生物医用材料前景精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇生物医用材料前景范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

从古至今，金属材料一直与人类文明的发展和社会进步关系密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代都以金属材料的应用为其时代的显著标志；现在，种类繁多的金属材料更是被广泛应用于各个领域，成为社会发展的重要物质基础。随着社会和科技水平的不断进步，人们对金属材料的使用性能也在不断提出更高要求。因此，为了开发性能更优的新型金属材料，各国科学家都在不遗余力。

在中科院金属研究所里活跃着一批痴迷新型金属材料的科研人员，杨柯就是其中之一。作为专用材料与器件研究部主任，他始终致力于提升现有金属材料的使用性能和新型结构/功能一体化金属材料的研究开发，率领团队在先进钢铁结构材料、生物医用材料及器件、储氢合金及应用等研究方面，取得了诸多研究成果。其中，由于与人类健康息息相关，生物医用材料及器件的发展近年来备受关注。

生物医用材料主要是指用于医疗上能够植入生物体或与生物组织相结合的一类功能性材料。从资料记载来看，人类在古代已经尝试使用外界材料替换或修补缺损的人体组织。公元前，人类开始利用天然材料如象牙，来修复骨组织；到了19世纪，由于金属冶炼技术的发展，人们开始尝试使用金属材料，并逐渐发展到今天的生物医用金属材料，以解救在临床上由于创伤、肿瘤、感染所造成的骨组织缺损患者以及因冠脉狭窄而引起的心血管病患者。

目前，杨柯团队已经开发出抗菌不锈钢、高氮无镍奥氏体不锈钢、生物可降解镁合金等多种类型的新型医用金属材料。这些成果在业界引起广大反响，更有专家大胆表示，新型医用金属材料的应用，将会带来一场健康革命。接下来，我们将为您介绍这些“神通广大”且与健康密切相关的新材料。

首先登场的是新型高氮无镍奥氏体不锈钢。镍是一种重要合金元素，在被广泛应用的医用奥氏体不锈钢中，添加镍元素能够使不锈钢形成稳定的奥氏体结构，并具备耐腐蚀性、可塑性、无磁性、可焊接性和韧性等性能。然而医学研究人员发现，镍及其化合物具有致敏、致癌和诱发血栓等毒副作用。鉴于含镍不锈钢等医用金属对人体健康可能构成的危害，西方国家对日用和医用金属材料中镍的含量制定了越来越高的要求，也由此引发了国际上对医用无镍不锈钢的探索热潮。

杨柯课题组从2000年开始研究医用无镍不锈钢，并率先在国内开发出一种新型高氮无镍奥氏体不锈钢。杨柯介绍说：“新型不锈钢以氮元素代替镍元素来稳定不锈钢的奥氏体结构，不仅改善了不锈钢的生物安全性和力学、耐蚀等性能，且随着钢中氮含量的提高，高氮无镍奥氏体不锈钢的血液相容性也逐渐提高。”现在，该新材料已通过中国药品生物制品检定所的细胞毒性、溶血、致敏反应、急性毒性试验、血栓试验以及遗传毒性等重要生物性能检验，综合性能达到国际先进水平，并具有我国自主知识产权。

高氮无镍不锈钢的开发过程得到了国家863项目、国家自然科学基金重点项目、中科院知识创新重要方向项目及省市基金等项目的支持。“正是由于国家大量资金的支持，才使我们能够开展大量研究和测试工作，并取得最后的成功。”杨柯说道。

杨柯表示，目前，骨内固定系统、心血管支架等高氮无镍奥氏体不锈钢医疗器械现已进入产品开发阶段，很快将会上市。随着相关基础性研究工作的不断深入，医用高氮无镍奥氏体不锈钢在材料冶炼和加工工艺方面的日渐成熟，将会推动新型医用不锈钢的临床应用及发展，并有可能逐步取代现有含镍医用不锈钢。

接着我们来说说杨柯津津乐道的抗菌不锈钢。作为人们的“亲密敌人”，细菌的威胁之处就是无处不在，无孔不入，令人防不胜防。那么，抗菌金属是否真的能抵挡细菌的强烈攻势？它是怎么抗菌的？这种新材料产品现在上市了吗？

据了解，抗菌材料一般分为三大类：天然抗菌材料、有机物抗菌材料和无机物抗菌材料。天然抗菌材料来自动植物内具有抗菌功能的部位；有机抗菌材料就是常见的杀菌剂等，易流失、分解，毒副作用大且不具备广谱抗菌性；无机抗菌材料不但具有广谱抗菌性，还耐水、耐酸碱、耐洗涤、不老化、不产生抗药性、抗菌能力持久。

目前使用的抗菌剂主要为有机和无机两种。有机抗菌剂主要以喷洒或浸泡方式使用，在医疗领域广泛应用，但在安全性、持久性、广谱抗菌性、耐热性方面存在不足，更为重要的是这类抗菌剂对人体和环境有严重损害。而沸石抗菌剂、硅胶抗菌剂等属于无机抗菌剂，主要用作添加剂制成具有抗菌作用的布料、塑料等产品，但在耐热、耐磨、抗腐蚀等方面也存在缺陷，始终无法满足日常使用需求。

杨柯团队研发的抗菌不锈钢，除具备一般不锈钢的装饰和美化作用外，既具有抗菌、杀菌的自清洁作用，又具有结构材料特有的力学性能及物理和化学性能。杨柯说：“在制造厨房机械、医疗器械、卫生间用品和进行保洁装修时，应该使用具有抗菌作用和形状各异、外形美观的金属制品，这种新诞生的不锈钢材料，无疑成了理想产品。”

杨柯告诉记者，抗菌不锈钢分为镀膜式和自身抗菌式两种，所谓镀膜式就是在不锈钢上镀一层具有杀菌性的金属材料，或其他有杀菌作用的无机材料，但易磨损、老化，抗菌性能会受到温差及外在环境的影响而降低。而自身抗菌式不锈钢则是在生产过程中，添加一些具有抗菌作用的金属元素，再通过特殊处理使其具备抗菌性。杨柯说：“我们开发的不锈钢材料自身就具有抗菌能力，它能使附着的细菌不繁殖，被杀死或将含菌数抑制在极低水准，成本低，加工方便，而且不改变普通不锈钢的强度、耐蚀和美观等特性，具有广阔的市场前景。”

篇(2)

1.1医用胶黏剂

具有生物相容性并且能够生物降解的亲肤性聚氨酯黏胶适合于用做伤口敷料[6]。其基本形态由多醇与二异氰酸酯配合而成的有双末端异氰酸基的预聚物。当遇到渗出的体液、血液等后,聚氨酯系胶黏剂通过以高反应性异氰酸基为中心的复杂交联反应,就能在短时间内最后变成柔软的黏接力较大的弹性体状生成物。这种聚氨酯具有黏稠的特性,并且能够包容其它的一些药物,如:活性药剂,局部麻醉剂,抗生素,局部类固醇药,酵素,组织兴奋剂,凝结剂及抗凝剂,抗真菌剂等[7]。松田等开发了用有全氟烷撑基的氟化脂肪族二异氰酸酯、1、1、6、6-四氢全氟己撑二异氰酸酯(OCN-CH2C4F8CH2-NCO)制造的医用弹性胶黏剂(特开平1-227762)。其Ames实验呈阴性,致癌可能性小;与使用结构大致相同的多醇制造的TDI系列黏胶相比,其在水中的黏接力较大,硬化物的弹性模量较低,矿柔软性优良,且有水解速度快的优点。这就是说,这种医用弹性黏胶能在数周内保持黏接力直到身体组织依靠本身的再生能力牢固的接合,而在发挥应有的作用之后又能分解成安全性的物质,迅速地排泄出身体。因此可认为这种氟化二异氰酸酯制造的医用弹性黏胶具有高的可靠性[8]。

