暨南大学研究生生物材料期末考试资料讲述

一、基本概念1、生物材料：生物材料 Biomaterials（也称生物医用材料Biomedical Materials）是一类具有特殊性能、特种功能，能用于人工器官制造、人体组织修复或再生、理疗康复、诊断检查、治疗疾患等医疗、保健领域，而对人体无不良影响的材料。

2、金属材料：以金属(包括合金与纯金属)为基础的材料3、无机非金属材料：一般而言，无机非金属材料泛指整个硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、耐火材料、陶瓷等，因其化学组成均为硅酸盐类无机非金属材料又可称为硅酸盐材料。

4、生物玻璃：主要由Na2O-CaO-SiO2-P2O5体系为基础形成的、具有特殊表面活性，植入体内后可增强与周围组织相互作用的玻璃。

5、活性生物玻璃：生物活性玻璃主要由硅、磷、钙、钠的氧化物组成，并在某些材料中含有少量的硼、镁、铝、钛等的氧化物。

6、碳素材料：7、有机生物材料：8、天然生物材料：在自然条件下生成的生物材料。

主要包括天然纤维、生物体组织、结构蛋白和生物矿物等材料。

9、药用生物材料：药用生物材料是现代药物制剂中协助主药（原料药）产生特殊功能的一类材料，如控缓释、靶向、粘附等，以及包装药品或与药品直接接触的一类生物材料。

10、灭菌与消毒灭菌：用理化方法杀死一定物质中的微生物的微生物学基本技术。

消毒：是指杀死病原微生物、但不一定能杀死细菌芽孢的方法11、湿热灭菌法：湿热灭菌法是指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡12、化学灭菌法：化学灭菌法是指用化学药品直接作用于微生物而将其杀死的方法。

13、高分子材料:高分子材料就是以高分子化合物为主要成分的材料。

所谓高分子就是分子量很大的一类化合物，通常每个分子含有几千至几十万个原子。

高分子有时也称为聚合物、高聚物等14、塑料：常温下有一定形状，强度较高，在一定力的作用下形变15、橡胶：常温下呈弹性，即受到很小的外力形变很大，可达原长的十余倍，去除外力以后又恢复原状的高分子材料16、纤维：室温下分子的轴向强度很大，受力后形变很小，在一定的温度范围内力学性能变化不大的高分子材料。

17、陶瓷：陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品18、玻璃：一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料与单链DNA分开。

20、复合材料：由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体，通过复合工艺组合而成的材料。

除具备原材料的性能外，同时能产生新的性能。

21、纤维素:由D—吡喃葡萄糖经由β—1，4糖苷键连结的高分子化合物，具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁的主要成分，常与木质素、半纤维素、树脂等伴生在一起，是存在于自然界中数量最多的碳水化合物。

纤维素由于是天然高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。

22、醋酸纤维素：是纤维素上的羟基被乙酰基部分取代所得到的产物，它降低了氢键的影响，增加链时分离，使聚合物极性降低，因而可以采用溶剂浇注法和熔融法进行加工。

是人工脏器中最常用的天然高分子材料。

23、甲壳素：也叫几丁质（chitin）、壳多糖、聚乙酰氨基葡糖。

是一种动物多糖，在天然聚合物中几丁质的储存量仅次于纤维素居第二位。

大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳中。

虾、蟹壳中的几丁质是一种白色、无定形的半透明物质，与蛋白质共价结合，同时伴生着碳酸钙。

近年来，几丁质已大量用于医药领域，如人造皮肤、骨缺损填充材料、药物环控释制剂的材料等。

β—1，4糖苷键键合的N-乙酰氨基葡萄糖聚合物。

24、壳聚糖：脱乙酰甲壳素，聚-1,4-β-N-葡萄糖胺，也叫甲壳糖(chitosan)壳多糖、甲壳胺、几丁糖、几丁聚糖、蟹壳多糖等。

壳聚糖是甲壳素脱去部分乙酰基后的产物。

壳聚糖根据脱乙酰化的程度不同或含游离基的多寡而具有不同的性质。

具有良好的生物相容性和可调节的生物降解性能。

25、胶原：胶原是人体和脊椎动物的主要结构蛋白，占人体内蛋白总量的25-30%，相当于体重6%，是支持组织和结缔组织（皮肤、肌腱和骨骼的有机部分）的主要组成成分。

