生物相容性的定義精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇生物相容性的定義，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞：血液凈化預后

1、應充分重視和保護透析患者的殘余腎功能

透析患者治療的最終目標是提高生活質量，延長生存時間，近幾年研究提示殘余腎功能（RRF）的存在是一個至關重要的影響因素，它不僅可以改善透析患者的營養狀態和生活質量，減少透析時間，維持較好的血紅蛋白水平，同時能降低患者的病死率，是病死率強有力的預測因子[1]，即使殘余腎功能處于低水平狀態，也能夠明顯減少透析患者的病死率，因此我們應該重新認識其重要性，盡可能地保護好殘余腎功能。透析過程中良好的血壓控制可以提高患者的透析效果，延長患者的存活時間并改善其生活質量，而低血壓是透析過程中常見的并發癥，發生快，常使血液透析不能順利進行，導致透析不充分影響治療效果，嚴重時可直接危及生命，同時低血壓可導致腎臟血供顯著減少，缺血會使腎小球功能進一步受損。導致低血壓常見的原因是超濾過多過快及血漿滲透壓的急劇下降，所以要定期準確評估患者的干體重，避免透析超濾量過大；同時要提高透析充分性，也可適當提高透析液中的鈉濃度，以使血漿滲透壓不發生快速變化，使血壓趨于平穩。另外透析中應盡量使用碳酸氫鹽透析液，因醋酸鹽有血管擴張和心肌抑制作用，低血壓發生率明顯增加，且醋酸鹽代謝緩慢，有時會加重酸中毒[2]。總之要盡量保持透析過程中的血壓穩定，避免低血壓引起的腎供血減少，保護殘余腎功能，提高病人生活質量，延長生存期。

2、血液透析膜的選擇

20世紀60年代后期至70年代早期，血液透析作為一種有效的治療方法，主要歸功于有效透析膜材料的不斷發現與廣泛應用。透析膜的必備條件有：抗血栓特性、穩定的通透水性能、蛋白丟失限定在最低范圍、組織相容性好。在血液透析中血液與透析膜接觸，因透析膜組織相容性不同，對體內免疫系統的激活程度及由此而引發的相關并發癥亦不同。生物相容性透析膜被定義為患者使用時炎癥反應產生程度最輕的膜。有研究表明，使用生物相容性好的透析膜，可以降低透析患者感染發病率和腕管綜合征，可以降低病死率的危險度，在急性腎功能衰竭中透析膜的組織相容性將影響腎功能的恢復。相關研究中還沒有描述其他可能的結果，如因肺部彈性蛋白丟失而發生的改變及血中紅細胞壽命的降低等[3]。

透析膜的組織相容性不同而對患者生存質量和生存時間產生的不同影響，提示透析膜的生物相容性在透析處方中應該是被重點考慮的因素。要據患者不同情況選擇組織相容性好的PNA膜、PS膜、CTA膜，以盡量減輕對體內免疫系統的激活程度。

3、體內中、大分子毒素的清除

對尿毒癥毒素的研究已有100余年的歷史，現在已知慢性腎衰時體內有200種以上的物質水平比正常人增高。所謂的尿毒癥毒素是腎衰時蓄積在體內的多種物質，包括PTH、磷、尿素、肌酐、胍類、酚類和吲哚等，其中有許多是中大分子的有毒性的代謝產物、有活性的激素以及與人體免疫有關的細胞因子、炎性介子等，這些毒素的較高濃度存在，會對其他重要臟器造成進一步損害，同時引起內分泌代謝紊亂，如甲狀旁腺功能亢進、胰島素抵抗等。血液透析主要依靠半透膜兩側的溶質濃度差所產生的彌散作用清除溶質，對尿素氮、肌酐等小分子水溶性物質有較好的清除率，對中大分子的清除效果差，而血液濾過與血液灌流因清除方式的不同，對中大分子的毒素及脂溶性的毒素有更好的清除效果[4]。所以對維持性血液透析的患者應定期行血液濾過和（或）血液灌流治療，以清除體內的中大分子的毒素，減輕對心、肝、神經系統等的進一步損害及對免疫內分泌代謝造成的影響，以減少或延緩其遠期并發癥的發生。

4、透析患者的營養問題

此類患者在開始透析治療前即因體內毒素作用致長期食欲減退，胃腸道癥狀，及慢性腎功不全非透析治療階段的低蛋白飲食等已存在營養不良；透析治療階段，因胃腸功能紊亂，透析并發癥，透析時蛋白質、維生素的丟失，藥物的不良反應，內分泌紊亂所致的負氮平衡，血清瘦素水平的增高，感染及精神因素等均可引發或加重營養不良。大量研究表明有超過1/3的血液透析患者存在著中至重度的蛋白質營養不良，且營養不良的程度與發病率和病死率的升高之間存在著緊密的聯系，作為預測指標，低血清白蛋白與患者的病死率保持著相當高的一致性[5]，因此要重視透析患者的營養管理，經常對患者的營養狀況進行評估，加強宣教，幫助患者合理安排飲食，普及營養治療的知識，保證患者攝入充足的熱量，適量的蛋白質及必需氨基酸。注意補充電解質，礦物質和維生素，同時調整透析劑量，保證充分透析，減輕因體內毒素蓄積所致的胃腸道癥狀及代謝紊亂。可應用重組人促紅細胞生成素與重組人生長激素，促進體內合成代謝及營養物質的利用，改善病人的營養狀況。