1.2人工皮肤(创口覆膜)

创口覆膜是创伤区(如烧伤、灼伤)皮肤再生前的临时替代膜和保护膜。其要求是具有黏性、弹性、柔顺性、细菌不透过、易操作、无毒以及高的水蒸气透过性(以避免覆膜下的液体在创口处积聚),并且也允许适当的水蒸气能从覆膜渗透以防止创面的干缩。为避免更换覆膜给新生皮肤带来的损伤,现很多研究者均在研究将生物降解材料作为创口覆膜。Yannas和Burke描述了用于覆盖在全皮(烧伤)创面的双层人工皮肤的概念。其底层是可生物降解的,多孔的,它的功能为使皮肤再生的临时替代膜。其顶层是透气防水保护膜。根据这一概念Bruin等[9]最新研究合成了一种皮肤替代物,其顶层为微孔透气性防水防菌聚醚聚氨酯,而隔离底层为可生物降解的聚酯型聚氨酯弹性体网状结构。这种设计能迅速降解出无毒降解产物,从而可使覆膜从创面上毫无痛苦的剥离而不损伤其新生表皮。通过对鼠中厚皮创口愈合的研究,发现用该覆膜覆盖的创口手术后2d的上皮再生率为85%,而用常用的覆膜裹覆或暴露于空气中的创口再生率分别为66%和35%。用该覆膜覆盖的创口在手术后3d可获得100%的上皮再生,比其它的创口提前了1d。在覆膜使用过程中,其隔离底层逐渐降解,因此手术后5d覆膜既可从创面上毫无痛苦的剥离而不损伤其新生表皮。通过临床和组织学观察,其愈合程度较好,且极大的减轻了伤者的痛苦,因此在临床上具有良好的发展前景。

1.3引导性组织再生材料

引导性组织再生是用外科手术方法放置一物理屏障来分隔不同的组织,其主要目的是建立一能使生物再生功能得到最大程度发挥的有利环境。传统的引导性组织再生材料采用非降解性材料制成,在细胞再生完成后依然存在,会引起机械摩擦和机体的炎症反应。所以目前的研究方向是以生物降解材料来制作引导性组织再生材料。作为合适的生物降解型引导性组织再生材料,应当具备以下性质[10]:良好的弹性和生物相容性;材料降解时间与组织再生时间平衡;降解产物不会引起体内的不良反应。神经导管(NGCs)是一种引导性组织再生材料,它为临床上具有难度的较大的神经断裂的修复提供了一种可能。Borkenhagen等[11]以聚[(R)-3-羟基丁酸-co-3羟基戊酸]二醇(PHB),和聚[乙交酯-己内酯]进行共缩聚,并以2,2,4-三甲基环己烷二异氰酸酯(TMD)为扩链剂制成了相分离的弹性嵌段PU。用此材料制成NGCs并经环氧乙烷蒸汽消毒后,植入雄鼠体内,用于其坐骨神经的修复。神经断端用尼龙线缝合。观察发现,植入4周后,再生神经组织的轴索已经形成,所有NGCs的轴线上均出现大的裂缝。植入12周后,轴索的密度未变,但其平均体积显著增大。而NGCs表面产生了很多裂缝,导管断分裂为2～3片。24周后,神经轴索的状态基本稳定下来,并且很难在新生组织区分辨出导管材料。即材料降解时间与组织再生时间可以达到平衡。整个过程中,聚合物降解的碎片引起的炎症反应主要集中在碎片表面,并未影响到再生的神经组织(这可能是因为该PU材料的降解产物较小,可被巨噬细胞吞噬)。可以得出结论,该PU聚合物系统适合用作引导性组织再生材料,其降解时间与新生神经组织的生成和定形时间较吻合,且降解产物不引起炎症反应。再加上该材料极低的膨胀率和良好的弹性、生物相容性,就较之其他的可吸收材料有了更大的优势。

1.4医用缝线

一些学者进行了生物降解型聚氨酯作为医用缝线的探讨。如Alok等[12]报道生物降解型聚氨酯具有良好的加工成型性,机械强度高,作为手术后缝线力学强度好,但因降解较慢,因此至今未见其临床应用报道。

2作为智能药物缓释材料

目前,在药物缓释材料的研究中,对“用智能材料,使药物释放体系(DDS)智能化——即生物响应给药系统”的研究成为其中的热点[13]。该体系的特点为药物是否需要可由药剂本身判断。它可以感知疾病所引起的化学物质及物理量变化的信号,药剂能对信号响应,并自主的控制药物释放。例如由于肿瘤细胞表面富集神经氨酸,其微环境比正常细胞更显酸性,因而可将PH响应药物释放体系应用于肿瘤化疗等[14,15]。Woo等[16]设计了一种将无毒的HDI和PCL以及喹啉共聚而得到的新型的抗生素释放系统,当感染症状出现时,由炎症释放出的尿素可触发含有抗生素的聚酯聚氨酯聚合物的降解,以引起抗生素的释放,加速药物的传输。这种抗生素释放系统被直接的应用于植入人体的医疗装置的表面,以防止细菌感染。相比起传统的用于防止医疗装置植入性感染的方法(如:表面改性、直接涂附抗生素等),它具有以下一些优点,其实用效果更加明显:(1)在细菌黏附生长以前就可将其杀死;(2)明显提高了感染区域的抗生素浓度;(3)抗生素在较长时间内保持高浓度,不会产生短时的快速流失。为了验证其降解性能,聚合物以用14C放射性同位素标记的HDI合成。在降解实验中根据聚合物放射性的减少速率推算出聚合物以2.09×105每分钟(dpm)/mg的速率分解,并且前10d的分解速率很快,后来就越来越慢了。可以预见,智能化、微囊化药物的成功应用将全面促进新型生物医学高分子材料的应用与开发。

