生物医学材料的发展及临床应用对麻醉学研究领域的影响

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1、生物医学材料的发展及临床应用对麻醉学研究领域的影响李雅兰1周长忍2王小平1张惠11.暨南大学附属第一医院麻醉科2.暨南大学理工学院生物材料学研宄室1.生物材料及其发展历程生物材料一般是指生物医学材料，在不同的历史时期，生物材料被赋予了不同的意义，其定义是随着生命科学和材料科学的不断发展而演变的。但是，他们都有一些共同的特征，即生物医学材料是一类人工或天然的材料，可以单独或与药物一起制成部件、器件用于组织或器官的治疗、增强或替代，并在有效使用期内不会对宿主引起急性或慢性危害。也有人认为它是一类特殊的功能材料，利用它可以对有机体进行修复、替代与再生.

2、生物医学材料研宄的最终目的是用其能够代替或修复人体器官和组织，并实现其生理功能。由于生命现象是极其复杂的，是在几百万年的进化过程中适应生存需要的结果.生命具有一定的生长、再生和修复精确调控能力。这是目前所有人工器官和材料所无法比拟的.因此，目前的生物医学材料与人们的真正期望和要求相差甚远，常常出现各种各样的问题和失败.长期以来，人们一直希望致力于研究能够使损伤、病变组织或器官完美重现和再生的材料和装置。19世纪80年代以来，一类新的、具有激发、促进人体组织自身修复和再生作用的第三代生物活性复合材料研究开始兴起。这类生物活性复合材料能够激发、主动诱

3、导人体组织的自身修复、再生能力，从而达到使病变组织、器官最终完全或主要是由再生的自身天然健康组织或器官所取代，成为生物医学材料未来发展最具有活力的方向之一人类利用生物材料的历史与人类历史一样漫长。自从有了人类，人们就不断地与各种疾病作斗争，生物医学材料是人类同疾病作斗争的有效工具之一。有的学者依据生物医学材料的发展历史及材料本身的特点，将己有的材料分为三代，它们各自都有自己明显的特点和发展时期，代表了生物医学材料发展的不同水平。20世纪初第一次世界大战以前所使用的医用材料可归于第一代生物医学材料，代表材料有石膏、各种金属、橡胶以及棉花等物品，这一

4、代的材料大都被现代医学所淘汰。第二代生物材料的发展是建立在医学、材料科学（尤其是高分子材料学）、生物化学、物理学及大型物理测试技术发展的基础之上的。研究工作者也多由材料学家或主要由材料学家（与医生合作）来承担代表材料有羟基磷灰石、磷酸三钙、聚羟基乙酸、聚甲基丙烯酸羟乙基酯、胶原、多肽、纤维蛋白等，这类材料与第一代生物材料一样，研究的思路仍然是努力改善材料本身的力学、生化性能，以使其能够在生理环境下有长期的替代、模拟生物组织的功能。第三代生物材料是一类具有促进人体自身修复和再生作用的生物医学复合材料，它以对生物体内各种细胞组织、生长因子、生长抑素及

5、生长机制等结构和性能的了解为基础来建立生物材料的概念。它们一般是由具有生理“活性”的组元及控制载体的“非活性”组元所构成，具有比较理想的修复再生效果.其基本思想是通过材料之间的复合，材料与活细胞的融合，活体材料和人工材料的杂交等手段，赋予材料具有特异的靶向修复、治疗和促进作用，从而达到病变组织主要甚至全部由健康的再生组织所取代。BMP材料是第三代生物医学材料中的代表材料。表1列出了近年来生物陶瓷复合材料的发展情况。2生物材料的类型与应用生物材料种类繁多，到目前为止，被详细研宄过的生物材料已经超过一千种，在医学临床上广泛应用的也有几十种，涉及材料学

6、科各个领域。依据不同的分类标准，可以分为不同的类型。以材料的生物性能为分类标准根据材料的生物性能，生物材料可分为生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物复合材料四类。生物惰性材料生物惰性材料是指一类在生物环境中能保持稳定，不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料，主要是生物陶瓷类和医用合金类材料。由于在实际中不存在完全惰性的材料，因此生物惰性材料在机体内也只是基本上不发生化学反应，它与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌联，即形态结合。生物惰性材料主要包括以下几类：（1）氧化物陶瓷主要包括氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷.氧化铝陶

7、瓷中以纯刚玉及其复合材料的人工关节和人工骨为主，具体包括纯刚玉双杯式人工髋关节；纯刚玉一金属复合型人工股骨头；纯刚玉一聚甲基丙烯酸酯一钴铬钼合金铰链式膝关节，其他人工骨、人工牙根等。（2）玻璃陶瓷该材料主要用来制作部分人工关节。（3）Si3N4陶瓷该类材料主要用来制作一些作为替代用的较小的人工骨，目前还不能用作承重材料。（4）医用碳素材料它主要被作为制作人工心脏瓣膜等人工脏器以及人工关节等方面的材料。（5）医用金属材料该类材料是目前人体承重材料中应用最广泛的材料，在其表面涂上活性生物材料后可增加它与人体环境的相容性.同时它还能制作各类其他人体骨的

8、替代物。生物活性材料生物活性材料是一类能诱出或调节生物活性的生物医学材料。但是，也有人认为生物活性是增进细胞活性或新组织再生的性质。现在