生物医学材料终极版

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1、生物医用材料摘要：生物医用材料在代替、修补、辅助修复人体组织器官上取得了显著的进展，医学上已广泛用于制造人工心脏、心脏瓣膜、人造血管、人工肾、人造皮肤、人工骨，以及药物释放体系等，显示出了较显著的社会和经济效益，生物医学材料的应用给医学带来了崭新的局面，为医学事业的发展开拓了新的道路。关键词：生物医用材料纳米材料新型医用高分子材料随着社会文明进步、经济发展和生活水平日益提高，人类对自身的医疗康复事业格外重视。M时疾病、自然灾害、交通事故、意外创伤频繁发生，面对人们对创伤修复越来越高的要求，发展用于人体组织和器官再生与修复的生物医用材料具有重大社会效益。早在公元前3500年，埃及人就用马鬃缝

2、合伤口；墨西哥印第安人用木片修补受伤的颅骨；公元前500年的我国墓葬中发现假牙、假鼻和假耳；1936年发明的有机玻璃很快应用于制作假牙和补牙；1949年，美国首先发表了医用高分子的展望性论文，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况；50年代，有机硅聚合物被用于医学领域，加速了器官代替、整容等的发展。由以上的例子可知用于修复人体器官的材料具有源远流长的发展历程，它们统称为生物医用材料。生物医用材料指的是能够植入生物体或与生物组织相结合的材料，主要用于人体组织器官的修复、替换和促进其功能，还可用于疾病的诊断、治疗。但是由于人体特殊的生理环

3、境，对于植入人体组织的材料自然有着很高的要求。要实现人工材料在生物医学领域的应用，需要首先解决三大问题：材料的生物相容性、生物活性、易加工性。首先，用于人体的材料要具有优良的生物和物理相容性，不能引起人体的排斥反应；还要具有优良的化学稳定性，其结构或性质不因生物环境的作用而发生变化，其次要具有要有足够的力学强度和柔韧性，能够承受生物的机械作用力。生物医用材料还要具有很好的防菌性能，不能因为加工困难而使其临床实际应用受到限制。一.纳米材料在医学中的应用纳米材料是指尺度在lnm—lOOnm范围内的材料，有纳米棒、纳米线和纳米管等等。纳米技术是指在纳米尺度范围内，操纵原子、分子或原子团、分子团，

4、使它们重新排列组合，创造出具有特定功能的新物质的科学技术。纳米材料和纳米技术在医学领域的应用在近年来得到了飞速的发展。应用于生物体内应用的纳米材料，在满足使用需要时还必须易于被生物体接受，具有良好的生物相容性，并且不引起排异反应。目前纳米材料已有一些进入了临床应用，如生物芯片、纳米生物探针、核磁共振成像技术、作为药物或基因载体等很多领域。生物芯片分为蛋白质芯片和基因芯片（即DNA芯片）两类，具有集成、并行和快速检测的优点。纳米基因芯片技术利用大多数生物分子自身带有正或负电荷，将电流加到测试板上使分子迅速运动并集中，通过电子学技术，分子在纳米基因芯片上的结合速度比传统方法提高一千倍。纳米基因

5、芯片具有很多传统技术难以企及的优点，如分子运动速度加快，分子杂交的时间很短，以分钟计算；灵活性强，可同时对一个样本进行多种测试，分析多种测试结果；用户容易按自己的要求建立测试点阵；可现场进行置换扩增，使测试敏感等。生物芯片最典型的应用就是进行分子诊断，用于基因研究和传染病研究等。如利用金纳米微粒结合杂交DNA片段，很容易进入机体细胞核，并与核内染色体组合，具有较高的特异性，进一步拓展了其在医疗诊断方面的应用。MRI是现在医学诊断中经常使用的一种技术，其使用的纳米微粒主要是纳米级的超顺磁性氧化铁粒子。该技术是基于人体的网状内皮系统具有大量的巨噬细胞，当超顺磁性氧化铁纳米粒子通过静脉注射进入人

6、体后，吞噬细胞就会把超顺磁性氧化铁纳米粒子作为异物而摄取，从而使超顺磁性氧化铁集中在网状内皮细胞的组织和器官中。吞噬细胞吞噬超顺磁性氧化铁使相应区域的信号降低，而肿瘤组织因不含正常的吞噬细胞而保持信号不变，从而可以鉴别肿瘤组织，科学家通过超顺磁性氧化铁纳米粒脂质体对肝癌的研究，提高了直径3mm以下的肿瘤检测率。实验表明纳米微粒对肿瘤早期发现、早期诊断具有重要意义。基因治疗是临床治疗学上的重大发展，其基本原理是：0的DNA与载体连接构成重组载体进入目的细胞后，通过替换，拮抗等作用修复遗传错误，指导合成蛋白质，从而达到从根本上治疗疾病的目的。纳米技术能使DNA靶向定位于细胞，将带有负电荷的目的

7、DNA精确插入核DNA的某一位置从而治疗疾病。同时分子纳米技术能够快速有效地确定基因序列、基因和药物的体内走向、传送和定位传递，使临床诊断和治疗过程效率得以提高。无机纳米颗粒为新型非病毒型基因载体能有效介导DNA的转导，提高其在细胞内高水平的表达，从而为基因表达、功能研究及基因治疗提供了新的技术和手段。一.常见医用金属材料不锈钢广泛地用来制作各种人工关节和骨折内固定器械，各种规格的截骨连接器、加压钢板，加压螺钉、脊椎钉、