3作为组织工程材料

降解型组织工程材料利用其降解特性,可使表面不断更新,为组织提供不断变化的黏附和生长界面,其降解速率和降解产物均会对细胞的黏附、分化、繁殖造成很大影响。若降解产物呈酸性,会加速降解,并抑制细胞和组织的生长[17]。目前研究最多的高分子材料是聚乳酸(PLA)和聚羟基乙酸(PGA)以及它们的共聚物,其生物相容性、可降解性,易加工性好,适合用做组织工程材料。但其降解后的酸性代谢物会降低聚合物周围的pH值,从而影响细胞和组织的生长,且其降解率低,植入身体后可导致纤维化,有可能发生周围组织的免疫反应,再加上其细胞黏附性差,费用昂贵,可塑性不满意等缺点,使人们考虑使用其他的材料[18,19]。Jian等[20]开发了以肽为基础的泡沫型聚脲聚氨酯作为组织工程材料。其独特之处在于该聚合物由赖氨酸、脂肪族二异氰酸酯和甘油(丙三醇)组成,其降解产物-赖氨酸、甘油、乙醇等均为无毒。除此以外,该聚合物还有以下一些优异性质:在材料中允许加入蛋白质(蛋白质的存在是细胞附着及生长的要素),可局部提升微环境,以使细胞形成和兴奋的外部条件达到最优;该交联型聚氨酯泡沫有很多气孔,不仅增大了材料的表面积(使细胞的附着更为容易),而且有利于带有养分的流体在其中自由循环以促进细胞的新陈代谢。并且孔与孔相通使细胞在体外迁徙成为可能;在不同温度的降解实验说明,该高聚物可以在足量溶液中降解,且降解产物不会显著影响环境的pH值及抑制细胞和组织的生长;可通过改变官能团而调节该聚脲聚氨酯的物理机械性能。将兔骨髓基质细胞(BMSC)以三氯甲烷(TCM)为溶剂,在消好毒的聚合物上孵育4h后,通过SEM可观测到BMSC细胞的附着。细胞种植5d后,测试生长在这种泡沫型聚脲聚氨酯上的和聚苯乙烯组织种植盘中的由BMSC合成的Ⅰ型胶原的量,以测定细胞活性。结果发现二者无显著差别,由此说明这种泡沫型聚脲聚氨酯降解产物对细胞活性没有影响。测试聚合物在60d内,于磷酸缓冲溶液(PBS)中降解所产生的赖氨酸总量来测定其降解率。结果发现它在100℃下沸水煮6h仅有2%的聚合物降解,说明该泡沫型聚脲聚氨酯具有承受短时高温的热稳定性,可以用高温消毒法进行消毒。其降解率在22℃时为37℃时的150%,4℃时几乎为37℃时的195%.37℃时降解速率为1.8mm/10d。用扫描显微镜间歇性观察种植于高聚物上的BMSC细胞,发现细胞分布于材料表面,4～6h后细胞逐渐黏附于材料上,7d后观察,这些细胞的形态学特征及其生长率与生长在聚苯乙烯组织盘中(作为细胞生长状态评价的基本样品)的细胞十分近似。综上,我们可以判断这种泡沫型聚脲聚氨酯具有良好的生物相容性和机械性能,能较好地支持细胞的生长,作为一种组织工程材料,它必有很好的应用前景。

4作为外科用材料

目前,生产医疗上使用的导管、手套、围裙以及其它薄壁制品等使用的主要原料仍然是天然橡胶(NR)。由于天然橡胶在加工过程中要加入硫化剂,加工助剂等,若以这样的制品与人体体液接触,一些对人体有害的低分子物则会被抽提出来,如以萃取液做细胞毒性实验表面,则10%NR制品对细胞显示强烈毒性[21],由NR制造的输液系统和模压零件会引起细胞变形,消失或停止其繁殖,这就在一定程度上限制了NR在医疗上的应用。后来开发的一系列乳胶代用合成材料则由于其耐腐蚀性好,在自然环境中难以降解,且使用量很大,而造成了严重的环境污染,因此对具有良好生物相容性、易于大批量生产,且能生物降解的材料的研究成为必然[22]。陈大俊等[23]报道了以淀粉为多元醇合成生物降解型PU弹性体的报道,其膜的断裂伸长率可达到900%,具有良好回弹性,且价格便宜,适用于制作大用量的产品,具有良好的市场前景。

篇(3)

(一)医学科学研究的发展史

(二)医学科学研究的类型

1.基础研究:

增加科学技术知识和发现探索领域的任何创造性活动,而不考虑任何特定的实际目的。

研究内容:

保持人体健康的规律,健康指标的分子基础,人体功能与结构的研究

疾病的发生、发展、转归全过程的规律及分子基础

人体衰老过程的规律及分子基础

人体的生物力学、流体力学、电子学

化学药物的构效关系、植物药的有效成分

2.应用研究:

增加科学技术知识的创造性的系统活动,但考虑到特定的实际目的。

研究内容:

疾病的病因、流行规律、治疗及预防效果的机制研究

为实验研究需建立的动物模型、细胞株的研究

流行病学调查、考核防治效果的方法学研究

寻找新药物、新生物制品、新医用材料的方法、有效药物的药理作用机制、药代动力学、医用材料的机体相容性的机制研究

3.实验发展研究:

又称开发性研究,是运用基础研究、应用研究及实验知识,为了推广新材料、新产品、新设计、新流程、新方法,或为了对现有进行重大改进的创造性活动。

研究内容:

有关疾病的新的诊断、治疗、预防方法及措施的研究

有关新药物、新生物制品、新器械、新试剂、新医用材料、实验室样品研制

有关药物的资源调查、植物药的试验

其它分类方法:

观察性研究(描述性研究、分析性研究)

实验性研究(动物实验、临床实验、现场实验、社区干预和整群随机试验)

理论性研究

按研究目的:

描述性(记述性)研究:客观描述研究对象的某些现象或特征,如个案报道

阐述性研究:阐明研究对象的本质及其规律性,如论着

按研究深度和广度:

基础性研究:如遗传基因的研究

临床应用研究:如新药的临床观察

按学科范围:

专科研究:局限于专科某领域内

多学科研究:涉及多个学科

边缘学科研究:介于两个或多个学科相互渗透交叉处的研究

按研究的主要形式:

分析性研究:将研究对象从总体联系中分解出若干分支,然后同时或逐个进行分析

综合性研究:在逐个进行分析的基础上进行系统性综合认识,揭示整体联系

按研究方法:

Ⅰ型研究:随机、对照研究

Ⅱ型研究:队列(组群)研究

Ⅲ型研究:病例对照和多因素研究

Ⅳ型研究:叙述性研究和专家评论

(三)医学科学研究的基本程序

研究课题的选定

搜集阅读文献

提出设计与假说

制定科研计划

申报研究课题

进行实验与观察

搜集科学数据与材料

整理加工及统计学处理

形成科学概念和结论

撰写论文并发表

鉴定成果与推广应用

二、医学科研选题

(一)选题在科研工作中的意义

(二)选题的原则(6原则)

1.科学性:必须要有依据,符合客观规律,符合逻辑性

2.创新性:充分了解本课题领域国内外研究状况和水平,是选题的首要前提

3.适用性:实际、需要、适当

4.目的性:有明确的研究目标、研究内容和预期成果

5.可行性:研究课题主要技术指标实现的可能性,包括技术水平、设备条件、科研试剂、经费来源等

6.效益性:基础研究要有重要的科学意义,应用性研究要有应用前景,具有可开发性和可推广性

(三)选题的思维过程

提出问题和确立选题的过程

(四)选题的方法

1.前瞻性研究:所采用的原始资料是严格按实验设计的科学方法获得的,确定选题不受既往积累资料的限制,故选题有极大的活动度和随意性。

(1)在临床实践中选题

(2)在阅读文献资料中选题

(3)重复前人实验研究选题

2.回顾性研究:是对过去某段时间内自己经历的病例资料,或搜集本单位某阶段收治的某种疾病的病例资料作为选题,进行归纳、分析、总结。

(1)总结经验选题

(2)发现新问题选题

(3)总结教训选题

(五)选题的途径

社会需要中

事物之间的联系中

原有理论与新事实不符中不同学说的见解中

不同学科交叉的边缘中

不同的信息渠道中

(六)选题的应用

1.病因学研究选题(病因)