綜上所述，透析患者的殘余腎功能、營養狀況、透析器的生物相容性、體內中大分子毒素的清除均與患者的生存時間長短，生活質量的高低密切相關，應引起臨床醫師的充分重視。

參考文獻

[1]顧勇.應充分重視和保護透析患者殘余腎功能.中華腎臟病雜志,2007,23:411.

[2]苗里寧主編.腎功能衰竭[M].第一版.西安：第四軍醫大學出版社，2007：128.

[3]血液透析膜的選擇.見:[美]威廉.L.亨里奇,主編.姜埃利,韓瑞發,主譯.透析原理與實踐.第2版.沈陽:遼寧科學技術出版社,2007.3-9.

篇2

 

關鍵詞：  血液凈化  預后

    1、應充分重視和保護透析患者的殘余腎功能

     透析患者治療的最終目標是提高生活質量，延長生存時間，近幾年研究提示殘余腎功能（RRF）的存在是一個至關重要的影響因素，它不僅可以改善透析患者的營養狀態和生活質量，減少透析時間，維持較好的血紅蛋白水平，同時能降低患者的病死率，是病死率強有力的預測因子[1]，即使殘余腎功能處于低水平狀態，也能夠明顯減少透析患者的病死率，因此我們應該重新認識其重要性，盡可能地保護好殘余腎功能。透析過程中良好的血壓控制可以提高患者的透析效果，延長患者的存活時間并改善其生活質量，而低血壓是透析過程中常見的并發癥，發生快，常使血液透析不能順利進行，導致透析不充分影響治療效果，嚴重時可直接危及生命，同時低血壓可導致腎臟血供顯著減少，缺血會使腎小球功能進一步受損。導致低血壓常見的原因是超濾過多過快及血漿滲透壓的急劇下降，所以要定期準確評估患者的干體重，避免透析超濾量過大；同時要提高透析充分性，也可適當提高透析液中的鈉濃度，以使血漿滲透壓不發生快速變化，使血壓趨于平穩。另外透析中應盡量使用碳酸氫鹽透析液，因醋酸鹽有血管擴張和心肌抑制作用，低血壓發生率明顯增加，且醋酸鹽代謝緩慢，有時會加重酸中毒[2]。總之要盡量保持透析過程中的血壓穩定，避免低血壓引起的腎供血減少，保護殘余腎功能，提高病人生活質量，延長生存期。

    2、血液透析膜的選擇

    20世紀60年代后期至70年代早期，血液透析作為一種有效的治療方法，主要歸功于有效透析膜材料的不斷發現與廣泛應用。透析膜的必備條件有：抗血栓特性、穩定的通透水性能、蛋白丟失限定在最低范圍、組織相容性好。在血液透析中血液與透析膜接觸，因透析膜組織相容性不同，對體內免疫系統的激活程度及由此而引發的相關并發癥亦不同。生物相容性透析膜被定義為患者使用時炎癥反應產生程度最輕的膜。有研究表明，使用生物相容性好的透析膜，可以降低透析患者感染發病率和腕管綜合征，可以降低病死率的危險度，在急性腎功能衰竭中透析膜的組織相容性將影響腎功能的恢復。相關研究中還沒有描述其他可能的結果，如因肺部彈性蛋白丟失而發生的改變及血中紅細胞壽命的降低等[3]。

透析膜的組織相容性不同而對患者生存質量和生存時間產生的不同影響，提示透析膜的生物相容性在透析處方中應該是被重點考慮的因素。要據患者不同情況選擇組織相容性好的PNA膜、PS膜、CTA膜，以盡量減輕對體內免疫系統的激活程度。

    3、體內中、大分子毒素的清除

    對尿毒癥毒素的研究已有100余年的歷史，現在已知慢性腎衰時體內有200種以上的物質水平比正常人增高。所謂的尿毒癥毒素是腎衰時蓄積在體內的多種物質，包括PTH、磷、尿素、肌酐、胍類、酚類和吲哚等，其中有許多是中大分子的有毒性的代謝產物、有活性的激素以及與人體免疫有關的細胞因子、炎性介子等，這些毒素的較高濃度存在，會對其他重要臟器造成進一步損害，同時引起內分泌代謝紊亂，如甲狀旁腺功能亢進、胰島素抵抗等。血液透析主要依靠半透膜兩側的溶質濃度差所產生的彌散作用清除溶質，對尿素氮、肌酐等小分子水溶性物質有較好的清除率，對中大分子的清除效果差，而血液濾過與血液灌流因清除方式的不同，對中大分子的毒素及脂溶性的毒素有更好的清除效果[4]。所以對維持性血液透析的患者應定期行血液濾過和（或）血液灌流治療，以清除體內的中大分子的毒素，減輕對心、肝、神經系統等的進一步損害及對免疫內分泌代謝造成的影響，以減少或延緩其遠期并發癥的發生。

