人工器官之人工血管
神秘莫测的人工器官
252018.11人造血管血管是输送血液的管道，全身的血液循环全靠心脏和许多血管来维持。
血管发生病变或损坏，必然会影响血液畅通，导致其它器官因缺血而不同程度地丧失功能。
治疗血管疾病常常需要切除病变血管，这样就会造成血管缺损，必须另用完好的血管来替换。
医务工作者们在很早以前就在寻找血管的代用品。
十九世纪末，有人曾用玻璃管和象牙管做过实验，但都没有成功。
上世纪五十年代后期，高分子化学研究有了进神秘莫测的人工器官钟表的发条断了，送到修理部去，换上一根新的发条，钟表就又嗒嗒地走动起来。
收音机的电子管坏了，只要换上一只新电子管，就会重新发出清晰的音响。
那么人体的某一种器官出了毛病，吃药打针都不能治愈，能不能也随时换上一个新的器官呢?据说在古希腊的时候，人们就有过这种幻想。
到了近代，先进的医务工作者们已经把这个幻想变成现实，早已开始孜孜不倦地研究器官移植术和人工器官的制造。
器官的移植就是把他人的健康器官取来，替换人体已丧失功能的器官，以挽救病人的生命。
对心脏、肾脏、肝脏，都已经进行过许多移植试验，其中肾脏移植的研究进展最大。
但是器官移植碰到的最大障碍是人体的排异反应，且迄今未能克服。
原来，人体有一种奇特的本能，就是能够识别异体器官，并产生抗体来摧毁它，从而使移植的器官受到破坏，失去功能。
这本来是属于保护身体的一种免疫反应，但却给器官移植带来很大的困难。
尽管医生们采用多种药物来控制排异反应，但迄今为止还没有取得满意的成果。
另外，同种异体器官移植还受到供应来源和保存等方面的限制，所以一部分科学工作者就另辟蹊径，开始研制人工器官。
人工器官是人工制造的具有器官功能的机械装置，把它安装在人体上不会产生异体移植的排异反应，而且人工器官可以大量生产并易于保存。
如果人体的各种器官都能研制成功，患者就能各取所需，随意替换失去功能的器官。
这样，对许多垂危的患者就有起死回生的作用。
吕雪萱262018.11展，推动了人造血管的试制。
三类医疗器械目录
三类医疗器械目录一、人工器官人工器官是模仿人体自然器官的结构、功能，用于替代或辅助人体自然器官的医疗设备。
包括但不限于：人工心脏瓣膜人工晶体人工关节人工乳房人工肾人工血管二、植入物植入物是指通过外科手术，全部或部分地植入人体，替代或修复人体自然结构或功能的医疗用品。
包括但不限于：骨科植入物（如钢板、螺钉、髓内钉等）牙科植入物（如牙科种植体、牙科植入骨等）乳房植入物眼部植入物（如人工晶状体）心血管植入物（如心脏起搏器、人工心脏瓣膜等）三、医疗设备医疗设备是指用于检查、诊断、治疗、缓解人类疾病、损伤或残疾的设备、器具、器材、材料或其他物品。
包括但不限于：呼吸机血液透析机心电图机超声波诊断仪手术床高压氧舱四、放射治疗器械放射治疗器械是指利用放射线（如X射线、γ射线、电子线等）对人体进行放射治疗的设备。
包括但不限于：医用加速器钴-60治疗机放射性同位素发生器放射治疗模拟定位机五、超声诊断器械超声诊断器械是指利用超声波成像原理进行人体内部结构和功能检查的设备。
包括但不限于：医用超声诊断仪超声心动图机超声引导设备六、临床检验器械临床检验器械是指用于对人体样本（如血液、尿液、体液等）进行体外检查的设备和器具。
包括但不限于：全自动生化分析仪免疫分析仪尿液分析仪血液透析仪七、医用光学器械医用光学器械是指利用光学原理进行人体内部结构和功能检查，或用于眼科治疗、矫正、美容的设备。
包括但不限于：内窥镜眼科手术显微镜激光眼科治疗仪医用验光仪八、病理解剖器械病理解剖器械是指用于人体组织或器官的切割、分离、固定、染色等处理的设备和器具。
包括但不限于：病理切片机组织脱水机免疫组化染色机病理显微镜以上是三类医疗器械目录的主要内容，仅供参考。
实际的产品和应用可能因技术进步和市场需求而有所变化。
医学突破人工器官的研发知识点
医学突破人工器官的研发知识点随着科技的不断进步，人工器官的研发成为医学界的一项重要领域。
人工器官的出现为患有器官损伤或器官功能障碍的患者提供了新的治疗手段，极大地改善了他们的生活质量。
本文将介绍人工器官的研发知识点，包括其定义、分类、研究方向以及应用前景等方面。
一、人工器官的定义人工器官是指通过科学技术手段制造的可以替代或修复人体原生器官功能的人工装置。
它可以部分或完全代替原生器官的功能，从而使患者能够恢复部分或全部的生理功能。
常见的人工器官包括人工心脏、人工肾脏、人工耳蜗等。
二、人工器官的分类根据功能和应用领域的不同，人工器官可以分为多个分类。
其中，基于器官功能的分类包括心脏、肾脏、肝脏、肺等；基于技术手段的分类包括机械、电子、生物等。
1. 机械类人工器官机械类人工器官主要通过机械装置来模拟和替代人体器官的功能。
它们通常由金属、塑料等材料制成，具有良好的力学性能。
常见的机械类人工器官有人工心瓣膜、人工关节等。
2. 电子类人工器官电子类人工器官主要通过电子技术来模拟和替代人体器官的功能。
它们通常采用微电子技术，结合传感器和激励器等元件，实现器官功能的恢复或替代。
常见的电子类人工器官有人工耳蜗、人工视网膜等。
3. 生物类人工器官生物类人工器官主要通过生物材料和细胞工程技术来模拟和替代人体器官的功能。
它们通常由生物相容性材料制成，并植入到患者体内，通过细胞再生和生物反应来实现器官功能的恢复。
常见的生物类人工器官有人工皮肤、人工血管等。