病因学研究选题

并存病的因果效应研究选题

致病因素的量与病研究选题

2.诊断性试验研究选题(诊断)

诊断标准选择研究选题

3.疾病治疗性研究选题(治疗)

药物治疗、手术治疗、其它治疗、预后治疗

4.药物不良反应研究选题(预后)

剂量-效应关系研究选题

药物不良反应远期效应研究选题

三、医学文献检索

(一)文献的分类 1.一次文献:又称原始文献,凡以作者本人的工作或科研成果创作的原始论文,不管引用或参考了他人的着作或文献资料,均属一次文献,包括期刊论文、研究报告、会议文献、学位论文等

2.二次文献:是对一次文献进行搜集、整理、加工、编制而成,以检索工具的形式发表,包括目录、索引、文摘等

3.三次文献:是在广泛利用二次文献的基础上,对一次文献做出系统整理、概括、分析与综合而成,包括综述、述评、进展以及年鉴、手册、教科书、指南、辞典等

4.零次文献:在形成一次文献之前的信息、知识,即尚未形成文字记载或未公开发表的材料,包括书信、手稿、记录或口头交谈等

按出版形式分类:

图书、期刊、专利文献、学位论文、科技报告、会议文献、技术档案等

按文献载体分类:

印刷型、微缩型、声像型、机读型、光盘型、电子网络型

(二)检索工具

1.书本型检索工具

中文科技资料目录(医药卫生)

国外科技资料目录(医药卫生)

美国医学索引(Index Medicus)

荷兰医学文摘(Excerpta Medica)

美国生物学文摘(Biological Abstracts)

美国化学文摘(Chemical Abstracts)

2.光盘型检索工具

中国生物医学文献数据库(CBM-disc)

中文生物医学期刊数据库(CMCC)

篇(4)

关键词：沉析纤维；芳纶；壳聚糖；性能；应用

中图分类号：TQ342+.89 文献标志码：A

Properties and Applications of Fibrid

Abstract： The paper introduced the preparation， properties and research progress of fibrid， and investigated the effects of polymer solution properties， shearing rate and coagulation bath on the morphology and size of fibrid during the formation. Fibrid is a kind of thin film-like fiber material with the thickness of a few microns and the length of dozens of microns. It has excellent adhesive property and thermal bonding performance， and has good potential in the fields of composite and biomedical materials.

Key words： fibrid； aramid fiber； chitosan； property； application

沉析纤维（fibrid，又称为线条体或浆粕）是一种薄膜状的纤维材料，厚度为一至几个微米，长度从几十微米到数毫米不等。它是在强烈搅拌的聚合物稀溶液中注入大量凝固剂，或者将聚合物溶液以细流的形式注入高速搅拌的凝固浴中沉析而获得的纤维。目前常见的沉析纤维有芳纶沉析纤维、壳聚糖沉析纤维、纤维素沉析纤维以及聚合物沉析纤维，其中，芳纶沉析纤维多用于造纸工业方面，壳聚糖沉析纤维则多用于生物医学材料领域。

1 沉析纤维的制备及性能

沉析纤维是聚合物溶液在高速剪切的凝固浴中瞬间形成的，时间大约为10-5 s，因此沉析纤维形成过程中各影响因素的控制对其性能具有重要影响。

沉析纤维成形过程中，首先可将聚合物溶液看作一种具有一定粘弹性的非牛顿流体，其在高速剪切的凝固浴中被液体的剪切力迅速拉伸变形。在聚合物溶液被拉伸变形的同时，凝固剂则透过凝固浴与聚合物溶液的界面渗入其内部，随着聚合物溶液内部凝固剂浓度的升高，聚合物溶液由液态逐渐向固态转变。聚合物溶液被拉伸变形、凝固剂向溶液内部渗透和聚合物溶液由液态逐渐向固态转变同时发生，直至达到一临界值 ―― 高速剪切凝固浴的剪切力不能再使逐渐凝固的聚合物液滴产生形变为止，即形成沉析纤维。

在沉析纤维的制备过程中，聚合物溶液性质（浓度、黏度、温度、离子含量等）、凝固浴性质（溶剂与凝固剂配比、凝固浴温度、离子浓度等）和剪切速率（大于12 s-1）是影响沉析纤维形成及其性能的主要因素。

1.1 芳纶沉析纤维的制备及性能

芳纶沉析纤维是将芳纶溶液加入凝固浴体系中高速剪切形成的，随着聚合物溶液浓度、凝固浴性质及剪切速率的改变，沉析纤维的厚度、长度、粘结性能、保水率等性能将发生改变。研究发现，芳纶沉析纤维具有良好的粘合和抱合性能，添加到芳纶纸或复合材料中可显著提高纸张及复合材料的强度和撕裂性能，另外还能够改善电绝缘性、化学稳定性和耐辐射性等。

日本的Mitsui H等用自制的芳纶沉析纤维制备了云母纸，并测试了沉析纤维和云母纸的热性能、介电强度等；Liang R F等研究了不同液体介质中芳纶沉析纤维的形状、浓度与悬浮液动力黏度之间的关系，其研究对沉析纤维制备过程中形成机理的分析和制备工艺的选择具有一定的指导意义。

Zhang S F等人运用原子力显微镜研究了芳纶沉析纤维之间以及沉析纤维与芳纶纤维之间的粘附力情况。结果显示，沉析纤维之间的粘附力远大于沉析纤维与芳纶纤维之间的粘附力，有力地证明了沉析纤维良好的黏合和抱合性能是赋予芳纶纸优异机械性能的关键。

此外，尤秀兰博士论文对对位芳纶沉析纤维的制备和形成机理进行了初步研究，分析得出对位芳纶沉析纤维的最终长度受到剪切速率、凝固浴的扩散速率、液滴的初始尺寸、浆液与凝固液黏度比等因素的影响；安泳玉等人利用染色后的聚合物溶液制备沉析纤维，以观察其在界面聚合反应器中的破损现象，分析得出界面聚合反应中液滴破损参数的表达式，从而为分析聚合物液滴破损及沉析纤维形成过程提供了一种很好的方法；Han L对芳纶沉析纤维的流变性能进行了研究，通过对特性黏度的测量和外延黏度测量分析得出悬浮液黏度对芳纶沉析纤维的黏度有极大的增强效应。

1.2 壳聚糖沉析纤维的制备及性能

壳聚糖沉析纤维的制备首先要制备得到低分子量壳聚糖，再用醋酸或盐酸体系溶解低分子量壳聚糖得到聚合物溶液，以NaOH水溶液作为凝固浴，通过高速剪切制备壳聚糖沉析纤维。壳聚糖沉析纤维具有较好的物理性能和生物医学性能，在生物医用及组织工程材料领域具有良好的应用潜力。

