考研生物醫(yī)學(xué)工程2025年生物材料學(xué)模擬（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種材料通常被認(rèn)為是理想的生物相容性材料？（）A.聚丙烯酸B.二氧化鈦C.己內(nèi)酯D.天然橡膠2.生物材料在生理環(huán)境中發(fā)生降解時(shí)，通常不涉及以下哪種主要途徑？（）A.水解B.氧化C.光解D.離子交換3.評(píng)價(jià)植入性材料生物相容性的體外方法中，不屬于細(xì)胞毒性測(cè)試的是？（）A.MTTassayB.LDHreleaseassayC.Haemocompatibilitytest(血相容性測(cè)試)D.AlkalinePhosphatase(ALP)activityassay4.為了提高鈦合金的表面生物活性，常采用的方法是？（）A.噴砂氧化B.滲氮C.表面涂覆金D.滲硅5.以下哪種聚合物因其良好的生物相容性和可降解性，在可吸收縫線和支架材料中應(yīng)用廣泛？（）A.聚氯乙烯(PVC)B.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)C.聚乳酸(PLA)D.聚苯乙烯(PS)6.組織工程中，用于提供細(xì)胞生長(zhǎng)三維支架的材料應(yīng)具備的特性是？（）A.高強(qiáng)度和高模量B.優(yōu)異的血液相容性C.適當(dāng)?shù)目紫堵屎涂讖椒植糄.快速的降解速率7.金屬離子浸出是影響植入性材料生物相容性的重要因素之一，以下哪種金屬離子浸出通常被認(rèn)為較為安全？（）A.鈣離子(Ca2?)B.鋁離子(Al3?)C.鎂離子(Mg2?)D.鉻離子(Cr??)8.表面改性旨在改善生物材料性能，以下哪種方法屬于物理氣相沉積技術(shù)？（）A.活性離子交換B.噴涂等離子體C.氧化法D.光刻技術(shù)9.血液接觸材料引發(fā)的體液反應(yīng)中，“白陶土誘導(dǎo)法”主要用于檢測(cè)哪種現(xiàn)象？（）A.血小板粘附B.纖維蛋白凝結(jié)C.補(bǔ)體激活D.淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化10.以下哪種生物材料通常用作藥物載體進(jìn)行緩釋治療？（）A.硅橡膠B.聚己內(nèi)酯(PCL)C.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)D.氫氧化鈣二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.生物材料是指能與人或動(dòng)物機(jī)體相結(jié)合，并對(duì)其產(chǎn)生______或______作用的材料。2.生物相容性是評(píng)價(jià)生物材料性能的首要標(biāo)準(zhǔn)，主要包括______、______、______和______等方面。3.材料的力學(xué)性能如______、______和______等，對(duì)其在體內(nèi)的穩(wěn)定性和功能至關(guān)重要。4.表面改性是改善生物材料表面特性的一種重要手段，常用的方法有______、______和______等。5.組織工程目標(biāo)是利用______、______和______相結(jié)合的方法構(gòu)建具有特定功能的組織或器官。6.降解產(chǎn)物如酸性代謝物過(guò)量產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致局部______，影響材料生物相容性。7.常見(jiàn)的生物醫(yī)用高分子材料包括______、______和天然高分子及其改性物。8.評(píng)價(jià)材料血液相容性時(shí)，需考慮其與血液的相互作用，如______、______和______等。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述生物材料植入體內(nèi)后，可能引發(fā)的主要宿主反應(yīng)及其機(jī)制。2.比較天然高分子材料（如膠原）與合成高分子材料（如聚乳酸）在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。3.解釋什么是材料的表面自由能，及其對(duì)生物材料表面性能（如親疏水性、細(xì)胞粘附）的影響。4.簡(jiǎn)述藥物緩釋系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的關(guān)鍵因素。