  4、透析患者的營養問題

    此類患者在開始透析治療前即因體內毒素作用致長期食欲減退，胃腸道癥狀，及慢性腎功不全非透析治療階段的低蛋白飲食等已存在營養不良；透析治療階段，因胃腸功能紊亂，透析并發癥，透析時蛋白質、維生素的丟失，藥物的不良反應，內分泌紊亂所致的負氮平衡，血清瘦素水平的增高，感染及精神因素等均可引發或加重營養不良。大量研究表明有超過1/3的血液透析患者存在著中至重度的蛋白質營養不良，且營養不良的程度與發病率和病死率的升高之間存在著緊密的聯系，作為預測指標，低血清白蛋白與患者的病死率保持著相當高的一致性[5]，因此要重視透析患者的營養管理，經常對患者的營養狀況進行評估，加強宣教，幫助患者合理安排飲食，普及營養治療的知識，保證患者攝入充足的熱量，適量的蛋白質及必需氨基酸。注意補充電解質，礦物質和維生素，同時調整透析劑量，保證充分透析，減輕因體內毒素蓄積所致的胃腸道癥狀及代謝紊亂。可應用重組人促紅細胞生成素與重組人生長激素，促進體內合成代謝及營養物質的利用，改善病人的營養狀況。

    綜上所述，透析患者的殘余腎功能、營養狀況、透析器的生物相容性、體內中大分子毒素的清除均與患者的生存時間長短，生活質量的高低密切相關，應引起臨床醫師的充分重視。

參 考 文 獻

[1]顧勇.應充分重視和保護透析患者殘余腎功能.中華腎臟病雜志,2007,23:411.

[2]苗里寧主編.腎功能衰竭[M]. 第一版.西安：第四軍醫大學出版社，2007：128.

[3]血液透析膜的選擇.見:[美]威廉.L.亨里奇,主編.姜埃利,韓瑞發,主譯.透析原理與實踐.第2版.沈陽:遼寧科學技術出版社,2007.3-9.

篇3

[關鍵詞] 氧化鈦薄膜；血液形容性；血栓；生物材料；鈦合金

[中圖分類號] R318.08 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2016）27-0163-03

Research progress of surface titanium oxide film of LVAD and its blood compatibility

TIAN Kun1，2 WU Yadong3 LIANG Fayu3

1.Hebei North University， Zhangjiakou 075000， China； 2.Department of Neurology， East Area of Handan Central Hospital in Hebei Province， Handan 056000， China； 3.Department of Heart and Chest Surgery， the First Hospital of Shanxi Medical University， Taiyuan 030001， China

[Abstract] Titanium and titanium alloy have favorable blood compatibility because of a layer of thin titanium oxide film formed on its surface. The LVAD prepared by titanium alloy plays an important role in rescuing the life of the patients with heart failure. The article briefly introduces the mechanism of formation of thrombus on the surface of biological materials， and also summarizes the research progress and current situation of application of titanium oxide film. It also makes expectations on the prospect of biological materials. Analysis demonstrates that titanium and its alloy have favorable biological compatibility， owing to the oxidation layer on the surface.

[Key words] Titanium oxide film； Blood compatibility； Thrombus； Biological materials； Titanium alloy

心衰是各種心血管疾病的最終狀態，具有很高的發病率和死亡率，藥物治療效果十分不佳，最終需要心臟移植治療，然而令人惋惜的是，心臟供體的缺乏以及供體與患者之間的不匹配，使醫生無可奈何[1]，而左心輔助裝置在心臟移植的過渡期及長期的使用過程中，對挽救患者生命起到了十分重要的作用[2-4]。但是左心輔助裝置在使用過程中仍然會遇到十分多的問題，如感染、出血、血栓的形成以及心率失常等危險事件，其中尤以血栓形成最為嚴重，所以使用具有良好抗凝血性能的生物材料在心衰終末期的治療中是十分重要的[5，6]。作為生物材料使用的鈦及鈦合金，由于其表面自然形成了一層薄的氧化鈦膜，因而具有較好的血液相容性[7，8]。但這種自然形成的氧化膜卻很薄，只有5～10 nm，因此會有很多的缺陷[9]，而人工合成的氧化鈦膜就會倍受關注。

1 生物材料表面形成血栓的機制

1.1 血液相容性的定義

血液相容性是指植入人體后的生物材料，不會導致血液的聚集，不會損傷血液的相關組分，也不會更換血液內環境的相關性質，故不會導致血液凝集、血液的溶血、血小板的損耗以及血小板的變質，也不會導致血液中相關蛋白的特性和結構的變化等，而這對于生物材料最終應用于患者是一個重要的指標。