Kucharska M等人提出了一种用生物壳聚糖、壳聚糖-海藻酸盐沉析纤维制造敷料海绵的工艺，并探讨了敷料海绵的生物及物理机械性能。研究显示，此类方法制得的敷料海绵具有较好的物理性能（吸收能力）和生物性能（止血性能）。另外，Wawro D等人根据波兰生物聚合物和化学纤维研究所所阐述的方法制备得到一种壳聚糖微元沉析纤维，探讨了聚合物溶液和凝固浴的流动速度对微元沉析纤维形成及性能的影响，并确定了适合微元沉析纤维形成的最优纺丝液；Salmon S等人利用两种不同的剪切沉淀方法制备得到壳聚糖粉末和壳聚糖沉析纤维，实验主要发现，添加壳聚糖沉析纤维所制得的纸张与传统的纤维素纸具有相似的润湿、撕裂、折叠以及书写性能。另外研究还发现，采用壳聚糖沉析纤维制得的纸张在经过简单的乙醇后处理后，可获得更好的拉伸和光学性能。

1.3 其他沉析纤维

除上述介绍的芳纶沉析纤维和壳聚糖沉析纤维之外，对其他种类沉析纤维的研究也已有所展开。Wrze？niewska-Tosik K等人利用天然聚合物海藻酸钠和从羽毛中提取的角蛋白制备聚合物溶液，再于高速剪切凝固浴中制得海藻酸钠-角蛋白沉析纤维，这类复合纤维材料的特点是具有较好的吸附性能，在医用敷料方面具有良好的应用前景；B. KALB等人研究分析了纤维素沉析纤维形成过程中各影响因素对其成形过程的影响情况。除此之外，Jó？wicka J等人还研究了在纸张制造过程中利用改性的马铃薯淀粉纤维和沉析纤维来代替纤维素纤维。结果发现在添加了7.5%的淀粉沉析纤维作为粘合剂以及用15%的淀粉纤维作为纤维素纤维的替代物之后，在潮湿环境下纸张的强度增加了 4 倍。

2 沉析纤维的应用

2.1 芳纶纸及其复合材料应用

在芳纶纤维问世后，DuPont（杜邦）公司经过几年攻关成功制备了芳纶纸。到目前为止，与芳纶纤维和芳纶纸等相关的专利达数万项，形成了严密的专利群，且主要集中在欧美日等国家和地区的极少数几个公司手中。如帝人特瓦隆有限公司所申请的专利CN1890432A中就利用芳纶沉析纤维制备得到了一种对位芳族聚酰胺沉析纤维膜。

与申报大量专利形成鲜明对比的是，我国在沉析纤维和芳纶纸方面的研究文章还不多。有研究者探讨了表面改性对芳纶纸性能的影响，主要是利用磷酸对芳纶纸进行表面改性，结果表明，磷酸氧化处理增加了芳纶纤维的表面粗糙度和氧含量，并且提高了芳纶纤维与芳纶沉析纤维间的抱合力，从而改善了芳纶纸的抗拉强度。文献[7]中，研究者利用芳纶沉析纤维制备得到云母纸，通过测试其各项性能后发现，这种云母纸可以显著改善热电阻并具有较好的耐反复弯曲性，尤其适用于高电压的旋转电机的绝缘系统。

芳纶纸还广泛应用于电器的绝缘材料中，比如在牵引机车电机中使用芳纶纸，就可以提高电机产品承受过热和超负荷的能力。另外，如果利用芳纶纤维纸对传统变压器进行改造，可以明显提高设备的容量。近年来芳纶浆粕增强橡胶复合材料在胎面胶中的应用变得极其广泛。黄志义等人通过预处理，使得芳纶浆粕纤维均匀分散在橡胶复合材料中，从而制得高度各向异性的胶料，进一步提高了轮胎胎面的耐久性和耐磨性；任玉柱等人则通过实验研究了不同的预处理方法对芳纶浆粕/HNBR复合材料性能的影响，研究结果表明，所采用的白炭黑预处理过后，复合材料挤出性能改善。

2.2 在生物医用材料方面的应用

近期有研究者报道了用壳聚糖等天然聚合物材料制备沉析纤维的方法及其在组织工程材料方面的应用情况。

有研究者利用壳聚糖沉析纤维、壳聚糖-海藻酸钠沉析纤维复合材料制备了两种敷料海绵，并进行了各种性能的比较测试。结果显示，壳聚糖和壳聚糖/海藻酸钠的微元沉析纤维制备的海绵具有良好的物理机械和生物性能，可应用于不同阶段伤口的治疗。壳聚糖/海藻酸钠微元沉析纤维制备的海绵能吸收相当于其自身17倍重量的水，而壳聚糖微元沉析纤维制备的海绵只能吸收相当于其自身 8 倍重量的水。

另外，文献[13]研究了制备壳聚糖微元沉析纤维聚合物溶液的性能，并利用壳聚糖微元沉析纤维制造非织造布。研究者利用两种不同的纺丝液溶剂（醋酸和盐酸）制备得到壳聚糖溶液。研究发现，利用稀盐酸溶液制备得到的壳聚糖溶液所制备的壳聚糖微元沉析纤维的尺寸比较稳定，潮湿条件下直径范围在 1 ～ 3 μm之间，长度为100 ～ 300 μm，该沉析纤维尺寸正好适于制造卫生用非织造布。

文献[14]研究发现，采用壳聚糖沉析纤维可以制备与传统纤维素纸张相似的壳聚糖沉析纤维纸。利用剪切沉淀的方法制得的壳聚糖沉析纤维呈带状，这种带状结构以及聚合物的亲水性使得壳聚糖沉析纤维适于形成片状的纸张，扁平的结构和大量的氢键使得沉析纤维间结合紧密，从而赋予纸张良好的物理机械性能。

另外，纤维素沉析纤维所制得的高孔隙率多孔材料在生物医用材料方面也得到了广泛的应用。

3 问题与展望

目前，国内外对沉析纤维的研究大多集中在制备工艺的选择和优化以及对沉析纤维形貌、尺寸的观察方面，而对制备过程中各因素与沉析纤维的形貌、尺寸、性能之间的关系尚未能进行深入系统的研究，特别是对沉析纤维形成机理的研究极少。因此，未来研究重点将集中于以下几方面：

