全國高等學(xué)校教材供生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）用融合教材主編：胡盛壽副主編：奚廷斐

孔德領(lǐng)

王琳醫(yī)用材料概論融合教材第二章

醫(yī)用材料分類融合教材01第一節(jié)醫(yī)用金屬材料02第二節(jié)無機(jī)非金屬材料03第三節(jié)醫(yī)用磁性材料04第四節(jié)醫(yī)用高分子材料05第五節(jié)醫(yī)用紡織材料融合教材06第六節(jié)醫(yī)用金屬材料07第七節(jié)無機(jī)非金屬材料08第八節(jié)醫(yī)用磁性材料09第九節(jié)醫(yī)用高分子材料生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第五節(jié)

醫(yī)用紡織材料徐衛(wèi)林武漢紡織大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材一、醫(yī)用紡織材料定義生物醫(yī)用紡織品是由合成材料或天然纖維加工而成的一種非活性的、永久或暫時(shí)性的、纖維狀結(jié)構(gòu)織物。因其具有防護(hù)保健作用，并可治療損傷和診斷疾病，因此可用于人體的體內(nèi)外生物環(huán)境中，從而減輕患者病痛，提高健康水平，改善醫(yī)療條件。由此可見，生物醫(yī)用紡織品是材料科學(xué)與工程、紡織科學(xué)與工程、機(jī)械學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。目前，生物醫(yī)用紡織品已成為生物醫(yī)用器械的一個(gè)重要組成部分。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材臨床使用的常規(guī)生物醫(yī)用紡織材料生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材二、醫(yī)用紡織材料歷史公元前3000年的古埃及，在木乃伊身上使用了亞麻（linen）縫合線。

公元前500年，印度Sushruta醫(yī)生首次詳細(xì)記錄使用亞麻、大麻、樹皮纖維和頭發(fā)作為縫合線，進(jìn)行扁桃體切除、刨宮產(chǎn)、肛瘺、截肢和隆鼻等手術(shù)。

公元200年，來自羅馬帕加的Galen醫(yī)生首次記錄了用黃金作為永久性縫合材料做成縫合線，黃金線的使用解決了因皮膚大面積感染而造成亞麻縫合線降解腐爛的問題。

公元900年，阿拉伯人Rhazes從音樂家轉(zhuǎn)行成為一名外科醫(yī)生后，他第一次使用羊腸魯特琴弦線進(jìn)行腹部縫合，為世界醫(yī)用紡織品進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)。19世紀(jì)60年代，英國外科醫(yī)生Joseph

Lister提出無菌縫合概念，并研制了碳腸線。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材二、醫(yī)用紡織材料歷史6.1914—1918年世界大戰(zhàn)期間，蘇格蘭藥劑師George

Merson通過淬火鍛壓工序成功地為羊腸縫合線加上一個(gè)無眼針，有效地降低了組織受外傷的概率。6.1935年，Wallace

Carothers發(fā)明了專利產(chǎn)品尼龍，并很快應(yīng)用到了手術(shù)縫合線中。6.20世紀(jì)50年代還出現(xiàn)了不銹鋼縫合線和滌綸縫合線。6.1971年，Davis

and

Geck公司以聚羥基乙酸（polyglycolic

acid，PGA）為原料生產(chǎn)的縫合線在體內(nèi)吸收時(shí)間小于90天，成為第一個(gè)生產(chǎn)可吸收縫合線的公司。6.1974年，通過共聚90%PGA與10%聚乳酸（polylactic

acid，PLA）得到了另外一種縫合線，因其結(jié)晶度低，吸收時(shí)間僅為PGA產(chǎn)品的一半。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材三、醫(yī)用紡織材料分類按產(chǎn)品功能和應(yīng)用分類1.按產(chǎn)品性能分類，一般可分為普通醫(yī)用紡織材料和功能性醫(yī)用紡織材料。①普通醫(yī)用紡織材料：主要包括醫(yī)療護(hù)理用纖維及其纖維制品（如紙尿布，護(hù)膝等）、病人及其病房用纖維制品（如床單，病人服裝等）、醫(yī)護(hù)人員隔離服、手術(shù)室用纖維

