2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫——生物材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪種性能不是理想的生物醫(yī)用材料必須具備的？A.生物相容性B.良好的力學(xué)性能C.易于批量生產(chǎn)且成本低廉D.優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和生物降解性（對于非永久植入物）2.在組織工程中，生物材料主要扮演的角色是？A.直接替代受損組織B.提供臨時支撐結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)組織再生C.作為藥物載體長期緩釋D.作為生物傳感器監(jiān)測生理參數(shù)3.目前臨床上應(yīng)用最廣泛的人工關(guān)節(jié)材料是？A.高分子聚合物（如聚乙烯）B.陶瓷（如氧化鋁、氧化鋯）C.鈦合金或其涂層D.金屬陶瓷復(fù)合材料4.藥物緩釋體系利用生物材料作為載體，其主要目的是？A.提高藥物的溶解度B.延長藥物在體內(nèi)的作用時間，減少給藥頻率C.實(shí)現(xiàn)藥物的靶向遞送D.增強(qiáng)藥物的代謝穩(wěn)定性5.評價一種可降解生物材料體內(nèi)安全性的關(guān)鍵指標(biāo)通常不包括？A.細(xì)胞毒性B.降解產(chǎn)物的生物相容性C.材料的力學(xué)強(qiáng)度保持時間D.長期植入后的致癌風(fēng)險6.3D打印技術(shù)在生物材料醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的主要優(yōu)勢在于？A.大規(guī)模生產(chǎn)低成本B.能夠制造具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)和內(nèi)部微通道的精細(xì)植入物或組織支架C.快速成型，縮短研發(fā)周期D.自動化程度高，減少人工操作7.血液相容性是評價心血管植入材料（如人工心臟瓣膜、血管支架）的重要指標(biāo)，其主要含義是？A.材料不引起血栓形成B.材料不被血液中的蛋白質(zhì)和細(xì)胞黏附C.材料在血液中不被降解D.材料與血液接觸時不產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)8.生物傳感器通常利用生物材料（如酶、抗體、核酸）與特定分析物發(fā)生相互作用，其基本原理是？A.體積變化B.重量變化C.電化學(xué)信號或光學(xué)信號的變化D.溫度變化二、填空題1.生物相容性是指生物材料與機(jī)體相互作用時，不引起任何形式的__反應(yīng)，并能長期穩(wěn)定存在于體內(nèi)。2.用于骨修復(fù)的__材料需要具備良好的骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性。3.藥物遞送系統(tǒng)中的__是指藥物以恒定速率或按特定模式釋放的過程。4.__是指材料在受到載荷作用時的抵抗變形和斷裂的能力。5.仿生材料是指模仿生物體結(jié)構(gòu)、功能或行為的__材料。6.納米生物材料在醫(yī)學(xué)診斷中可用于增強(qiáng)__的靈敏度和特異性。7.生物材料在體內(nèi)降解的方式主要有__降解和__降解。8.__是指材料表面與血液接觸時，抵抗血液成分改變和血栓形成的能力。三、名詞解釋1.生物相容性2.組織工程3.藥物緩釋4.力學(xué)性能5.仿生材料四、簡答題1.簡述生物材料在骨組織工程中的應(yīng)用原理及其面臨的主要挑戰(zhàn)。2.比較一下用于人工心臟瓣膜的材料與用于血管內(nèi)支架的材料在性能要求上的主要異同點(diǎn)。3.解釋什么是藥物緩釋，并列舉至少三種利用生物材料實(shí)現(xiàn)藥物緩釋的不同機(jī)制。4.簡述評價生物材料體內(nèi)生物相容性的主要步驟和常用方法。五、論述題1.