纳米生物医用材料 2

一、纳米生物医用材料的发展概况和趋势1.1生物医用材料的概念和分类。生物医学材料，或生物材料，是与生物系统相互作用以诊断、治疗或替换体内组织和器官或增强其功能的材料。特点：多学科跨学科跨学科，涉及材料、生物、医学、物理、化学、制造等。分类：生物惰性材料和生物活性材料根据与生物体的作用方式。按材料性质分类：生物医学金属材料、生物聚合物材料、生物陶瓷、生物医学复合材料等。按来源分类：1.2生物医用材料的发展方向；1.纳米技术和生物材料纳米是长度单位，十亿分之一米。纳米结构是指100纳米以下的微结构。2.用于控制药物释放技术的生物材料3。生物可降解和生物活性材料4。组织工程材料组织工程是近十年发展起来的一门新兴学科。它是一种“体外或组织”，应用生命科学和工程的原理和方法来研究和开发组织和器官的修复和替换，或增强其功能。关键是构建细胞和生物材料的三维空间复合体(支架)。组织工程学(TissueEngineering)，应用工程学和生命科学原理培育出一种活体组织替代品，用于修复、维持和改善人体组织的功能。组织工程是一门只有十多年历史的新兴学科。它于1987年由美国国家科学基金会首次正式提出并确定。中国青年学者曹以林教授于1996年在世界上首次成功地在裸鼠背上培养出人型耳廓软骨支架，从而获得美国整形外科最高荣誉、巴雷特布朗奖、8w体外、PGA、8w体外、PCL、组织工程研究内容、细胞、支架材料、生长因子、组织构建。细胞学、分子生物学、材料科学、生物力学、医学等学科，1.3纳米生物医学材料及其进展，纳米无机生物材料和纳米生物聚合物药物的纳米技术，1.4生物降解性和生物吸收性，生物降解性：自然界中微生物(细菌、酶、真菌)作用降解的聚合物。可生物降解的不包括非酶水解和物理溶解，但包括医用材料中的水解。生物可吸收性：指通过生物降解或水解和溶解在体内代谢而消失的物质。生物降解性但不一定是可吸收的通常是可生物降解的(聚乙二醇除外)。1.降解和吸收机制，物理应激，化学水解，氧化和酸碱相互作用生化酶和微生物作为植入体内的物质主要接触组织和体液，水解和酶解是主要的降解机制。生物可降解吸收聚合物、天然聚合物、蛋白质：蚕丝、胶原多糖：甲壳素、纤维素、海藻酸、透明质酸、合成聚合物、化学合成和微生物合成：聚羟基酸酯、聚碳酸酯、聚原酸酯、聚磷酸酯、聚氨基酸、聚磷酸酯等。组织工程研究中的种子细胞，干细胞：干细胞是早期未分化的原始细胞，可以在不同条件下生长不同的人类组织细胞。胚胎干细胞是从早期胚胎的细胞群或原始生殖细胞中分离的多能细胞。如果来源于受精卵形成的胚泡，它可以不断自我更新并分化成任何类型的组织细胞。成人干细胞是从成人或动物的各种组织中分离的多能细胞，如骨髓、脑、脐带血、肝、心脏、胰腺、皮肤、角膜等。它只能定向分化成一种或一种特定的组织细胞，如骨髓中的造血干细胞。理想的组织工程支架材料要求：良好的生物相容性：无毒、无致畸、有利于种子细胞的粘附和增殖、无毒降解产物、无炎症反应。生物降解性好：完全降解，降解速率与组织细胞的生长速率相适应，降解时间可以人为控制，材料具有三维多孔结构：材料具有合适的孔径、高孔隙率(90%以上)和高的内比表面积，有利于细胞粘附生长、血管和神经生长以及新陈代谢。具有良好的可塑性：材料可以预先制成一定的形状。具有一定的机械强度和良好的材料-细胞界面：有利于细胞粘附、增殖、激活细胞特异性基因表达和维持正常的细胞表型表达。材料SFORBONETISUEENGINEERING，溶剂涂层和成孔剂分解(L-丙交酯-共-D，L-丙交酯)(PLDL，70336030%)，偶氮二甲酰胺(C2H4N4O2):PLDL，丙酮，钢丝，涂层，捆扎，热收缩管，加热，熔化，脱模，发泡剂分解，淬火，脱油，抽出钢丝，多孔支撑物，代表性微-CTIMageSoorizedPooruspLDsCafFoldCreatedUsingSolutionCoatingAndPoorgenDecompositeTechnique。显示了5%(a)、15%(b)和30%(c)的氮二碳纳米造山浓度，以及相应的30切片的横截面图像，分别为5%(d)、15%(e)和30%(f)。图3 . 12.5%(w/v)的半晶体crystallinePLLAandamorphousPDLLAfoams的半图像和横截面。(a)PLLA，直接液化氮；(b)PLLA，5毫米汞柱温度；(c)PDLLA，5分钟砷化温度，图。烧结微球矩阵(425590毫米)在(a)24小时和(b)72小时加热后的比较。微球温度为62，图。电子显微照片烧结微球矩阵58:42 laga显示微球被拉伸。微球温度为72小时62，45%二氧化硅，24.5，24转基因蛋白质已经成功地用于血管再生。公司：器官发生，高级问题，基因技术，生命细胞，生殖。什么是天然高分子材料？生物可吸收的医用聚合物包括：天然聚合物和合成聚合物，生物材料包括：生物无机材料(如羟基磷灰石)和生物聚合物材料，1.3.1胶原蛋白，胶原蛋白：存在于生物组织中的蛋白质，或提取胶原蛋白时其结构没有改变的蛋白质。