制品（手術(shù)服，一次性無菌口罩，洞巾包布等）等。②功能性醫(yī)用紡織材料：主要包

括防護(hù)類用品，各種防輻射服裝；保健類用品，抗菌，除螨，抗病毒，防蚊蟲等紡織

品；治療類用品，快速止血紗布，可吸收止血紗布；仿生器官用品，人工血管，人工

腎，人工心臟等。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材三、醫(yī)用紡織材料分類按產(chǎn)品功能和應(yīng)用分類2.按應(yīng)用領(lǐng)域分類，可分為體內(nèi)用、體外用和衛(wèi)生保健醫(yī)用纖維制品。①體內(nèi)用醫(yī)用紡織材料：如人工血管，人工輸尿管，縫合線，人工皮膚，心臟瓣膜，人工補(bǔ)片，人工神經(jīng)導(dǎo)管，人工韌帶等。②體外用醫(yī)用紡織材料：如紗布，膏藥類

產(chǎn)品用紡織材料，繃帶，人工腎，人工肝等。③衛(wèi)生保健醫(yī)用纖維制品：主要是指

輔助治療和恢復(fù)過程中用到的紡織材料，包括手術(shù)服，口罩，床單，毯子，病人服，揩拭物，尿布等，還包括血漿分離、過濾、采集和濃縮裝置。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法紡織材料是指纖維及其纖維制品，具體表現(xiàn)為纖維、紗線、織物及其復(fù)合物。纖維加工方法熔融紡絲紡紗技術(shù)機(jī)織技術(shù)溶液紡絲針織技術(shù)凝膠紡絲非織造技術(shù)靜電紡絲紗線加工方法織物加工方法生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（一）纖維成型的主要工藝1.熔融紡絲是將加熱后的熔體通過計(jì)量泵從噴絲板推出后在空氣中進(jìn)行降溫固化，形成纖維。紡絲過程中未添加任何溶劑及其他物質(zhì)，因此該方法加工干凈、污染小、效率高、成本低。速度一般為

1000～2000m/min,最高速度可達(dá)6000m/min。常用作聚酯纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維等的加工。熔融紡絲工藝流程示意圖生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（一）纖維成型的主要工藝

2.溶液紡絲是將制備好的紡絲溶液由計(jì)量泵從噴絲板推出后進(jìn)入不同的凝固條件固化形成纖維。根據(jù)凝固條件的不同可將其分為濕法紡絲和干法紡絲。濕法紡絲是采用液態(tài)物質(zhì)作為凝固浴，溶液中溶劑與凝固浴發(fā)生快速交換，溶劑析出后導(dǎo)致聚合物固化成形，紡絲速度為18～380m/min。濕法紡絲過程中使用到大量的液體溶劑，帶來嚴(yán)重的污染問題，增加纖維成本，纖維橫截面結(jié)構(gòu)因交換速度的變化而形成非圓形結(jié)構(gòu)。濕法紡絲工藝流程示意圖生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（一）纖維成型的主要工藝

2.溶液紡絲干法紡絲：直接采用空氣作為凝固條件，噴絲板紡出的溶液在空氣中因溶劑揮發(fā)而固化的方法稱為干法紡絲。干法紡絲的速度一般為200～500

m/min,最高速度可達(dá)

1500m/min。干法紡絲過程中使用易揮發(fā)性液體作為溶劑，故對(duì)環(huán)境造成較大的污染，且纖維制備成本較高，獲取的纖維質(zhì)量較好。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（一）纖維成型的主要工藝

3.凝膠紡絲凝膠紡絲又稱為凍膠紡絲，是獲得較理想結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度高模量纖維的一種方法。紡絲溶液經(jīng)計(jì)量泵后由噴絲板擠出進(jìn)入凝固浴形成凝膠態(tài)絲條，伴隨溶劑蒸發(fā)高分子固化成為纖維的一種方法稱為凝膠紡絲。凝膠紡絲速度一般1～2m/min。凝膠紡絲多采用超高分子量的聚合物作為紡絲原料，紡絲速度慢，纖維拉伸倍數(shù)大，制備纖維的強(qiáng)度和模量均較大。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材電紡絲所用到的設(shè)備簡單，操作方便，纖維直徑易控制，但纖維產(chǎn)量低，獲取纖維強(qiáng)度低。四、醫(yī)用紡織材料加工方法（一）纖維成型的主要工藝