三、人工器官的研究方向1. 材料研究人工器官的成功与材料的选择和研究密切相关。
科学家们不断探索和开发适合的材料，以确保人工器官能够良好地与人体组织相容，并具有足够的力学性能和稳定性。
2. 技术创新人工器官的研发中，技术创新是至关重要的。
各种技术手段的应用，如纳米技术、生物工程技术等，能够有效提高人工器官的功能和性能，促进其在临床上的应用。
3. 植入方式和植入位置的研究人工器官的植入方式和植入位置对其效果影响重大。
人造血管的研究与发展
ｌ国外人造血管的发展
１．１血管移植的历史 时间 人物 成果
公元前８００到６００年，Ｓｕｓｈｒｕｔａ ｓａＩＩｌｈｉｔａ用沸油粘和血管的方式来治疗出血 公元前二世纪， Ｒｅｆｕｓ和Ａｎｔｙｌｌｕｓ幢。用结扎线将动脉捆起来的方式止血 Ｇａｌｅｎ 将动脉和静脉区分开来 古罗马 Ｃｏｓｍａｓ和Ｄａｍｉｅｎ 完成了人腿的移植 公元前三世纪， ＡｍｂｒｏｉｓｅＰａｒｅ 用结扎线治疗出血 文艺复兴时期， １７５９年， Ｌ锄ｂｅｒｔ和Ｈａｌｌｏｗｅｌｌ引入了血管的修复术和连接术 将无菌技术带入血管外科手术 １８８１年， ｃｚｅｒｎｙ １８８９年， Ｊａｓｓｉｎｏｗｓｋｙ 指出在无菌条件下受伤的颈动脉可以修复 Ｂｕｒｃｉ １８９０年， 提出了连续缝合技术 ２０世纪早期， ｃａｒｒｅｌ和Ｇｕｔｈｒｉｅ使用自体静脉替代动脉移植成功ｂ。 ２０世纪９０年代 Ｐａｒｏｄｉ［４］用可被球囊扩张的覆有涤纶的支架治疗仪
２我国人造血管的现状
国外人造血管经过一个长时期的发展已趋于成熟，其与国产人造血管相比有绝对的竞 争优势。据调查，现在我国各大医院的临床手术中，所采用的人造血管多为进口。基于这种 情况，分析限制我国人造血管研发的因素主要有３个方面Ⅲ。 一是我国高分子材料发展的 限制，如用于小直径人造血管开发的聚氨酯类产品，用于血管组织工程基布的具有良好生 物性能的可降解材料的发展都不尽如人意。二是各行业之间缺乏良好的合作，人造血管的研 究开发是一个涉及材料工程、生物工程、医学和纺织工程等各个学科的交叉学科，需要各个 学科专门人才突破行业间的隔阂，密切合作，共同研究，才能取得较大进展。其三，也是最 重要的是我国缺乏对人造血管生物力学性能表征的研究，在研究开发过程中没有合适的测 试手段对产品的质量进行体外监测和评价，只通过短期的动物实验进行研究。 这一方面提高了开发的实验经费和开发周期，限制了产品研究开发的进行。另一方面， 由于不能对所开发的产品的性能给出合乎国际标准的各项测试指标，不能取信于消费者， 限制了产品的市场开发，造成如今进口人造血管产品几乎垄断我国市场的现状。因此必须充 分认识国内外人造血管研究的差距和限制我国人造血管发展的制约条件，加大我国产品开 发的力度，尽早实现系列产品的国产化。
人工血管支架和人工器官[发明专利]
![人工血管支架和人工器官[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b0e9378e9b6648d7c0c74626.png)
专利名称：人工血管支架和人工器官专利类型：发明专利
发明人：吉姆·V·西茨曼,欧根·V·西茨曼申请号：CN200510006517.2
申请日：20050119
公开号：CN1806774A
公开日：
20060726
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种人工血管支架，该人工血管支架由生物兼容性材料制备，而且可以涂覆所选择的各种细胞。
本发明也公开了各种人造器官，这些人造器官是由生物兼容性的支架材料制得，并涂覆所选择的各种细胞。
申请人：百奥阿提斯有限公司
地址：美国纽约匹茨福
国籍：US
代理机构：广州三环专利代理有限公司
代理人：戴建波
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生物人工器官在医学中的作用及其应用
生物人工器官在医学中的作用及其应用随着科技的不断发展和人类对健康的关注不断增强，医学领域正在进入一个新的时代。
其中，生物人工器官技术的应用，正逐渐成为解决许多医学难题的重要手段和治疗方式。
本文将从生物人工器官的概念、作用原理、种类以及在医学中的应用等方面进行探讨。
概念生物人工器官，是指通过人工方式培养或构建在体内移植、植入人体或动物体中的器官。
其材料及构造都需与目标器官相似甚至完全符合，以确保被移植后可以与周围组织或器官良好地接合和生长。
传统上的人工器官往往缺少生物学特性，而以生物材料或细胞为基础的生物人工器官，则能够更好地模拟和替代自然器官的功能。
作用原理生物人工器官的作用原理，一般分为替代、修补和再生三个方面。
替代：指将原始器官失去或部分失去的功能替代为人工器官的功能。
例如，肝脏盖因病损伤或切除部分而失去代谢、解毒、合成等功能，而通过植入生物人工肝来代替原肝的功能。
在这种情况下，生物人工器官起到了“替代”的作用。
修补：指通过修补与替换来修复受损的器官。
例如，一个心脏患者可能需要替换其受损的瓣膜，但如果情况未达到完全替代的程度，则可以通过植入一定的组织，促进身体的自我修复，使损伤部分慢慢恢复健康。
在这种情况下，生物人工器官起到了“修补”的作用。
再生：针对器官失去完全或大部分功能，无法通过替代或修补恢复的情况。