論述可降解生物材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢以及其降解行為需要滿足的基本要求。2.選擇一種你感興趣的具體生物材料應(yīng)用領(lǐng)域（如人工皮膚、藥物靶向遞送、組織器官移植替代等），詳細(xì)闡述該領(lǐng)域目前使用的主要生物材料類型、工作原理、面臨的挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.C6.B7.A8.C二、填空題1.毒性2.骨替代3.控制釋放4.力學(xué)性能5.生物6.顯微成像7.化學(xué)鍵/水解8.血液相容性三、名詞解釋1.生物相容性：指生物材料與機(jī)體相互作用時，不引起任何形式的免疫排斥、毒性、致癌等不良反應(yīng)，并能穩(wěn)定存在于體內(nèi)或順利完成其預(yù)定功能后被身體吸收、代謝或排出，且不引起持久性炎癥或異物反應(yīng)的性能。2.組織工程：是一門整合了工程學(xué)、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的交叉學(xué)科，旨在利用細(xì)胞、生物材料和生物活性因子等，在體外構(gòu)建具有特定功能的組織或器官，或在體內(nèi)引導(dǎo)、調(diào)控組織自體再生。3.藥物緩釋：指利用生物材料作為載體將藥物包載其中，在特定的環(huán)境（如體液、體溫）或刺激下，藥物以受控的速率從載體中釋放出來，以延長藥物作用時間、提高生物利用度、減少副作用的一種藥物遞送方式。4.力學(xué)性能：指材料在受到外力作用時表現(xiàn)出的抵抗變形和斷裂的能力，是評價材料能否承受體內(nèi)生理負(fù)荷的關(guān)鍵指標(biāo)，包括拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度、韌性、彈性模量等。5.仿生材料：指模仿生物體結(jié)構(gòu)、功能或行為原理而設(shè)計和制造的人工材料，旨在獲得生物體所具有的優(yōu)異性能，如自修復(fù)、形狀記憶、光敏、濕度傳感等。四、簡答題1.答：生物材料在骨組織工程中的應(yīng)用原理是利用具有特定孔隙結(jié)構(gòu)、可降解性或生物活性的材料作為細(xì)胞（種子細(xì)胞）和生長因子的載體，為骨細(xì)胞提供附著、增殖、分化和礦化的物理支架，同時模擬天然骨的微環(huán)境，引導(dǎo)和促進(jìn)新骨組織的再生，最終取代或修復(fù)受損的骨組織。面臨的挑戰(zhàn)主要包括：如何設(shè)計出具有與天然骨相似力學(xué)性能和孔隙結(jié)構(gòu)的支架；如何實(shí)現(xiàn)細(xì)胞與支架的有效共培養(yǎng)及長期存活；如何精確控制生長因子的釋放速率和空間分布；如何確保材料在降解過程中不會引起局部組織損傷或炎癥；以及如何實(shí)現(xiàn)支架材料的臨床轉(zhuǎn)化和規(guī)?；a(chǎn)等。2.答：人工心臟瓣膜材料需具備優(yōu)異的耐久性（長期抗疲勞、抗磨損）、極高的生物相容性（抗血栓、抗感染）、良好的力學(xué)性能（能承受心臟高壓血流沖擊）以及合適的血流動力學(xué)特性（減少血流阻力）。血管內(nèi)支架材料則更強(qiáng)調(diào)徑向強(qiáng)度（支撐狹窄或擴(kuò)張的血管）、柔韌性（能通過血管輸送至目標(biāo)部位并適形）、良好的生物相容性（避免刺激內(nèi)膜增生和血栓形成）以及一定的耐腐蝕性。兩者都需要良好的血液相容性，但具體要求側(cè)重點(diǎn)不同：瓣膜更側(cè)重長期穩(wěn)定性和抗血栓，支架更側(cè)重短期支撐性和抗內(nèi)膜增生。3.答：藥物緩釋利用生物材料實(shí)現(xiàn)藥物緩釋的機(jī)制有多種：*擴(kuò)散控制：藥物從材料內(nèi)部（如聚合物基質(zhì)）向外部環(huán)境（如體液）通過擴(kuò)散方式釋放?？刂漆尫潘俾实闹饕蛩厥遣牧系目讖健⑺幬镌诓牧现械姆峙湎禂?shù)和溶解度。*溶出控制：材料基質(zhì)逐漸溶解于體液，藥物隨著溶液的擴(kuò)散而釋放。控制釋放速率的關(guān)鍵是材料的溶解速率。