1.2 血栓形成的機制

在臨床應用中出現血栓是左心輔助裝置面臨的重要問題，盡管如此仍未能完全闡明血栓形成的明確機制。通過分析相關原因可能有以下幾點：（1）具有預防血栓形成和抗凝血等保護機制是人完整的血管內皮細胞的特性，而非自身體內的生物材料表面則沒有這些功能，故血栓來源的一方面是左室輔助裝置的表面[10]；（2）額外的剪切力作用，如在裝置的進口部分和出口部分以及血泵內血液遭遇剪切力的時候，因為血液中的血小板、凝血途徑以及免疫細胞可以通過這種剪切力被激活，導致血液在身體局部以及全身出現高凝集狀態，進而形成了血栓在心室輔助泵和體內相關器官[11]；（3）與血栓形成緊密相關的還有心室輔助泵內的流體力學特性，然而它們之間卻又有十分復雜的關系，從而對血液內的不同成分造成不同的影響[12]。例如：在體的對比研究中發現，成人的心室輔助泵與小兒心室輔助泵，表現出了相似的幾何形態，然而卻由于不一樣的體積大小而表現出不同的結局，小兒心室輔助泵形成了很多血栓，而成人的心室輔助泵卻沒有血栓形成[13]。另外還有很多相關方面的研究也證明了這一觀點，說明減少血栓的形成可以通過流體力學分析技術改善心室輔助泵的研制；（4）血栓的形成也可以發生在血液低的剪切力和不流動的狀態下，如在臨床上發現了無血流的左心室內或通過左房插管也可導致血栓的形成；（5）心室輔助泵引起的感染也可導致血栓形成，如Holman WL等[14]研究發現，通過對HeartMate左心室輔助泵在臨床上的研究，出現感染的患者合并有神經系統事件發生的概率為43%，分析出現此現象的原因很可能是血液中細菌和內毒素導致了血栓栓塞，還有一種原因是引起的血栓栓塞是通過凝血系統與炎癥介質的互相作用。

經過幾十年的研究探索，異物觸發的凝血機制是目前許多研究者一致公認的。隨著生物材料植入的應用，作為一種異物，尤其是心臟血管等植入材料，如左心室輔助泵，當其與血液接觸時即開始了觸發凝血機制的研究。當生物材料接觸血液時，在其表面血栓形成的凝血機制是一個相當復雜的過程。首先發生在材料表面的是血漿蛋白的吸附，而使血細胞粘附和激活的是吸附的蛋白層，或通過血液中激活的凝血因子引發的凝血級聯反應，從而導致血栓形成[15]。在此過程中，蛋白的吸附是最先發生的，而促使凝血發生的重要點則是作為第一凝血因子的纖維蛋白原在生物材料表面的吸附與激活，當材料表面吸附纖維蛋白原后，通過凝血酶原的激活作用，促使結構構象發生變化，從而導致內部電子的釋放，進而對釋放的電子進行轉移，這樣纖維蛋白原就會分解為纖維蛋白單體，而纖維蛋白絲狀體則可在激活的血小板ⅩⅢ 因子的作用下聚合形成，進而收集血小板和紅細胞，促使其凝集、變形，最后導致血栓形成[16]。

2 氧化鈦薄膜目前的研究現狀

近十多年來對氧化鈦薄膜的血液相容性已經實行了十分系統與完善的研究，包含了不同的晶體結構（如：金紅石、銳礦鈦、板礦鈦型）[17，18]、不同的化學組成成分（非化學計量的氧化鈦膜，如摻入了鉈、磷等）[19]、不同的物理化學特征（如半導體、靜態及動態表面張力）[20]以及對蛋白粘附與變性、血小板激活與粘附、凝血因子的激活等的影響，還包括模擬的近似體內的植入試驗。研究已經發現，通過對生物材料的表面進行相應的表面改性，薄膜形成的厚度、半導體的特性以及表面所產生的張力是影響氧化鈦薄膜血液相容性的重要因素。如Chen JY等[19]、Huang等[8]研究發現薄膜摻雜氫、鉈、磷等元素或者增加氧化鈦薄膜的厚度，血液相容性也會隨之增強；Takemoto等[21]也專研于對氧化鈦薄膜血液相容性的干擾條件，發現氧化鈦薄膜的成分構成以及薄膜厚度很大程度上會干擾血小板的附著，以至于會遠超表面親水性的干擾，并隨著不斷增加薄膜的厚度，從而展現出很好的血液相容性；Huang等[8，22]使用許多制備薄膜的技術制備了一連串的氧化鈦薄膜，發現一種具有寬禁帶寬度的n型半導體是具有氧缺位的非化學計量比的TiO2-X薄膜的共同特性，可以明顯的抑制纖維蛋白原γ鏈C端398-411序列的暴露，進而減少了血栓的形成；Wang等[20]制備的氧化鈦薄膜，是使用離子束增強沉積技術，而其是一種n型半導體薄膜，表現為含氧的缺失，表面張力的色散分量的貢獻較小，而極性分量的貢獻較大，其粘附的血小板數量也很少，說明氧化鈦薄膜表現出了良好的血液相容性；Tsyganov等[23，24]制備了很多種結構的氧化鈦薄膜，利用了金屬等離子體浸沒離子注入和沉積的相關技術，發現金紅石型氧化鈦薄膜被磷注入其中后，其在血小板粘附和凝血時間的試驗中會表現出更好的血液相容性，由于磷離子被注入，且薄膜含有n型半導體的結構，從而抑制了電子從蛋白中轉移到改變表面性狀的材料表面，進而也抑制了生物材料表面會使黏附蛋白變性的發生，說明了其也表現出較好的血液相容性。