通过移植或直接引导细胞增殖、分化，让自体细胞分化成具有一定功能的细胞。
这种再生器官技术目前正在发展壮大，其潜力巨大。
种类目前，生物人工器官可以根据材料和构造的不同划分为三大类：组织工程机器官、再生性机器官和基因工程机器官。
组织工程机器官：基于成体细胞或多能干细胞作为种子细胞，通过体外培养和技术手段组装为完整的器官。
如生物人工皮肤、肝脏、心脏等。
再生性机器官：通过在体内种植细胞或细胞群，引导其进行增殖、分化，最终构建出完整的器官。
如人工心脏瓣膜、人工软骨等。
基因工程机器官：利用基因工程技术和其他生物技术构建具有新型生物材料和分子组织结构的器官。
人工器官
人工器官什么是人工器官呢？人工器官是暂时或永久性地代替身体某些器官主要功能的人工装置。
使用较广泛的有：①人工肺（氧合器）模拟肺进行O2与CO2交换的装置，通过氧合器使体内含氧低的静脉血氧合为含氧高的动脉血；②人工心脏（血泵）。
代替心脏排血功能的装置，结构与泵相似，能驱动血流克服阻力沿单向流动。
人工心脏与人工肺合称人工心肺机，于1953年首次用于人体，主要适用于复杂的心脏手术；③人工肾（血液透析器）。
模拟肾脏排泄功能的体外装置，1945年开始用于临床。
人工肾由透析器及透析液组成，透析器的核心是一层半透膜，可允许低分子物质如电解质、葡萄糖、水及其他代谢废物（如尿素）等通过，血细胞、血浆蛋白、细菌、病毒等则不能通过，从而调节机体电解质、体液和酸碱平衡，维持内环境的相对恒定。
主要应用于急、慢性肾功能衰竭和急性药物、毒物中毒等。
人工器官目前只能模拟被替代器官1～2种维持生命所必需的最重要功能，尚不具备原生物器官的一切天赋功用和生命现象，但它拓宽了疾病治疗的途径，增加了病人获救的机会，已经并仍在继续使越来越多的患者受益。
中国研制的电子喉公重20克，发音清晰，音量可控，且男女声可辨。
人造假肢可上举约22公斤的重物。
使用人工肾业已成为肾功能衰竭末期病人的常规治疗手段，急性肾功能衰竭者采用人工肾治疗后死亡率已由75%降低到7%以下。
目前人工肾研制的发展方向是要求其透析性能高，体积小，能佩带甚至能体内植入。
埋藏式人工心脏正逐步走向临床试用阶段，1982年底，美国犹他大学医疗中心的德弗利斯博士为一位61岁的退休牙医克拉克安置了世界上第一个永久性人工心脏，使病人活了112天。
人们目前已经制成的人工器官有心脏、皮肤、骨骼、肾、肝、肺、喉、眼等等。
人工器官按功能分为11类:(1)支持运动功能的人工器官,如人工关节,人工脊椎,人工骨,人工肌腱,肌电控制人工假肢等.(2)血液循环功能的人工器官,如人工心脏及其辅助循环装置,人工心脏瓣膜,人工血管,人工血液等.(3)呼吸功能的人工器官,如人工肺(人工心肺机),人工气管,人工喉等.(4)血液净化功能的人工器官,如人工肾(血液透析机),人工肺等.(5)消化功能的人工器官,如人工食管,人工胆管,人工肠等.(6)排尿功能的人工器官,如人工膀胱,人工输尿管,人工尿道等.(7)内分泌功能的人工器官,如人工胰,人工胰岛细胞.(8)生殖功能的人工器官,如人工子宫,人工输卵管,人工睾丸等.(9)神经传导功能的人工器官,如心脏起搏器,膈起搏器等.(10)感觉功能的人工器官,如人工视觉,人工听觉(人工耳蜗),人工晶体,人工角膜,人工听骨,人工鼻等.(11)其他类,人工硬脊膜,人工皮肤等.人工器官按原理分类机械式装置(如人工心脏瓣膜,人工气管,人工晶体等)电子式装置(如人工耳蜗,人工胰,人工肾,心脏起搏器等).人工器官按使用方式分类植入式,如人工关节,人工心脏瓣膜,心脏起搏器.体外式,如人工肾,人工肺,人工胰.这些体外式人工器官实际上都是由电子控制的精密机械装置.特点:人工器官是多种学科研究的结晶,该学科是生物材料,生物力学,组织工程学,电子学(包括计算机)特别是微电子学以及临床医学相结合的多学科的交叉学科.下面来介绍一下人工肺。
第二讲人工器官
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（2）人工瓣膜的类型
➢机械瓣
▪ 球型瓣 Ball Valves ▪ 碟型瓣 Disk Valves
– 单叶碟瓣 Single Leaflet Disk Valves – 双叶碟瓣 Bileaflet Disk Valves
➢组织瓣（生物瓣）
▪ 人体组织瓣 Human Tissue Valves (Homografts, Autografts, Ross Procedure)
Surgitek-Surgitool 材料: Disk Silicone; Cage: Titanium; sewing
ring: Dacron 不透X线部分: Radiopaque disk, lens shaped,
four thin struts cross in middle, closed cage design. 使用时间: 1967-停止时间不详，非连续使3用0
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人工器官按原理分类
➢机械式装置（如人工心脏瓣膜、人工气管、 人工晶体等）
➢电子式装置（如人工耳蜗、人工胰、人工肾、 心脏起搏器等）．
人工器官按使用方式分类
➢植入式，如人工关节、人工心脏瓣膜、心脏 起搏器。