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述材料的力學(xué)性能（如強(qiáng)度、彈性模量、耐磨性）如何影響其在不同生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景下的選擇？（例如：人工關(guān)節(jié)、血管支架、牙科修復(fù)體等）2.結(jié)合具體實(shí)例，論述表面改性技術(shù)在提高生物材料性能，特別是生物相容性和組織整合能力方面的作用和意義。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.C4.A5.C6.C7.C8.B9.C10.B二、填空題1.改變影響2.細(xì)胞毒性血液相容性組織相容性免疫原性3.強(qiáng)度剛度（模量）耐磨性4.物理方法（如噴砂、氧化）化學(xué)方法（如表面接枝）物理化學(xué)方法（如等離子體處理）5.細(xì)胞基質(zhì)生長(zhǎng)因子6.炎癥反應(yīng)7.聚合物（如PEEK,PVA）陶瓷復(fù)合材料8.血小板粘附纖維蛋白凝結(jié)補(bǔ)體激活三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先明確“宿主反應(yīng)”是機(jī)體對(duì)植入物的生理或病理反應(yīng)。然后分點(diǎn)闡述主要反應(yīng)類型，如：①淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)和炎癥反應(yīng)（早期，對(duì)異物刺激的免疫應(yīng)答）；②肉芽組織形成（纖維包裹，嘗試隔離）；③骨/軟骨/軟組織整合（長(zhǎng)期目標(biāo)，與周圍組織結(jié)合）；④脂肪沉積（纖維組織替代）；⑤腫瘤樣反應(yīng)（罕見(jiàn)，如植入物誘發(fā)）。最后簡(jiǎn)要提及這些反應(yīng)的機(jī)制，主要是免疫細(xì)胞識(shí)別異物、釋放炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子作用等。2.解析思路：針對(duì)每個(gè)材料的天然/合成屬性，分別比較其在生物相容性、力學(xué)性能、降解性、加工性、成本、可調(diào)控性等方面的優(yōu)劣。①天然高分子（如膠原）：優(yōu)點(diǎn)是良好的生物相容性、天然來(lái)源、部分可降解；缺點(diǎn)是力學(xué)性能通常較差、易降解（需化學(xué)修飾提高穩(wěn)定性）、均一性難控制、成本較高。②合成高分子（如PLA）：優(yōu)點(diǎn)是可精確控制分子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能可調(diào)、可降解性可控、加工性能好、成本相對(duì)較低；缺點(diǎn)是生物相容性可能不如天然材料（尤其初始）、可能存在免疫原性、部分材料降解產(chǎn)物有刺激性。3.解析思路：首先解釋表面自由能的概念：材料表面分子所具有的比內(nèi)部分子高出的能量，源于表面分子受力不對(duì)稱（表面分子只受內(nèi)部分子吸引，無(wú)上方分子）。然后闡述其對(duì)性能的影響：①表面自由能高，材料表面更傾向于降低能量，表現(xiàn)為親水性（易被水潤(rùn)濕）；低表面自由能，則表現(xiàn)為疏水性。②高親水性表面有利于水合作用和蛋白質(zhì)吸附，通常細(xì)胞更容易粘附、增殖（如細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境）；高疏水性表面則不利于初始粘附。因此，通過(guò)調(diào)控表面自由能（即表面改性），可以調(diào)控材料的親疏水性、細(xì)胞粘附能力、抗生物污損性能等。4.解析思路：從藥物本身、載體材料、給藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生物環(huán)境等方面展開(kāi)。①藥物性質(zhì)：藥理活性、劑量、穩(wěn)定性、溶解度、代謝途徑等。②載體材料：生物相容性、可降解性（速率和方式）、力學(xué)性能（如需植入）、藥物釋放性能（如控釋、響應(yīng)性）、孔隙結(jié)構(gòu)等。③給藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)：是采用主動(dòng)靶向（如修飾抗體）還是被動(dòng)靶向（如脂質(zhì)體）、給藥途徑（口服、注射、植入等）、期望的釋放曲線（如零級(jí)、一級(jí)、持續(xù)緩釋）。