臨床醫(yī)學(xué)和麻醉學(xué)范文
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第1篇
2生物材料的類型與應(yīng)用生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細(xì)研究過的生物材料已經(jīng)超過一千種,在醫(yī)學(xué)臨床上廣泛應(yīng)用的也有幾十種,涉及材料學(xué)科各個領(lǐng)域。依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),可以分為不同的類型。
2.1以材料的生物性能為分類標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復(fù)合材料四類。
2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一類在生物環(huán)境中能保持穩(wěn)定,不發(fā)生或僅發(fā)生微弱化學(xué)反應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)材料,主要是生物陶瓷類和醫(yī)用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機(jī)體內(nèi)也只是基本上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),它與組織間的結(jié)合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機(jī)械嵌聯(lián),即形態(tài)結(jié)合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復(fù)合材料的人工關(guān)節(jié)和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關(guān)節(jié);純剛玉—金屬復(fù)合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈?zhǔn)较リP(guān)節(jié),其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷該材料主要用來制作部分人工關(guān)節(jié)。(3)Si3N4陶瓷該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫(yī)用碳素材料它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關(guān)節(jié)等方面的材料。(5)醫(yī)用金屬材料該類材料是目前人體承重材料中應(yīng)用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環(huán)境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。
2.1.2生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調(diào)節(jié)生物活性的生物醫(yī)學(xué)材料。但是,也有人認(rèn)為生物活性是增進(jìn)細(xì)胞活性或新組織再生的性質(zhì)。現(xiàn)在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎(chǔ),其應(yīng)用范圍也大大擴(kuò)充.一些生物醫(yī)用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機(jī)質(zhì)成分為該材料,故當(dāng)材料植入體內(nèi)時不僅能傳導(dǎo)成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應(yīng).生物活性材料主要有以下幾類:
(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究,在近代生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域一直受到人們的密切關(guān)注.羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機(jī)成分,結(jié)構(gòu)也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優(yōu)于各類醫(yī)用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應(yīng)用于生物硬組織的修復(fù)和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細(xì)胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應(yīng)用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強(qiáng)度低的限制,因此在承重材料應(yīng)用方面受到了限制.現(xiàn)在該材料已引起世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前制備多孔陶瓷和復(fù)合材料是該材料的重要發(fā)展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫(yī)用為目的,主要包括制粉、燒結(jié)、性能實驗和臨床應(yīng)用幾部分。
(2)磷酸鈣生物活性材料這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補(bǔ)和固定關(guān)節(jié)的新型材料,有望部分取代傳統(tǒng)的PMMA有機(jī)骨水泥.國內(nèi)研究抗壓強(qiáng)度已達(dá)60MPa以上。后者具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和生物活性,可用于無機(jī)骨水泥的補(bǔ)強(qiáng)及制備有機(jī)與無機(jī)復(fù)合型植入材料。
(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內(nèi),在外部交變磁場作用下,產(chǎn)生磁滯熱效應(yīng),導(dǎo)致磁性材料區(qū)域內(nèi)局部溫度升高,借以殺死腫瘤細(xì)胞,抑制腫瘤的發(fā)展。動物實驗效果良好。
(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃兩類。目前關(guān)于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。
2.1.3生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發(fā)生分解,分解產(chǎn)物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復(fù)良性骨腫瘤或瘤樣病變手術(shù)刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據(jù)要求制成一定形狀和大小的中空結(jié)構(gòu),用于各種骨科疾病。
2.1.4生物復(fù)合材料生物復(fù)合材料又稱為生物醫(yī)用復(fù)合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料,并且與其所有單體的性能相比,復(fù)合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進(jìn)一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復(fù)或替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能以及人工器官的制造,它除應(yīng)具有預(yù)期的物理化學(xué)性質(zhì)之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復(fù)合之后不允許出現(xiàn)有損材料生物學(xué)性能的性質(zhì)。按基材分生物復(fù)合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復(fù)合材料的基材,又可作為增強(qiáng)體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質(zhì)各異的生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料,利用生物技術(shù),一些活體組織、細(xì)胞和誘導(dǎo)組織再生的生長因子被引入了生物醫(yī)學(xué)材料,大大改善了其生物學(xué)性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫(yī)學(xué)材料的一個十分重要的發(fā)展方向,根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應(yīng)類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數(shù)組織均可視為復(fù)合材料,生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料的發(fā)展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。