➢体外式，如人工肾、人工肺、人工胰。这些 体外式人工器官实际上都是由电子控制的精 密机械装置。
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2. 发展：20世纪80年代以来，人工器官
的研究和应用迅速发展，可以说，人体 除大脑尚无人工大脑替代外，几乎人体 各个器官都在进行人工模拟研制中，其 中有不少人工器官已成功地用于临床。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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3. 人工器官按功能分为11类： （1）支持运动功能的人工器官，如人工关节、
人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌电控制人工 假肢等。
生物材料及人工器官复习资料
第1章概述1.什么是人工器官、生物材料？简述它们的分类。
二者有何关系？1）人工器官：广义上，是一种人造的或人工合成的、可以部分或全部、短期或长期地、体内或体外使用的，用来取代病损器官或补偿其生理功能的装置。
狭义上，替换了原自然器官并能发挥其全部功能的人造装置。
分类如下：一.根据功能完善程度分类：⑴维持生命最低限度的人工器官；⑵能代替主要部分或大部分天然器官功能的人工器官；⑶能替代天然器官；⑷具有超自然器官功能的人造器官。
二.按具体功能分类：血液循环系统、呼吸系统、血液透析、消化系统、支持运动、感觉、生育、泌尿、内分泌、神经；其它：人工皮肤、人工硬脑膜、人工大脑导水管、人工乳房等。
三.按位置分：1.体内（植入式）;2.体外。
四.按时间分： 1.暂时性;2.永久性。
2）生物医学材料：用于修复和替换生物组织或器官，以增进或恢复其功能的材料和用于生理系统疾病的诊断、治疗的材料。
分类如下：一．按材料组分分：无机、金属、高分子、复合二．按材料来源分：天然、合成三．按应用部位分：硬软心牙整四．按使用要求分：降解、植入、一次性？3）人工器官与生物医学材料关系◆相互促进共同发展1.生物医学材料是人工器官的基础2.人工器官的需求和发展又促进了生物医学材料的发展3.材料的发展为人工器官的功能实现提供了可能第2章人工心脏及心室辅助1.正常情况下，血液不凝固，主要机理：答：1）正常的血管内膜光滑,血小板不易粘附、聚集。
2）内皮细胞能产生抗凝血的物质（如抗凝血酶Ⅲ）和抗血小板聚集的物质（如前列腺环素）。
3.）正常血流速度和流向对防止血栓形成起重要作用。
正常的血流速度较快,有形成份(细胞)在血管中心流动(轴流),血浆在边缘流动(边流),使血小板不易与血管壁的内皮细胞发生粘附和聚集。
4.）正常时，血液中的凝血因子虽不断被激活，但又不断被血液稀释或冲走；尽管血管上时有微量的纤维蛋白沉着，但又不断地被纤维蛋白溶解酶所溶解。
2.简述人工心脏及心室辅助的主要形式（组成）和分类。
让你看实物!人工血管、心脏支架、心脏瓣膜是什么样子简介
让你看实物！人工血管、心脏支架、心脏瓣膜是什么样子？冠状动脉支架，是心脏介入手术中常用的医疗器械，具有疏通动脉血管的作用。
心脏支架最早出现在20世纪80年代，经历了金属支架、镀膜支架、可溶性支架的研制历程，主要材料为不锈钢、镍钛合金或钴铬合金。
支架实物
支架实物
支架植入过程
主动脉支架是植入主动脉内治疗主动脉疾病（主动脉夹层、主动脉瘤、主动脉缩窄）的支架，其表面往往覆盖有人工血管膜或人工血管。
主动脉覆膜支架
各种类型主动脉覆膜支架。
手术模式图
孙氏手术术中支架
心脏人工瓣膜（Heart Valve Prothesis）是可植入心脏内代替心脏瓣膜（主动脉瓣，三尖瓣，二尖瓣），能使血液单向流动，具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。
当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时,则须采用人工心脏瓣膜置换术。
机械瓣膜实物
机械瓣膜实物，第1、2为单叶瓣，第3、4为双叶瓣
生物瓣
手术过程模式图
介入用的支架瓣膜
介入用的支架瓣膜
各种不同类型支架瓣膜
支架瓣膜手术过程
支架瓣膜手术过程
人工血管是许多严重狭窄或闭塞性血管的替代品，多是以尼龙、涤纶（Dacron）、聚四氟乙稀（PTFE）等合成材料人工制造的，适用于全身各处的血管转流术，大、中口径人工血管应用于临床已取得满意的效果。
人工血管
带瓣血管
人工血管手术模式图
在人体心脏因病损而部分或完全丧失功能而不能维持全身正常循环时，可移植一种用人工材料制造的机械装置以暂时或永久地部分或完全代替心脏功能、推动血液循环，这种装置即人工心脏。
人工心脏
人工心脏
本文作者：宝妈育儿帮。
生物医学工程新一代人工器官的设计与制造
生物医学工程新一代人工器官的设计与制造随着科技的不断进步，人工器官在医学领域的应用日渐广泛。
人工器官的设计与制造是生物医学工程领域的重要研究方向之一。
本文将介绍生物医学工程中新一代人工器官的设计与制造方法。
一、背景介绍人工器官是指用于代替或增强现有生物器官功能的人造器官，可以在疾病、损伤或其他影响器官正常功能的情况下提供替代治疗方案。
随着医学技术和制造工艺的进步，新一代人工器官的设计与制造得到了显著的提升。
