生物医用材料未来发展趋势
作者：亦云来源：上海情报服务平台发布者：日期：2006-09-07 今日/总浏览：7/6023 组织工程材料面临重大突破
组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法，构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建，延长寿命和提高健康水乎。其方法是，将特定组织细胞"种植"于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料（组织工程材料）上，形成细胞――生物材料复合物；生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境；随着材料的降解和细胞的繁殖，形成新的具有与自身功能和形态相应的组织或器官；这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器宫进行结构、形态和功能的重建，并达到永久替代。近10年来，组织工程学发展成为集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。
生物材料在组织工程中占据非常重要的地位，同时组织工程也为生物材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官（如人工肾、肝）不具备生物功能（代谢、合成），只能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素，即"种子"细胞、支架材料、细胞生长因子。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作"种子"细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前景。
例如，存在于脂肪组织基质中的脂肪干细胞(ADSCs)是一类增殖能力强、具有多向分化潜能的成体干细胞，被发现不但具有与骨髓基质干细胞（BMSc）相似的向成骨、软骨、脂肪、肌肉和神经等细胞多分化的能力，而且表达与BMSc相同的表面标志如CD29、CD105、
CD106及CD166等。2004年12月16日，德国MacroPore Biosurgery公司(法兰克福)与Giessen大学联合对外公布了一项使用脂肪干细胞治疗七岁女孩颅骨缺损的临床报告，治疗结果显示新骨形成，并且颅骨创伤区周围颅顶几近完全连续，从而证实脂肪干细胞在组织工程临床应用方面的前景十分令人鼓舞。
生物医用纳米材料初见端倪
纳米技术在90年代获得了突破性进展，在生物医学领域的应用研究也不断得到扩展。目前的研究热点主要是药物控释材料及基因治疗载体材料。
药物控释是指药物通过生物材料以恒定速度、靶向定位或智能释放的过程。具有上述性能的生物材料是实现药物控释的关键，可以提高药物的治疗效果和减少其用量和毒副作用。由于人类基因组计划的完成及基因诊断与治疗不断取得进展，科学家对使用基因疗法治疗肿瘤充满信心。基因治疗是导人正常基因于特定的细胞（癌细胞）中，对缺损的或致病的基因进行修复；或者导人能够表达出具有治疗癌症功能的蛋白质基因，或导人能阻止体内致病基因合成蛋白质的基因片断来阻止致病基因发生作用，从而达到治疗的目的。这是治疗学的一个巨大进步。基因疗法的关键是导人基因的载体，只有借助于载体，正常基因才能进人细胞核内。目前，高分子纳米材料和脂质体是基因治疗的理想载体，它具有承载容量大，安全性高的特点。此外，生物医用纳米材料在分析与检测技术、纳米复合医用材料、与生物大分子进行组装、用于输送抗原或疫苗等方面也有良好的应用前景。
一种新型的纳米材料——树枝状聚合物(dendrimers)正在被人们用于基因治疗的载体研究之中，它最早由美国化学家Tomalia DA 博士于80年代初发明并成功合成。10多年来，dendrimers在生物医学领域从简单的药物运送载体，到复杂的医疗成像等多个方面都得到了应用。主要包括：纳米级生物传感器、纳米级催化剂、微型纳米泵、纳米级药物及基因载体，以及免疫诊断纳米试剂等。Dendrimers具有精确的纳米构造，其合成方法有发散
法和会聚法。由合成步骤决定了dendrimers精确的代数(generations，或层数layers)与体积。Dendrimers的直径范围从GO代到G10代分别为10?～130?。与普通高分子聚合物不同，dendrimers具有低粘度、高溶解性、可混合性以及高反应性等特点。同时。其体积和形态还可在合成过程中加以专一性的控制。比如，设计出具有巨大内部疏水空间(hydrophobic void spaces)，而表面却是亲水性质的树枝状聚合物。
血液净化材料重在应用
采用滤过沉淀或吸附的原理，将体内内源性或外源性毒物（致病物质）专一性或高选择性地去除，从而达到治病的目的，是治疗各种疑难病症的有效疗法。尿毒症、各种药物中毒、免疫性疾病（系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎）、高脂血症等，都可采用血液净化疗法治疗，其核心是滤膜、吸附剂等生物材料。
目前已研究和开发用于制备血液净化高分子膜的材质多达数十种，但是由于临床对血液透析、血浆滤过和血浆置换用高分子膜的要求非常苛刻，即必须具备良好的通透性、机械强度以及血液相容性，所以实际已获得临床使用的只有以下几种，即纤维素类膜、聚丙烯腈膜、聚碳酸酯膜、聚砜膜、聚烯烃膜和聚乙烯醇膜。虽然以上血液净化用膜已经产业化并已应用到临床，但仍存在许多问题需要解决，如毒物的去除效率问题、血液相容性问题等。缩短透析和滤过的时间，提高毒害物质的清除率和血液相容性是临床治疗的要求和血液净化膜材料研究者追求的主要目标。
血液净化吸附材料的类型主要有活性炭吸附剂、合成树脂类吸附剂、免疫吸附剂和生物型人工肝脏等。活性炭吸附剂现已广泛应用于吸附血液中的各种内源性和外源性的有害物质，如肌酐、尿酸、酚类、脂肪酸、中分子物质、胆红素、安眠药、农药等；合成树脂类吸附剂是另一类有实际使用价值的医用吸附剂，是具有网状结构的高分子聚合物，可根据需要进行人工合成，使其具备特定的吸附性能；免疫吸附剂是利用抗体或抗原固定化的方法合成
的吸附剂，对致病物质具有吸附速度快、特异性强、治疗效果好、副作用小等优点，使其成为血液净化临床治疗的首选吸附剂，专一性免疫吸附剂的研究也成为血液净化材料领域的研究热点；生物型人工肝脏是在体外建立的更接近肝脏功能的模拟体系，对于延长患者的生命尤为重要。
复合生物材料仍是开发重点作为硬组织修复材料的主体，复合生物材料受到广泛重视。它具有强度高、韧性好的特点，目前已广泛应用于临床。通过具有不同性能材料的复合，可以达到"取长补短"的效果，有效解决材料的强度、韧性及生物相容性问题。根据使用方式的不同研究较多的是：合金、碳纤维／高分子材料、无机材料（生物陶瓷、生物活性玻璃）／高分子材料的复合研究。
在目前研究的复合材料中，羟基磷灰石（HA）复合材料是研究应用最为广泛的材料之一。利用HA的骨传导性和优的生物活性，作为涂层材料与金属复合应用，可以用作修复负重部位骨缺损的人体植入物，也可以作为固定用螺钉、人工关节和种植体材料，广泛用于骨科、整形外科和牙科；HA与生物可降解材料（包括人工合成的生物可降解性聚合物和天然材料提纯的可降解材料，如氨基多糖、胶原、聚乳糖等）的复合，可以帮助新组织逐渐长入替代材料，具有固位和塑性效果；HA与非降解高分子材料（如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、涤纶等）复合，在临床上丰要用于修复某些需要永久替换的器官或组织，如韧带、心脏瓣膜、血管、人工肋骨等；HA与天然材料（主要是指一些从动物结缔组织，如骨、肌腱或皮肤中提取的、经特殊化学处理、具有某些生物活性或特殊性能的蛋白质物质，如胶原、骨形成蛋白、纤维蛋白粘合剂、明胶等）复合，在临床上主要用作不负重部位的骨修复材料等。
材料表面改性是永久性课题生物相容性包括血液相容性和组织相容性，是生物材料应用的基本要求。除了设计、制造性能优异的新材料外，通过对传统材料进行表面化学处理（表
面接枝大分子或基团）、表面物理改性（等离子体、离子注人或离子束）和生物改性是有效途径。材料表面改性的新方法和新技术被认为是生物材料研究的永久性课题。