研究已經證實，隨著氧化鈦薄膜厚度的增加，且與蛋白之間有較低的界面能時，其表面粘附的血小板數量會相應減少，而決定界面能的關鍵因素是氧化鈦薄膜的半導體特性，因此具有n型半導體結構的氧化鈦薄膜或摻雜有氫、鉈、磷等元素的氧化鈦薄膜會有更好的血液相容性。

3 氧化鈦薄膜目前的應用現狀

鈦及鈦合金材料由于其表面形成的氧化鈦鈍化膜、良好的生物相容性、低彈性模量、高比強度、無毒無磁及其耐腐蝕性等特點，因此具有更適宜的生物醫用特性。它廣泛應用于人工關節（如髖、膝、肩、肘等關節）、骨創傷產品（如髓內釘、螺釘、固定板等）、脊柱矯形內固定系統、牙種植體、牙托、牙矯形絲、人工心臟瓣膜、人工心臟、介入性心血管支架、矯形器械等醫用材料[25]。

目前二氧化鈦還有一種特殊形式的存在，即介孔二氧化鈦納米材料，其孔徑大小在2～50 nm之間，擁有非常有序的孔道結構，孔徑分布規則，孔徑尺寸變化范圍較大，介孔形狀多樣，兼具光催化與介孔兩個特點，并具有很好的生物相容性，因此很多生物醫學研究者對此都具有很高的研究熱情，其在骨修復與移植的研究，癌癥的診斷與治療等方面都取得了一定的進步[26]。如Bjurten等[27]通過實驗驗證了介孔二氧化鈦納米管能夠非常好的改善成骨細胞的增殖和黏附，增強骨粘連的強度。張愛平等[28]運用涂覆法合成了銳鈦礦型的介孔二氧化鈦納米薄膜，并通過實驗驗證了此納米薄膜在紫外光照射下對胃癌細胞有很強殺傷力。Wu等[29]利用乙醇鈦在乙醇中水解的方法合成了表面積大，生物相容性好的球形介孔二氧化鈦納米粒子，并將其用于癌癥的診斷與治療。

4 總結與展望

血液和材料之間由于極其復雜的相互作用，因此想要設計出具有完全血液相容性的生物材料對于我們是很困難的，并且以我們現在所掌握的相關技術和機制，距離了解其中的全部機制還需要做很多工作。目前在生物材料血液相容性方面的相關研究機制及如何提高生物材料的血液相容性方面國內外的很多研究學者已經作了十分深入細致的研究探索。我國近年也有很多的研究報道并取得了一定的成果，但與國外相比，我們的技術水平還比較薄弱。因此，我國有必要加強對氧化鈦薄膜的研究投入，各個研究團體之間也應加大合作力度，早日研制出新穎的帶有創新性的生物材料，使血液相容性的研制和生物材料的創新應用方面取得令人矚目性的前景，促使我國在理論和應用領域方面達到國家先進水平，從而為人類的健康做出巨大的貢獻。

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篇4

【關鍵詞】磷酸鈣；支架材料；載體

文章編號：1004-7484（2013）-01-0480-02

在骨組織工程中，藥品這個詞不僅包括抗生素和抗炎藥物，還包括生長因子，具有生物活性的蛋白質，酶，非病毒基因（DNAs，RNAs）等物質，在組織工程中應用不同藥物的目的是加速植入生物材料骨誘導愈合過程。作為藥物的載體，這種物質必須具有良好的生物相容性，可以和骨組織結合，具有骨傳導性和骨誘導性，在靶器官部位被逐漸吸收由新骨組織代替[1]。磷酸鈣可以很好地滿足這些條件，所以這種材料有希望成為骨骼系統理想的藥物載體。成骨活性是骨組織非常重要的屬性，雖然磷酸鈣沒有成骨活性，但是已有學者證明，加入生長因子，具有生物活性的蛋白質或成骨藥物的磷酸鈣生物材料具有成骨活性。與其他陶瓷相比，磷酸鈣由于有良好的生物相容性和生物降解性而應用于骨科和口腔科。本文主要探討采用磷酸鈣涂層，骨水泥和支架材料作為目前常用藥物和生長因子的載體在骨科和口腔科領域的應用。