2.2以材料的屬性為分類標(biāo)準(zhǔn)
2.2.1生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫(yī)用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能,是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應(yīng)用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外,優(yōu)良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫(yī)用金屬材料應(yīng)用中的主要問題是由于生理環(huán)境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴(kuò)散及植入材料自身性質(zhì)的退變,前者可能導(dǎo)致毒副作用,后者常常導(dǎo)致植入的失敗。已經(jīng)用于臨床的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。
2.2.2生物醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發(fā)展的領(lǐng)域。它有天然產(chǎn)物和人工合成兩個來源,該材料除應(yīng)滿足一般的物理、化學(xué)性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質(zhì)醫(yī)用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定,不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損等,并具有良好的物理機(jī)械性能。并不要求它絕對穩(wěn)定,但是要求其本身和少量的降解產(chǎn)物不對機(jī)體產(chǎn)生明顯的毒副作用,同時材料不致發(fā)生災(zāi)難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復(fù)體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和性能蛻變,其降解產(chǎn)物能通過正常的新陳代謝或被機(jī)體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達(dá)載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫(yī)用高分子材料還可分為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組織等修復(fù)材料。用于心血管系統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料應(yīng)當(dāng)著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細(xì)胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質(zhì)等。
2.2.3生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫(yī)用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機(jī)非金屬材料。此類材料化學(xué)性能穩(wěn)定,具有良好的生物相容性。一般來說,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經(jīng)簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫(yī)學(xué)問題的出現(xiàn),對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強(qiáng)調(diào)的是材料在生物體內(nèi)的組織力學(xué)環(huán)境和生化環(huán)境的適應(yīng)性,而現(xiàn)在組織電學(xué)適應(yīng)性和能參與生物體物質(zhì)、能量交換的功能已成為生物材料應(yīng)具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料該類材料是將天然有機(jī)物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機(jī)生物材料復(fù)合,來模擬人體硬組織成分和結(jié)構(gòu),以改善材料的力學(xué)性能和手術(shù)的可操作性,并能發(fā)揮天然有機(jī)物的促進(jìn)人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復(fù)合材料該類材料是利用骨的壓電效應(yīng)能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復(fù)合,在進(jìn)行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產(chǎn)生的壓電效應(yīng)來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當(dāng)局部被加熱到43~45℃時,癌細(xì)胞很容易被殺死。現(xiàn)在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復(fù)合,填充在因骨腫瘤而產(chǎn)生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產(chǎn)生局部發(fā)熱,殺死癌細(xì)胞,又不影響周圍正常組織。現(xiàn)在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應(yīng)用鮮有報道,但其發(fā)展應(yīng)用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學(xué)和生物性能差別很大,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發(fā)展前途.臨床應(yīng)用中,生物陶瓷存在的主要問題是強(qiáng)度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學(xué)穩(wěn)定性比金屬、有機(jī)材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強(qiáng)度則很難滿足人體承力較大部位的需要。
2.2.4生物醫(yī)用復(fù)合材料此類材料在2.1.4中已有介紹,此處不再詳述
2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材
料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構(gòu)型而進(jìn)行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構(gòu)型、重建新的物理形態(tài)的強(qiáng)烈處理.由于經(jīng)過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構(gòu)型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態(tài)過程的修復(fù)和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復(fù)體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復(fù)體、鞏膜修復(fù)體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強(qiáng)劑和血液透析膜等.
