生物医学材料

重庆医科大学药学院

2012年5月《生物医用材料》考试题

一、什么叫人工肝? 基本构造与工作原理；并自选材料制备生物人工肝。

二、什么叫人工肾?试述人工肾的设计依据、基本结构、适应症、工作原

理及其临床应用。

三、举例说明复合人工骨支架材料的研究与应用。

四、试述生物矿化的原理，举例说明其生物学意义。

五、举例说明多糖或糖蛋白在生物材料结构中的作用和意义。

六、试举例说明脂质体制备及其在医药中的应用。

说明：

1. 必须以此页面作为试卷封面。

2. 任选上述三题，并将题号填入上表。

3. 交试卷时间：15周至16周周二下午杏园5楼教师办公室王驰老师处，请亲自交去并签字。

二、什么叫人工肾?试述人工肾的设计依据、基本结构、适应症、工作

原理及其临床应用。

人工肾是一种替代肾脏功能的装置，主要用于治疗肾功能衰竭和尿毒症。它将血液引出体外利用透析、过滤、吸附、膜分离等原理排除体内过剩的含氮化合物，新陈代谢产物或逾量药物等，调节电解质平衡，然后再将净化的血液引回体内。亦有利用人体的生物膜（如腹膜）进行血液净化。它是目前临床广泛应用、疗效显著的一种人工器官。就慢性肾炎和晚期尿毒症的治疗效果而言，其五年生存率已达70～80%，其中约有一半患者还能部分恢复劳动力。由于上述成就，人工肾的治疗范围逐步扩大，并进入免疫性疾病的治疗领域，受到各方面的重视，成为人工器官研究最活跃的领域之一。

血液透析俗称“人工肾”，是用人工方法模仿人体肾小球的滤过作用,在体外循环中清除人体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或逾量药物等,调节水和电解质平衡的一种血液透析装置。

1943年，荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾脏，首次以机器代替人体的重要器官。病人的血液流过机内一个槽，内有一个用胶膜包着木框制成的过滤器的水槽。血液内的有毒物质能透过胶膜渗滤过去，血球和蛋白质则不能通过。这台机器可暂时代替人体肾脏的功能，让损坏的肾脏康复，才能为病人长期进行定时血液透析治疗。1960，年美国外科医生斯克里布纳发明了一种塑料的连接器，可以永久装进病人前臂，连接动脉和静脉；人造肾脏极易与之相连且不会损伤血管。这样，病人可进行长期定时液透析治疗。几年之内，千万名肾病患者利用人工肾脏进行透析治疗，每星期三次，每次10至12小时，赖以维持生命。很多病人接受训练后，可在家进行透析。代替部分肾脏功能的体外血液透析装置，是肾脏移植准备时的重要医疗器械。

设计依据：

近年来开发的新的人工肾技术主要包括血液滤过、血液灌流和腹膜透析。

细胞膜和其他生物膜都有选择透过性，即生物膜让水分子自由通过，一些小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过。因为生物膜的这个特性，人体血液中一部分代谢终产物通过肾脏形成尿液而排出体外。在肾脏病变不能正常行使功能时，体内代谢的废物或毒素不能及时排出而出现各种疾病，医药上用人工合成的膜材料—透析型人工肾代替病变肾脏行使功能。

基本结构：

人工肾脏包括透析器、透析液供给装置和自动监视系统三个部分。透析器是人工肾脏的主要部分，可分平板型、蟠管型和中空纤维型三种。由于中空纤维型透析器的透析效率比标准平板型和蟠管型高，而且体积、血液预充量、残血量都小，能避免交叉感染,预消毒方便,从20世纪70年代开始已广泛应用于临床。中空纤维型人工肾脏透析器通常由 8000～10000根外径为200～300微米、壁厚为20～40微米的中空纤维封装组成，透析面积为1～1.2米2。血液导入中空纤维后再流回人体，透析液经温控系统调节温度后进入透析器，患者血液中的尿素和肌肝等代谢废物透过中空纤维膜被透析液带出体外，血液流量一般为200毫升/分左右，透析时间为5～7小时。

制作材料：

制做人工肾脏透析器的中空纤维材料有铜铵纤维素、醋酯纤维素、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇等，常用的是铜铵纤维素。

工作原理：

人工肾的核心部分是一种用高分子材料(称为膜材料)制成的透析器，这种膜材料具有半通透特性,可代替肾小球实现其毛细血管壁的滤过功能,达到血液净化的目的。

其中的膜性管道相当于肾小球，透析箱相当于肾小囊，加热的温度是37.5℃。人工肾是应用的膜分离技术原理，用半透膜将引出人体外的血液与专门配制的透析液隔开，由于血液和透析液所含溶质浓度的不同及其所形成的渗透浓度差，使包含代谢产物的溶质(如尿素、肌肝、尿酸、以及废物硫酸盐、酚和过剩离子Na、K、Cl)在浓度梯度的驱动下，从浓度高的血液一侧，通过半透膜向浓度低的透析液一侧移动(称为弥散作用)；而水分子则从渗透浓度低的一侧向浓度高的一侧转移(称为渗透作用)，最终实现动态平衡，达到清除人体代谢废物和纠正水、电解质和酸碱平衡的治疗目的。

透析开始时，将血液从患者臂部或腿部的血管通路导入动脉管道、去泡器（血泵），到达透析器。患者的血液在膜性管道中向一侧流动，透析液在膜性管道外向相反方向流动。血液和透析液借助于透析器内的半透膜进行逆流交换，交换后的透析液进入废液槽被弃去，而被“净化”的血液经过去泡器、静脉管道从静脉血管通路重新输入患者体内，以达到“清洗”的目的。由于在半透膜两侧的血液和透析液具有不同的浓度，浓度高的一侧的溶质可向低的一侧移动，且膜内外物质移动的速度与其浓度差成正比。如尿毒症时的毒素，仅存在于膜内血液中，不存在于透析液中。透析开始阶段，浓度差最大，透析速度也最快，随着血中尿毒素浓度的下降，透析后期，尿毒素向膜外移动的速度也渐缓慢。

透析液中各种电解质的浓度应与正常血液中电解质的含量相仿，这样才可使血中缺乏的得到补充，多余的则向膜外移动。但是，希望较快从血中移除的物质(如钾)，则可在透析液中保持一较低浓度；希望每次透析得到稍稍补充的物质(如钙)，则可使透析液中钙的浓度略高于血中的游离钙值。一般为了防止某些盐类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压应与血液中的基本相同。在血液透析过程中为防止血液在透析器等体外管道中凝集，临床常用肝素做抗凝剂，肝素静脉注射后5分钟可产生全身抗凝作用，4～6小时排尽。

适应症：

急性肾功能衰竭、慢性肾功能衰竭、急性药物毒物中毒。

参考文献：《生理科学进展》

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