二、人工器官的材料选择人工器官的材料选择是设计与制造的重要一环。
常用的材料包括生物相容性材料、生物降解材料和生物活性材料。
生物相容性材料在人体内不会引起排斥反应，能够与周围组织良好结合；生物降解材料可以在一定时间内逐渐降解，与新生组织一起生长；生物活性材料能够提供特定功能，例如载药、抗菌等。
三、人工器官的制造技术1. 三维打印技术三维打印技术是一种建立物体数学模型，并通过多次层层堆积使之成型的技术。
在人工器官的制造中，可以使用生物相容性材料进行三维打印，实现器官的准确复制。
2. 组织工程技术组织工程技术通过细胞种植和组织再生的方法，将材料与细胞结合，使其在体内具有类似于自然器官的结构与功能。
这种技术可以制造出高度仿真的人工器官，例如人工皮肤和人工血管等。
3. 生物纳米技术生物纳米技术将纳米材料与生物分子相结合，实现对人造器官的精确控制与操作。
例如，利用纳米材料可以增强人工器官的稳定性和可持续性。
四、人工器官的功能实现新一代人工器官不仅在结构上与自然器官相似，还能够实现类似的生理功能。
例如，心脏支架可以实现持续的心脏泵血功能，人工肝脏可以实现体内毒素代谢功能。
通过精确的设计与制造，人工器官能够提供更加接近自然器官的功能表现。
五、挑战与展望随着生物医学工程的不断发展，人工器官的设计与制造仍然面临着一些挑战。
例如，如何改善人造器官的生物相容性和稳定性，如何提高人工器官的耐久性和可持续性。
未来的研究方向包括开发新的材料和技术，改进人工器官的结构与功能，提高人工器官在临床应用中的效果。
人造血管的材料发展与应用
人造血管的材料发展与应用随着现代医学的不断发展，人工器官已经成为一种让身体得以延续生命的有力支撑。
而人造血管作为医学上重要的一种人造器官，不但可以为患者输送血液，维持身体的正常运行，还可以替代病态的毛细血管，为营养输送提供良好的渠道。
人造血管的材料发展与应用也是当今医学领域中的热门话题。
一、人造血管的材料类型在人造血管的材料类型中，目前最成熟的是由生物材料制成的人造血管，其主要原材料是天然高分子材料。
这种材料既有良好的生物相容性，又保持了足够的机械强度。
例如，聚乳酸、聚己内酯、聚酯类等高分子材料，可以在体内发生降解，被代谢并被清除，从而降低了与机械强度不相匹配的风险。
另一种材料则是金属材料的人造血管，这种材料可以在不同程度上模拟自然血管的物理和化学性质。
常见的人造血管材料应用有铈铝合金等，可以在体内长时间保持静脉型功能，并且硬度相对更高。
但是，由于金属材料不同于生物分子，存在相容性和安全性上的问题，所以其在实际应用中受到一定限制。
二、各种人造血管的优点与缺点1.生物材料人造血管优点：由于其采用生物材料，能够在体内发生降解，因此安全性较高，且跟自然血管相似度比金属材料人造血管更高。
有部分生物材料也能够促进细胞断裂，从而有助于重建体内的血管。
缺点：由于采用生物材料，机械强度相对较差。
生物材料容易降解，容易出现狭窄、阻塞、震荡等问题。
生物材料难以达到自然血管完美的弹性和柔韧度，因此，使用时间会受到限制。
2.金属材料人造血管优点：金属材料人造血管的耐用性较高，机械强度更高，能够长时间在体内存在，但倾向于末梢失血者或身体的高风险者使用。
缺点：金属材料不同于生物分子，容易形成异物反应，不利于引导血管新的孟形成。
金属材料会引起狭窄和血栓形成，从而影响使用效果。
三、人造血管的应用案例随着现代医学的发展，人造血管的应用得到了广泛的应用。
人工器官的研究不断提高，可以被用于各种各样的身体失能、损伤或疾病。
这些身体问题包括肝脏、肾脏、心脏、肺、眼睛、以及各种不同的失能状况。
生物医用材料专题2组织工程材料与人工器官------软组织修复与重建
专题六组织工程材料与人工器官---软组织修复与重建组织工程是指用生命科学与工程的原理构建一个生物装置来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。
传统材料如金属、陶瓷、高分子，植入体内存在着磨损、性能下降、安全性等问题；即使是暂时性植入材料，也存在着力学性能匹配、生物相容性、代谢途径等问题。
组织工程学的出现，为人们寻找更为理想的体内植入材料开辟了一条新的途径。
器官移植会产生排斥作用，必须服用药物，这样又会破坏人体的免疫平衡，可能导致肿瘤。
组织工程给组织器官的替代修复带来了新的曙光。
一、组织工程的基本原理和方法组织工程三要素：种子细胞、支架材料、生长信息分子支架材料：支架为细胞提供一个生存的三维空间，利于细胞获得营养物质，排除废物，支架应为一种有良好生物相容性，可被人体逐步降解吸收的生物材料。
方法简介：提取组织细胞---体外培养---吸附扩增于三维支架材料上---细胞在预先设计的三维支架上生长---细胞/支架复合体植入病损部位---支架材料逐步降解吸收的同时，种植的细胞继续增殖并分泌基质，形成新的组织器官---新生组织器官成熟后，支架降解排出体外。
这种具有生命力的活体组织能对病损组织进行重建并永久替代。
二、组织工程材料—软组织修复与重建1、组织工程材料应具备的条件(1)材料能够促进组织的生长，使细胞之间能够沟通，并最大限度地获取营养物、生长因子和活性药物分子；(2)在某些场合能防止细胞激活(如外科手术、防粘连的场合)；(3)指导和控制组织的反应(促进某一组织反应，抑制其他反应)(4)促进细胞粘附及激活细胞(皮肤修复中成纤维细胞的粘附和增殖)(5)抑制细胞的粘附和激活细胞(防止血小板粘附在血管上)：(6)防止某一生物反应的攻布(在器官移植中，阻止抗体攻击同种或异种细胞)。