特点是：耐湿热、生物相容性良好、生物可降解、经过处理可消除抗原性、能促进组织修复、无异物反应。

哺乳动物的皮肤胶原种属差异较小，不同种类的动物分离出的胶原极其相似。

胶原蛋白中含有大量的甘氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸，同时因为胶原中羟基脯氨酸含量比较均一，因此由测量羟基脯氨酸的量、很容易计算出胶原含量。

一般含有C.H.N.O.S五种元素，有些含有P和卤族元素或金属元素Fe、Cu、Zn、Cd等。

26、纤维蛋白：可简单的定义为纤维蛋白原在生理条件下凝固所形成的一种材料。

主要来源于血浆蛋白，因此具有明显的血液相容性和组织相容性，没有毒性和其他不良影响。

作为止血剂、创伤愈合剂和可降解生物材料在临床上已经应用很久：纤维蛋白的生理功能主要为止血，大的创伤其凝血机制受血小板粘附，血管收缩和纤维蛋白形成的效率影响。

除开止血功能以外，纤维蛋白可明显地促进创伤的愈合，在愈合过程中，纤维蛋白被认为有明显的营养价值。

从另一角度看，纤维蛋白可作为一种骨架，以促进细胞的增长，纤维蛋白还具有一定的杀菌作用，其沉积和移除的相对速率对维持血管完整起着重要作用，这一般归因子其作为外体细胞而被机体识别。

纤维蛋白原是一种血浆蛋白，在凝血酶的作用下可发生凝固，其在血浆中的浓度约为200~500毫克/100毫升。

人类和牛血浆的纤维蛋白原的分子量约为33~34万之间，氨基酸的组成相差也不大。

除开氨基酸外，纤维蛋白原也含有少量糖，其产生于肌脏，半衰期约为4~6天。

础。

构成细胞的物质称为原生质（protoplasm）或生命物质。

28、人体组织:组织是由形态和功能相同或相似的细胞和细胞外基质组成的，其中细胞是组成人体结果和功能的基本单位，而细胞外基质构成细胞生存的微环境，起到支持、联系、保护和营养等作用。

根据组织的结构和功能特点，将人体的组织分为四类：上皮组织、结蹄组织（包括骨、软骨、血液、淋巴组织等）、肌肉组织和神经组织。

这四类组织总称为基本组织。

29、细胞分化:是指干细胞在形态结构、生理功能和生物化学特性方面稳定地转变成另一类型细胞的过程。

干细胞是指任何来源于胚胎、胎儿或成年个体的具有自我更新和多向分化潜能的细胞，是机体的起源细胞，也是形成多种组织器官的祖细胞。

在多细胞生物中，细胞分化发生于整个生活史中，但胚胎期是最重要的细胞分化期。

此期的细胞分化表现得最为充分、最为典型、而且异常迅速。

30、细胞间质:由有机质和无机质组成。

有机质含有少量的基和大量的胶原纤维。

无机质主要有大根据骨板的排列形式不同，可将骨组织分为密质和松质两类。

密质由许多层骨板呈不同方式的紧密排列。

松质由几层骨板排列成片状或针状的骨小梁，再由骨小梁互相连结成网。

在骨板内或骨板之间有腔隙称骨陷窝，由骨陷窝向四周伸出的许多放射状小管称骨小管。

量的钙盐。

有机质和无机质紧密结合形成坚硬的板状结构称骨板。

31、成骨细胞:大多位于新生骨活跃的区域表面，细胞呈立方型，其长轴与骨表面垂直，细胞膜的表面有碱性磷酸酶的分布，并且具有甲状旁腺激素和降钙素受体，能够在这些激素的作用下，发挥相应的生理功能。