特点：不溶于水，不能被蛋白酶利用。胶原蛋白：从生物体组织中提取的胶原蛋白，其结构和相对分子质量发生变化。特点：溶于水，可被蛋白酶利用，所有多细胞生物都含有胶原蛋白，哺乳动物所有蛋白质中约30%是胶原蛋白。胶原蛋白是皮肤、骨骼、肌腱、软骨、血管和牙齿的主要纤维成分，细胞骨架的重要成分也是胶原蛋白，因此，胶原蛋白不同程度地存在于所有器官中。胶原蛋白有19种(目前有27种)，型：主要分布在骨、腱和皮肤中，型：透明软骨，型：皮肤、肺和子宫，占胶原蛋白重量的80-90%，胶原蛋白的类型、结构为-甘氨酸-脯氨酸-蛋氨酸-甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸-甘氨酸-脯氨酸-精氨酸-甘氨酸-亮氨酸-脯氨酸-甘氨酸-脯氨酸-甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸-丙氨酸-脯氨酸-甘氨酸-甘氨酸-脯氨酸-甘氨酸-甘氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸-脯氨酸-高脯氨酸-胶原蛋白在所有的胶原多肽链中，每三个残基总是甘氨酸，另外两个残基中的脯氨酸和羟脯氨酸也相对频繁。2，1，1，1，1000个氨基酸形成一条多肽链，2，1和1，2三条多肽链形成螺旋前胶原、原纤维胶原、微纤丝(5)、胶原纤维、胶原纤维束单元、多纤维集合体、腱、2和3纤维束，而I型胶原的制备可以从牛皮、牛筋和家禽组织中分离出来。在制备过程中，采用酶和非酶处理去除非胶原或胶原分子的非螺旋端。不溶性胶原蛋白的制备、未硬化皮肤的冷却至-20或石灰处理、切片、酸化、研磨、pH5.3、用蒸馏水和异丙醇洗涤以去除脂肪、可溶性胶原蛋白的制备和应用、胶原蛋白是一种具有良好生物特性和弱抗原性、生物降解性和止血性的材料。1.3.2明胶，通过明胶胶原的部分水解获得的一类蛋白质。A型和B型明胶是分别用酸和碱处理胶原蛋白得到的。制备和加工，酸碱法，A型明胶：来自猪皮；B型明胶来源于骨、猪皮，经洗脱异物、酸溶胀、高温提取4-5次、过滤、减压蒸馏浓缩、冷却、干燥、研磨、HAP-明胶涂层的聚酰胺可降解骨折内固定材料牟敬方唐吴是(清华大学化学系，北京100084)采用醋酸2明胶2羟基磷灰石(HAP)体系，将聚酰胺可降解骨折内固定材料表面用浆料粘合剂涂布法涂布，获得完全覆盖均匀的具有一定粘合强度的HAP涂层。XRD、SEM和FT2IR实验表明，该方法得到的羟基磷灰石涂层的主要成分以羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)的形式存在，保持了具有生物活性的结构形态，具有良好的结晶度。该涂层具有一定的孔隙率，有利于新骨组织的生长，还能吸附其他生物活性物质和药物。该方法是提高骨植入体生物活性的有效方法。生物医学工程杂志2002；19 (4): 576 578，1.3.3壳聚糖甲壳素，又称甲壳质、甲壳质、壳聚糖、蟹壳素，是自然界中唯一的碱性多糖。它是通过以-1，4糖苷键的形式连接N-乙酰基-2，2-脱氧葡萄糖而形成的多糖。甲壳质被脱乙酰化成甲壳质。甲壳素最早是在1811年由法国布拉孔诺发现的。甲壳质是仅次于纤维素的第二大天然有机物，广泛存在于虾、蟹、昆虫的壳以及真菌和一些藻类的细胞壁中。(1)节肢动物(甲壳纲：虾、蟹等。含几丁质58%85% 85%) (2)软体动物(双壳类-石鳖、腹足纲-鲍鱼、蜗牛)(3)环节动物原生动物-角生动物(4)原生动物原生动物(5)腔肠动物(6)藻类(7)真菌(8)其他动物的坚硬部位如关节、蹄、脚等。)，甲壳质：甲壳质甲壳质通过用碱或酸分解从虾和蟹中分离出甲壳质甲壳质：甲壳质悬浮在浓碱性水中并经受热处理甲壳素、壳聚糖和的基本结构单元是二糖壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰化的产物，55%以上的壳聚糖溶于1%的乙酸或1%的盐酸中，其结构、自组装和表征为聚己内酯-负载的正辛基-O-硫酸酯酶三聚体系统、胶体和表面生物界面：(2004)39(69-75)，由尿钙高效递送/JouralOfControlledRelease 93(2003)389402，1.4可降解吸收聚合物，天然聚合物，蛋白质：丝，胶原多糖：几丁质，纤维素，藻酸，透明质酸，合成聚合物，化学合成和微生物合成：聚羟基酸酯，聚碳酸酯，聚原酸酯，多磷酸，聚氨基酸，多磷酸酯等。典型的合成生物可降解聚合物，可生物降解的聚酯，聚乙醇酸(PGA): 1，结构和性能，结构性能高结晶度35-40%，高熔点220-225，较低的玻璃化转变温度35-40度，溶解性差，机械性能强，仅溶于高度氟化的有机溶剂，聚乳酸(PLA): 1，结构，2，合成，PLA，4，应用，药物控释骨折内固定材料组织工程形状记忆材料，聚乳酸材料在体内的应用3