（1）沉析纤维在高速剪切凝固浴中形成，因此稳定剪切速率是制备尺寸和性能稳定良好沉析纤维的主要因素，故可对产生高速剪切的设备进行优化设计；

（2）金属离子不仅对沉析纤维成形过程具有重要影响，其残留含量对沉析纤维及芳纶纸和复合材料的电绝缘等性能具有关键影响，可从聚合入手，选择可替代金属盐的中和剂；

（3）当前制备沉析纤维大多是在室温条件下，而通过调节环境温度可实现对聚合物溶液黏度、凝固浴扩散系数等沉析纤维形成过程中主要性能影响因素的调控。

参考文献

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1 SF 的基本性质

Gly、Ala、Ser这三种氨基酸是组成丝素蛋白的主要成份，这三种氨基酸大约能占到SF蛋白总量的85%，与人体的角朊（皮肤和头发的主要成份之一）成份十分相似。在蚕丝中，除了主要含有的SF以外还含有丝胶蛋白，SF引起异常的免疫反应主要是丝胶蛋白，所以在SF的应用中，要尽可能的去除丝胶蛋白。在制成的SF材料中，丝胶蛋白的含量越少，那么材料的生物相容性越好。在SF的空间结构中，比较紧密的折叠是一个结构部分，它不溶于水，但在一些比较特殊的中性的盐溶剂当中却能够进行无限的膨胀，可得到SF黏稠的液体形式，将SF的液体形式先行透析，然后除掉盐的成份就能够得到SF的纯溶液，对得到的纯溶液再进行一系列的处理（例如喷雾、喷丝及干燥等），就能够得到凝胶、薄膜、微孔材料等一系列的SF产品。

2 SF 在医学领域的应用

2.1 人工皮肤 人体的皮肤分为两层，即表皮层、真皮层。其中有较强再生能力的是表皮层，而真皮层修复力很差，被严重损伤后不能再生。真皮层发生严重的损伤后，我们只能通过移植的方法来进行治疗，但异体皮肤移植后的排斥反应严重影响着治疗的效果，故出现了多种的人工皮肤。在体外，通过组织工程将人的成纤维细胞和角化上皮细胞置于SF材料上进行同时培养制成的人工皮肤，已经获得成功。张幼珠等的丝素创面保护膜是应用SF制作成的，这种创面保护膜除了具有良好的柔韧性、透水性外，还与人体有很好的相容性,可以与损伤的创面良好粘附，并且可以先快后慢地把药物从保护膜里逐渐释放出来，能够起到了抑菌、杀菌、以及隔离保护创面的良好作用，促进皮肤的愈合。孙皎等对医用的丝素蛋白皮肤再生膜进行了实验研究，包括细胞毒性和溶血反应等。他们通过研究得出丝素蛋白再生膜总的细胞毒性的级别为1级，细胞的增殖率达到了94%以上，而且没有发生溶血反应，符合组织工程生物材料的要求。

2.2 药物载体 丝素蛋白膜可以用于药物的缓释剂，其多孔性的网状膜结构本身就有非常好的吸附、缓释等功能。在这种结构的基础上若再通过丙烯酰接枝反应，可以使它的最大吸水率增加到原来的三百倍以上，这能够使凝胶状态的水、乳化油的稳定性能大大地提高，最大程度地抑制了挥发性的成分的蒸发，大大延缓了药物释放速度。某些药物的半衰期非常短，而且容易被体内的酶降解失去活性，尤其是酶类药物，直接影响到药物的应用效果。SF能将酶固定，而且能够使酶有充分的自由度，在稳定酶的同时可保持酶的活性。例如把酶性药物苯丙氨酸酶（主要用于治疗苯丙酮尿症）负载到SF，能够防止该酶被消化道内的胰蛋白酶等酶类作用而失活，起到了明显延长苯丙氨酸酶半衰期的作用，同时保持了该酶的活性。依此为据，有人研制了丝素固定的葡萄糖氧化酶膜，将其作为响应部件，用于生物传感器来测定葡萄糖浓度，获得了满意结果。此外，有些药物价格高，药物的毒副作用大（如抗癌药物），直接进行口服的效果较差，而成本却很高。据此有学者探究把药物和一些天然的蛋白质进行组合，并在组合的基础上加上有磁性的粉剂，制作成有磁性的药物小颗粒，然后通过磁场的作用把药物直接经过血液送到作用部位。这大大地提高了靶器官部位的药物浓度，提高了生物利用度，同时降低了身体其他部位的药物浓度，减小了毒副作用。SF的生物相容性良好，无明显抗原性 ，可以用于担当此类药物的载体。因此，SF在将来会成为制作这种药物的载体的一种新型材料。

2.3 骨组织修复 骨损伤和骨缺损在临床上非常多见，内源性、外源性两种修复方式仍是目前骨损伤、骨缺损最主要的修复方法。内源性的骨组织修复虽然效果比较好，但修复时需要足够的骨源，在临床上骨源短缺是困扰医生的一大难题。临床工作者一般先是从身体其他的健康部位取得骨组织，然后再将取得的骨组织移植到发生骨损伤的部位，但患者却大多都需要行二次手术。外源性的骨组织修复对骨源不足起到了弥补作用，但该修复方式的效果却比内源性的修复差得多，并发症也比较多（如感染）。现有的外源性骨组织修复的替代物主要是由有机高分子材料、金属等制成，与人体的骨组织大不相同，而且这些材料与人体的亲和性、相容性及力学特性等都不理想。Kaplan等在把SF材料用于骨组织工程修复方面作了许多的研究，通过一系列的研究证明，骨形成蛋白（BMP-2）在SF材料上的生物活性非常好，将SF与BMP-2复合后制成的生物材料对钙盐的沉积有支持作用，同时该材料对人类骨髓间质干细胞(hMSCs)的生长和分化也有支持作用，这些在一定程度上大大促进了骨组织的形成。将对骨组织生长有促进作用的生长因子添加在支架材料上，从而形成非常有潜力的实用的骨组织修复材料，这种方法也将是一种新的发展方向。此外，Kaplan等人还将SF支架材料与hMSCs进行复合，然后对复合的材料分别在体内体外进行培养，通过该研究证实体外培养的hMSCs/SF复合材料的成骨能力很好，使临界尺寸的骨缺损能够治愈。国内，李慕勤等将SF加入到透明质酸（HA）和壳聚糖复合的材料之中，获得了天然的高分子的材料，然后他们将两种支架材料（即HA/CS和HA/CS-SF）分别于成功培养得到的成骨细胞进行混合，通过比较以后证实了HA/CS-SF对于骨细胞的增殖有更好的促进作用。这些学者的实验研究为骨缺损的临床治疗奠定了坚实的理论基础。

2.4 人工血管 随着组织工程技术的进步，各种生物医学材料有了不断地发展与进步，多种多样的人造血管不断的出现，并逐步在动物实验甚至临床研究上得到了应用。我国早在1957年便开始了蚕丝人造血管的研究制造，上海的丝绸研究所目前已经制出不同管径、不同类型的真丝人造血管。Tamada等已报道，当SF被硫酸化以后，在一定程度上对血液可以起到抗凝作用，故该材料能够用于制作人工血管，其在日本已经被作为一种高新材料应用于人工血管的制造。黄福华等对涤纶材料制成的血管壁的内外侧用SF进行涂抹，证明涂层SF以后的人工血管较前的渗水率下降了99%左右，该材料被植入人体后不会有漏血情况的发生，这样可以使人工血管植入时不再需要提前进行预凝操作，使手术所需时间大大减少，同时也降低了输血的风险。