例如，种植内皮细胞的人工血管具有抑制血小板激活的作用，可以维持血管表面不发生凝血。目前，内皮细胞化研究的热点是：怎样获得结合牢固的、均匀覆盖的单层内皮细胞层，以减少因基质的暴露而导致的血栓。涂布白蛋白涂层，可以阻止凝血的发生，防止机体形成血栓。聚氧化乙烯表面接枝及磷脂基团表面都能阻止抗凝血过程的发生，这两种方法均是表面修饰的重点。
药物释放系统的发展趋势
medstar
20世纪90年代以来，药物剂型和制剂研究已进入药物释放系统（drug delivery system dds）时代。新型药物释放系统已成为药学领域的重要发展方向，第6届药剂学国际会议论文所占比重基本反映了当前国际上药剂学研究的重点，主要有：①缓释、长效制剂；②靶向给药制剂；③皮肤给药制剂；④粘膜给药制剂。
1 口服缓释控释给药系统
（sustained and controlled-release drugs delivery system）
这类制剂要求平稳血药浓度到以提高病人在疾病状态下的药效为目标。
1.1口服缓释、控释给药的特点
1.1.1适宜于制成缓控释制剂的药物范围广泛
（1）首过作用强的药物中已有不少被研制成缓释及控释制剂；（2）一些半衰期很短或很长的药物制成缓释或控释制剂；（3）头孢类抗生素缓释制剂、头孢氨苄缓释胶囊；（4）一些成瘾性药物制成缓释制剂以适应特殊医疗应用。
1.1.2一天一次的给药系统
每日给药一次的制剂，便于患者服用，在保证有效治疗浓度的同时，降低药物的毒副作用，避免耐药性的产生。
1.1.3流体缓释及控释制剂
一些缓释微粒或微囊也可直接制备成混悬剂，缓释乳剂是利用一些脂肪醇或脂肪酸酯等为外相，以水及水溶性高分子为内相，凝胶缓释制剂是利用一些高分子材料粘性的特点制备的凝胶状制剂直接服用后在胃肠液内形成粘稠液体，减慢药物吸收速率而发挥缓释作用。
1.1.4复方缓释及控释制剂
复方缓释及控释制剂多数仅对其中一种药物进行控释，而另一药物系以速释组分存在制剂中，这部分药物大多数有较长的半衰期或通常也仅需一天一次给药。
1.2缓控释制剂技术
缓控释制剂的三种类型：定时、定速、定位释药。缓控制剂属于定速释放型，常用的技术有膜控释和骨架控释，而高分子交换树脂和渗透泵等技术要求高，不易推广。便于实现工业化生产的新技术有：多层缓释片和包衣缓释片技术，一次挤出离心制丸工艺，药物与高分子混溶挤出工艺，不溶性高分子固体分散技术等。
1.2.1定速释放技术
是指制剂以一定速率在体内释放药物。基本符合零级释放动力学规律，口服后在一定的时间内能使药物释放和吸收速率与体内代谢速率相关，定速释放可减少血药浓度波动情况，增加病人服药的顺应性。
借助于改变片剂的几何形状来控制药物的释放。迭层扩散骨架片，双凹形带孔包衣片，环形骨架片等。
1.2.2定位释放技术
定位释放可增加局部治疗作用或增加特定吸收部位对药物的吸收。
在口腔或胃肠道适当部位长时间停留，并释放一定量药物，以达到增加局部治疗作用或增加特定吸收部位对药物的吸收。利用一些比重小于水以及具有高粘性的材料也可以使制剂在胃内滞留较长时间并定速释药。胃内滞留系统有，胃漂浮系统，胃内膨胀系统，生物粘附系统。小肠定位给药系统（肠溶制剂）避免药物在胃内降解或对胃的刺激，提高一些药物的疗效。常用的技术有，利用结肠高ph生理环境溶解适宜聚合物包衣材料，或利用结肠特殊酶或正常菌落分解特异性聚合物如α-淀粉、果胶钙等。
1.2.3定时释放技术
定时释放可根据生物时间节律特点释放需要量药物，使药物发挥最佳治疗效果。
定时释放又称为脉冲释放，即根据生物时间节律特点释放需要量的药物，针对某些疾病容易在特定时间发作的特点，研究在服药后可在特定时间释药的制剂，如通过调节聚合物材料的溶蚀速度可在预定时间释药，释药的时间根据药物时辰动力学研究结果确定。此外，有人研究了电控制pdds，超声波控制pdds和微波辐射pdds等。
2靶向给药系统（targeted delivery drugs system tdds)
2.1概况
由于药物是在靶部位释放，可以提高靶组织的药理作用强度和降低全身的不良反应，载体的趋靶性和长循环是药物载体的研究向药物一抗体共轭，载体－抗体介导、载体物理或化学修饰、纳米粒等发展以达到更高级靶向目的。对多种靶向给药系统的靶向机制、制备方法、特性、体内分布和代谢规律等都有了较为清楚的认识。但是tdds研究成果在生产和临床上的应用还存在不少问题，如载药量小的问题，稳定性差的问题，临床给药的制剂学问题，体内代谢动力学模型问题；tdds的质量评价项目和标准问题，体内生理作用问题等等，这些都是脂质体、微球（囊）等胶体型靶向给药系统需要研究解决的问题。
2.2靶向制剂技术
靶向给药系统有前体药物合成和药物载体（脂质体、单克隆抗体、红细胞等）途径，发展趋势是利用脂质体、类脂质、蛋白、可生物降解高分子聚合物作为载体将药物包封或嵌入种种类型的胶体系统。在结肠靶向给药的制备方面是包衣法。
2.3制剂的靶向性
靶向性是脂质体作为药物最突出的特征。它有天然靶向性、隔室靶向性、物理靶向性和配体专一靶向性四个类型，近年有新类型的脂质体－空间稳定脂质体（s－liposome）又称长循环脂质体。
2.3.1被动靶向制剂
被动靶向制剂是将药物固定在一定大小的颗粒载体上，通过局部毛细血管的阻留而实现定位释放。如将抗癌药固定在白蛋白、聚合物或磁性颗粒上可以达到在靶部位的定位释放作用，增强治疗效果。
2.3.2主动靶向制剂
利用抗原－抗体或受体等分子亲和作用将药物定向分布在靶组织或靶细胞内。
2.3.3靶向作用的前体给药
药物通过与单克隆抗体交联，或对药物进行不影响疗效的化学结构修饰等方法制成具有靶向作用的药物。
2.4肠道靶向制剂
口服结肠定位释药系统（ocdds）是通过传递技术口服给药后药物在上消化道并不释放而到达结肠定位释放，在人体回盲部发挥局部或全身作用的一种独特的作用形式。
3透皮给药系统（transdermal drug delivery systems）
（transdermal therapeutic systems（tts））
是经皮肤敷贴方式给药，药物经由皮肤吸收进入全身血液循环并达到有效血药浓度，实现疾病治疗或预防的一类制剂。研究药物和载体与皮肤的相互作用，研究促进药物安全有效透过皮肤的机理、方法与技术是该领域的内容。
3.1透皮给药的特点
透皮给药可避免口服给药可能发生的肝脏首过效应及肠胃灭活，克服部份药物口服生物利用度不高的问题。可维持恒定的血药浓度或药理效应，采用控释系统还可以达到长效，减少副作用，延长作用时间，加强用药顺应性，患者可自主用药，相对减少患者个体间差异和个体内差异。
3.2透皮给药技术
透皮制剂的技术主要有膜渗透技术、骨架控释技术、微小贮库技术、粘合剂分散技术等。提高药物的透皮吸收率是开发经皮给药系统的关键，促进药物经皮吸收的方法主要有药剂学方法、化学方法和物理学方法。
3.3透皮吸收促进剂
新的透皮促进剂的研究是透皮给药系统研究的关键。dcms促渗效果强，特别是对极性药物的促渗效果更佳。目前尚有改变亲水基团极性和亲脂基团链长的氮酮类似物，植物挥发油用作促进剂的研究越来越多，氨基酸酯类化合物，是一类比azone更强的促渗剂，而且毒性和刺激性小。复合促渗剂和新型透皮给药载体将是研究的重要课题。
4粘膜给药系统
使用合适的载体将药物与人体的一些粘膜表面紧密接触，通过该处上皮细胞进入循环系统发挥全身作用的给药方式，粘膜给药拓宽了许多药物的给药途径，愈来愈多的药物被发现可通过粘膜吸收。特别是一些多肽类、大分子类药物可通过鼻粘膜、眼粘膜吸收。孕酮、雌二醇等可通过子宫粘膜和阴道粘膜吸收。一些新型药用高分子材料的出现也促进了新型的粘膜给药系统的发展，药物经粘膜吸收避免首过效应，提高生物利用度达到全治疗的目的，同时，粘膜给药有一定的靶向作用，方法简便，患者易于接受。
4.1粘膜给药的种类
粘膜给药有粘膜贴附剂、喷雾剂等，且有多种剂型从单层发展到多层，从缓释给药发展到贮库给药等。主要包括除胃肠道以外的口腔给药、鼻腔给药、直肠给药、眼部给药和子宫阴
道给药等。用于口腔粘膜给药的剂型有贴片、贴膜、舌下片、舌下喷雾剂、咀嚼片等。用于鼻腔粘膜给药的有滴鼻剂、喷雾剂、粉未制剂、微球制剂、凝胶制剂、脂质体多肽，蛋白质类药物。用于直肠粘膜给药的有凝胶栓、渗透泵栓、微囊双层栓、中空栓等。用于眼部粘膜给药的新剂型有亲水凝胶剂、脂质体、纳米粒剂、植入剂等。用于阴道粘膜给药的有环剂、膜剂、栓剂、片剂、药膏、海绵剂等。
