生物医用高分子材料合成与改性新进展

在生物医学领域,高分子材料因其独特的物理和化学性质,如优良的生物相容性、可定制的机械强度和可降解性,已经受到了广大研究者的关注。文章深入探讨了生物医用高分子材料的合成与改性的最新技术,并探索了如何通过这些技术来提高材料的性能和应用范围。详细描述了高分子材料的基本性质及其在医疗领域的应用,如作为药物传递载体、组织工程支架和医疗器械的材料。同时,也对当前的合成和改性技术进行了深入分析。经过对比分析,发现某些新技术能够有效提高材料的生物相容性和机械性能,以及展望了这些材料在医疗领域的未来发展趋势。

不同内固定修复材料治疗跟骨骨折的生物相容性及修复效果研究

目的 比较不同内固定修复材料治疗跟骨骨折的生物相容性及修复效果。方法 选取2020年5月—2022年5月收治的84例跟骨骨折为研究对象,根据使用内固定修复材料不同分为A组和B组,每组42例。A组选用可吸收螺钉进行内固定,B组选用金属螺钉进行内固定。观察2组围术期指标、并发症、修复效果,以及手术前后影像学指标、红细胞免疫指标[协同肿瘤红细胞免疫花环率(ATER)、直向肿瘤红细胞花环率(DTER)、红细胞C3b受体花环率(RBC-C3bR)]。结果 A组手术时间短于B组,术中出血量少于B组(P<0.01)。2组负重时间、骨折愈合时间比较差异无统计学意义(P>0.05)。术后3个月,2组Gissane角、Bohler角、跟骨高度均高于术前,跟骨宽度低于术前(P<0.05),2组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。术后3 d,2组ATER、RBC-C3bR、DTER均低于术前,但A组高于B组(P<0.05)。A组并发症总发生率为4.76%(2/42)低于B组的23.81%(10/42)(P<0.05)。术后3个月,2组修复优良率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 可吸收螺钉和金属螺钉在跟骨骨折内固定术中效果相当,前者在缩短手术时间、减少术中出血量及并发症、减轻机体红细胞免疫应激方面更具优势。

生物医用锌基可降解材料的最新进展

锌基可生物降解合金或复合材料有潜力开发成下一代骨科植入物,作为传统植入物的替代品,以避免翻修手术并减少生物相容性问题。综述了锌基生物降解材料的研究现状。简要讨论了锌的生物功能、骨科植入物的设计标准以及可生物降解材料的腐蚀行为。从生物降解性、生物相容性和力学性能等方面对许多新型锌基生物降解材料的性能进行了评价。锌基材料在骨代谢和新细胞生长中发挥着重要作用,并在不释放过量氢气的情况下表现出介质降解。在纯Zn中添加合金元素如Mg、Zr、Mn、Ca和Li可以提高Zn合金的机械性能。应用后处理技术进行晶粒细化对于开发许多合适的锌基生物可降解材料是有效的。

生物医用钛合金材料的生物及力学相容性

背景:保证生物材料优良的生物及力学相容性是研制开发外科植入物及矫形器械产品的关键,但目前对其研究缺乏系统性和统一性认识。目的:初步分析生物医用钛合金材料生物及力学相容性的概念、内涵,指导医疗器械产品的选型设计与应用。方法:应用计算机检索PubMed、Elsiver、Springerlink、CNKI及维普等数据库1995至2012年相关文献,围绕"生物及力学相容性"主题词,探讨合金成分、显微组织及相变控制和材料表面状态优化等因素对钛合金材料生物及力学相容性的影响规律。结果与结论:生物及力学相容性是一个综合评价概念。进行医用钛合金材料选型设计时,首先要求合金中的组成元素无不良反应,并保证其与组织、血液及免疫和全身反应的安全性,同时要求所添加元素对钛合金的机械性能等其他性能不良影响最小。钛合金中常见的合金化元素主要包括α相稳定元素、β相稳定元素和中性元素3类。要使生物医用钛合金植入材料获得优良的生物及力学相容性,对材料内部显微组织和相变进行控制,以及开展材料表面状态改性优化也至关重要。但不能单纯追求一种钛合金的低模量或高强度等某一单项力学指标与人体骨组织接近或匹配而简单判定其生物力学相容性的优劣。