2.5 尿道修复 尿道狭窄、尿道缺损是泌尿外科的常见病。尿道损伤后，由于自身尿道黏膜的缺陷而致修复难度非常大，故后期容易出现尿道狭窄。目前临床上常采用自体的皮肤、腹膜、膀胱黏膜、颊黏膜和鞘膜等组织进行修复，取得了一定的治疗效果，但存在着一系列较重的并发症（例如结石形成、毛发生长、憩室产生、尿瘘、再狭窄等），常常需要反复进行诊疗。刘春晓等人在应用SF修复兔尿道的缺损及对狗尿道缺损不同长度的修复效果的实验研究中证实，SF对于尿道黏膜上皮细胞和尿道平滑肌的生长有诱导作用，而且对尿道缺损的修复也有促进作用，能够修复长约1.5 cm的尿道缺损，但单纯应用丝素蛋白膜修复较长的尿道缺损(如大于 3.0cm)，效果欠理想。同时，刘春晓等在对兔膀胱移行细胞和丝素蛋白膜相容性的研究中发现，将在体外培养获得的膀胱移行上皮细胞植入到SF的浸提液中，可以良好的生长，这为SF在临床泌尿外科中的应用进一步提供了参考依据。

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关键字：土木工程材料绿色建材前景问题

一 引言

土木工程材料是土木建筑的基础，合理地使用土木工程材料，充分发挥材料的性能不仅对土木工程的安全，实用，美观，舒适等有重要影响，并且还会对自然环境产生很大的影响，因此随着人们对环境保护和可持续发展的越来越重视，绿色建材也得到了更加广泛的使用，成为了当代土木材料发展的一大趋势。传统的土木工程材料包括：钢材、木材、砌筑材料、气硬性无机胶凝材料等等，但是其生产，利用及回收过程中会消耗大量的资源并且带来严重的环境问题，因此人们开始寻找既能满足材料性能要求，又不破坏环境并且能合理改善建筑环境的生态建材――“绿色建材”。

二、常见的绿色建材在建筑业中的应用

1、 结构材料

传统的结构用建筑材料有木材、石材、粘土砖、钢材和混凝土，现代结构用材料主要是钢材和混凝土。

1）木材、石材，这两种材料是自然界提供给人类最直接的建筑材料，不经加工或通过简单的加工就可用于建筑。木材和石材消耗自然资源，由于木材是可再生的永续的材料，如果自然界木材的生长量与人类的消耗量相平衡，那么木材是最绿色的建筑材料。石材虽然消耗了矿山资源，但由于它的耐久性较好，生产能耗低，重复利用率高，可以说它也具有绿色建筑材料的特征。

目前能大规模取代木材的新型绿色建材还不是很多，其中应用较多的一种绿色建材是竹材人造板。我国是森林资源贫乏的国家,但我国的竹类资源十分丰富,素有“竹子王国”的美誉，因此好多人把竹材资源看作是替代木材的好的后备资源。

由于竹结构具有如上所述的众多优点, 绿色建材――竹材人造板在土木工程领域的应用前景广阔。

2）粘土砖，其能耗是比较低的，但它是以破坏良田为代价且是不可恢复的，可以说是最不绿色的建筑材料。20世纪90年代开始限制使用粘土砖到如今粘土砖已禁止生产和使用。

粘土砖的绿色替代建材的主要发展方向是利用工业废渣替代部分或全部天然粘土资源的新型建材。

由于工业废渣来源丰富，其力学性能普遍优于粘土砖，并且可以满足不同使用环境的要求，所以具有广阔的应用前景。

3）钢材，由于钢材的不可替代性，因此“绿色钢材”主要发展方向是在生产过程中如何提高钢材的绿色指标上下功夫，研究发展新技术、新生产工艺，努力降低生产能耗，减少污染物排放，对生产过程中产生的废弃物资源化，加快钢材的绿色化进程。

4）混凝土，由水泥和集料组成，是复合材料，它的生产能耗主要是由水泥生产造成的。而传统的水泥生产需要消耗大量的资源与能量，并且对环境的污染较大，所以水泥生产工艺的改善是绿色混凝土发展的重要方向。目前水泥绿色生产工艺主要采用新型干法生产工艺取代落后的立窑等工艺。

现今土木工程使用的绿色混凝土主要有低碱性混凝土，多孔混凝土，植被混凝土，护坡植被混凝土，透水性混凝土，吸收分解NOx的光催化混凝土，生态净水混凝土等。其中应用较为广泛的是多孔混凝土。

多孔混凝土也称为无砂混凝土，它只有粗骨料，没有细骨料，直接用水泥作为黏结剂连接粗骨料，它具有连续空隙结构的特征，其透气和透水性能良好，连续空隙可以作为生物栖息繁衍的地方，而且可以降低环境负荷。多孔混凝土按其气孔结构形成的方式不同,又可分为泡沫混凝土和加气混凝土两大类。

2、功能材料

目前国内外各种功能材料迅速发展，材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。除了利用材料的某些特殊功能外，如防水、装饰、保温等，具有新的功能的材料也不断涌现，主要包括储氢材料、梯度功能材料、智能材料、功能陶瓷材料、超导材料、信息材料、光学功能材料、功能复合材料、分离材料、生物医用等。

绿色功能材料主要体现在以下三个方面：

1)节能功能材料。如各类新型保温隔热材料，常见的产品主要有聚苯乙烯复合板、聚氨酯复合板、岩棉复合板、钢丝网架聚苯乙烯保温墙板等，，这些产品具有很好的保温隔热性能。节能保温玻璃如中空玻璃、太阳能热反射玻璃等。

2)充分利用天然能源的功能材料，将太阳能发电、热能利用与建筑外墙材料、窗户材料、屋面材料和构件一体化，形成一种崭新的建筑材料，成为建筑材料发展方向。如太阳能光电屋顶、太阳能电力墙、太阳能光电玻璃等。

3)改善居室生态环境的绿色功能材料，如健康功能材料（抗菌材料、负离子内墙涂料）、调温内墙材料、调湿内墙材料、调光材料、电磁屏蔽材料等。

三、绿色建材在建筑业应用时的问题

1)最主要的问题是成本问题。作为一种先进的建筑材料，其成本不仅是由原料到完成时所需的费用，还要考虑到其研发过程中的费用以及开发之后的改进费用。这些都是需要研究人员在研究过程中仔细操作以及精简节约。

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【关键词】纳米羟基磷灰石二氧化锆生物相容性

由于创伤、感染、肿瘤以及先天性缺损等原因所致骨缺损在临床十分常见，传统修复骨缺损的方法：如自体骨移植，同种异体骨移植。自体骨取骨量有限，同时取自体骨痛苦大、后遗症多、异体骨又有排异反应。论文百事通而人工合成的骨移植材料在一定程度上可以达到自体骨和异体骨修复的效果，又可以避免疾病感染和骨源有限等弊端[1]。纳米羟基磷灰石与人体骨骼主要无机成分相似的化学组成和晶体结构，它具有良好的生物相容性，对人体无毒，又能够在植入人体后同骨表面形成很强的化学键结合，有利于骨的长入[2]。然而它的脆性大、韧性较差、容易发生断裂破坏，二氧化锆陶瓷是一种生物惰性陶瓷，具有良好的生物相容性、较高的弯曲强度、断裂韧性和较低的弹性模量。正是由于二氧化锆具有增韧补强的作用，有效的改善纳米羟基磷灰石的力学性能[3]。因此,纳米羟基磷灰石复合40%二氧化锆陶瓷材料,兼具材料生物活性、骨诱导性以及材料力学特性,成为用于承载部位骨缺损修复具有广泛前景的新兴材料。