4.2吸收促进剂的应用
对于口腔、眼、直肠、阴道粘膜给药系统存在的主要问题是制剂在这些腔道内的存留时间一般较短，药物吸收量有限。因此，研究和开发在这些腔道内具有特殊粘附作用的生物粘附材料和新型渗透促进剂是解决这些腔道内粘膜给药系统现存问题的关键。
4.3常用的粘膜给药
4.3.1口腔粘膜给药，可延长制剂在胃肠道的停留时间，也可将药物制剂定位于胃肠道的病变部位，发挥靶向释药局部治疗作用。
结肠部位疾病等要求能在结肠定位释药，对在胃肠道上段稳定性差或吸收利用差而在结肠吸收利用较好的药物，可应用生物粘附作用实现结肠定位释药。
4.3.2鼻腔粘膜给药
药物由鼻腔毛细血管进入体循环，不经门静脉进入肝脏，可避免肝首过作用，在胃肠液与胃肠壁膜中代谢的或首过作用的药物尤为适用。
鼻腔中粘液纤毛将药物从鼻甲部向鼻咽部清除，这样大大缩短了药物与吸附的接触时间，影响药物的吸收及生物利用度。
鼻粘膜吸收制剂发展较快，除了一些常规制剂，如滴鼻剂、喷雾剂、一些新型给系统也在鼻粘膜给药中得到应用，如微球缓释、控释制剂等。鼻粘附型的片剂、膜剂、凝胶剂研究也较多。
鼻粘膜吸收促进剂：大分子药物鼻粘膜吸收比较困难，可通过一些吸收促进剂来增加其对鼻粘膜的穿透作用，提高其生物利用度。
良好的鼻粘膜吸收促进剂应该对鼻粘膜刺激性小，促进作用强，对鼻纤毛功能影响小，无毒副作用。
常用的鼻粘膜吸收促进剂有：胆盐如牛磺胆酸盐、甘胆酸盐、脱氧牛磺胆酸盐等以及牛磺二氢褐霉酸钠、聚氧乙烯－月桂醇醚等。
4.3.3眼粘膜给药
药物通过眼部给药而吸收进入体循环的优点，简单、经济、有些药物通过眼粘膜吸收与注射给药同样有效，眼部给药可以避免肝脏首过作用。眼部组织对免疫反应不敏感。适用于蛋白质类、肽类药物。
药物通过眼部吸收仍存在许多问题，刺激性问题，药物剂量损失，药物在眼部的停留时间问题。
眼部给药量有限，且药物停留时间短，容易流失，因而生物利用度低。为了提高眼角膜吸收的生物利用度，常需要使用吸收促进剂。眼吸收促进剂对刺激性方面要求较高。
肽类药物的眼粘膜给药，给这类药物的方便有效地进入体内带来了新希望。
眼部长效制剂的发展将使更多的药物能够有效地从眼粘膜吸收。如眼用膜剂，以亲水性高分子材料为基质的凝胶剂等。这些剂型能有效地延长药物与眼部的接触时间，并能有效地控制药物的释放速率。
5新型给药系统
5.1智能型给药系统
是一种按信息自动调节药物输出量的给药系统，称为自动控释或应答性给药系统。在研究和开发药物释放系统中采用“专家系统”和人工“智能网络”等辅助设计，利用反馈原理和计算机调控胃肠释药速率制剂的研究。
5.1.1 颊含服多肽药物制剂
蛋白质－多肽类药物（如胰岛素、促红素等）是无法制成口服制剂（片剂、胶囊或口服液）。以锌为基质的胰岛素颊含服片，分子量在45kd以内的多肽药物均适合开发成为颊含服片剂。
5.1.2胰岛素
胰岛素智能型给药系统是一种按患者体内血糖浓度的高低自动调节胰岛素释放量，使血糖水平始终保持在正常范围的给药系统。胰岛素注入泵通过一个血糖感知器，将血糖水平传送给计算机进行快速分析，决定药物的输送量，随后由泵将药物注入体内。
5.1.3可在胃肠道内释放的智能化制剂
这种新型制剂能停留在胃（肠）的某些特定部位，然后缓缓的释放出药物。为了让某些制酸药或抗溃疡药可长时间地作用于胃部，利用树脂作为原料的微珠制剂。进入胃内后可较长时间悬
浮在胃液之中。在酸性胃液溶化掉微珠表面的乙基纤维素后，其内部的碳酸氢钠可慢慢释放出来并中和掉过量的胃酸。采用藻酸代树脂加成微珠，内装药物，再经冻干法干燥成为口服制剂。
5.1.4超微颗粒气雾剂
纳米技术可加工成100nm左右的超微颗粒，再进一步加工成方便携带和使用的气雾剂，可大大提高多种药物的生物利用度。
5.2脑给药系统中的一些新方法
血药屏障（brain blood barrier.bbb）的存在，使很多药物不能进入脑部，限制了脑部疾病的治疗。为此研究了许多脑给药系统的技术。
通过鼻腔向脑输送药物：雌二醇、多巴胺、孕酮、神经生长因子等，通过鼻腔给药直接进入脑脊液。
脑内植入：将全合成的、生物相容性好、可生物降解的高分子材料与药物制成小丸，圆片，微球植入脑内。
药物与谷氨酸结合：一般透过血脑屏障的药物要求是相对分子量小于400，为亲脂性，对一些不能穿透的药物可采用与l－谷氨酸结合，利用谷氨酸作为载体使之透过血脑屏障。
5.3免疫隔离释药系统
用胶囊包裹啮齿动物的胰岛，植入人体内，由胶囊隔离人体免疫系统的细胞和抗体分子进入胶囊与动物胰岛产生免疫反应，而人体的营养物质可通过胶囊为胶囊内的胰岛提供养分，由动物胰岛分泌出的胰岛素起调节血糖作用。这一释药系统称为免疫隔离释药系统，也称为生物杂交释药系统或胶囊包裹细胞释药系统。最近，又发展了“微囊包裹释药系统”。
5.4应答式给药系统
时辰药理学研究指出人体的许多功能（如血压、胃酸分泌、某些激素的分泌）、某些疾病的发生发作均存在时辰的变化。应答式给药系统是按照生理和治疗的需要，而定时定量释药的一种新型给药系统。应答式释药系统包括开环和闭环两种体系。开环系统被称作外调或脉冲式释药系统，而闭环系统被称为自调式释药系统。脉冲式释药系统利用外界变化因素，如磁场、光、湿度、电场及特定的化学物质等的变化来调节药物的释放。自调式释药系统利用体内的信息反馈控制药物的释放，两者通过按时辰药理学原理在预定时间单次或多次释放药物，从而提高疗效，降低副作用，避免耐药性和首过效应，并能降低给药次数。
脉冲给药适用于多种途径，在口服、注射、埋植、透皮和眼用等方面都有新剂型的开发，因技术不同，可将口服脉冲制剂分为渗透泵定时释药系统，包衣脉冲系统和定时脉冲塞胶囊等。
最近发展的“定时药理学”药物输送技术，将是脉冲释药系统研究的新思路。定时药理学”药物输送技术，通过控制给药时间、数量和释放顺序使血药水平接近疾病治疗所需要的程度，将是脉冲释药系统研究的新思路。
5.5多肽与蛋白质给药系统
5.5.1肠溶衣制剂
对胰岛素胶囊或微丸采用肠溶材料丙烯酸树脂包衣可减少胃酸和部分酶的破坏，达到定位释放，在ph7.5－8.0释放药物。
5.5.2微球和毫微球
将胰岛素制备成小于2nm的生物降解或不降解材料的微球，既能减少药物的破坏也可通过空肠绒毛尖端细胞后形成的或payer’s结吸收，也可以缓慢释放药，降低血糖以及肝糖原的积累。
5.5.3微乳、复乳和脂质体
狗十二指肠给予15iu／kg的w／o胰岛素微乳，测定其上腔静脉及下腔静脉的血药浓度，表明微孔口服吸收的主要途径为淋巴途径。用脂质体作为口服蛋白质和多肽药物的载体，包括胰岛素、葡萄糖氧化酶，凝血因子viii、各种细胞因子类药物等。
利用口腔粘膜吸收胰岛素、干扰素等，吸收迅速进入口腔粘膜下颌静脉而不是进入血循环，避免了肝脏代谢。据认为，这类粘膜吸收制剂的吸收程度与制剂因素有很大关系。
生物医用材料产业发展现状及思考生物医用材料是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料，与人类的健康息息相关。随着经济发展水平提高，大健康概念日趋升温，加之当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，当代生物医用材料产业已经成为快速发展的高科技新兴产业。 一、生物医用材料及其产业概述生物医用材料又称为生物材料，其传统领域主要包括支持运动功能人工器官（骨科植入物、人工骨、人工关节、人工假肢等），血液循环功能人工器官（人工血管、人工心脏瓣膜等）整形美容功能人工器官、感觉功能人工器官（人工晶体、人工耳蜗等）等，新型领域主要包括分子诊断、3D 打印等。 生物医用材料的特征主要包括：安全性、耐老化、亲和性，及物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。同时，便于消毒灭菌、无毒无热源，不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料，其要求各有侧重。其产业特征包括：低原材料消耗、低能耗、低环境污染、高技术附加值，高投入、高风险、高收益、知识与技术密集。 二、生物医用材料及其产业发展现状 （一）市场分析