(7)易于加工成三维多孔支架：(8)支架要有一定力学强度以支持新生组织的生长，并待成熟后能自行降解；(9)低毒、无毒、可消毒；(10)能够释放药物或活性物质如生长激素等。
人工器官
概述：人工器官：暂时或永久性地代替身体某些器官主要功能的人工装置。
现在使用较广泛的有：①人工肺（氧合器）模拟肺进行O2与CO2交换的装置，通过氧合器使体内含氧低的静脉血氧合为含氧高的动脉血；主要有体外膜式氧合( ECMO)、血管内人工肺( IVAL)、植入型人工肺( IAL)、无泵体外肺辅助技术( PECLA)ECMO 装置的基本组成包括氧合器、血泵、管路这三大部分。
根据插管方式ECMO 技术可分为静脉-动脉ECMO 和静脉-静脉ECMO 。
目前一般认为,如果存在急性血流动力学受损( 如心脏停搏)等需要心脏支持的情况、伴有或不伴有呼衰,或需要ECMO 支持转院,首选静脉-动脉ECM O 。
静脉-动脉ECMO 对心脏的影响包括降低前负荷,轻度增加后负荷,同时增加左室壁应力[ 6] 。
如果临床表现以右心室功能不全为主, 采用静脉-动脉ECM O 可为左、右心室提供理想的支持, 还能改善全身氧合。
如果以换气支持为主, 则可首选静脉-静脉ECM O ,因其能保持充分的肺血流, 而且没有动脉置管带来的全身微血栓形成的风险。
最近也有研究表明,尽管静脉-静脉ECMO 主要作用在于改善静脉血氧合,但同时也可改善心肌氧合并降低肺血管阻力,从而适当减轻心脏功能受损。
②人工心脏（血泵）。
代替心脏排血功能的装置，结构与泵相似，能驱动血流克服阻力沿单向流动。
人工心脏与人工肺合称人工心肺机，于1953年首次用于人体，主要适用于复杂的心脏手术；③人工肾（血液透析器）。
模拟肾脏排泄功能的体外装置，1945年开始用于临床。
人工肾由透析器及透析液组成，透析器的核心是一层半透膜，可允许低分子物质如电解质、葡萄糖、水及其他代谢废物（如尿素）等通过，血细胞、血浆蛋白、细菌、病毒等则不能通过，从而调节机体电解质、体液和酸碱平衡，维持内环境的相对恒定。
主要应用于急、慢性肾功能衰竭和急性药物、毒物中毒等。
④人工肝:生物人工肝是在体外生物反应器中培养肝细胞，当患者的血液流经生物反应器时，通过半透膜或直接接触的方式与培养的肝细胞进行物质交换，使其中的肝细胞发挥解毒、合成、生物转化等功能，以达到支持和治疗目的。
人工器官的实验报告
一、实验目的1. 了解人工器官的概念、种类及特点；2. 掌握人工器官的实验操作方法；3. 分析人工器官的实验结果，探讨其应用前景。
二、实验原理人工器官是指用于替代、修复或增强人体器官功能的一种生物医学工程产品。
它通过模仿人体器官的结构和功能，为患者提供生理、心理和社会适应的支持。
人工器官的种类繁多，包括心脏、肾脏、肝脏、肺、心脏瓣膜、血管、关节、皮肤等。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：人工心脏瓣膜、人工血管、人工关节、人工皮肤等；2. 实验仪器：显微镜、手术显微镜、手术器械、生物显微镜、培养箱、培养皿、细胞培养液等。
四、实验步骤1. 人工心脏瓣膜实验（1）观察人工心脏瓣膜的结构和外观，了解其工作原理；（2）将人工心脏瓣膜放置于模拟心脏的装置中，观察其开合情况；（3）通过手术显微镜观察人工心脏瓣膜与周围组织的相容性。
2. 人工血管实验（1）观察人工血管的结构和外观，了解其工作原理；（2）将人工血管植入模拟血管的装置中，观察其血液流动情况；（3）通过显微镜观察人工血管与周围组织的相容性。
3. 人工关节实验（1）观察人工关节的结构和外观，了解其工作原理；（2）将人工关节植入模拟关节的装置中，观察其运动情况；（3）通过显微镜观察人工关节与周围组织的相容性。
4. 人工皮肤实验（1）观察人工皮肤的结构和外观，了解其工作原理；（2）将人工皮肤贴于模拟皮肤表面，观察其与周围组织的相容性；（3）通过显微镜观察人工皮肤与周围组织的相容性。
五、实验结果与分析1. 人工心脏瓣膜实验实验结果显示，人工心脏瓣膜在模拟心脏装置中能够正常开合，与周围组织的相容性良好。
2. 人工血管实验实验结果显示，人工血管在模拟血管装置中血液流动顺畅，与周围组织的相容性良好。
3. 人工关节实验实验结果显示，人工关节在模拟关节装置中运动灵活，与周围组织的相容性良好。
4. 人工皮肤实验实验结果显示，人工皮肤贴于模拟皮肤表面，与周围组织的相容性良好。
生物材料在人工器官和人工组织上的应用
生物材料在人工器官和人工组织上的应用生物材料是指人工制造的一种类似于人体组织的物质，可以用于人工器官和人工组织的制造。
生物材料在临床医学中应用广泛，如牙科修复、器官移植、组织修复等领域。
本文将围绕生物材料在人工器官和人工组织上的应用展开探讨。
一、生物材料在人工器官上的应用人工器官的制造是医学界长期以来的一个难题。
人工器官的成功制造需要具备丰富的生物材料经验和深厚的医学知识。
生物材料在人工器官上的应用，可以减轻患者的痛苦，提高生命质量。
以下是一些典型的应用情况：1. 人工心脏瓣膜随着人口老龄化和心血管疾病的高发率，世界各地的医院越来越多地选择使用人造心脏瓣膜进行手术。