*侵蝕控制：對于溶解度很低的藥物，藥物分子嵌入在材料骨架中，隨著材料緩慢侵蝕、溶解，藥物逐漸釋放出來。*離子交換控制：對于離子型藥物，利用帶有相反電荷的離子交換樹脂作為載體，通過離子交換反應(yīng)吸附藥物，再在特定條件下釋放。*pH/酶響應(yīng)控制：利用材料在生理環(huán)境（如不同pH值或特定酶）下發(fā)生溶脹或降解變化，觸發(fā)藥物釋放。*形狀記憶/相變控制：利用材料在特定刺激下發(fā)生形狀變化或相變，伴隨藥物釋放。4.答：評價生物材料體內(nèi)生物相容性的主要步驟通常包括：首先是體外測試，如細(xì)胞毒性試驗（直接接觸法或間接接觸法，如浸提液測試），初步篩選材料的急性毒性；然后是體內(nèi)植入試驗，根據(jù)材料預(yù)期用途選擇合適的動物模型和植入途徑（如皮下、肌肉、骨內(nèi)、靜脈等），設(shè)定不同植入時間點(diǎn)（如短期、中期、長期），觀察材料的局部和全身反應(yīng)；最后進(jìn)行組織學(xué)檢查、血液學(xué)檢查、免疫學(xué)檢查等，評估材料的炎癥反應(yīng)、血管化、纖維包囊形成、致癌性、致畸性等長期效應(yīng)，綜合判斷其生物相容性等級。五、論述題1.答：可降解生物材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢在于：①生物功能結(jié)束即消失：材料在完成其作為支架、模板或藥物載體的功能后，能夠被機(jī)體逐步降解吸收，避免了永久性植入物可能帶來的長期異物反應(yīng)、感染風(fēng)險或二次手術(shù)取出問題；②誘導(dǎo)組織再生：降解過程可以動態(tài)調(diào)節(jié)局部微環(huán)境，降解產(chǎn)物通常無毒性或具有生物活性，甚至可參與新組織的構(gòu)建，有利于引導(dǎo)和促進(jìn)自體組織的再生修復(fù)；③實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)仿生：可降解材料易于加工成具有與天然組織相似孔隙結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)的支架，為細(xì)胞生長和組織再生提供有利條件?？山到馍锊牧辖到庑袨樾枰獫M足的基本要求包括：①可控的降解速率：降解速率應(yīng)與組織的再生修復(fù)速率相匹配，過早降解無法提供足夠支撐，過慢降解則可能引起長期炎癥、纖維包囊或材料斷裂移位；②可預(yù)測的降解模式：降解過程應(yīng)均勻、穩(wěn)定，避免局部快速降解產(chǎn)生空洞或應(yīng)力集中；③良好的生物相容性：材料本身及其降解產(chǎn)物在整個降解過程中均應(yīng)具有良好的生物相容性，不引起明顯的毒性、炎癥或免疫反應(yīng)；④降解產(chǎn)物可吸收或無害：降解最終產(chǎn)物應(yīng)為機(jī)體可吸收的小分子物質(zhì)（如水、二氧化碳、氨基酸等），或?qū)C(jī)體無害，能夠順利排出體外。2.答：（示例：選擇組織工程支架領(lǐng)域）組織工程支架是組織工程中的核心組成部分，旨在為種子細(xì)胞提供三維生存微環(huán)境，引導(dǎo)和調(diào)控組織再生。目前臨床上和研究中常用的組織工程支架材料主要包括天然生物材料（如膠原、殼聚糖、海藻酸鹽、絲素蛋白等）及其衍生物、合成生物材料（如聚乳酸-羥基乙酸共聚物PLGA、聚己內(nèi)酯PCL、聚乙烯醇PVA等）以及天然/合成復(fù)合生物材料。這些材料通常被設(shè)計成具有特定的孔隙結(jié)構(gòu)（如高孔隙率、連通性、孔徑分布）、良好的生物相容性和適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。其工作原理主要是利用支架的物理結(jié)構(gòu)（孔隙、孔徑、比表面積）為細(xì)胞提供附著、增殖和遷移的場所，利用其化學(xué)組成（如含有的生物活性肽、生長因子）或與生長因子的共價結(jié)合來引導(dǎo)細(xì)胞分化，利用其降解性在組織再生完成后逐漸消失，最終被新生的組織所替代。面臨的挑戰(zhàn)