2016 年全球生物医用材料市场规模为709 亿美元，预计2021 年将达到1491.7 亿美元，2016 ～2021 年的复合年增长率为16% 。骨科植入材料和心血管材料是生物医用材料市场占比最高的两个细分领域，其中骨科植入材料占据了全球生物医用材料市场的头把交椅，市场占有率为37.5% 。心血管材料占据生物医用材料市场的36.1% 。其他的主要细分领域还包括牙科材料、血液净化材料、生物再生材料和医用耗材。 （二）竞争态势全球生物医用材料和制品持续增长，美国、欧盟、日本仍然占据绝对领先优势。2015 年，在全球医疗器械生产和消费方面，美国、欧盟、日本的市场占比分别为41% 、31% 和14% 。 美国的生物医用材料产业集聚于技术资源丰富的硅谷、128 号公路科技园、北卡罗来纳研究三角园，以及临床资源丰富的明尼阿波利斯及克利夫兰医学中心等；德国聚集于巴州艾尔格兰、图林根州等地区；日本聚集于筑波、神奈川、九州科技园等。 图1 ：主要国家生物医用材料销售收入占全球医疗器械市场比例分析 中国和印度拥有最多的人口，且其医疗保健系统正在发展 当中尚未成熟，因此在医学发展和临床巨大需求的驱动下最具
医用羟基磷灰石的研究进展 摘要： 羟基磷灰石(HA)是人体骨、牙无机组成的主要成分，组成生物体骨、牙组织的磷灰石晶体为纳米级、低结晶度、非化学当量和被多种离子的置换的针状纳米微晶．纳米羟基磷灰石由于与生物硬组织结构成分相似，以及在结构上的可模拟性，在生物医用材料研究中占据着重要的地位，并以各种应用形式出现在各类医学研究中。 羟基磷灰石[Calo(P04)6(0H)2】(hydroxyapatite，HAp)是一种生物活性材料，具有独特的生物相容性，是人体和动物骨骼、牙齿的主要无机成分【I】，基于HAp良好的生物活性以及生物相容性，使其成为理想的硬组织替代材料，广泛应用于硬组织修复、药物载体和抗肿瘤活性的研究。 关键词：羟基磷灰石；特性；医用功能 前言： 生物材料是生命科学和材料科学的交叉边缘学科，成为现代医学和材料科学的匿要领域之一．预计生物材料的发展将成为21世纪国际经济的主要支柱产业之一。 生物医学材料的历史与人类的历电一样漫长，最初人们用木、金属、动物牙齿作为牙齿种植修复的材料．到19世纪，金、镀、锦等开始用T-口腔修复中，而陶瓷作为骨种植材料具有意义的研究是smitll在20世纪印年代开始的。70年代玻璃陶瓷、羟基磷灰石等进入n舱临床以后，把口腔种植修复推向丁新阶段，特别是80年代以来各种复合材料的H}现，使几腔种植的临床应用更加广泛。 纳米羟基磷灰石是人体骨、牙无机组成的主要成分，具有骨引导作用，在较短的时间内能与骨坚固结合，结合了生物材料和纳米材料的优点，临床已广泛应用，在生物医用材料中也占据着重要的地位． 羟基磷灰石(HA)具有骨引导作用，在较短的时间内能与骨坚固结合，临床已广泛应用．生物体内天然羟基磷灰石以纳米晶体的形式存在，为65～80 nm的针状结晶体．根据“纳米效应”理论，单位质量的纳米级粒子的表面积明显大于微米级粒子，使得处于粒子表面的原子数目明显增加，提高了粒子的活性，十分有利于组织的结合．目前人工合成的纳米羟基磷灰石直径在1—100 nm之间，钙磷比值约为1．67，因而与人骨的结构和成分很相似，是一种理想的组织植入材料．然而以羟基磷灰石作为骨植入材料因强度偏低，尤其是脆性太大尚难直接应用于人体承载部位。 正文： 羟基磷灰石概念： 羟基磷灰石制备方法：1.高温分解法2．煅烧磷酸钙法3．干法合成4．湿法合成：
医学细胞生物学期末复习资料 第一章绪论 一、A型题 1. 世界上第一个在显微镜下看到活细胞的人是 A. Robert Hooke B、Leeuwenhoek C、Mendel D、Golgi E、Brown 2. 生命活动的基本结构和功能单位是 A、细胞核 B、细胞膜 C、细胞器 D、细胞质 E、细胞 3. 被誉为十九世纪自然科学三大发现之一的是 A、中心法则 B、基因学说 C、半保留复制 D、细胞学说 E、DNA双螺旋结构模型 4. 细胞学说的提出者是 A、Robert Hooke和Leeuwenhoek； B、Crick和Watson； C、Schleiden和Schwann； D、Sichold和Virchow； E、以上都不是 二、X型题 1. 当今细胞生物学的发展热点集中在_______等方面 A、细胞信号转导 B、细胞增殖及细胞周期的调控 C、细胞的生长及分化 D、干细胞及其应用 E、细胞的衰老及死亡 2. ______促使细胞学发展为分子细胞生物学 A、细胞显微结构的研究 B、细胞超微结构的研究 C、细胞工程学的发展 D、分子生物学的发展 E、克隆技术的发展 三、判断题 1. 细胞生物学是研究细胞基本结构的科学。 2. 细胞的亚显微结构是指在光学显微镜下观察到的结构。 3. 细胞是生命体的结构和生命活动的基本单位。 4. 英国学者Robert Hooke第一次观察到活细胞有机体。 5. 细胞学说、进化论、遗传学的基本定律被列为19世纪自然科学的“三大发现”。 四、填空题 ?细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。?1838年，施莱登和施旺提出了细胞学说，认为细胞? ?是一切动植物的基本单位。 ?1858年德国病理学家魏尔肖提出一切细胞只能来自原来的细胞的观点，通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。 第二章细胞的起源及进化 一、A型题 1. 由非细胞原始生命演化为细胞生物的转变中首先出现的是 A、细胞膜； B、细胞核； C、细胞器； D、核仁； E、内质网 2. 在分类学上，病毒属于 A、原核细胞 B、真核细胞 C、多种细胞生物 D、共生生物 E、非细胞结构生物 3. 目前发现的最小的细胞是 A、细菌 B、双线菌 C、支原体 D、绿藻 E、立克次氏体 4. 原核细胞和真核细胞都具有的细胞器是 A、中心体； B、线粒体； C、核糖体； D、高尔基复合体； E、溶酶体 5. 一个原核细胞的染色体含有 A、一条DNA并及RNA、组蛋白结合在一起； B、一条DNA及组蛋白结合在一起； C、一条DNA不及RNA、组蛋白结合在一起； D、一条以上裸露的DNA； E、一条以上裸露的DNA及RNA结合在一起 6. 关于真核细胞，下列哪项叙述有误 A、有真正的细胞核； B、体积一般比原核细胞大； C、有多条DNA分子并及组蛋白结合构成染色质； D、遗传信息的转录及翻译同时进行； E、膜性细胞器发达 7. 下面那种生物体属于真核细胞 A、酵母 B、蓝藻 C、病毒 D、类病毒 E、支原体 8. 下列哪种细胞属于原核生物 A、精子细胞 B、红细胞 C、细菌细胞 D、裂殖酵母 E、绿藻 9. 原核细胞的mRNA转录及蛋白质翻译 A、同时进行； B、均在细胞核中进行； C、分别在细胞核和细胞质中进行；
生物医用高分子材料研究进展及趋势
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势
学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗
器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。