一、实验方法

(一)致敏试验

取豚鼠30只，雌雄各半，体重300—500g，随机分为三组，实验组、阴性对照组和阳性对照组各10只。实验样品的生理盐水浸提液，5%甲醛溶液作为阳性对照，生理盐水作为阴性对照[4]。

（二）刺激试验

选用新西兰白兔，每组3只,雌雄各半随机分3组，体重2.5kg-3.0kg。HA/40%ZrO2浸提液，阴性对照：生理盐水,阳性对照为3%甲醛溶液。在脊柱左侧取一去毛区，标记5个点，常规麻醉消毒用1ml注射器试验组于5个点每点注射0.1ml的浸提液，阴性对照组每点注射0.1ml的生理盐水，阳性对照组每点注射01.ml的甲醛溶液。

（三）溶血实验

穿刺抽取人静脉血10ml加入到含有抗凝肝素钠的试管中，混合抗凝。取抗凝人血8ml，加入10ml生理盐水，稀释备用。取24支干净玻璃试管每组8支。实验组每只试管加入材料浸提液10ml，阴性对照组每只试管加入10ml生理盐水，阳性对照组每只试管加入10ml蒸馏水，将全部试管在37℃恒温箱中恒温30分钟后，每只试管分别加入0.2ml稀释抗凝人血，轻轻混匀，继续保温60分钟后，离心5分钟，吸取上清液至比色皿中，用分光光度计在545nm波长处测定吸光度。

溶血率=实验材料的吸光度—阴性对照的吸光度/阳性对照的吸光度—阴性对照的吸光度

结果评定：若材料的溶血率<5%，说明该材料符合国家标准；若>5%，则不符合生物医用材料溶血试验要求。

（四）肌肉内植入试验

选用Wister大鼠48只,雌雄各半,体重220±25g,随机分为术后第7、15、30、90天4组,每组10只。对照组8只。常规麻醉消毒,分离竖脊肌,于肌肉内植入消毒的HA/40%ZrO2材料块,缝合肌膜和皮肤。术后每日予以青霉素20万U肌注,连续3d,于术后第7、15、30、90天取材，对照组手术操作如上,但不放材料板。大体观察并制作标本切片，HE染色，光镜下观察。

二、结果

(一)致敏试验

各实验组和生理盐水对照组皮肤均无红斑、水肿或疹块发生，致敏率为0。

但甲醛对照组动物出现显著的红斑和水肿，致敏率为100%，致敏作用强

(二)刺激试验

生理盐水对照组均未见任何刺激反应，试验组3号兔的第2点24h时可见淡红色边界清晰的红斑和边缘明显高于周围皮面的轻度水肿，48h时可见淡红色边界清晰的红斑刚可查出的极轻微的水肿，72h时可见此点极轻微的红斑无水肿。所以24h的平均原发性刺激指数为0.267，48h的平均原发性刺激指数为0.2，而72h的平均原发性刺激指数为0.067，均小于0.4，则说明材料对皮肤无刺激作用，而甲醛对照组各时间点可见严重的红斑和水肿，为强刺激。

(三)溶血试验：

实验组和阴性对照组各管离心后，上层均为清亮无色液体，下层为红细胞沉淀物，该材料的溶血率为3.17%，小于国家标准5%，说明该材料符合组织工程支架溶血试验要求。

经SPSS10.0统计软件单因素方差分析和SNK-q检验：实验组与阴性对照组之间光吸收度值无统计学差异（P＞0.05），实验组与阳性对照组光吸收度值有显著性差异（P＜0.05）。

(四)肌肉植入试验

将各组实验动物包绕纳米羟基磷灰石-二氧化锆材料的组织切开,植入后7天，试样周围可见以嗜中性粒细胞浸润为主的炎性反应，可见吞噬细胞，无囊壁形成。

植入15天后试样周围有少量嗜中性粒细胞，淋巴细胞浸润和巨细胞反应；试样周围可见小血管与纤维母细胞增生，开始形成疏松囊壁。

植入30天后，试样周围可见少量淋巴细胞，试样周围可见纤维母细胞与胶原纤维，并已形成纤维囊腔结构。

植入90天后试样周围未见或仅见极少量淋巴细胞，纤维化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要薄。

三、讨论

目前，生物医学材料安全性评价主要是采用医疗器械生物学评价体系，即世界标准化组织（ISO）制定的10993系列标准，国内转化为国家标准（GB/T）16886系列标准。参照以上标准，选择了（致敏试验、刺激试验、溶血试验、、肌肉植入试验），由于该生物医学材料在体内是不降解的，作为异物一定会对生物体产生作用，同时生物体也会对植入材料产生排斥反应，如果该材料最终被生物体接受，就认为该生物材料与组织之间相容，被称为具有好的生物相容性；反之，被称为生物不相容。

致敏反应属Ⅳ型变态反应，试验用完全弗氏佐剂和十二烷基硫酸钠石蜡液起到加强致敏作用的效果，又采取了最大剂量法，保证了试验结果的可靠性。况且豚鼠为T淋巴细胞敏感型动物，而结果显示试验组各注射点均无红斑和水肿，证明此材料无致敏反应。

刺激是不涉及免疫学机制的一次、多次或持续与试验组织工程支架材料接触引起的局部炎症反应。本文使用的是皮肤刺激试验。采用5点注射法，各时间点平均原发性刺激指数均小于0.4，则说明材料对皮肤无刺激作用，而甲醛对照组各时间点可见严重的红斑和水肿，为强刺激。新晨

溶血试验是检测生物医用材料对血液红细胞的溶血作用，测定红细胞溶解和血红蛋白游离的程度。本实验采用直接接触法，该材料的溶血率为3.17%，小于国家标准表明该材料不引起溶血反应。此试验对吸光度数值先用单因素方差分析，结果为p〈0.05，说明三组之间存在统计学差异，多组间均数的两两比较采用q检验，结果为试验组与阴性对照组之间p〉0.05，说明与阴性对照组之间无差别，而与阳性对照组之间p〈0.05，说明试验组与阳性对照组之间有显著差别。

体内植入实验是为了评价活体组织与试验样品材料的相互反应。所有医疗器械和材料植入体内均会不同程度地产生组织反应。目前，常采用肌肉局部组织生物学反应评价是根据炎性细胞反应和纤维囊形成进行组织反应分级，然后在根据组织反应分级情况进行结果评定。本试验植入各个时期炎症细胞浸润和纤维囊形成分级符合国家标准。

本实验体内和体外试验结果表明纳米羟基磷灰石复合40%二氧化锆陶瓷材料是一种无致敏、无刺激、无溶血，具有良好的血液和组织相容性的材料，又因其材料本身具有良好的生物活性及力学特性，有望成为修复骨缺损十分重要的生物材料。

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