生物降解输尿管支架材料丙交酯/乙交酯共聚物的生物相容性及体内外降解特性

目的:探讨国产生物降解输尿管支架材料丙交酯/乙交酯共聚物(PLGA80∶20)的生物相容性及体内、体外降解特性。方法:体内实验采用PLGA试件埋植在Wistar大鼠脊柱两侧肌肉内,体外实验采用PLGA试件浸泡于流动的尿液中,分别于观察时间内取出,通过组织病理学切片观察材料周围组织反应,利用扫描电镜检查和分子量、质量检测了解材料在体内、体外的降解情况。结果:PLGA材料在6～7周内可降解为随尿液流动的细小颗粒;材料的体内、体外降解趋势相同,体内降解速度略快于体外;埋植材料周围肌肉组织无脓肿形成和组织坏死发生,局部组织反应为非细菌性炎症反应。结论:PLGA材料生物相容性良好,降解时间适宜,适用于制备输尿管支架。

生物衍生骨支架材料的体外细胞相容性实验研究

目的 评价不同处理方法制备的生物衍生骨支架材料的细胞相容性。方法 将支架材料 ,即复合型完全脱蛋白骨 (CFDB)、部分脱蛋白骨 (PDPB)和部分脱钙骨 (PDCB)与人胚骨膜来源的成骨细胞体外复合培养 ,采用倒置相差显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、流式细胞仪及碱性磷酸酶 (AL P)活性检测 ,观察支架材料的细胞相容性。结果 三种材料上皆有细胞附着生长 ,三种材料对细胞增殖影响大小为 PDCB>PDPB>CFDB;三种材料对成骨细胞的细胞周期影响较小 ,未见异倍体细胞 ;三种材料对成骨细胞 AL P活性的影响大小依次为PDCB>PDPB>CFDB。结论 CFDB、PDPB及 PDCB无细胞毒性、无致瘤性 ,皆有良好的细胞相容性 ,以 CFDB为最好。

体内实验评价新型关节软骨修复材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石＋聚酰胺66的生物相容性

目的:采用动物体内实验的方法评价新型修复关节软骨及软骨下骨的复合材料PVA/n-HA+PA66的生物相容性。方法:实验于2006-09/2007-03在四川大学华西医院组织工程实验室完成。制备PVA/n-HA+PA66浸提液,进行以下实验:①急性全身毒性实验:取SD大鼠随机分为2组,分别腹腔注射20%浸提液和生理盐水1mL,观察动物行为学及体质量变化。②溶血实验:取抗凝兔血加入复合材料粉末后测溶血率。③皮内刺激实验:在新西兰大白兔背部皮内注射浸提液,观察注射浸提液后注射部位的红斑和水肿状况。④皮下植入实验及慢性毒性实验:在SD大鼠背部皮下植入材料,术后2,4,8周取材,观察材料植入皮下后与周围组织的反应情况。术后12周抽血行肝肾功能检测,评价材料对动物有无长期毒性。结果:①急性全身毒性实验小鼠活动正常,大鼠体质量均呈上升趋势,且两组体质量增加比较差异无显著性意义。②3种浓度梯度的复合材料,溶血率均未超过5%,达到标准要求。③皮内刺激实验:实验侧及阴性对照侧各注射点均未见明显皮肤刺激症状。④长期毒性实验:术后12周小鼠肝肾功能与正常对照组及术前比较无显著性差异(P>0.05),组织学切片显示血管和纤维组织进入复合材料网孔中,与复合材料连为一体,未产生排斥反应。结论:双相生物复合材料PVA/n-HA+PA66具有良好的生物相容性。

人工硬脑膜材料的生物相容性

背景:目前研究应用的硬脑膜修补材料主要有自体组织修补材料、同种异体材料、异种生物材料和人工合成材料。目的:评价修复硬脑膜缺损各种修补材料的性能和应用,寻找合理的硬脑膜修补材料。方法:以"硬脑膜,材料"中文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库2000-01/2010-12中相关硬脑膜缺损修补材料学研究及各种材料在硬脑膜缺损修补临床应用情况的文章。结果与结论:目前国内使用自体组织、同种异体材料、异种生物材料和人工合成材料等硬脑膜修补材料分别存在着来源困难、易粘连、不易保存、不易消毒或生物相容性差等缺点,自体组织修补材料在可利用的情况下仍为首选,其中异种生物材料因其良好的生物相容性及理化特性成为目前临床应用最广泛的硬脑膜修补材料。虽然异种生物材料是目前临床上大量使用的硬脑膜修补材料,但由于其存在各自不可避免的缺点,硬脑膜修复材料仍需进一步开发。