1、细菌以微米（）为单位。按其外形主要有球菌、杆菌和螺旋菌三大类。 2、细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等各种细菌都有，是细菌的基本结构；荚膜、鞭毛、菌 毛、芽胞仅某些细菌具有，为其特殊结构。 3、细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受 损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。又称细菌L型。 4、质粒是染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。 5、根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。 6、某些细菌在一定的环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体， 是细菌的休眠形式，称为芽孢。产生芽孢的细菌都是G+菌。 7、革兰氏染色：原理：（1）革兰阳性菌细胞壁结构较致密，肽聚糖层厚，脂质含量少，乙 醇不易透入；而格兰阴性菌细胞壁结构较疏松，肽聚糖层少，脂质含量多，乙醇易渗入。 （2）革兰阳性菌的等电点低（pI2~3），革兰阴性菌等电点较高（pI4~5），在相同pH条件下，革兰阳性菌所带负电荷比革兰阴性菌多，与带正电荷的结晶紫染料结合较牢固且不易脱色。（3）革兰阳性菌细胞内含有大量核糖核酸镁盐，可与结晶紫和碘牢固地结合成大分子复合物，不易被乙醇脱色；而革兰阴性菌细胞内含极少量的核糖核酸镁盐，吸附染料量少，形成的复合物分子也较小，故易被乙醇脱色。 方法：（1）初染：将结晶紫染液加于制好的涂片上，染色1min，用细流水冲洗，甩去积水。 （2）媒染：加卢戈碘液作用1min，用细流水冲洗，甩去积水。（3）脱色：滴加95%酒精数滴，摇动玻片数秒钟，使均匀脱色，然后斜持玻片，再滴加酒精，直到流下的酒精无色为止（约30s），用细流水冲洗，甩去积水。（4）复染：加稀释石炭酸复红染10s，用细流水冲洗，甩去积水。 结果：Ｇ+菌：紫色G—菌：红色 8、根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为自养菌和异养菌两大营养类型。 9、某些细菌生长所必需的但自身又不能合成，必须由外界供给的物质称为生长因子。 10、营养物质进入菌体内的方式有被动扩散和主动转运系统。 11、根据细菌代谢时对分子氧的需要与否，可以分为四类：专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌 氧菌、专性厌氧菌。 12、研究细菌的生物学性状（形态染色、生化反应、药物敏感试验等）应选用对数期的细菌。 13、各种细菌所具有的酶不完全相同，对营养物质的分解能力亦不一致，因而其代谢产物有 别。根据此特点，利用生物化学方法来鉴别不同细菌称为细菌的生化反应试验。 14、吲哚（I）、甲基红（M）、VP（V）、枸橼酸盐利用（C）四种试验常用于鉴定肠道杆菌， 合称为IMViC试验。 15、热原质或称致热源，是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反映的物质。 16、外毒素是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质； 内毒素是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖，当菌体死亡崩裂后游离出来，外毒素毒性强于内毒素。 17、某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质称为 抗生素。某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质称为细菌素。 18、在培养基中加入某种化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另一些细菌生长，从 而将后者从混杂的标本中分离出来，这种培养基称为选择培养基。 19、鉴别培养基是用于培养和区分不同细菌种类的培养基。 20、可根据培养基的物理状态的不同分为液体、固体和半固体培养基三大类。 21、将标本或培养物划线接种在固体培养基的表面，因划线的分散作用，使许多原混杂的细 菌在固体培养基表面上散开，称为分离培养。单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌
2011–2012学年第2学期 生物医用材料期末论文 题目：壳聚糖生物材料的研究进展姓名：黄清优 学号： 20090413310072 专业： 09材料科学与工程 学院：材料与化工学院 任课教师：曹阳王江唐敏 完成日期： 2012年6月7日
壳聚糖生物材料的研究进展 黄清优 （海南大学材料科学与工程专业海口570228） 摘要：壳聚糖作为一种新型天然生物材料，越来越成为国内外研究热点。本文对近年来壳聚糖改性方面的研究进展及其在生物医学方面的应用进行了综述，并对壳聚糖的发展趋势进行了展望。 关键词：壳聚糖；化学改性；应用；生物材料 The Research Progress of Chitosan Biomaterial Qingyou Huang (Department of Material Science and Engineering Hainan University Haikou 570228) Abstract: Chitosan, as a kind of novel natural biomaterials, increasingly becomes a research pot at home and abroad. This paper summarized the progress in chemical modification of chitosan，and application of it in biomedical fields recently. At last, the developing trend of chitosan was predicted. Keywords: chitosan; chemical modification; application; biomaterial 1前言 壳聚糖是一种新型的天然生物医用材料。虾、蟹类作为壳聚糖的原料，在我国具有分布量大，资源丰富的特点，从环保、经济可持续发展的角度来考虑，壳聚糖作为一种天然的材料，不仅无毒、无污染，而且还具有很好的生物降解性和相容性。因此非常有必要加大对壳聚糖的研究，以开发更多的产品[1,2]。 由于壳聚糖安全性良好，且具有可降性和组织相容性，在医药领域具有很高的应用价值。但壳聚糖存在水溶性、稳定性、力学性能差等缺点，在一定程度上使其应用受到很大限制。对壳聚糖进行化学改性，可改善其物理、化学性质，拓宽了壳聚糖及其衍生物的应用领域，是近几年壳聚糖研究的热点之一。文章综述了近几年壳聚糖化学改性方面的研究进展，及其在生物医用方面的应用[2,3]。
全球生物医用材料市场分析 一、市场规模 生物材料是一门新兴的多学科交叉融合的前沿科学。自20世纪90年代后期以来，世界生物材料科学和技术迅速发展，全球的生物医用材料和医疗器械市场以每年13%的速度快速增长。即使在当今全球经济低迷的大环境下，生物材料和医疗器械仍是少数几个保持高增长的朝阳产业之一，充分体现了生物材料具有强大的生命力和广阔的发展前景。 近年来，世界生物材料市场发展势头更为迅猛，其发展态势可与信息、汽车产业在世界经济中的地位相比。根据1988年美国国家健康统计中心调查，美国已有1100万人（不包括齿科材料）植入了一件以上的生物医用材料，全球达3000万人以上，1995年世界生物医用材料市场已达200亿美元。中国科学院在2002年《高技术发展报告》中披露，1990年至1995年，世界生物医用材料市场以每年大于20%的速度增长。2000年，全球医疗器械市场已达1650亿美元，其中生物医学材料及制品约占40%至50%，发展到2005年，全球生物材料市场已超过2300亿美元。 生物医学材料在2010年的全球市场规模达3209亿美元，年增长率为10.8%。就市场需求面而言，主要市场增长动能来自于欧、美、日等国家老年人口数目提升及慢性疾病问题逐渐增加，对于人工关节等骨科应用及心脏支架等心血管应用的需求持续攀升，预期未来市场将仍维持稳定成长趋势。同时由于全球生医材料的应用领域的扩展、产品技术的改良和人们对生物材料产品接受度的逐渐提升，也是促使生物材料市场需求和提升市场规模的主要推动力。 近20年来，全球生物医用材料和制品持续增长，美国、西欧、日本仍然占据绝对领先优势。中投顾问发布的《2017-2021年中国生物医用材料行业投资分析及前景预测报告》数据显示：2015年，美国、欧盟、中国、日本销售收入占全球医疗器械市场之比分别为39%、28%、12%和11%。 图表主要国家生物医用材料销售收入占全球医疗器械市场比重 中投顾问·让投资更安全经营更稳健