现在，用于瓣膜制造的生物材料主要有牛、猪的心脏瓣膜和人工材料，其中牛和猪的心脏瓣膜是最具常见性的原料。
这些瓣膜可以与患者的组织相容，从而降低排异反应的风险。
人造心脏瓣膜的应用，使得传统的心脏手术相比得以实现更加轻便、安全、易于上手。
2. 人工听力系统人工听力系统是一种由生物材料组成的有机物质，它能够取代人类耳鼓、塞进中耳。
人工听力系统由三部分组成：一是外部音源，是一个可穿戴、类似于耳机的仪器，可以把声音输入到分离开的电容微麦克风中；二是处理器，把声音转变为数字信号，并通过电线或无线方式传送到组成听觉神经的电子控制器中；三是人工耳蜗，是真正的人工器官，直接接触听觉神经，能够把数字信号转化为语音并发出声音。
这种听力系统可以更精确、更高效地处理多种声音信号，能够让使用者在各种音频情境中轻松听取所需声音。
3. 人工生殖器官生殖健康是人类生命的重要组成部分。
对于那些由于遗传疾病或感染病毒等原因导致生殖系统损伤的人来说，人工生殖器官已成为改善生命质量的可行方法。
生物材料已被广泛应用于人工生殖器官的制造中。
人造海绵体和阴茎部分通过外科手术被植入，恢复男性性功能。
而在女性方面，则已经研制出了具有自主功能的人工卵巢，可以恢复女性生殖功能，并保证了患者的生命健康。
高分子材料在人工脏器上的应用
– 人工心脏瓣膜 – 人工肾 – 人工肝 – 人工心脏 – 人工皮肤
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1.人工心脏瓣膜
• 定义：人工心脏瓣膜是可植入心脏内代替心脏瓣膜 （主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖瓣），能使血 液单向流动，具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。当 心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术 恢复或改善瓣膜功能时，则须采用人工心脏瓣膜置换 术。换瓣病例主要有风湿性心脏病、先天性心脏病、 马凡氏综合症等。
• Stentless Valves
– St. Jude Toronto SPV (Stentless Porcine Valve) – Medtronic Freestyle Stentless Aortic Valve – Tissuemed Stentless Pulmonary Valve
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美国国立心肺研究所在这方面做了开创性的工 作，他们发展了血液相容性高分子材料，以用于与 血液接触的人工器官制造，如人工心脏等。从70年 代始，高分子科学家和医学家积极开展合作研究， 使医用高分子材料快速发展起来。至80年代以来， 发达国家的医用高分子材料产业化速度加快，基本 形成了一个崭新的生物材料产业。
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• 由此看来，随着人们对人工脏器的研究的不断深入以 及科学技术的发展，高分子材料在人工脏器上的应用 会越来越广泛，人工脏器的成本会大大的降低，也会 有越来越多的病人得到救治的机会。这也是人类研究 人工脏器的最终目的。就目前而言，就有许多高分子 材料得以在人工脏器上应用。
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二、应用高分子材料的人工脏器
• Porcine Valves
– Hancock Porcine Valve – Carpentier-Edwards Porcine Valve – Tissuemed Stented Porcine Valve
人工器官等医学应用
? 组成：血液净化系统（透析器）、 透析液供给系统和自动控制系统三 部分
? 透析器 是人工肾的核心部分，现有 用于透析器的 膜材料 主要有用化学 方法从棉花中提取的 再生纤维素和 改良纤维素 ，以及一些高分子聚合 物如聚丙烯睛、聚酰胺、乙烯乙烯
? 分 类：体 体内缺乏胰岛素分泌的结果。血 液中血糖过高时，胰脏分泌胰岛素，胰岛 素促进蒲萄糖进入肌肉细胞和其他组织中 并降低血液中葡萄糖水平。
? 胰岛素欠缺分为产生不足（I型糖尿病：与 免疫系统有关，可能源于遗传，可注射胰 岛素治疗）和失效（II型糖尿病，胰岛素仍 在产生但是数量不够或身体对其有抵抗力 ，常见肥胖病人，）
脏瓣膜（主动脉瓣、肺动脉瓣、 三尖瓣、二尖瓣），能使血液 单向流动，具有天然心脏瓣膜 功能的人工器官。 ? 主要分为机械瓣，人体组织瓣， 动物组织瓣等。 ? 人体组织瓣的应用有两种 ： ?同种异体移植 ：将一个瓣膜从 一个人移植到另一个人。 ? 自身移植 ：从本人的一个部位 移植到另一个部位。应用最多 的自身移植是将肺动脉瓣移植 到主动脉瓣，称为 Ross手术。
5. 人工耳蜗
? 又称电子耳蜗，或人工 电子耳，是模拟人体耳 蜗生理功能的电子装置。
? 由体内和体外 两部分组 成。它能将通过外耳传 入的声能转换成电能， 通过植人鼓阶、圆窗或 耳囊内的电极，直接刺 激耳蜗内残余的听神经 纤维，使聋人产生听觉。