聚L-乳酸/聚L-乳酸接枝的羟基磷灰石复合材料的生物相容性

目的:研究新型生物降解可吸收材料聚L-乳酸/聚L-乳酸接枝的羟基磷灰石复合物(PLLA/PLLA-gHAP)的生物相容性,为其应用提供生物学依据。方法:将96孔板上培养的L929细胞分为PLLA/PLLA-gHAP组、PLLA组、阴性对照组(空白培养液)及阳性对照组(含苯酚培养液)4个组,不同组材料浸提液与细胞共培养24、48和72h,以MTT法检测材料对L929细胞活性的影响;将L929细胞接种于被覆PLLA/PLLA-gHAP材料的盖玻片表面上,于1、2和3 d用倒置显微镜观察细胞形态学改变;将PLLA/PLLA-gHAP材料浸提液对小鼠进行腹腔内注射,观察小鼠的急性毒性反应,计数鼠骨髓多染红细胞微核率以检测遗传毒性作用;将PLLA/PLLA-gHAP板植入兔皮下,于2周、3个月和6个月检测兔血液学指标改变,光镜观察植入物周围组织病理学变化。结果:PLLA/PLLA-gHAP材料浸提液对L929细胞的增殖率(RGR)和细胞毒性分级(CTS)的影响与阴性对照组比较差异无显著性(P>0.05),细胞在材料表面生长良好;材料浸提液对小鼠无急性毒性及遗传毒性(微核率0.24%);材料在动物体内埋植后,早期组织内有淋巴细胞、巨噬细胞浸润,纤维膜形成,6个月时纤维膜基本消失,炎症反应明显减轻。结论:PLLA/PLLA-gHAP材料具有良好的生物相容性。

可降解锌基骨植入材料及其表面改性研究进展

医用锌及锌合金有望成为新一代可降解骨植入物材料来促进骨缺损的修复。概述了可降解医用锌基材料的优势,包括较好的生物安全性和抗菌效果、能促进植入部位周围血管和新骨的生成以及骨相关基因的表达能力。在此基础上,从基底材料、细胞种类及实验结果等方面系统总结了近年来关于可降解医用锌基材料生物相容性和降解行为的研究。同时,归纳了可降解医用锌在临床修复骨缺损方面所面临的主要问题和挑战,包括较差的力学性能和较强的细胞毒性。可降解医用锌较差的力学性能可以通过合金化进行改善,概述了多种新型医用锌合金的力学性能及其生物相容性。表面改性是提高可降解医用锌基表面生物相容性和调控降解的有效手段。从基底样品、表面改性手段、使用的细胞或动物模型以及细胞相容性和降解行为等方面,综述了近年来可降解锌基骨植入材料表面改性的研究现状,提出了可降解锌基骨植入材料表面改性目前所面临的难点问题,包括传统表面改性手段加剧了锌离子的释放或在表面改性后可降解医用锌的生物相容性改善功效不足,以及未来的发展方向。

生物可吸收材料L/DL-聚乳酸的生物相容性及体内降解

目的 研究 L / DL -聚乳酸的生物相容性和生物降解情况 ,探讨其体内降解机制 .方法 共 2 8个试件分 7组随机植入 7只新西兰大白兔脊柱两侧皮下 .于术后 2 ,4,8,12 ,16 ,2 0 ,2 4wk取出 .软组织包膜进行组织学、透射电镜观察 .试件测量分子质量、质量、弯曲强度及其变化率 .结果 植入物在初期有轻度炎症反应 ,12 wk后炎症反应基本消失 ,未见巨噬细胞积聚现象 .至 2 4wk时材料产生的难于降解的微粒很少 .L/ DL-聚乳酸在体内早期分子质量下降显著 ,而吸收不明显 .伴随分子质量的降解有弯曲强度的相应降低 .结论 L /DL-聚乳酸具有良好的生物相容性 ,较适宜的降解性能及较高的机械强度 。