1磷酸鈣支架材料作為生長因子的載體

人們將支架定義為：一個能為生長的細胞和組織提供機械支持，使細胞內和細胞外基質相互作用的結構。在理想的情況下，支架材料在新生成的組織占據空間后會降解消失，這些磷酸鈣支架材料的降解速度取決于不同類型磷酸鈣的溶解度。支架的孔隙可以有兩種類型：大孔（孔徑>50μm）和微孔（孔徑

人體骨組織由無機-有機成分復合構建而成，所以人們常常應用磷酸鈣與有機高分子聚合物聚合，從而提高磷酸鈣陶瓷聚合物支架材料的機械性能，磷酸鈣支架表面的有機聚合物涂層可以改善其脆性和提高強度。在載藥過程中，聚合物涂層還有利于陶瓷支架的表面藥物吸收以及控制藥物的釋放。有時，藥物也會浸潤到聚合物涂層表面，最近人們越來越關注聚合物涂層親水性官能團，它能與藥物更好地結合，并與藥物形成共價鍵。Kim等人，用羥基磷灰（HA）石粉末和聚己內酯（PCL）的混合物，通過聚氨酯網狀發泡的方法，制成了孔隙率為150–200μm，孔隙度為87%的羥基磷灰石聚合物涂層支架材料。藥物的釋放依賴于支架涂層材料的溶解，而溶出率主要取決于HA/PCL比率。人們發現，隨著涂層溶液濃度的增加，藥物釋放的百分比呈下降趨勢，在PBS中最初的2小時，被載的藥物約20-30%釋放，根據涂層組成成分的不同，在7天時間里約40-60%的藥物釋放。還有學者指出，隨著孔隙度百分比的增加，抗壓強度隨之下降，而隨著PCL濃度的增加，抗壓強度隨之增加。

組織工程中所用的支架材料的建筑性能與生物和機械性能一樣，也非常重要。支架的3-D互連孔必不可少，他可以更好地促進細胞粘附、宿主組織和支架材料間的機械連鎖、養分和代謝廢物的運輸。支架材料要有足夠的強度，來承擔體內的壓力，在新骨代替可降解生物材料之前在靶作用點承擔壓力。支架可以有微孔或大孔，或兩者兼而有之。藥物釋放主要取決于磷酸鈣和藥物以及周圍環境之間的化學和靜電作用。當藥物分子和磷酸鈣之間有相互作用時，藥物的釋放還取決于磷酸鈣的溶解度/降解率。藥物或蛋白質分子也可以浸潤到聚合物涂層內。磷酸鈣支架聚合涂層的藥物釋放也取決于藥物分子在聚合物涂層上的擴散和降解、百分比孔隙率、孔徑、固有的微孔的存在、孔徑互聯率，所有這些因素可能對藥物的吸附率和釋放行為有重要影響。Kundu發現，藥物吸收率隨著表面積和百分孔隙率的增加而增加。人們觀察了許多情況下的釋放，發現百分孔隙率高的樣品釋放率也高。與低體積分數孔隙和孔隙尺寸小的樣品相比，高體積分數孔隙和孔隙大的樣品藥物釋放的速度更快。

2磷酸鈣骨水泥（CPC）作為藥物的載體

在20世紀80年代，LeGeros、Brown和Chow介紹了磷酸鈣骨水泥的制作方法。CPC是指半固態或膏狀的磷酸鈣形成固體磷酸鈣。半固態或膏狀的磷灰石是由磷酸鈣骨水泥粉末和水泥溶液混合制成的。CPC粉末是由兩種或兩種以上的磷酸鈣混合而成，而液體只能是水或者水溶液。CPC的可注入性使它可以完全適合于骨缺損和骨腔。CPCs的另一個重要的功能是，他可以在體內較低的溫度自我凝結而不損傷任何周圍組織。此外，CPCs也可以用于不同骨骼疾病的靶作用點給藥，如骨腫瘤，骨質疏松癥或骨髓炎。利用CPC將藥物遞送到靶部位，可長時間保持有效藥物濃度，為臨床治療骨疾病開辟了新的治療途徑。由于CPC有較高的微孔結構，因此可以將藥物納入到材料中。藥物既可以引入到液態又可以引入到固相的CPC，但我們應該注意，在CPC凝固和發生反應時藥物和蛋白質的物理和化學性質是不應該改變的，將不同種類的藥物，包括抗生素，抗癌藥物，生長因子，蛋白質/氨基酸，抗菌肽（AMPS），用不同的方法納入到CPC中，人們發現，阿侖膦酸鈉（AD）可以影響CPC基質的凝結時間、抗壓強度、藥物釋放動力和生物學活性。將順鉑和咖啡因一同加入到CPC中，由于咖啡因的持續釋放，可以延長抗腫瘤的活性，這樣順鉑可以進一步抑制由腫瘤細胞增殖帶來的破壞。咖啡因作為一種抗癌藥物，可以增強對骨與軟組織腫瘤的細胞殺傷。