4.靜電紡絲靜電紡絲是一種簡單制備納米纖維的方法。該方法是依靠高分子表面吸附的電荷在靜電場(chǎng)中對(duì)聚合物進(jìn)行拉伸取向，然后溶劑蒸發(fā)或融體冷卻而固化形成纖維。靜電紡絲紡制纖維的細(xì)度一般在5～1000nm范圍。靜常規(guī)靜電紡絲工藝流程示意圖生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（二）紗線成型工藝紡織過程中按照紗線機(jī)構(gòu)中喂入方式和成形機(jī)制不同可將其分為環(huán)錠紡紗線、轉(zhuǎn)杯紡紗線、渦流紡紗線、噴氣紡紗線和包纏紡紗線。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（三）線狀結(jié)構(gòu)、相面狀結(jié)構(gòu)加工工藝

1.機(jī)織技術(shù)機(jī)織是經(jīng)緯兩個(gè)紗線系統(tǒng)按照一定的組織規(guī)律進(jìn)行交織形成織物的一種方法。沿織物長度方向（縱向）排列的是經(jīng)紗，沿寬度方向（橫向）排列的是緯紗。平紋，斜紋和緞紋共同稱為三原組織，是其他復(fù)雜組織的基礎(chǔ)。不同組織構(gòu)成的織物在物理性能方面存在明顯的差別。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（三）線狀結(jié)構(gòu)、相面狀結(jié)構(gòu)加工工藝

2.針織技術(shù)針織是將紗線彎曲成線圈并相互串套而形成織物的一種方法，所形成的織物稱為針織物，按編織工藝及機(jī)器特點(diǎn)不同，針織物可分為緯編針織物與經(jīng)編織物兩大類。經(jīng)編采用多根紗線同時(shí)沿織物的縱向順序成圈；緯編采用一根或多根紗線沿織物的橫向順序成圈。機(jī)織物、經(jīng)編織物和緯編織物組織結(jié)構(gòu)示意圖生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、醫(yī)用紡織材料加工方法（三）線狀結(jié)構(gòu)、相面狀結(jié)構(gòu)加工工藝

3.非織造技術(shù)非織造概念是通過摩擦、抱合、黏合或這些方法的組合將定向或隨機(jī)排列的纖維

加工成片狀物、纖網(wǎng)或絮墊的方法，其纖維可以是天然纖維或化學(xué)纖維，可以是短纖、長絲或現(xiàn)場(chǎng)形成的纖維狀物。非織造布可按厚薄分為厚型非織造布和薄型非織造布，

也可按使用強(qiáng)度分為耐久型非織造布和用即棄型非織造布。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材五、醫(yī)用紡織材料現(xiàn)狀與未來1.醫(yī)用紡織材料現(xiàn)狀21世紀(jì)，醫(yī)用紡織品進(jìn)入快速增長期，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)進(jìn)步飛速發(fā)展階段。醫(yī)用紡織材料在滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生理健康需要方面起著重要的作用。全球醫(yī)用紡織材料持續(xù)保持10%的增速，部分植入性醫(yī)用紡織材料的增速高達(dá)20%，且在部分人工器官替代品方面依然不能滿足人們使用的需求。隨著科技進(jìn)步，醫(yī)用紡織品的研究方向逐漸向外擴(kuò)展，關(guān)于可降解型醫(yī)用紡織材料得到快速的發(fā)展，以可降解縫合線為代表的相關(guān)產(chǎn)品已批量進(jìn)入臨床應(yīng)用。先進(jìn)加工技術(shù)的應(yīng)用拓寬了醫(yī)用紡織材料的發(fā)展方向和應(yīng)用領(lǐng)域，如3D打印技術(shù)。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材五、醫(yī)用紡織材料現(xiàn)狀與未來2.醫(yī)用紡織材料未來以下有關(guān)研究內(nèi)容值得我們重視和期待：深入表征醫(yī)用紡織材料微觀結(jié)構(gòu)和物理性能與生物相容性之間的關(guān)系，尋找快速表征的新方法和新技術(shù)；醫(yī)用紡織材料與組織界面相容性的優(yōu)化；紡織基復(fù)合型醫(yī)療器械的開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化；人工結(jié)構(gòu)化、微小型化、精細(xì)化、多功能集成化醫(yī)用器件紡織材料設(shè)計(jì)與成型；研究醫(yī)用紡織材料加工新工藝及新技術(shù)，拓寬紡織材料在醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍；借助計(jì)算機(jī)材料學(xué)的發(fā)展，加速理解新型醫(yī)用紡織材料構(gòu)效之間的關(guān)系，縮短醫(yī)用紡織材料研發(fā)時(shí)間。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第六節(jié)