改性羟基磷灰石/聚乳酸复合材料制备及其生物相容性评价

针对聚乳酸(PLLA)和羟基磷灰石(HA)两者复合时界面相容性差的问题,采用硅烷偶联剂十八烷基三氯硅烷(OTS)对HA颗粒进行了表面改性,通过热诱导相分离法制备了OTS-HA/PL-LA多孔复合材料.扫描电镜结果表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料中改性HA颗粒的分布较均匀,PLLA和改性HA颗粒之间的界面相容性得到了改善.孔隙率测试表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料的孔隙率均大于90%,适合骨修复材料对孔隙率的要求.细胞培养结果表明,复合材料对骨髓间充质干细胞的生长无抑制作用,细胞在材料表面能正常黏附、生长、增殖,具有良好的细胞附着形态和细胞增殖率,表现出了良好的生物相容性.

三维丝素支架材料制备及其与骨髓间充质干细胞的生物相容性

目的:成为组织工程合适的三维支架材料,关键在于支架材料与骨髓间充质干细胞的生物相容性,实验应用天然高分子材料丝纤维制备三维丝素蛋白支架材料,并探索其方法的可行性。方法:实验于2006-07/2007-06在华中科技大学同济医学院协和医院中心实验室和骨科实验室完成。①用全物理相过程制备三维疏松多孔的丝素蛋白支架材料,将鼠骨髓骨髓间充质干细胞与上述载体材料体外复合培养。②观察指标:应用倒置显微镜、扫描电镜观察细胞与材料复合生长情况;复合培养1周后流式细胞仪检测细胞周期了解材料有无致畸性;在培养第2,4,6,8天用MTT法测定细胞增殖情况;诱导培养条件下在第2,4,6,8天测定碱性磷酸酶活性,了解材料对骨髓间充质干细胞分化的影响。结果:①倒置相差显微镜和扫描电镜观察显示材料为疏松多孔结构,孔隙大小较均一,骨髓间充质干细胞能在材料上良好地黏附、增殖和生长。②复合培养条件后流式细胞仪检测显示细胞周期未受材料的影响,未检测到有异倍体细胞。③MTT法检测显示细胞增殖未受材料的影响,诱导培养条件下检测碱性磷酸酶活性显示其未受到材料的影响结论:用全物理相过程可初步制备具有良好的生物相容性和较好孔隙率的三维疏松多孔的天然支架材料,其有望作为组织工程理想支架材料。

骨植入用生物可降解材料新合成方法及生物相容性的研究

采用 Y(CF3COO) 3/AL(i- Bu) 3络合物催化合成聚己内酯 (Polycaprolactone,PCL)及其与聚乳酸(Polylactic acid,PL A)的共聚物 ,并应用生物化学、细胞毒理及细胞免疫学等实验方法对这一新型骨科生物降解可吸收材料的生物相容性进行评价。用 PCL 和 PCL/PDL L A共聚物作为骨科生物降解可吸收内置物材料 ,国内外属首次研究 ;多聚物的分子量和降解时间可以通过控制反应时间、单体与催化剂的比例来调控产物分子量 ,人为调节降解时间。实验证明该材料细胞相容性好 ,未发现明显毒性及免疫排斥反应。

生物医用高分子材料的生物相容性及其表面改性技术

生物医用高分子材料是一类具有广泛用途的高科技产品,具有十分重要的应用价值和发展前景。生物相容性是生物医用高分子材料必须具备的优良特性,是材料产品成功应用的关键。目前,人们主要通过材料表面改性来提高生物医用高分子材料的生物相容性,以保证材料与机体相适应,生物医用高分子材料表面改性技术也因此成为人们竞相研究开发的热点。简述了生物医用高分子材料的生物相容性及其表面改性技术的相关问题。

管腔内支架用金属材料的生物相容性及其表面改性

管腔内金属支架是用于植入人体各管道狭窄处起支撑作用的医疗器械,因其与人体组织直接接触,故对支架的生物相容性的研究十分重要。本文对用于管腔内支架的316L不锈钢和NiTi合金的耐腐蚀性和生物相容性进行了综合评述;并以冠状动脉支架为应用背景,着重分析了影响血管内支架血液相容性的因素,提出了对支架进行表面改性处理以提高其血液相容性的技术路线。

