生物材料学 问答题整理

第1章

1、什么是生物材料？

答：目前认为：生物材料为一种与生物系统相互接触，用以诊治组织/器官疾患，替换病损组织/器官，或者改善其形态或增进其功能的材料，包括生物源性材料和生物医用材料。2、生物材料的类别

答：生物材料的类别如下：

（1）按材料属性：医用金属材料、医用无机材料、医用高分子材料、医用复合材料…（2）按材料功能：硬组织材料、软组织材料、血液相容性材料、生物降解材料…

（3）按材料来源：组织衍生材料、天然生物材料、人工合成材料

（4）按材料用途：骨科材料、心血管材料、血液透析材料、整形美容材料…

3、生物材料应用现状

答：生物材料应用现状如下：

（1）软组织植入材料：医用缝合线（蚕丝、尼龙、羊肠(胶原)、聚酯…）、止血海绵、人工乳房植入体（石蜡、硅酮油、聚丙烯酰胺、聚乙烯海绵体、硅胶袋（内装硅凝胶或生理盐水）…）、经皮植入体、皮肤植入体、颚面植入体、眼耳植入体、血管植入材料、人工心脏瓣膜…（2）硬组织修复与替代材料：接骨板、人工关节、金属丝、螺钉、髓内钉、脊柱固定器件、牙根植入体、齿科材料等…

（3）人工器官：人工肾(血液透析仪)、人工心脏、人工肺…

（4）组织工程产品：皮肤、骨、软骨、膀胱、神经（壳聚糖、聚乙醇酸）

第2章生物大分子

1、生物大分子概念和种类？

答：生物大分子概念：是生物体的重要组成成分，是一类具有生物功能、分子量较大、结构也比较复杂的天然高分子，同时也是一类非常重要的生物材料来源。

种类：蛋白质、核酸、高分子多糖及其复合物

2、胶原蛋白的特点及稳定构象，丝素蛋白的特点及稳定的构象？

答：（1）胶原蛋白：

特点：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，能促进组织恢复，无异物反应

稳定构象：三股螺旋和球形

（2）丝素蛋白

特点：来源广泛、生物相容性良好，力学性能优良，血液相容性相对较好，可以缓慢降解，溶解性（浓的中性盐溶液）

稳定构象：反平行折叠链构象

第三章&第十二章生物矿化和仿生材料

1、生物矿化的定义及主要分类是什么？

答：生物矿化定义：生物矿化是指在一定条件下，在生物体的不同部位，以各种作用方式，在有机基质和细胞的参与下，无机元素从环境中选择性的在特定的有机基质上形核、生长和相变而转变为结构高度有序的生物矿物的过程。

主要分类：无定形矿物；无机晶体；有机晶体；（P48）

2、请列举羟基磷灰石涂层的主要制备方法或简述耳石的各个自组装分级结构。

答：（1）羟基磷灰石涂层的主要制备方法：（P59）

1）固相反应法（固体-固体反应）：原料磨细混合；1000-1300℃高温；合成HA

2）水热合成电化学反应法（化合物）：以Ti合金为负极、石墨为正极，在由NH4H2PO4和CaCl2组成的电解质溶液下，经过一定的pH和沉积时间，120-200℃水蒸汽处理，合成HA

3)化学共沉淀法（沉淀剂-促沉淀）：

（2）耳石的各个自组装分级结构：以鲤鱼的微耳石为例（P74）

第1级分级结构：基本组成成分——文石纳米晶

第2级分级结构：纳米纤维——文石晶体具有c轴方向的择优取向，形成直径约60nm、长度1.5μm的纳米纤维，且每根纳米纤维都由一些蛋白包裹

第3级分级结构：纤维排列——文石纳米纤维在二维方向上彼此紧密的平行排列，形成纤维层结构。

第4级分级结构：文石棒——文石层在垂直于文石层面的方向堆积至2-3μm，形成三维的棒状聚集体，不同文石棒之间由蛋白质分割开。

第5级分级结构：取向畴——文石棒彼此平行，在一定区域内形成了具有一定取向的畴结构，各个畴大小不一，大致为数十个微米。

第6级分级结构：畴结构的排列——取向畴在微耳石日轮层内的排列，相邻晶体取向畴之间具有相似取向，夹角不超过20°。

第7级分级结构：微耳石的日轮——一个日轮由一条透明的增长带和一条暗色间歇带组成，两个带交替分布，每个亮区加暗区宽度约1-2μm，表明鲤鱼生长了一天。

3、碳酸钙调控机理包括哪几部分，并就其中的一种进行举例说明（P50）

答：碳酸钙调控机理包括以下内容

机理层面：1)Mg离子作为添加剂2）有机小分子作为添加剂3）生物大分子作为添加剂4）贝壳中提取蛋白质的体外模拟矿化5）耳石中中提取蛋白质的体外模拟矿化工艺层面：6)微印法实现结晶位点控制

举例说明：

1）Mg离子作为添加剂，影响：形貌、沉积动力学、稳定性、晶型转变

2）有机小分子作为添加剂，种类：氨基酸、表面活性剂等；影响：晶型、形貌、晶体取向；

4、仿生材料定义，并举例说明仿生材料在日常生活中（或者是你所接触到的）的应用情况答：仿生材料的定义：仿生材料是参照生命系统的式样和器官材料的规律而设计制造的人工材料。举例：模拟骨修复材料羟基磷灰石，模拟贝壳的结构制备层状有机-无机复合材料，模拟竹子的结构，在块状材料中添加纤维，增加韧性

第四章组织与器官的基本知识

1、细胞外基质的概念、组成、功能及其影响细胞生物学行为的机理

答：细胞质基质（ECM）的概念：由动物细胞合成并分泌到胞外，分布在细胞表面或细胞之间的大分子，主要是一些多糖和蛋白，或蛋白多糖，这些物质构成复杂的网架结构，支持并连接组织结构，调节组织的发生和细胞的生理活动。

组成：纤维（胶原和弹性体）；无定形纤维间基质（主要是蛋白多糖，还有非胶原糖蛋白、各种溶质、水等）

功能：机械支撑与细胞定位；决定细胞取向；控制细胞生长；维护细胞分化；支持组织更新；建立组织微环境；参与可溶性调节分子的螯合、贮存和呈现；支持并连接组织结构，调节组织的发生和细胞的生理活动

影响细胞生物学行为的机理（P101）：基质成份显著影响细胞形态的保持，影响细胞形状、