生物医用材料的研究进展 生物医用材料是用来对于生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料, 它是研究人工器官和医疗器械的基础, 己成为材料学科的重要分支, 特别是随着生物技术的莲勃发展和重大突破, 生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。研究动态 迄今为止 ,被详细研究过的生物材料已有一千多种 ,医学临床上广泛使用的也有几十种 ,涉及到材料学的各个领域。当前生物医用材料研究的重点是在保证安全性的前提下寻找组织相容性更好、可降解、耐腐蚀、持久、多用途的生物医用材料, 具体体现在以下几个方面: 1. 提高生物医用材料的组织相容性 途径不外乎有两种, 一是使用天然高分子材料, 例如利用基因工程技术将产生蛛丝的基因导入酵母细菌并使其表示; 二是在材料表面固定有生理功能的物质, 如多肽、酶和细胞生长因子等, 这些物质充当邻近细胞、基质的配基或受体 ,使材料表面形成一个能与生物活体相适应的过渡层。 2. 生物医用材料的可降解化 组织工程领域研究中 ,一般应用生物相容性的可降解聚合物去诱导周围组织的生长或作为植入细胞的粘附、生长、分化的临时支架。其中组织工程材料除了具备一定的机械性能外, 还需具有生物相容性和可降解性。 英国科学家创造了一种可降解淀粉基聚合物支架。以玉米淀粉为基本材料, 分别加入乙烯基乙烯醇和醋酸纤维素 ,再分别对应加入不同比例的发泡剂 (主要为羧酸 ), 注塑成型后就能够获得支撑组织再生的可降解支架。 3. 生物医用材料的生物功能化和生物智能化 利用细胞学和分子生物学方法将蛋白质、细胞生长因子、酶及多肽等固定在现有材料的表面 ,经过表面修饰构建新一代的分子生物材料 ,来引发我们所需的特异生物反应 ,抑制非特异性反应。例如将一种名叫玻璃粘连蛋白 (ＶＮ)的物质固定到钛表面, 发现固定ＶＮ的骨结合界面上有相对多的蛋白存在。4．开发新型医用合金材料
医学生物学解答题 (一)蛋白质的结构单位是什么?它的结构特点是什么？ 氨基酸每个氨基酸的α-碳上连接一个羧基，一个氨基，一个氢原子和一个侧链R基团。20种氨基酸结构的差别就在于它们的R基团结构的不同。 （四）蛋白质的空间结构包括哪几级结构？在哪级结构上表现出生物学活性？ 一二三四级结构；三级结构 （六）蛋白质的变构与变性？蛋白质的变性在医学上有何重要用途？ 变构:在生物体内复杂多变的环境中，某些代谢中间物或变构剂能是蛋白质的构象发生轻微变化，从而使其生物活性发生改变，使其更有效地完成生理功能。这种通过蛋白质构象变化而实现调节功能的现象，称为变构或变构调节。 变性:蛋白质分子受到某些物理因素，如高温、高压、紫外线照射等，或化学因素，如强酸、强碱、有机溶剂等的影响时，空间结构发生破坏，理化性质改变，生物活性丧失，这一过程称为蛋白质的变性。 变性作用：当在保存蛋白质制剂，如酶、血清、疫苗时，需要低温保存，以防止蛋白质的变性，而当用高压、高温、紫外线照射等方法消毒杀菌时，可使病原微生物的蛋白质变性。（七）酶的化学本质及特性是什么？ 酶的化学本质：大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。 酶的特性:1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；3、多样性：酶的种类很多，大约有4000多种；4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。5、活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等。 6.有些酶的催化性与辅因子有关。7.易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。 （八）核酸的基本结构单位是什么？磷酸、戊糖、碱基是如何构成核苷酸的？ 核酸的基本结构单位是核苷酸。核苷中戊糖5’位碳上的羟基（—OH）和磷酸上的氢（—H）结合，脱掉一分子的水，形成的化合物，称为核苷酸，即单核苷酸，其连接键为磷酸酯键。（九）什么是3，-5，磷酸二酯键？什么是多核苷酸的5，端和3，端？ 是由前一个核苷酸戊糖3’碳位上的羟基与后一个核苷酸戊糖5’碳位磷酸上的氢结合，在核酸聚合酶的催化下，脱掉一分子连接而成。 在戊糖5’碳位上油磷酸基游离者，称为5’端，即首段。而戊糖3碳位上油羟基游离者，称为3端，即尾端。 （十三）DNA的功能？ DNA是遗传物质，是遗传信息的载体。在遗传信息的传递过程中，DNA分子要进行自我复制，然后经过细胞分裂，将遗传信息传给子代细胞，并且在子代细胞中，DNA分子中的遗传信息经过转录、翻译，才能表达出相应的遗传性状。：1.DNA的半保留复制。2.DNA的转录。 (十四) RNA的种类有哪些?它们的结构特点和功能？ tRNA（转运RNA）, rRNA（核糖体RNA）, mRNA（信使RNA）。还有核酶和微小RNA等。功能：mRNA 从细胞核内的DNA分子上转录出遗传信息。并带到细胞质的核糖体上，作为合成蛋白质的模板。 tRNA 是识别被激活的氨基酸，合成氨酰-tRNA复合体，并借自身的反密码子与mRNA上的密码子‘咬合’，将携带的氨基酸运输到核糖体，供合成蛋白质需要。
《生物医用材料》课程教学大纲 课程编号：BFMA2004 课程类别：专业基础课 授课对象：材化部生物功能材料专业大学三年级本科生 开课学期：春季 学分：3 学分/54 学时 主讲教师：孟凤华教授 指定教材：巴迪?D.拉特纳等编著、顾忠伟等译校的《生物材料料学：医用材料导论(原书第2版中文版)》，2011。 教学目的： 生物医用材料学是生物医学科学中的最新分支学科，是生物、医学、化学和材料科学交叉形成的边缘学科。生物医用材料学是生物医学工程学的四大支柱之一，因此生物医用材料学是生物医学工程系本科学生必不可少的的一门专业课程。生物医学材料学是多门学科相互借鉴结合、相互交叉渗透、突破旧有学科的狭小范围而开创的一门新学科。本课程较系统的介绍生物医用材料学的基本概念，主要内容，研究现状及发展趋势，力求对生物医用材料学领域所涉及的材料学、化学、生物学、医学的有关知识进行较详细的介绍。以《生物医学材料学》为主要讲授内容，并结合科研和本学科发展最新动态，补充讲授纳米药物输送、组织工程等新内容。通过本课程的学习，使学生对生物医用材料学科的内容和知识有一个全面的了解，开拓知识面，为今后的深造和科研打下基础。 概述 课时：共1课时 教学内容： 序言 生物材料科学：多学科奋进的科学 生物材料的发展历史 第1部分材料科学与工程 第1章材料性质 课时：共2课时 教学内容： 1.1 引言 1.2 材料的本体性质 1.3 有限元分析 1.4 材料的表面性质和表征 1.5 水在生物材料中的作用 思考题： 1、简述影响材料的本体性质及测定方法。 2、简述材料的表面性质及常用的表面分析方法。 3、水在生物材料中起什么作用？ 第2章医用材料的种类 课时：共12课时 教学内容：
我国生物医用材料现状 我国是生物医用材料和器械的需求大国，医疗保健服务人口基数大，医疗费用近十年平均增长率近20%，远远高于同期国民经济增长率，已逐渐成为社会和公民的沉重负担。因此，利用现代高科技，加速生物材料及制品的开发，解除千百万患者的痛苦，提高生活及健康水平，无疑是非常有意义的，也是社会发展的呼唤。生物材料及制品投入产出比高，经济效益十分显著，易于形成科技经济一体化发展，并可带动相关产业的改造。加速生物材料科技经济一体化发展，对于我国参与世界经济发展竞争具有重要意义。 但我国生物医用材料产业基础薄弱，生物医用材料及器械产品单一，技术落后，科研与产业脱节，70-80%要依靠进口。目前，植入体内的技术含量高的生物医用材料产品约80%为进口产品。常用的生物医用材料产品约20%为进口产品，2002年进口产品约100亿元人民币，此外还有大量的医用级原材料大多需要进口。同时，我国材料加工工艺差距较大，基础研究水平不高，这些都直接制约了新技术和新材料的开发和应用，加之资金及合作单位等原因造成生物医用材料科研成果难于产业化。在我国，药品和医疗器械产值的比例约为10：2.5，远远落后于国际上的比例（10：7）；而我国在世界生物材料及制品市场中所占份额不足3%。这意味着我国生物材料产业今后将直接面临着世界市场的竞争、限制和压力。 