生物衍生材料王琳

徐魯明華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材重點(diǎn)難點(diǎn)※生物衍生材料的特點(diǎn)※生物衍生材料的安全性※生物衍生材料的來源與種類生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材主要內(nèi)容一、生物衍生材料概述二、動(dòng)物源性生物材料三、植物、微生物衍生生物材料生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材一、生物衍生材料概述醫(yī)用生物衍生材料是指將來源于動(dòng)、植物或人體的組織或組分，經(jīng)物理或化學(xué)方法提取、加工、處理后所得到的醫(yī)用材料。（一）生物衍生材料的特點(diǎn)良好的生物相容性可塑性良好的物理化學(xué)性能生物可降解性生物活性經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（二）生物衍生材料的安全性由于生物衍生材料來源于生物體，且在治療應(yīng)用中常直接用于人體內(nèi)，必須具有可靠的安全性以避免產(chǎn)生可能危害健康的副作用（或感染）。衡量生物衍生材料的安全性的條件包括無感染性，低免疫原性及無生物毒性等。無感染性低免疫原性無生物毒性生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（三）生物衍生材料的來源與分類生物衍生材料的來源生物衍生材料主要來源于動(dòng)物、植物以及微生物，經(jīng)過物理或化學(xué)方法提取、加工、處理，最終可得到相應(yīng)的產(chǎn)物。生物衍生材料的分類按組成成分：生物衍生材料基本可分為多糖和蛋白質(zhì)兩大類按來源：生物衍生材料可分為動(dòng)物源性材料，如膠原蛋白、甲殼素等；植物源性材料，如纖維素、海藻酸鹽等；另有一部分生物材料來源于微生物，如葡聚糖等。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材二、動(dòng)物源性生物材料（一）膠原蛋白概述是動(dòng)物體內(nèi)含量最高的蛋白質(zhì)之一三條肽鏈經(jīng)超螺旋組裝而成，成纖維細(xì)胞等合成廣泛分布于動(dòng)物肌腱、韌帶、皮膚、骨、肌肉等組織與器官中

2.膠原蛋白的組成與結(jié)構(gòu)纖維膠原非纖維膠原似纖連膠原3.膠原蛋白材料的應(yīng)用皮膚創(chuàng)傷修復(fù)止血骨修復(fù)其他應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（二）透明質(zhì)酸概述由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖的雙糖單位重復(fù)組成

具有較高的黏性、彈性、可塑性、滲透性，以及良好的生物相容性與免疫相容性等特點(diǎn)透明質(zhì)酸的制備動(dòng)物提取法：工藝簡單，但原料有限微生物發(fā)酵法：不受原材料限制，成本低、純化比率高透明質(zhì)酸的應(yīng)用臨床應(yīng)用在組織工程領(lǐng)域中的應(yīng)用在藥物遞送中的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（三）甲殼素與殼聚糖1.概述甲殼素：多糖，含氮有機(jī)物殼聚糖：甲殼素脫N-乙酰氨基的產(chǎn)物2.甲殼素與殼聚糖的來源與制備甲殼素的來源與制備殼聚糖的制備3.甲殼素和殼聚糖的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用甲殼素和殼聚糖的臨床應(yīng)用甲殼素和殼聚糖在組織工程中的應(yīng)用