通常情況下，藥物的納入可能使CPC的機械性能惡化。Alkhraisat等人發現加入鹽酸強力霉素（DOXY-h）（一種抗生素，常用于牙科擊敗牙周致病菌）可以使CPC最終凝結時間增加，拉伸強度下降。Ratier等人在將磷酸鈣與鹽酸四環素結合后再納入到CPC上，一定程度上解決了這一限制。盡管CPC有優異的骨傳導性和方便的適用性，但是將其用于載藥還是受到限制的。CPC使用的局限性主要是由于載入藥品的濃度和生物利用度的改變而使其最終活性的改變。另外，由于磷酸鈣的機械性能很弱，人們常常在其中加入聚合物來增加其機械性能，控制其退化。

藥物釋放動力學，受到藥物的理化性質影響如溶解度和化學性質，也受到CPC的微觀結構，結晶度，密度的影響。CPCs的降解行為以及藥物和骨水泥的相互作用通常在水化和凝結的過程中發生變化。如果一種藥物應用于CPC，那么他的釋放動力學還取決于其分子量，溶解度，降解率，藥物和聚合物間的相互作用。

3結束語

綜上所述，在生理條件下，磷酸鈣的化學性質與部分無機骨相似，因此它具有良好的生物活性和生物相容性，而且是非免疫原性的。他們通常以涂層和支架的形式應用于靶作用點給藥。雖然，在過去十年我們目睹了陶瓷系統中不同的給藥方法的突出進展，但是許多科學和技術的挑戰依然有待解決。由于我們對植入物和周圍宿主骨組織界面的微環境有了進一步的了解，這就要求我們開發出更有效的治療骨骼疾病的藥物。我們這里討論的磷酸鈣為基礎的藥物運輸系統，是磷酸鈣作為藥物和生長因子的運載工具來治療不同的骨骼肌肉紊亂和疾病。這方面未來發展需要關注的挑戰和問題也是本文一再強調的問題。我們相信在不久的將來，新的和改進的方法可以解決現有的限制，并將為磷酸鈣的可適用性開辟新的途徑。成功的做法是在微米和納米水平進行更精確的研究，進行多學科基礎知識的學習，如化學基礎，工程學以及動物的深入研究，從而開發以磷酸鈣為基礎的藥物運輸系統。

參考文獻

[1]Bose S，Tarafder S，Edgington J，Calcium phosphate ceramics in drug delivery. JOM，2011，63：93–8.

[2]Zhu X et al. A facile method for preparation of gold nanoparticles with high

SERS ef？ciency in the presence of inositol hexaphosphate. J Colloid Interface

篇5

關鍵詞：關節 凝膠 雙網絡

中圖分類號：TH117.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0028-02

人體關節軟骨主要功能是緩沖載荷，以及減少相鄰兩骨間的摩擦[1]。天然的關節軟骨作為一種承重材料，具備較高的強度、沖擊韌性以及極為的表面，同時有高達75%的含水量，是性能優良的“軟而濕”的材料[2]。然而，天然軟骨的周圍缺乏血液供應，損傷后難以再生，將嚴重影響關節的功能。尋找理想的人工合成軟材料以替代損傷的天然軟骨，是目前生物醫學領域所面臨的一個重要問題。

對于軟骨修復材料的選擇，要綜合考慮機械強度、生物相容性、降解速率等多種因素，近年來研究表明，水凝膠材料作為一種含有大量水分的三維網絡聚合物，有著類似于人體軟組織的力學特征，同時其三維網絡多孔結構便于小分子在其中自由擴散，使其生物相容性優良，因此水凝膠被認為是用于軟骨替代的較為理想的材料。然而大部分水凝膠十分脆弱，為了改善水凝膠的力學性能，近年來研究者提出了很多思路，其中比較成功的一種是雙網絡水凝膠（Double network hydrogel，DN）的概念，其設計思路是首先用交聯度較高的聚電解質合成第一層網絡，以此為模板，在其中引入中性低交聯度第二層網絡，以形成雙網絡結構。第一層網絡為DN凝膠提供了剛性骨架，保持凝膠外形，而柔性的第二層網絡填補其中，很好地起到吸收應力的作用。研究表明，DN凝膠在保持了高含水量的同時，其壓縮強度為兆帕級別，彈性模量為0.14～0.19MPa，接近于天然軟骨。

目前關于DN凝膠的研究尚處于起步階段，高強度DN凝膠的體系種類較少，本文針對此問題，制備了一種新體系的丙烯酸/丙烯酰胺（PAA/PAAm）DN凝膠，選用PAA作為第一網絡，主要是由于PAA作為一種聚電解質大分子，能在第二網絡的單體溶液中充分溶脹，便于第二網絡單體大量進入；且聚丙烯酸本身無毒，在人體生理學環境中對蛋白質有抗性，因此在體內不易發生免疫排斥反應，適用于生物醫用材料；選用AAm中性聚合物分子作為第二網絡，和AA形成的PAA/PAAm的體系也滿足Gong提出的雙網絡體系組分的組成原則。同時向DN凝膠中添加一定粒徑的SiO2微粒，制備DN-SiO2復合凝膠，探討了SiO2的含量對凝膠微觀形貌及力學性能的影響。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