3.生物材料的性能評價目前關(guān)于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產(chǎn)生反應(yīng)的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現(xiàn)在普遍認(rèn)為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內(nèi)的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結(jié)合完好的關(guān)鍵.關(guān)于生物材料生物學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)的研究始于20世紀(jì)70年代,目前形成了從細(xì)胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)以10993編號了17個相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),同時對生物學(xué)評價方法也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化.迫于現(xiàn)代社會動物保護(hù)和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進(jìn)行了大量的研究,同時利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細(xì)胞水平深入到分子水平.主要在體外細(xì)胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進(jìn)行了一些研究.但具體評價方法和指標(biāo)都未統(tǒng)一,更沒有標(biāo)準(zhǔn)化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發(fā)現(xiàn)評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關(guān)于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側(cè)重于對細(xì)胞功能的影響和分子生物學(xué)評價方面的一些研究。總之,關(guān)于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發(fā)展.而涉及材料的化學(xué)穩(wěn)定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內(nèi)長期埋植的穩(wěn)定性是需要開展評價研究的一個重要方面。
4生物材料的發(fā)展趨勢展望生物材料科學(xué)是20世紀(jì)新興學(xué)科中最耀眼的新星之一。現(xiàn)在,生物材料科學(xué)已成為一門與人類現(xiàn)代醫(yī)療保健系統(tǒng)密切相關(guān)的邊緣學(xué)科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關(guān),還因為它跨越了材料、醫(yī)學(xué)、物理、生物化學(xué)和現(xiàn)代高科技等諸多學(xué)科領(lǐng)域。現(xiàn)在對于該材料的研究已從被動地適應(yīng)生物環(huán)境發(fā)展到有目的地設(shè)計材料,以達(dá)到與生物組織的有機(jī)連接。并隨著生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應(yīng)用已從短期的替換和填充發(fā)展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術(shù)、信息處理技術(shù))相結(jié)合,制備富有應(yīng)用潛力的醫(yī)療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發(fā)展動態(tài)和目前的水平。分析認(rèn)為,以下幾個方面是生物材料今后研究發(fā)展的幾個主要方向:
(1)發(fā)展具有主動誘導(dǎo)、激發(fā)人體組織和器官再生修復(fù)功能的,能參與人體能量和物質(zhì)交換產(chǎn)生相互結(jié)合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。
(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進(jìn)行二元或多元復(fù)合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復(fù)或替代材料將成為研究的重要方向之一。
(3)制備接近天然人骨形態(tài)的、納微米相結(jié)合的、用于承重的、多孔型生物復(fù)合材料將成為方向之一。
(4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩(wěn)定性、減少用量及對機(jī)體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。
(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。
(6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點之一。
第2篇
2 生物材料的類型與應(yīng)用 生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細(xì)研究過的生物材料已經(jīng)超過一千種,在醫(yī)學(xué)臨床上廣泛應(yīng)用的也有幾十種,涉及材料學(xué)科各個領(lǐng)域。依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),可以分為不同的類型。
2.1 以材料的生物性能為分類標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復(fù)合材料四類。
2.1.1 生物惰性材料 生物惰性材料是指一類在生物環(huán)境中能保持穩(wěn)定,不發(fā)生或僅發(fā)生微弱化學(xué)反應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)材料,主要是生物陶瓷類和醫(yī)用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機(jī)體內(nèi)也只是基本上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),它與組織間的結(jié)合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機(jī)械嵌聯(lián),即形態(tài)結(jié)合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷 主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復(fù)合材料的人工關(guān)節(jié)和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關(guān)節(jié);純剛玉— 金屬復(fù)合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈?zhǔn)较リP(guān)節(jié),其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷 該材料主要用來制作部分人工關(guān)節(jié)。(3)Si3N4 陶瓷 該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫(yī)用碳素材料 它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關(guān)節(jié)等方面的材料。(5)醫(yī)用金屬材料 該類材料是目前人體承重材料中應(yīng)用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環(huán)境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。