近年来随着国内高新技术发展，医疗器械产业的面貌变化很大。在2002年材料类医疗器械产值约300亿人民币，目前每年以10-15%的速度递增，预计到2010年可达600亿人民币，2020年可达1500亿元人民币。随着我国经济的发展，特别是广大农村和西部地区的生活水平提高，对生物医用材料需求可能会大于这些预测产值。十几亿人口医疗保健需求的巨大压力与我国生物材料、医疗器械及制药工业的薄弱基础形成了尖锐矛盾。这对于我国的经济、社会发展来说，既是难得的机遇．又是一个巨大的挑战。 目前，我国已取得了一批具有自主知识产权的技术项目，并逐步形成了生物医用材料的研发机构和团队。涉及到生物医用材料的学会及协会组织有中国生物医学工程学会生物医用材料分会、中国人工器官学会、北京生物医学工程学会、上海市生物医学工程学会生物医用材料专业委员会、四川省生物医学工程学会、重庆市生物医学工程学会、中国生物复合材料学会和中国生物化学与分子生物学会等。目前，国家已经建立与生物医用材料相关的各类国家重点实验室及研究中心十余家（见表1）。中国科学院系统的金属所、硅酸盐所、化学所、大连化物所、长春应化所和成都有机所都有专门从事生物医用材料研发的团队和学术带头人；同时在北京、天津，上海、广州、武汉、成都、西安也已逐步形成了基于各地区主要大学和研究机构的生物医用材料研发团队和学术带头人。已取得具有自主知识产权的技术项目有：羟基磷灰石涂层技术、聚乳酸及可吸收骨固定和修复材料、胶原和羟基磷灰石复合骨修复材料、自固化磷酸钙材料、介入支架材料、纳米类骨磷灰石晶体与聚酰胺仿生复合生物活性材料、氧化钛和氮化钛涂层技术、免疫隔离微囊材料、壳聚糖防粘连材料、海藻酸钠血管栓塞材料。 表1 国内主要研究机构及重点研究方向 机构名称重点研究方向
生物医用纺织材料及其器件研究进展 生物医用纺织材料是生物医用材料的重要组成部分，是以纤维为基础、纺织技术为依托、医疗应用为目的的医用材料，用于临床诊断、治疗、修复、替换以及人体的保健与防护。生物医用纺织材料是纺织与材料、生物、医学及其他相关基础学科深度交叉融合产生的一类医用材料，其产品是医疗器械的一个重要组成部分，由各级食品药品监督部门监管。与服用和家用纺织品相比，生物医用纺织品研发流程长，产品审批手续复杂，故新产品注册上市所需时间更长。 生物医用纺织材料按来源分类可分为生物医用金属纤维( 如不锈钢丝缝合线) 、生物医用无机非金属纤维( 如氧化铝纤维) 和生物医用高分子纤维。其中，以高分子纤维居多。生物医用高分子纤维包括: 1) 天然高分子基生物医用纤维，含纤维状的天然物质直接分离、精制而成的天然纤维和用天然高分子为原料经化学和机械加工制成的纤维，如纤维素及其衍生物纤维( 氧化纤维素) 、甲壳素及其衍生物纤维、蚕丝和骨胶原纤维等; 2) 合成高分子基生物医用纤维，如聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乳酸纤维等。 生物医用纺织材料纤维的主要成型方法有: 干法纺丝、湿法纺丝、熔融纺丝、干湿纺丝、乳液纺丝、凝胶纺丝等。不同的纺丝方法可获得不同的截面形态和直径尺度的纤维。截面形态包括圆形、三角、核壳及中空型等。根据不同的成型方法可获得从纳米级到毫米级的不同纤维尺度。熔融和湿法纺丝的纤维直径与大多数动植物细胞尺度相近，而静电纺丝纤维更接近于病毒的尺度。 生物医用纤维可经纺织手段制备成一维(线状)、二维(平面) 或三维(管状)纺织品。其手段主要是指机织、针织、编织、非织、静电纺及复合成型方法。实际研发过程中，常常根据医疗产品的需求，可选择1种或数种纺织手段来进行成型。生物医用纺织品具有规则的多孔结构且连续贯穿，表面拓扑形貌规则且易控，厚度可在1 × 102～ 1 × 107nm范围内调节。通过不同的纺织手段获得的纺织品，其力学性能各具特色且调节范围大。 生物医用纺织材料在临床上具有广泛的用途，可独立或参与制成人体器官或组织的替代物，不同的产品具有不同的医学功能。1) 支持运动功能: 人工关节、人工骨、人工肌腱等; 2) 血液循环功能: 人工心脏瓣膜、人工血管等; 3) 呼吸功能: 人工肺、人工气管、人工喉等; 4) 血液净化功能: 人工肾、人工肝等; 5) 消化功能:人工食管、人工胆管、人工肠等;6) 泌尿功能: 人工输尿管、人工尿道等; 7) 生殖
登陆QQ邮箱，对比重点是否有出路 1、败血症：病原菌侵入血流，并在其中生长繁殖，同时，产生毒素，引起严重中毒症状。 2、病原微生物：对人类和动物、植物具有致病性的微生物称病原微生物。 3、潜伏感染：宿主与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态，病菌潜伏在病灶内或某些特殊组织中，一般不出现在血液、分泌物或排泄物中，一旦机体抵抗力下降，潜伏致病菌大量繁殖，即可使疾病复发。 4、菌群失调：是指在原微生境或其他有菌微生境内正常微生物群发生的定量和定性的异常变化。这种变化主要是量的变化，故也称比例失调。 5、消毒：杀灭物体上的病原微生物，但不一定能杀死芽胞的方法 6、无菌操作：防止微生物进入人体或其他物体的操作方法。 7、条件致病微生物：某些微生物在正常情况下不致病，但在正常菌群当其菌群失调、定位转移、宿主转换或宿主抵抗力的严重降低时，可引起疾病，称条件致病菌。 8、显性感染：当机体抗感染的免疫力较弱，或侵入的致病菌数 量较多、毒力较强，以致机体的组织细胞受到不同程度的损害，生理功能也发生改变，并出现一系列的临床症状和体症。 9、菌落：单个细菌经培养后分裂繁殖成的一堆肉眼可见的细菌集团 10、毒血症：致病菌侵入宿主体内后，只在机体局部生长繁殖，病菌不进入 血循环，但其产生的外毒素入血。外毒素经血到达易感的组织和细胞，引起特殊的毒性症状。 11、半数感染量：表示在规定时间内，通过指定感染途径，使一定体重或年龄的某种动物半数感染所需最小细菌数或毒素量。 12、灭菌：杀灭物体上所有微生物，包括病原微生物、非病原微生物和芽胞的方法。 13、微生物：自然界中一些个体微小、结构简单、肉眼直接看不到 的微小生物。 14、CPE：即致细胞病变效应，是指病毒感染引起的、光学显微镜下可见的受感染组织细胞的形态学改变。 15、侵袭力：是指致病菌突破机体的防御功能，在体内定居、繁殖和扩散的能力。 与细菌的表面结构和产生的胞外酶有关 16、肥达试验：系用已知的伤寒杆菌O、H抗原和甲、乙型副伤寒杆菌的H抗原，与不同稀释度的待检血清作定量凝集试验，根据抗体的含量和动态变化以辅助临床诊断伤寒、副伤寒的一种血清学试验。 17、菌群失调症：是指在原微生境或其他有菌微生境内正常微生物群发生的定量和定性的异常变化。这种变化主要是量的变化，故也称比例失调。 18、结核菌素试验：属于迟发型超敏反应，用结核菌素试剂做皮肤试验，感染过结核分枝杆菌或接种过卡介苗者一般都出现阳性反应 19、慢发病毒感染：病毒或致病因子感染后，经过很长的潜伏期，有的可达数年或数十年之久，以后出现慢性进行性疾病，直至死亡。如HIV的艾滋病和麻疹病毒的亚急性脑。。 20、溶原性转换：是指当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原状态时而使细菌获得新的性状。 1、简述破伤风梭菌的致病机制及防治原则。 感染条件：伤口需形成厌氧微环境，伤口窄而深（如刺伤），伴有泥土或异物感染;大面积创伤、烧伤，坏死组织多，局部组织缺血；同时有需氧菌或兼性厌氧菌混合感染。
生物医用材料项目 计划书 规划设计/投资分析/产业运营