新型可吸收材料PLLA/PLLA-gHA的生物相容性

目的:对新型可吸收材料PLLA/PLLA-gHA的生物相容性进行综合性评价。方法:依据IS010993系列标准和GB/T16886系列标准,对新型可吸收材料PLLA/PLLA-gHA进行急性全身毒性实验、溶血实验、肌肉内种植实验和皮内反应实验。小鼠尾静脉注射新材料浸提液,观察注射后各时相点动物的一般状态、毒性表现等指标以评价急性全身毒性反应。在100g·L-1新材料浸提液加入新鲜抗凝兔血,用分光光度计测取吸光度并计算溶血率。白兔背部皮下注射新材料浸提液,观测各注射点的红斑和水肿情况。将PLLA/PLLA-gHA板植入白兔竖脊肌内,于各时相点抽取兔静脉血检测血液学指标,在术后第14、30、60、90、180和360天取材,行大体标本和病理组织切片观察。结果:新型可吸收材料PLLA/PLLA-gHA组白兔一般状态良好,无急性全身毒性反应,实验组与对照组各期血液学指标AST、Scr,比较差异无显著性(P>0.05),新材料浸提液的溶血率为1.22%,低于标准规定的5%;皮下反应实验,各时相点组织水肿极轻微,无红斑形成;肌内植入PLLA/PLLA-gHA板实验,其早期炎性细胞侵润变化规律与对照组类似,符合一般的炎症变化转归规律,材料周围的包膜随植入时间的延长逐渐变薄,术后第360天时纤维化囊壁向材料内长入,囊壁形成程度为Ⅰ级以下。结论:新型可吸收材料PLLA/PLLA-gHA具有良好的生物相容性和安全性。

钛合金与不锈钢内固定材料置入修复脊柱结核的生物相容性

背景:钛合金和不锈钢是两种较为常用的内固定植入材料,但两种材料的治疗效果和生物相容性存在一定的差异。目的:分析钛合金和不锈钢内固定材料置入治疗脊柱结核的效果及生物相容性。方法:纳入脊柱结核患者71例,其中男35例,女36例,年龄17-81岁,35例进行钛合金内固定材料置入治疗,36例进行不锈钢内固定材料置入治疗。随访12个月,分析两组脊柱后凸畸形角度变化、治疗效果、Frankel脊髓损伤分级及材料生物相容性。结果与结论:两组治疗前的脊柱后凸畸形角度、Frankel脊髓损伤分级比较差异无显著性意义,两组治疗后末次随访的脊柱后凸畸形角度、Frankel脊髓损伤分级均较治疗前明显改善(P<0.05),但两组间比较差异无显著性意义;钛合金内固定组治愈34例(97%),不锈钢内固定组治愈33例(92%),两组间治愈率比较差异无显著性意义。两种材料均具有良好的生物相容性,未发生感染等不良反应。表明在脊柱结核治疗过程中,置入钛合金或不锈钢内固定材料均能获得良好的效果,并具有良好的生物相容性。

生物材料血液相容性综合评价体系的研究

本文提出由四个体外和半体内试验综合评价生物材料血液相容性的体系,同时用此综合评价体系评价了六种用于心血管系统的聚氨酯材料和一种硅橡胶材料的血液相容性。试验结果表明本文提出的四参数综合评价体系可较真实地评价生物材料对血液的急性反应,并可对生物材料的血液相容性进行粗筛。

碳纳米管/羟基磷灰石复合材料兔胫骨生物相容性研究

目的：探讨不同比例碳纳米管/羟基磷灰石纳米复合材料兔胫骨的生物相容性.方法：将碳纳米管含量为2%和3%的碳纳米管/羟基磷灰石复合材料置入兔右侧胫骨的缺损处,在1周～12周分别进行x线检查、组织学检查及分子生物学分析.结果：不同碳纳米管含量的复合材料均能诱导成骨,无排斥反应.X线片、组织学检查、分子生物学检查均无明显差别.结论：碳纳米管/羟基磷灰石材料有良好的骨相容性.