1）在軟骨、骨組織工程中的應(yīng)用在皮膚組織工程中的應(yīng)用在神經(jīng)組織工程中的應(yīng)用甲殼素和殼聚糖在制藥中的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（四）來源于蠶絲的生物材料1.絲素蛋白概述：由甘氨酸、丙氨酸短側(cè)鏈和組氨酸長側(cè)鏈通過α-螺旋、β-折疊及無規(guī)則卷曲和蛋白重復(fù)序列構(gòu)成。這樣的結(jié)構(gòu)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、黏附力、生物降解性、氧氣滲透性絲素在組織工程中的應(yīng)用：骨、軟骨、皮膚、血管及神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)2.絲膠蛋白概述：包裹在絲素纖維表層的天然大分子蛋白，由18種常見的氨基酸組成絲膠在組織工程中的應(yīng)用：制備成薄膜、生物支架、混合凝膠等絲膠的生物活性生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（五）去細(xì)胞生物支架1.概述動(dòng)物組織是由細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular

matrix，ECM）組成的，將離體器官或組織經(jīng)一定方式去除細(xì)胞，僅保留細(xì)胞外基質(zhì)所得到的生物支架即為去細(xì)胞

生物支架。特點(diǎn)：免疫原性較小、生物相容性好、有利于細(xì)胞的黏附、增殖和分化等。

目前應(yīng)用較多的去細(xì)胞生物支架材料包括羊膜、小腸黏膜下層，以及兔膀胱無細(xì)胞基質(zhì)、血管脫細(xì)胞基質(zhì)和天然軟骨基質(zhì)等。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（五）去細(xì)胞生物支架常用的去細(xì)胞技術(shù)物理法化學(xué)試劑處理生物試劑處理3.去細(xì)胞生物支架的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材三、植物、微生物衍生生物材料（一）海藻酸鹽概述由β-D-甘露糖醛酸（D-mannuronic

acid）（M單元)和α-L-古洛糖醛酸（L-guluronic

acid）（G單元）以M-M、G-G或M-G的組合方式通過1，4-糖苷鍵連接構(gòu)成海藻酸和海藻酸鹽的性質(zhì)相溶性凝膠化性成膜性3.海藻酸的醫(yī)學(xué)應(yīng)用海藻酸在組織工程中的應(yīng)用海藻酸的其他應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材（二）葡聚糖概述由葡萄糖分子聚合而成的多糖以β-1,3-糖苷鍵為主體，且含有一些β-1,6-糖苷鍵的支鏈2.葡聚糖的醫(yī)學(xué)應(yīng)用在臨床上的應(yīng)用在組織工程中的應(yīng)用在藥物載體中的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材幾種常見生物衍生材料的來源、種類及特點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第七節(jié)

醫(yī)用納米材料梁興杰國家納米科學(xué)中心生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材納米的概念納米是一個(gè)長度單位，1

nm等于10-9

m，僅相當(dāng)于頭發(fā)直徑的十萬分之一。圖2-1納米的概念生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材一、納米材料介紹納米材料的定義納米材料指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。是一種既區(qū)別于原子、分子，又不同于宏觀物質(zhì)的新材料。由于具有量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等特性，而展現(xiàn)出獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)。納米材料的分類按空間維度：零維納米材料（如富勒烯）、一維納米材料（如碳納米管）、二維納米材料（如石墨烯）和納米空間結(jié)構(gòu)材料（如介孔材料）按材質(zhì)屬性按形態(tài)不同形貌的金納米顆粒生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材二、納米材料與組織修復(fù)羥基磷灰石制品及其顯微觀察納米羥基磷灰石羥基磷灰石是組成動(dòng)物和人體骨骼中最主要的無機(jī)礦物成分，具有良好的生物活性和生物相容性。當(dāng)羥基磷灰石的尺寸達(dá)到納米級(jí)時(shí)將現(xiàn)出一系列的獨(dú)特性能，如具有較高的降解和可吸收性。多孔羥基磷灰石氟磷灰石磷酸三鈣復(fù)合納米材料生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材三、納米藥物EPR效應(yīng)◆納米藥物的兩種形式：通過納米加工技術(shù)將藥物直接制成納米粒利用納米材料構(gòu)建藥物輸運(yùn)體系◆納米藥物的優(yōu)勢(shì)利用納米載體提高藥物生物利用度納米藥物靶向遞送被動(dòng)靶向：新生的腫瘤血管其內(nèi)皮細(xì)胞間隙較大，缺少血管壁平滑肌層，淋巴液回流受阻，造成了大分子物質(zhì)可以方便地穿