④生物環(huán)境：局部pH、酶、溫度、血流等對(duì)藥物和載體的影響。最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)藥物在目標(biāo)部位有效濃度維持時(shí)間，提高療效，降低毒副作用。四、論述題1.解析思路：首先強(qiáng)調(diào)力學(xué)性能是材料的基本屬性，也是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的首要考慮因素之一。然后分別選取不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行論述：*人工關(guān)節(jié)（如髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)）：需要高_(dá)_____（抗彎、抗壓強(qiáng)度）以承受體重和活動(dòng)沖擊，高_(dá)_____（模量，接近骨骼）以減少界面的應(yīng)力遮擋效應(yīng)，良好的______（耐磨性）以抵抗長(zhǎng)期摩擦磨損，以及優(yōu)異的______（生物相容性）和______（耐腐蝕性）。*血管支架：需要足夠的______（徑向強(qiáng)度）以支撐狹窄或脆弱的血管壁，良好的______（柔韌性）以方便輸送和通過(guò)彎曲血管，以及良好的______（生物相容性）和______（耐腐蝕性，如金屬支架）或______（降解性，如可降解聚合物支架）。*牙科修復(fù)體：需要高_(dá)_____（強(qiáng)度）和______（耐磨性）以承受咀嚼力，合適的______（模量）以適應(yīng)牙齒，良好的______（顏色匹配性）和______（生物相容性）。*其他（如骨釘板）：強(qiáng)度、剛度、耐磨性（針對(duì)循環(huán)載荷）、抗腐蝕性、生物相容性。通過(guò)以上分析，說(shuō)明不同應(yīng)用對(duì)力學(xué)性能的具體要求差異巨大，直接決定了材料的選擇。材料的力學(xué)性能必須與其預(yù)期承受的負(fù)荷和所處的生物環(huán)境相匹配。2.解析思路：首先強(qiáng)調(diào)表面是材料與生物環(huán)境接觸的界面，其性質(zhì)對(duì)材料的整體表現(xiàn)起決定性作用，尤其是在生物相容性和組織整合方面。然后結(jié)合實(shí)例說(shuō)明表面改性如何發(fā)揮作用：*提高生物相容性/減少不良反應(yīng)：①改善血液相容性：對(duì)心臟瓣膜、血管內(nèi)支架、人工關(guān)節(jié)表面進(jìn)行親水化改性（如接枝聚乙二醇PEG）或疏水化改性，可以減少血栓形成和血小板粘附。例如，用PLA制成的藥物支架，表面噴涂肝素或親水凝膠，可以延長(zhǎng)藥物釋放時(shí)間并降低血栓風(fēng)險(xiǎn)。②降低免疫原性：對(duì)金屬植入物表面進(jìn)行鈍化處理或生物活性涂層（如羥基磷灰石），可以減少其被免疫系統(tǒng)識(shí)別為異物。③減少炎癥反應(yīng)：通過(guò)物理方法（如噴砂）或化學(xué)方法（如涂層）改變表面形貌和化學(xué)組成，使其更接近天然組織表面，可以誘導(dǎo)更溫和的宿主反應(yīng)。*促進(jìn)組織整合：①增強(qiáng)細(xì)胞粘附和增殖：通過(guò)表面化學(xué)改性（如氧化、紫外光照射、接枝多肽序列如RGD）引入細(xì)胞粘附位點(diǎn)（如整合素配體），可以促進(jìn)成骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等在材料表面的附著、增殖和分化。例如，鈦合金表面經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化形成粗糙的多孔表面，再進(jìn)行離子交換引入RGD序列，能顯著提高其與骨組織的骨整合能力。②引導(dǎo)組織再生：設(shè)計(jì)具有特定化學(xué)信號(hào)（如生長(zhǎng)因子）或物理信號(hào)（如納米結(jié)構(gòu)）的表面，可以引導(dǎo)特定類型細(xì)胞向期望的細(xì)胞命運(yùn)分化或組織結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)。例如，在組織工程支架表面構(gòu)建模擬細(xì)