成骨细胞能够形Ⅰ型胶原、骨钙素、骨桥蛋白等成骨组织的细胞外基质。

32、细胞的生长与分化:细胞的生长是指细胞通过分裂使细胞数目增加，使子细胞获得和母细胞相同遗传特性的过程，是生命得以不断地延续、繁衍最重要的基础。

细胞分化就是由一种相同的细胞类型经过细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程。

33、结缔组织:结缔组织的一般特点是：细胞少，细胞间质多，细胞间质中有均质状态的基质和细丝状的纤维，以及丰富的血管和神经末梢。

广义的结缔组织包括液态的血液、淋巴、固态的软骨及骨组织、纤维性固有结缔组织34、生物相容性：材料在生理环境中，生物体会对材料产生一定的生物学反应，同时材料也会在生物体内产生一定的有效作用，用以表征生物体与生物材料之间相互作用的生物学行为就是生物相容性。

35、组织相容性：生物材料除具备一般材料的力学、机械、物理、化学等性能外，还应满足各种生物功能的理化性能。

还要具备与生物体各组织之间良好的相容性，称为组织相容性。

36、血液相容性：生物材料除具备一般材料的力学、机械、物理、化学等性能外，还应满足各种生物功能的理化性能。

还要具备抗凝血和不损伤血液成份的能力，称为血液相容性37、免疫相容性：生物材料除具备一般材料的力学、机械、物理、化学等性能外，还应满足各种生物功能的理化性能。

还要具备低免疫原性或低异物反应，称为免疫相容性。

基、细胞等多种因素，当然生物环境也受到材料自身组成和性质的影响。

如生物材料的降解产物可能改变与其邻近体液的pH值和组成等，植入的动物种系、植入位置、应用目标、手术设计和创伤程度有关。

严格讲，生物学环境是指植入材料在真正服役期间所能遇到的各种短期和长期条件的总和。

39、内源性钙化：材料表面形成钙化常使材料丧失功能，使植入失败。

生物体内产生的病理钙化有两种：转移性钙化：由组织中钙含量增加而产生；营养不良钙化：由营养供应受阻而产生。

植入材料一般不会发生转移性钙化，而是营养不良钙化。

由材料本身的因素所引起的钙化称为内源性钙化。

40、外源性钙化：材料表面形成钙化常使材料丧失功能，使植入失败。

生物体内产生的病理钙化有两种：转移性钙化：由组织中钙含量增加而产生；营养不良钙化：由营养供应受阻而产生。

植入材料一般不会发生转移性钙化，而是营养不良钙化。

材料以外的因素所引起的钙化称为外源性钙化。

41、血液凝固：血液流出血管后，逐渐由流体状态转变为不能流动的胶冻状的血块，这一过程称为凝血。

凝血过程需要许多称为凝血因子的物质参与，一般认为有12种，除一种是钙离子外，其余均为蛋白质。

凝血过程基本分为三个阶段：42、宿主反应：材料植入体内会引起活体系统对材料的反应，包括植入材料附近的局部组织反应及整个活体全身的反应。

可能发生的宿主反应有多种类型，如局部反应、全身毒性反应、过敏反应、致畸反应、致癌反应等。

宿主反应是由植入材料的化学组成，分子及其部分结构在生物环境下被释放进入组织引起的。

宿主反应有积极的一面，如新血管内膜在人工动脉表面生长，组织长入多孔材料的孔隙，结果有利于组织的再生和重建。

也有消极的一面，如对组织机体的中毒作用、排斥作用等。

43、组织工程：应用生命科学与工程学的原理与方法，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下组织机构与功能关系的基础上，通过特定细胞的体外或体内培养形成具有特定功能的组织或器官替代物，可用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的一门学科。