报告说明— 生物医用材料是当代科学技术中涉及学科最为广泛的多学科交叉领域，涉及材料、生物和医学等相关学科，是现代医学两大支柱—生物技术和生 物医学工程的重要基础。由于当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生 物学的进展，在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，加之现 代医学的进展和临床巨大需求的驱动，当代生物材料科学与产业正在发生 革命性的变革，并已处于实现意义重大的突破的边缘─再生人体组织，进 一步，整个人体器官，打开无生命的材料转变为有生命的组织的大门。在 我国常规高技术生物医用材料市场基本上为外商垄断的情况下，抓住生物 材料科学与工程正在发生革命性变革的有利时机，前瞻未来20-30年的世 界生物材料科学与产业，刻意提高创新能力，不仅可为振兴我国生物材料 科学与产业，赶超世界先进水平赢得难得的机遇，且可为人类科学事业的 发展做出中国科学家的巨大贡献。 该生物医用材料项目计划总投资18499.76万元，其中：固定资产投资15275.39万元，占项目总投资的82.57%；流动资金3224.37万元，占项目 总投资的17.43%。 达产年营业收入25185.00万元，总成本费用19480.33万元，税金及 附加309.62万元，利润总额5704.67万元，利税总额6801.14万元，税后 净利润4278.50万元，达产年纳税总额2522.64万元；达产年投资利润率
30.84%，投资利税率36.76%，投资回报率23.13%，全部投资回收期5.82年，提供就业职位434个。 生物医用材料及植入器械产业是学科交叉最多、知识密集的高技术产业，其发展需要上、下游知识、技术和相关环境的支撑，因此产业高度集 中(垄断)，产品多样或多角化是生物医用材料产业发展的又一特点和趋势。2010年世界医疗器械产业由27000个医疗器械公司构成，其中90%以上为 中小企业。发达国家的中小企业主要从事新产品、新技术研发，通过向大 公司转让技术或被大公司兼并维持生存。大规模产品生产及市场运作基本 上由大公司进行。不同于我国医疗器械企业“多、小、散”的局面，发达 国家医疗器械产业已形成“寡头”统治的局面，全球市场也呈现类似的格局。2009年，排名前50位的跨国大公司占有全球医疗器械市场的88%，其 中排名前25位的公司占有75%；2008年6家美、英公司：DePuy，Zimmer，Stryker，Biomet，Medtronic，SynthesMathys和Smith&Nephew占有全球 骨科材料和器械市场的≈75%，其中前4家美国公司和英国Smith&Nephew 公司占有人工关节市场的90%；6家大公司：Johnson&Johnson，Abbott，BostonScientific，Medtronic，CRBard(美国)，Terumo(日本)公司占有心 脑血管系统修复材料及植(介)入器械市场的80-90%；5家大公司：BaxterInternational(美国)，Fresenius(德国)，Gambro(瑞典)，Terumo 和AsahiMedia(日本)占有血液净化及体外循环系统材料和装置市场的80%；牙种植体和牙科材料市场基本上为Straumann(瑞士)，
医用金属材料的研究进展 姓名：因 学号： 专业：材料
摘要：介绍了医用金属材料目前的研究现状、性能和应用,指出了医用金属材料 应用中目前存在的主要问题,阐述了近年来生物医用金属材料的新进展1。Medical metal materials with high strength toughness, fatigue resistance, easy processing and forming excellent properties become clinical dosage biggest and wide application of biomedical materials. 关键词：医用金属种类应用研究进展 一生物医用金属材料的简介 生物医用材料是指能够植入生物体或与生物组织相结合的材料,可用于诊断、治疗,以及替换生物机体中的组织、器官或增进其功能。生物医用金属材料是用作生物医用材料的金属或合金，又称外科用金属材料或医用金属材料，是一类惰性材料2。这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛，遍及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外，优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变，前者可能导致毒副作用，后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有纯金属钛、钽、铌、锆等、不锈钢、钴基合金和钛基合金等3。 二生物医用金属材料的特性 2.1材料毒性 生物医用金属材料的毒性主要来自金属表面离子或原子因腐蚀或磨损进入周围生物组织，由此作用于细胞，抑制酶的活性，组织酶的扩散和破坏溶酶体。具体可表现为与体内物质生成有毒化合物。并且金属离子进入组织液，会引起水肿、栓塞、感染和肿瘤等。一般才用的降毒方法包括合金化、提高耐蚀性、提高光洁度、表面涂层等4。 2.2生理腐蚀性 生物医用金属材料的生理腐蚀性是决定材料植入后成败的关键，其产物对生物机体的影响决定植入器件的使用寿命。 2.3力学性能 生物医用金属材料需要有足够的强度与塑性。一般说来，对人工髋关节金属材料的要求是：屈服强度>450Mpa；抗拉强度>800Mpa；疲劳强度>400Mpa；延伸率>8%。通常材料的弹性模量大于骨的弹性模量，由此会使得材料与骨应变不同，界面处发生的相对位移造成界面松动；除此产生应力屏蔽，引起骨组织的功能退化或吸收8。 2.4耐磨性 耐磨性影响植入摩擦器件的寿命；以及可能产生有害的金属微粒或微屑，导致周围组织的炎性、毒性反应。可通过提高硬度，表面处理等方法进行改善。 三医用金属材料的种类
2019年生物医用材料市场分析 报告
正文目录 1.生物医用材料行业快速发展 (4) 1.1.生物医用材料行业规模加速扩大 (4) 1.2.透明质酸应用领域愈发广泛 (5) 1.2.1.透明质酸宝藏逐渐被挖掘 (6) 1.2.2.透明质酸主流提取方式 (7) 1.2.3.透明质酸应用领域广泛 (8) 2.医疗美容服务行业蓬勃发展 (9) 2.1.非手术类医美项目占比逐渐提升 (9) 2.2.我国是全球增速最快的医美市场之一 (10) 2.3.透明质酸生产商处于医美产业链上游 (12) 3.医美透明质酸市场空间大 (12) 3.1.交联技术释放透明质酸魅力 (13) 3.2.玻尿酸成为拉动医药级HA增长的主要动力 (15) 3.2.1.透明质酸原料市场规模稳步提升 (15) 3.2.2.玻尿酸拉动医药级HA市场增长 (16) 3.3.医药级HA竞争格局良好 (17) 3.3.1.医美玻尿酸原料国内企业占优 (17) 3.3.2.骨科玻璃酸钠注射液国产主导 (18) 3.3.3.眼科透明质酸国产化明显 (18) 3.3.4.防粘连医用透明质酸钠昊海独大 (19) 4.主要相关企业登陆科创板 (19) 5.配置建议 (22) 6.风险提示 (23)
1.生物医用材料行业快速发展 1.1.生物医用材料行业规模加速扩大 生物医用材料是医疗器械的重要组成部分，是一类用于诊断、治疗、修复和替代人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。在众多生物医用材料中，生物医用高分子材料发展最早、应用最广泛、用量最多，其按照来源可以分为天然高分子材料和合成高分子材料，按照性质又可分为非降解型材料和可生物降解材料。医用透明质酸钠、医用几丁糖等属于生物医用高分子材料中天然、可降解的生物医用材料。天然可生物降解的高分子生物医用材料功能多样、机体相容性好，以及易于改性、杂化等，加上其能在水存在的环境下被酸、碱、酶或微生物促进而降解，因而被广泛地用于药物载体、修复材料和体内植入器件材料等。 图表1：生物医用材料组成体系 目前，我国生物医用材料产业仍处于起步阶段，其发展模式以资源消耗、廉价劳动力等物质要素驱动型为主，产品技术结构以低端产品为主，高端生物医用材料市场国产产品占有率不足30%。国内常用生物医用材料产品主要为低值一次性产品（如一次性注射器、输液器、采血器、血袋等）、敷料、缝合线（针）等；而技术含量较高的植入性生物医用材料则较为薄弱，主要依赖进口。 近年来，全球高新技术生物材料及制品产业形成并蓬勃发展，2016年全球生物医用材料市场规模已达1709亿美元，预计2020年市场规模将突破3000亿美元。我国生物医用材料产业起步于20世纪80年代初期，2016年国内生物医用材料市场规模达1730亿元，2010-2016年CAGR达到17.13%，预计2020年其市场规模将达到4000亿元，2016-2020年CAGR将达到23.31%。