2.1.2 生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調(diào)節(jié)生物活性的生物醫(yī)學(xué)材料。但是,也有人認(rèn)為生物活性是增進(jìn)細(xì)胞活性或新組織再生的性質(zhì)。現(xiàn)在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎(chǔ),其應(yīng)用范圍也大大擴(kuò)充. 一些生物醫(yī)用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機(jī)質(zhì)成分為該材料,故當(dāng)材料植入體內(nèi)時不僅能傳導(dǎo)成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應(yīng).生物活性材料主要有以下幾類:
(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究, 在近代生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域一直受到人們的密切關(guān)注.羥基磷灰石 [Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機(jī)成分,結(jié)構(gòu)也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優(yōu)于各類醫(yī)用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應(yīng)用于生物硬組織的修復(fù)和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA 生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細(xì)胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應(yīng)用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強(qiáng)度低的限制,因此在承重材料應(yīng)用方面受到了限制.現(xiàn)在該材料已引起世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前制備多孔陶瓷和復(fù)合材料是該材料的重要發(fā)展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫(yī)用為目的,主要包括制粉、燒結(jié)、性能實驗和臨床應(yīng)用幾部分。
(2)磷酸鈣生物活性材料 這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補(bǔ)和固定關(guān)節(jié)的新型材料,有望部分取代傳統(tǒng)的PMMA 有機(jī)骨水泥. 國內(nèi)研究抗壓強(qiáng)度已達(dá)60MPa 以上。后者具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和生物活性,可用于無機(jī)骨水泥的補(bǔ)強(qiáng)及制備有機(jī)與無機(jī)復(fù)合型植入材料。
(3)磁性材料 生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內(nèi),在外部交變磁場作用下,產(chǎn)生磁滯熱效應(yīng),導(dǎo)致磁性材料區(qū)域內(nèi)局部溫度升高,借以殺死腫瘤細(xì)胞,抑制腫瘤的發(fā)展。動物實驗效果良好。
(4)生物玻璃 生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃兩類。目前關(guān)于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。
2.1.3 生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發(fā)生分解,分解產(chǎn)物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP 生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復(fù)良性骨腫瘤或瘤樣病變手術(shù)刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據(jù)要求制成一定形狀和大小的中空結(jié)構(gòu),用于各種骨科疾病。
2.1.4 生物復(fù)合材料生物復(fù)合材料又稱為生物醫(yī)用復(fù)合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料,并且與其所有單體的性能相比,復(fù)合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進(jìn)一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復(fù)或替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能以及人工器官的制造,它除應(yīng)具有預(yù)期的物理化學(xué)性質(zhì)之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復(fù)合之后不允許出現(xiàn)有損材料生物學(xué)性能的性質(zhì)。按基材分生物復(fù)合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復(fù)合材料的基材,又可作為增強(qiáng)體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質(zhì)各異的生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料,利用生物技術(shù),一些活體組織、細(xì)胞和誘導(dǎo)組織再生的生長因子被引入了生物醫(yī)學(xué)材料,大大改善了其生物學(xué)性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫(yī)學(xué)材料的一個十分重要的發(fā)展方向,根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應(yīng)類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數(shù)組織均可視為復(fù)合材料,生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料的發(fā)展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。
2.2 以材料的屬性為分類標(biāo)準(zhǔn)