丙烯酸單體（AA）、丙烯酰胺單體（AAm）、SiO2粉末，分析純，均購自天津科密歐化學試劑有限公司；α-酮戊二酸，2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、三乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA），分析純，購自上海晶純實業有限公司。

微量移液器，WKYⅢ-100，上海佳安分析儀器公司；磁力攪拌器，big squid，德國 IKA 實驗實驗技術有限公司；超聲細胞破碎儀，XO-1200，南京先歐儀器制造有限公司；自制紫外燈；環境掃描電子顯微鏡（ESEM），XL-30，荷蘭飛利浦公司；動態力學熱分析儀（DMTA Q800，USA）。

1.2 凝膠制備

步驟一：取AA 10mL，交聯劑三乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA）400 μL，適量的去離子水，一起倒入燒杯中攪拌30 min，至溶液呈無色透明狀態。再取一定質量的SiO2微粒，加入去離子水，置于冰浴中超聲攪拌30 min，將超聲后的SiO2水溶液倒入上述AA單體溶液中，經計算后配置成20%v/v的AA溶液，向此溶液中加入水溶性光引發劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮100 μL，繼續攪拌5 min，然后將溶液倒在事先置于玻璃片上的硅膠環模具中（硅膠環厚度5 mm，直徑12 mm，硅膠環涂以凡士林以防止溶液滲出），再用玻璃片蓋住，將兩塊玻璃片用夾子夾緊，置于寬范圍波長的燈下（燈的波長范圍200～2500 nm，其中包含紫外部分）輻照5 min，形成不溶于水的PAA-SiO2單網絡復合水凝膠。

步驟二：將以上制備好的凝膠從模具中取出，泡在一定濃度的AAm單體溶液中（AAm溶液體積至少為PAA凝膠體積的5倍以上，此AAm單體溶液中，已事先加入了光引發劑α-酮戊二酸，其中，α-酮戊二酸的質量為AAm單體的1wt%），浸泡24 h后，PAA凝膠達到溶脹平衡狀態，取出凝膠，置于相同的燈下輻照5 h，使PAAm網絡在PAA凝膠的內部發生交聯，制備出PAA -PAAm DN-SiO2復合凝膠。

1.3 復合凝膠的表面形貌表征

本實驗中采用環境掃描電鏡（ESEM）觀察水凝膠橫截面的真實形貌。將制備好的每個凝膠取中間部分，切一2 cm×2 cm大小的正方形小樣本，用ESEM直接觀察其含水狀態的表面形貌。

1.4 力學性能

用力學實驗機測試PAA單網絡凝膠和DN復合凝膠的單向壓縮性能。以20%應變/min 的壓縮速率對水凝膠樣品的進行壓縮，若過程中樣本無斷裂，則最大壓至0.95應變。由于應力-應變曲線在0～0.2應變內趨于直線，所以選取此段區間的斜率作為彈性壓縮模量。所有測試都在室溫下進行，樣本從水中取出后立即進行測試，以最小化水的損失。壓縮應變的定義為：

ε=（h-h0）/h0

其中，h0為樣本初始厚度，h是壓縮后的厚度。

壓縮應力的定義為：

σc=F/R2

其中，F為施加載荷，R為材料原始半徑。

2 結果與討論

2.1 復合凝膠形貌

如圖1所示，凝膠樣本為含大量孔洞的三維網絡狀結構，（a）和（b）中均為單網絡的凝膠，其平均孔徑大小約50～80 μm，大于圖（c）和（d）中雙網絡凝膠。由（c）和（d）比較可知，SiO2微粒的加入會顯著減小凝膠的孔徑大小。

2.2 雙網絡復合凝膠的力學性能

圖2所示的為DN凝膠和單網絡（SN）凝膠的壓縮應力-應變曲線。PAA SN凝膠在很低的應變（0.4）即發生斷裂，然而PAA/PAAm DN凝膠的最大抗壓應力達到了3.6MPa，是PAA的12倍以上，DN凝膠的最大壓縮應變達到了94%，明顯大于PAA SN凝膠的39%。

3 結語

結合雙網絡凝膠（DN）的設計思路，利用紫外輻照引發自由基聚合原理制備了一種新體系的PAA/PAAm-SiO2 DN復合凝膠。用環境掃描電子顯微鏡觀察了凝膠的微觀結構，復合凝膠單向壓縮力學性能。壓縮實驗表明，PAA/PAAm體系組合可以形成高強度DN凝膠。這對其應用于軟骨修復有重要意義。

參考文獻

[1] Wong M，Carter D R.Articular cartilage functional histomorphology and mechanobiology：a research perspective[J].Bone，2003，33（1）：1.