過血管壁在腫瘤組織中富集，被稱為實(shí)體瘤的高滲透性和滯留

效應(yīng)主動(dòng)靶向：主要是利用抗原-抗體或配體-受體結(jié)合，從而使藥物能到達(dá)特異性的部位物理、化學(xué)靶向：主要包括熱導(dǎo)向、磁導(dǎo)向和pH導(dǎo)向等利用納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)藥物控制釋放生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材Abraxabe?納米藥物納米脂質(zhì)體藥物DOXIL三、納米藥物◆用于藥物遞送的納米材料磷脂類材料二棕櫚酰磷脂酰膽堿（DPPC）二棕櫚酰磷脂酰乙醇胺（DPPE）二硬脂酰磷脂酰膽堿（DSPE）聚乙二醇化磷脂聚合物材料聚乳酸（PLA）聚乳酸聚羥基乙酸（PLGA）聚己內(nèi)酯（PCL）聚乙二醇（

PEG

）磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇（DSPE-PEG）維生素E琥珀酸酯（TPGS）生物類納米材料DNA、蛋白質(zhì)、肽類生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材四、納米檢測(cè)和診斷成像量子點(diǎn)量子點(diǎn)是三維受限的、近似球狀的無機(jī)半導(dǎo)體納米晶體，尺寸通常在2～8nm之間，由200～10000個(gè)原子組成。優(yōu)良的光譜特性：激發(fā)光譜范圍寬、熒光量子產(chǎn)率高、光穩(wěn)定性好以及具有空間兼容性等。納米金納米金是指金的微小顆粒（直徑1～100

nm），一般為分散在水中的水溶膠，又稱膠體金。受電子能級(jí)躍遷和表面等離子體共振的影響，納米金的顏色隨其粒徑大小的不同而呈現(xiàn)紅色到紫色的變化。磁性納米材料生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第八節(jié)

組織工程材料孔德領(lǐng)南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材目目錄錄第一部分：組織工程概述第二部分：組織工程應(yīng)用第三部分：組織工程新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)010203主要內(nèi)容生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材重點(diǎn)難點(diǎn)※組織工程概念以及三要素※組織工程支架的特點(diǎn)以及需滿足的基本條件※組織工程支架材料分類及舉例說明※組織工程支架的制備方法生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第一部分：

概

述概念組織工程是指應(yīng)用生命科學(xué)與工程學(xué)的原理與技術(shù)，在正確認(rèn)識(shí)哺乳動(dòng)物的正常及病理兩種狀態(tài)下的組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究、開發(fā)用于修復(fù)、維護(hù)、促進(jìn)人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)的生物替代物的一門新興學(xué)科。三要素支架材料種子細(xì)胞工程化構(gòu)建方法和技術(shù)三維支架細(xì)胞工程化構(gòu)建工程組織組織工程的三要素生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第一部分：

概

述組織工程支架制備方法多孔支架材料：相分離技術(shù)與冷凍干燥纖維支架材料：靜電紡絲水凝膠材料：膠原蛋白凝膠、海藻酸凝膠、殼聚糖水凝膠、透明質(zhì)酸水凝膠多孔支架材料靜電紡絲技術(shù)原理水凝膠生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第一部分：