2.2.1 生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫(yī)用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能,是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應(yīng)用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外,優(yōu)良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫(yī)用金屬材料應(yīng)用中的主要問題是由于生理環(huán)境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴(kuò)散及植入材料自身性質(zhì)的退變,前者可能導(dǎo)致毒副作用,后者常常導(dǎo)致植入的失敗。已經(jīng)用于臨床的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。
2.2.2 生物醫(yī)用高分子材料 醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發(fā)展的領(lǐng)域。它有天然產(chǎn)物和人工合成兩個來源,該材料除應(yīng)滿足一般的物理、化學(xué)性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質(zhì)醫(yī)用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定,不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損等,并具有良好的物理機(jī)械性能。并不要求它絕對穩(wěn)定,但是要求其本身和少量的降解產(chǎn)物不對機(jī)體產(chǎn)生明顯的毒副作用,同時材料不致發(fā)生災(zāi)難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復(fù)體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等. 而可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和性能蛻變,其降解產(chǎn)物能通過正常的新陳代謝或被機(jī)體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達(dá)載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫(yī)用高分子材料還可分為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組 織等修復(fù)材料。用于心血管系統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料應(yīng)當(dāng)著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細(xì)胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質(zhì)等。
2.2.3 生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫(yī)用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機(jī)非金屬材料。此類材料化學(xué)性能穩(wěn)定,具有良好的生物相容性。一般來說,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經(jīng)簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫(yī)學(xué)問題的出現(xiàn),對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強(qiáng)調(diào)的是材料在生物體內(nèi)的組織力學(xué)環(huán)境和生化環(huán)境的適應(yīng)性,而現(xiàn)在組織電學(xué)適應(yīng)性和能參與生物體物質(zhì)、能量交換的功能已成為生物材料應(yīng)具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料 該類材料是將天然有機(jī)物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機(jī)生物材料復(fù)合,來模擬人體硬組織成分和結(jié)構(gòu),以改善材料的力學(xué)性能和手術(shù)的可操作性,并能發(fā)揮天然有機(jī)物的促進(jìn)人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復(fù)合材料 該類材料是利用骨的壓電效應(yīng)能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復(fù)合,在進(jìn)行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產(chǎn)生的壓電效應(yīng)來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當(dāng)局部被加熱到43~45℃時,癌細(xì)胞很容易被殺死。現(xiàn)在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復(fù)合,填充在因骨腫瘤而產(chǎn)生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產(chǎn)生局部發(fā)熱,殺死癌細(xì)胞,又不影響周圍正常組織。現(xiàn)在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應(yīng)用鮮有報道,但其發(fā)展應(yīng)用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學(xué)和生物性能差別很大,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發(fā)展前途.臨床應(yīng)用中,生物陶瓷存在的主要問題是強(qiáng)度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學(xué)穩(wěn)定性比金屬、有機(jī)材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強(qiáng)度則很難滿足人體承力較大部位的需要。
2.2.4 生物醫(yī)用復(fù)合材料此類材料在2.1.4 中已有介紹,此處不再詳述
2.2.5 生物衍生材料生物衍生材料是由經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材
料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織. 特殊處理包括維持組織原有構(gòu)型而進(jìn)行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構(gòu)型、重建新的物理形態(tài)的強(qiáng)烈處理.由于經(jīng)過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料. 但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構(gòu)型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態(tài)過程的修復(fù)和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復(fù)體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復(fù)體、鞏膜修復(fù)體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強(qiáng)劑和血液透析膜等.