6. 人工皮肤
? 一种创面保护性覆盖材料，主要用于受 创伤皮肤的治疗
适于人工心脏。血液相容性（ 血栓和溶血）及 组织相容性（感染）等是人工心脏失效的 常见问题，对瓣膜等材料进行改性以提高 其生物相容性 。
生物仿生技术在人工器官和组织工程中的创新与进展
生物仿生技术在人工器官和组织工程中的创新与进展生物仿生技术是一门将生物学和工程学相结合的学科，旨在通过模仿生物体的结构、功能和机制，来设计和制造新型的生物工程产品。
在人工器官和组织工程领域，生物仿生技术的应用已经取得了重大的创新与进展。
本文将分别从人工器官和组织工程两个方面来介绍生物仿生技术的应用与发展。
一、人工器官人工器官是采用生物仿生技术制造的替代性器官，可以为患有器官衰竭的患者提供生命支持和功能恢复。
目前，生物仿生技术在人工器官领域的创新与进展主要集中在以下几个方面。
1. 人工心脏人工心脏是指能够模拟自然心脏功能的人工装置，用于治疗心脏病患者。
目前已经实现了可移植的人工心脏的研发，并成功进行了临床实验。
这些人工心脏利用生物仿生技术模拟和替代自然心脏的收缩和舒张动作，能够正常泵血。
人工心脏的研发，对于提高心脏病患者的生活质量和拯救生命具有重要意义。
2. 人工肾脏人工肾脏是模拟自然肾脏功能的人工装置，用于替代受损的肾脏进行血液过滤和废物清除。
目前，已经研发出了一种基于生物仿生技术原理的人工肾脏，并在透析治疗中得到了广泛应用。
这种人工肾脏通过模拟肾单位的结构和功能，可以实现高效的废物清除和水平衡调节，为肾脏衰竭患者提供了重要的治疗手段。
3. 人工耳蜗人工耳蜗是用于治疗感音神经性耳聋的人工装置，采用生物仿生技术原理模拟和替代自然耳蜗的听觉功能。
通过将电子设备与神经组织相结合，人工耳蜗能够将声音信号转化为神经信号，并传输至大脑皮层，帮助患者恢复部分听力功能。
人工耳蜗的应用已经成为感音神经性耳聋治疗的重要手段。
二、组织工程组织工程是利用生物仿生技术原理和生物材料，构建人工组织或重建受损组织的一种技术。
在组织工程领域，生物仿生技术的创新与进展主要涉及以下几个方面。
1. 人工皮肤人工皮肤是一种模拟并替代自然皮肤功能的人工材料，用于替代或修复受损皮肤。
研究人员通过生物仿生技术原理，将细胞和支架材料结合，构建出具有生理功能的人工皮肤。
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蛋白或明胶涂层血管 由于一般合成人工血管的生物相容性尚未达到理想状态， 所以可以在这些高分子材料表面接上一层生物材料，以进一步提 高其生物相容性，这就是生物混合型人工血管。一般所接的人工 涂层包括以下几种：白蛋白，可提高人工血管的抗凝性能；纤维 连接蛋白，可促进内膜形成，进而抑制凝血的发生；胶原蛋白， 能促进内膜形成，防止凝血发生，还能提高人工血管的顺应性； 明胶，有促进细胞黏附和生长的功能，从而在植入后能诱导内膜 形成，防止凝血。
定义 发展 分类 应用
定义：人工血管是以尼龙、涤纶、聚四氟乙稀
（PTFE）聚氨酯等合成材料人工制造的血管代用品， 适用于全身各处的血管转流术。 力学 医学
与之相关的科学 ： 生物学
19世纪末的探索 Nitze（1897） 象牙制作的小管 Payr （ 1900）Carrel（1907） 镁和铝等金属管（血栓栓塞和出血失 败）
针织是用纤维作线圈式编织， 伸展性较差，多孔性大，质地 柔软，其断端不易松散、缝合 容易。 （大多数使用针织）
有耐疲劳性 容易加工成型 易于缝合，不会绽开 材料易于获得，易于消毒，价格低廉
人工血管的多孔性 人工血管的皱纹
可以显著提高血管通透性。均匀镶嵌于血管内壁的碳原子 与血管壁有机的结合成一体，具有良好的生物相容性，与 组织无反应。碳涂层微弱的负电荷排斥血小板在管壁的沉 积，有效减少血栓形成机会；碳涂层不利于平滑肌细胞生 长和播散，减少间质增生，可以显著显著提高血管开通率。
1、碳涂层血管 2、蛋白或明胶涂层血管 3、袖状血管
优良的的人工血管设计必须仔细考 虑血管构造和流变学性质。作为人工 血管材料，除满足一般医用高分子所 必须的条件之外，还应具备以下条件：
Hale Waihona Puke 在体内不变形，没有异物反应，在体内不老化； 富有粘弹性，与人体血管尽可能近似；具备对血 液流动有利状态 具有适当的网眼结构，便于集体组织的长入而组 织化； 优良的抗凝血性能，无毒性、无抗原性，不致癌；
特别的袖状由电脑三维立体模型设计，优化流出道血 流动力学，减少吻合口处内膜增生，显著增加开通率。 且内膜附碳涂层，减少血小板沉积。
根据人工血管的制造方法可以将人 工血管分为两类：平织(又称机 织），另一种是针织（又称线圈编 织）。
平织因纤维上下交左右穿梭编织 即经纬线编织，织物纤维紧密， 具有丰富的伸展性，多孔性细致 而小，但其断端容易松散，呈毛 刷状，质地坚硬、缝合困难。
天然材料：人们将同种和异种动物的动脉用格林试剂、 福尔马林、酒精或冷冻、冷冻干燥保存，再移植的研 究；（木本诚二用酒精保存的羊和牛的主动脉置换人 的主动脉是患者活了8年之久） 人工材料：高分子的发展，合成纤维人工血管（尼龙、 涤纶、聚四氟乙稀（PTFE），临床上比较理想的是 涤纶和聚四氟乙烯 － 1940s，维尼龙用于血管修复 － 1958年，涤纶用于动脉修复 各种新型人工血管材料