概

述生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器（bioreactor）是組織工程三大要素之一，通常是一種組織培養(yǎng)裝置，在體外構(gòu)建一個(gè)與體內(nèi)相似的環(huán)境，提供力學(xué)刺激，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、組織乃至器官的工程構(gòu)建。生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下六方面的基本要求：在型式和結(jié)構(gòu)上能夠模擬體內(nèi)的生物環(huán)境，便于細(xì)胞支架復(fù)合物的安裝，具有生物力學(xué)刺激的環(huán)境， 對(duì)細(xì)胞支架復(fù)合物實(shí)施適當(dāng)?shù)膽?yīng)力作用；提供細(xì)胞生長所需的條件，包括營養(yǎng)供應(yīng)以及代謝產(chǎn)物的排除；能夠精確控制環(huán)境和營養(yǎng)參數(shù)，如pH、溫度、O2及CO2濃度等；能夠進(jìn)行細(xì)胞或組織的大規(guī)模的擴(kuò)增及批量生產(chǎn)；便于清洗和消毒，使用中便于培養(yǎng)液的更換及培養(yǎng)物的獲??；便于存儲(chǔ)、運(yùn)輸。3D

Biotek三維生物反應(yīng)器生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第二部分：組織工程應(yīng)用骨組織工程常用骨支架材料包括生物活性陶瓷，包括生物玻璃、羥基磷灰石、磷酸鈣等支架特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度高（耐磨、耐疲勞、不變形等），生物惰性、耐酸堿硅酸鈣等軟骨組織工程

軟骨組織：是由膠原、軟骨細(xì)胞、以及60%～80%的水份構(gòu)成。軟骨組織中沒有血管和神經(jīng)，軟骨組織受傷后自行修補(bǔ)的能力有限舉例：人工耳蝸皮膚組織工程

皮膚：作為人體最大的組織，是與外界環(huán)境接觸的屏障，當(dāng)由于外界損傷或疾病等因素造成皮膚缺損時(shí)，常常造成創(chuàng)面水分、電解質(zhì)及蛋白質(zhì)的丟失，和增加感染的概率舉例：人工皮膚生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第二部分：組織工程應(yīng)用神經(jīng)組織工程

外周神經(jīng)的基本組成單位是神經(jīng)纖維，多個(gè)神經(jīng)纖維集合組成神經(jīng)束。周圍神經(jīng)內(nèi)還有大量的膠原纖維、彈性纖維、脂肪組織、營養(yǎng)血管及淋巴管等組成的結(jié)締組織。

人工神經(jīng)導(dǎo)管的材料種類：多為可降解材料，包括聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、殼聚糖、膠原、絲素蛋白血管組織工程

血管是人體非常重要的組織器官，為全身的各個(gè)部位輸送氧氣及營養(yǎng)物質(zhì)。血管由內(nèi)膜、中膜和外膜組成，分別含有內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。

影響血管再生的支架參數(shù):材料的生物相容性、孔結(jié)構(gòu)、力學(xué)強(qiáng)度、彈性（組織順應(yīng)性）和降解速率。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第三部分：組織工程支架制備技術(shù)以及未來發(fā)展3D打印機(jī)示意圖3D打印技術(shù)制備皮膚示意圖3D打印生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第三部分：組織工程支架制備技術(shù)以及未來發(fā)展全器官組織工程目標(biāo)：制備結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜的心臟、肺、肝臟和腎等器官

過程：首先將同種異體，甚至異種的心臟、肝臟、腎臟和肺等器官全部脫除細(xì)胞，得到脫細(xì)胞基質(zhì)，即支架材料。然后，將選擇的干細(xì)胞或組織細(xì)胞種植到支架材料中，進(jìn)行“復(fù)細(xì)胞化”，將得到的這種復(fù)合體置于生物反應(yīng)器或動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，逐漸成為有功能的組織結(jié)構(gòu)。脫細(xì)胞化同種異體器官復(fù)細(xì)胞化生物反應(yīng)器培養(yǎng)功能化的器官全器官組織工程構(gòu)建示意圖生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第四部分：總