3. 生物材料的性能評價 目前關(guān)于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產(chǎn)生反應(yīng)的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現(xiàn)在普遍認(rèn)為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內(nèi)的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結(jié)合完好的關(guān)鍵.關(guān)于生物材料生物學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)的研究始于20 世紀(jì)70 年代,目前形成了從細(xì)胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)以 10993編號了17個相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),同時對生物學(xué)評價方法也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化.迫于現(xiàn)代社會動物保護(hù)和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進(jìn)行了大量的研究,同時利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細(xì)胞水平深入到分子水平.主要在體外細(xì)胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進(jìn)行了一些研究.但具體評價方法和指標(biāo)都未統(tǒng)一,更沒有標(biāo)準(zhǔn)化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發(fā)現(xiàn)評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關(guān)于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側(cè)重于對細(xì)胞功能的影響和分子生物學(xué)評價方面的一些研究。總之,關(guān)于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發(fā)展.而涉及材料的化學(xué)穩(wěn)定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內(nèi)長期埋植的穩(wěn)定性是需要開展評價研究的一個重要方面。
4 生物材料的發(fā)展趨勢展望 生物材料科學(xué)是20 世紀(jì)新興學(xué)科中最耀眼的新星之一。現(xiàn)在,生物材料科學(xué)已成為一門與人類現(xiàn)代醫(yī)療保健系統(tǒng)密切相關(guān)的邊緣學(xué)科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關(guān),還因為它跨越了材料、醫(yī)學(xué)、物理、生物化學(xué)和現(xiàn)代高科技等諸多學(xué)科領(lǐng)域。現(xiàn)在對于該材料的研究已從被動地適應(yīng)生物環(huán)境發(fā)展到有目的地設(shè)計材料,以達(dá)到與生物組織的有機(jī)連接。并隨著生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應(yīng)用已從短期的替換和填充發(fā)展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術(shù)、信息處理技術(shù))相結(jié)合,制備富有應(yīng)用潛力的醫(yī)療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發(fā)展動態(tài)和目前的水平。分析認(rèn)為,以下幾個方面是生物材料今后研究發(fā)展的幾個主要方向:
(1)發(fā)展具有主動誘導(dǎo)、激發(fā)人體組織和器官再生修復(fù)功能的,能參與人體能量和物質(zhì)交換產(chǎn)生相互結(jié)合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。
(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進(jìn)行二元或多元復(fù)合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復(fù)或替代材料將成為研究的重要方向之一。
(3)制備接近天然人骨形態(tài)的、納微米相結(jié)合的、用于承重的、多孔型生物復(fù)合材料將成為方向之一。
(4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩(wěn)定性、減少用量及對機(jī)體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。
(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。
(6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點之一。
第3篇
