医用高分子材料的生物相容性研究进展，包括血液相容性和组织相容性两个方面，并简要作了总结和展望。

关键词：生物医用材料高分子材料生物相容性血液相容性组织相容性

The Research Development of Polymeric bio-materials，

Biocompatibility

Abstract：With the increase in the number of aged people, injuries of the young and patients with diverse diseases, biomedical materials are extremely rapidly developed in decades, as an aspect of high and new technology. Polymer materials are rich in sources and can be modified by molecular design in structure, biocompatibility and properties, thus becoming the represent of biomedical materials' development. However, since the biomedical materials are to be used in human body, biocompatibility of polymer biomedical materials has been brought to a research heat. In this paper, relevent research progresses are introduced, including blood biocompatibility and tissue biocompatibility. Summary and outlook are also indicated.

Keywords：Biomedical materials，Polymeric bio-materials，Biocompatibility，Blood-compatibility，Tissue-compatibility

前言

生物医用材料(Biomedical Materials)又称生物材料(Biomaterials)，是和生物系统接合以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料[1]。目前用于临床的生物医用材料主要有生物医用金属材料、生物医用有机材料（主要指有机高分子材料）、生物医用无机非金属材料（主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料）以及生物医用复合材料等。高分子材料由于原料来源广泛、可以通过分子设计改变结构、生物活性高、材料的性能多样等优点，是目前发展最为迅速的领域，已经成为现代医疗材料中的主要部分。同时，医疗实践也给高分子医用材料提出了各种各样的要求，大大推动了高分子材料自身的发展。

简单地说，生物医用高分子材料(Polymeric bio-materials)是指在生理环境中使用的高分子材料[2]，它们中有的可以全部植入体内，有的可以部分植入体内而部分暴露在体外，或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。

生物医用高分子材料同其他材料一样，也要求良好的理化性能和力学性能。在材料设计上要充分考虑强度、韧性、弹性、硬度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性等综合性能[3]。但由于生物医用高分子材料是在人体内部使用，所以对生物医用高分子还有特殊的要求：即安全性[4]。安全性可以理解为材料与活体间的相互关系，即材料对活体要有生物相容性，活体对材料要有医疗功能和耐生物老化功能。生物相容性是指材料和活体组织之间相互容纳的程度[5]。它包含两层含义：血液相容性和组织相容性。生物相容性(Biocompatibility)是生物医用材料区别于其他材料的最重要的特征, 是评价一种材料能否在生物医学领域应用的根本依据。因此, 生物相容性是生物医用材料研究的中心课题之一。

1 血液相容性

血液相容性(Blood-compatibility)是指材料与血液接触后，不引起血浆蛋白的变性，不破坏血液的有效成分，不导致血液的凝固和血栓的形成。

1.1 材料表面的凝血机理

当血液在以内皮细胞为内壁的血管中正常流动时，一般不出现凝血现象。当高分子材料植入体内与血液相接触时，血液的流动状态和血管壁状态都发生了变化，材料被生物体作为异物而识别，二者界面在发生了一系列复杂的相互作用后，产生凝血现象。

这一过程基本上可用图1来简略描述[6]。

Fig.l Blood clot formation on the surface of biomaterials

首先，小分子(水和无机盐等)和血浆蛋白(包括部分凝血因子、抗凝血因子) 相继吸附在材料表面，形成一蛋白质吸附层。这一过程十分迅速，大约只需几秒。材料的表面性质极大地影响着吸附蛋白层的数量、组成、结构，这对血栓的形成起重要作用。其次，吸附在材料表面的蛋白质变性、活化，在Ca 2+

存在的条件下，通过激活凝血因子、血小板粘附、红血球粘附三条途径，最终导致血栓的形成。其中以凝血因子的激活和血小板粘附起主导作用，而这两者之间又相互影响，相互促进。同时，由于生物体系还存在着抗凝血系统负反馈机制，如抗凝血因子体系、抗血小板体系、纤维蛋白溶解体系等，也将受到材料表面性质的影响，与凝血系统协同作用，决定材料表面凝血反应的速度与程度。

1.2 抗凝血材料

材料与血液接触后，不形成不可逆的血栓过程，称为具有抗凝血性(Antithromboeicity)。依据材料表面的凝血机制，形成血栓的任何一个环节受到抑制或阻断，都可得到良好的抗凝血性。目前而言，抗凝血高分子生物材料(Antithromboeicity Biomedicine Materials)的设计[6-12]大致有以下几个方面。

1.2.1 改善表面的亲水性能

一般地,具有强疏水性和强亲水性表面的材料都具有较好的血液相容性。一方面,提高材料表面的亲水性,可以降低表面自由能。表面的亲水性及自由能对血液成分的吸附、变性等