結(jié)組織工程方法，通過將體外培養(yǎng)擴(kuò)增的正常組織細(xì)胞，吸附于一種生物相容性良好并可被機(jī)體吸收的生物材料上形成復(fù)合物，將細(xì)胞-生物材料復(fù)合物植入機(jī)體組織、器官的損傷部位，細(xì)胞在生物材料逐漸被機(jī)體降解吸收的過程中形成新的在形態(tài)和功能方面與相應(yīng)器官、組織相一致的組織，而達(dá)到修復(fù)創(chuàng)傷和重建功能的目的。。隨著干細(xì)胞技術(shù)與3D打印技術(shù)的不斷迅速發(fā)展，組織工程將有望推動(dòng)簡單組織工程產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化，同時(shí)也將給復(fù)雜器官的體外構(gòu)建，如心臟、肺、肝臟和腎等帶來希望，為器官衰竭患者提供移植物，解決臨床上器官供體嚴(yán)重匱乏而導(dǎo)致每年成千上萬的患者在等待中死亡的重大民生問題。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材練習(xí)題組織工程概念以及組成三要素是什么？組織工程支架材料的作用以及需滿足的基本條件有哪些？什么是生物相容性？列出理想支架制備的可行性方法。答案組織工程概念是指應(yīng)用生命科學(xué)與工程學(xué)的原理與技術(shù)，在正確認(rèn)識(shí)哺乳動(dòng)物的正常及病理兩種狀態(tài)下的組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究、開發(fā)用于修復(fù)、維護(hù)、促進(jìn)人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)的生物替代物的一門新興學(xué)科。組織三要素包括細(xì)胞，支架以及工程化構(gòu)建方法與技術(shù)。

支架材料就是為種子細(xì)胞提供生長和基質(zhì)合成的空間。支架材料在降解之前提供機(jī)械支撐，同時(shí)也是所構(gòu)建的組織與器官的三維形態(tài)模板。支架材料由于直接用于人體，對(duì)其使用有嚴(yán)格的要求。支架材料應(yīng)具有良好的生物相容性、耐生物老化性、生物降解性、適合的力學(xué)特性、可加工性以及便于消毒滅菌。對(duì)于不同用途的支架材料，其要求各有側(cè)重。2.良好的生物相容性是指不會(huì)誘發(fā)任何不利于移植組織成活和生長的機(jī)體反應(yīng)，且表面具有合適的理化性質(zhì)，有利于細(xì)胞的黏附、生長、增殖、分化。2.組織工程支架多種多樣，制備支架的方法也有許多種，包括靜電紡絲、冷凍干燥法/相分離法、溶液澆鑄/離子瀝濾法、超臨界CO2萃取法、燒結(jié)微球法、快速成型法，以及新興的3D打印方法等。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材第九節(jié)

醫(yī)用3D打印材料康裕建四川大學(xué)再生醫(yī)學(xué)研究中心生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材重點(diǎn)難點(diǎn)※SLA、FDM和SLS的原理及其對(duì)材料的要求※理解每一類生物材料可用于對(duì)應(yīng)的3D打印技術(shù)的原因※理解細(xì)胞打印過程及其對(duì)打印材料的要求生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材3D打?。?D

printing）3D打?。?DP）3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過材料逐層堆積制造三維物體的變革性數(shù)字化增材制造技術(shù)。按照“分層制造，逐層疊加”的原理，根據(jù)CT等成像數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)3D建模轉(zhuǎn)換后，再以STL等格式文件輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，并分層成二維切片數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)控制的3D打印系統(tǒng)進(jìn)行逐層打印，疊加后最終獲得三維產(chǎn)品。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常用的3D打印技術(shù)光固化立體印刷（SLA）、熔融沉積成型（FDM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、3D細(xì)胞打印技術(shù)。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材一、非細(xì)胞3D打印醫(yī)用材料（一）用于光固化立體印刷技術(shù)的醫(yī)用材料光固化立體印刷（SLA）是通過計(jì)算機(jī)控制紫外激光束逐層掃描，使被掃描區(qū)域內(nèi)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合或光交聯(lián)反應(yīng)后固化來獲得三維原型的成型方式。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（臨床工程方向）融合教材SLA對(duì)打印材料的要求和常用材料材料要求：材料具有光敏性材料有較快的固化速度材料具有良好的流動(dòng)性常用材料：光敏樹脂光敏分子修飾的脂肪族聚酯光敏分子修飾的聚碳酸酯光敏材料/羥基磷灰石（HA）復(fù)合材料