方法：選取我院2009年1月-2012年12月92例老年高血壓患者，按照自愿原則分為研究組和對照組，對照組患者單純應(yīng)用異丙酚麻醉，研究組患者予以異丙酚復(fù)合瑞芬太尼麻醉，分析對比兩組患者臨床效果。
結(jié)果：兩組患者手術(shù)中各時間段心率、血壓對比無明顯差異（P>0.05）；研究組拔管時間長于對照組，OAA/S評分優(yōu)于對照組，降壓藥用量低于對照組，三者和對照組比較均存在明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P
結(jié)論：異丙酚復(fù)合瑞芬太尼在老年高血壓手術(shù)中麻醉效果明顯，可以提高血流動力學(xué)穩(wěn)定性，降低降壓藥應(yīng)用量，減少并發(fā)癥。
關(guān)鍵詞：老年高血壓患者 手術(shù) 異丙酚 瑞芬太尼 麻醉
【中圖分類號】R4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1671-8801（2013）10-0201-02
老年高血壓患者無法對產(chǎn)生較高敏感性，導(dǎo)致術(shù)循環(huán)中無法保持穩(wěn)定性。異丙酚復(fù)合瑞芬太尼可控性良好，麻醉效果顯著[1]。本文選取92例老年高血壓患者，應(yīng)用異丙酚復(fù)合瑞芬太尼麻醉，現(xiàn)報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料。選取我院2009年1月-2012年12月92例老年高血壓患者，按照自愿原則分為研究組和對照組，所有患者均符合老年高血壓患者診斷標(biāo)準(zhǔn)。患者納入標(biāo)準(zhǔn)為年齡≥65歲；高血壓病史超過2年；無吸毒史、阿片類藥物成癮史及耐藥史，術(shù)前經(jīng)血常規(guī)、心電圖、肝腎功能檢查均表現(xiàn)正常；近期未用抗抑郁藥物、長效止痛等藥物；患者有清晰意識，同意納入研究。研究組46例，男26例，女20例；年齡66～79歲，平均年齡（72.6±3.7）歲；平均體重（60.9±3.7）kg。對照組46例，男25例，女21例；年齡65～80歲，平均年齡（72.5±3.8）歲；平均體重（60.7±4.1）kg。兩組患者在性別、年齡、體重等基礎(chǔ)資料方面均無統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05），可以進(jìn)行對比。
1.2 方法。對照組患者應(yīng)用異丙酚麻醉誘導(dǎo)，研究組麻醉維持時應(yīng)用異丙酚和瑞芬太尼，兩組患者均不予以其他麻醉性藥物拮抗藥促醒。兩組麻醉均由同一麻醉醫(yī)師實施。觀察兩組患者血流動力學(xué)變化情況，統(tǒng)計麻醉誘導(dǎo)前（T0）、插管時（T1）、術(shù)畢時（T2）和拔管時（T3）時的HR、SBP、DBP和SpO2值。記錄兩組患者拔管時間、恢復(fù)室停留時間，術(shù)后OAA/S、離開恢復(fù)室時艾司洛爾和硝酸甘油總用量。觀察兩組是否出現(xiàn)不良反應(yīng)。
1.3 統(tǒng)計學(xué)處理。所有數(shù)據(jù)均應(yīng)用SPSS16.0軟件統(tǒng)計處理，計量資料以X±S表示，以t檢驗，P
2 結(jié)果
兩組患者各個時點SBP、DBP、HR值對比均無差異性，不存在統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），如表1所示。研究組患者拔管時間多于對照組（P
對照組患者有4例患者出現(xiàn)惡心嘔吐癥狀，3例皮膚瘙癢，2例頭暈，呼吸抑制2例，并發(fā)癥發(fā)生率為23.91%（11/46）；研究組1例患者有惡心嘔吐癥狀，1例頭暈，并發(fā)癥發(fā)生率為4.34%（2/46），兩組對比存在明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P
3 討論
老年高血壓患者自身生理機(jī)能有衰退跡象，所以無法及時清除物，導(dǎo)致在實施麻醉及手術(shù)過程中耐受性差，容易出現(xiàn)血壓上升、心率增快現(xiàn)象，而且在蘇醒期間會發(fā)生煩躁、惡心嘔吐等不良反應(yīng)，致使心血管疾病發(fā)生，特別是患者有高血壓癥狀時，情況尤為不利。所以對老年高血壓患者來講，在麻醉時不僅要確保深度到達(dá)效果，還需確保心血管穩(wěn)定性，不會對其生理功能造成較大影響，降低并發(fā)癥[2]。
異丙屬于新型靜脈，鎮(zhèn)靜效果顯著、起效快速、蘇醒完全、清除半衰期時間短等優(yōu)點。此類藥物可以減少插管引發(fā)的心血管反應(yīng)、防止應(yīng)激反應(yīng)、穩(wěn)定血流動力學(xué)、降低不良反應(yīng)。瑞芬太尼為短效μ受體激動劑，效果明顯、起效快，鎮(zhèn)痛過程中不會對感覺、運動、交感神經(jīng)產(chǎn)生抑制作用，此藥物半衰期短、藥物機(jī)理不依靠肝腎，所以重復(fù)應(yīng)用時不會產(chǎn)生蓄積，老年人應(yīng)用效果良好。兩種藥物復(fù)合應(yīng)用，可降低藥物應(yīng)用劑量，減少不良反應(yīng)，緩解應(yīng)激反應(yīng)，確保血流動力學(xué)恢復(fù)穩(wěn)定性，提高麻醉效果[3]。
總之，異丙酚復(fù)合瑞芬太尼在老年高血壓病人麻醉中具有較明顯效果，能夠減少并發(fā)癥，不會對患者機(jī)體造成嚴(yán)重影響，值得臨床推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 屈曉玲，張朝貴.瑞芬太尼復(fù)合異丙酚用于老年患者腹腔鏡膽囊切除術(shù)的麻醉效果觀察[J].海南醫(yī)學(xué)，2010，21（7）：56-7
