188宝金博页面版

■ ■ ● 隧藜，誊0SC IENCE冬A ~≥T毒ECH：NO≥LO≤G每YirNjF姜O。RMA T≤ION舞~≥2j≤008≯≯誉攀功能性薪材料在生物工程上 的应用游鸿蔚天津工 业 大 学材化 学院材料 系引言随 着 世界 的发展， 科学 的进步， 导致 了学科之间的相互嵌枝和渗透 。由现 代生 命科学、 材料科学、医 学、工程学 等多种学科相互 渗透和发展而产生 的生物医用材料学随着人们对身体腱康 、生 活质量标准的提高而愈来愈受到人们的关注， 成为世界各国竞相研究和开 发的热点 。 生物医用材料(B i o m edi c in e M a t e r i a ls)又称生物材料(B i o m a t e r i a l) ， 是指以医疗为 目的 ， 用来对生物体进行诊断、 治疗、 修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的无生命新型高技术材料1“。 生物材料包括组织工程材料、 纳米生物材料、 生物矿化材料和复合生物材料等 。 下面我将重点介绍这 几种生物工程材料 。1 组织工程材料组织工程(T is s u eE ngin e e r ing )是指应用生命科学与工程学的原理 和方法来设计 、构建一个生物装置来维护人体细胞和组织的生长 ， 恢复受损伤的组织或器官的功能_21。 近 l 0 年来 ， 组 织工程学发展成为集生物工程 、 细胞生物学、 分子生物学、 生物材料 、 生物技术 、 生物化学 、 生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科 。组织工程材料是一类可植入 体内的可生物降解的聚合物材料 。 在组织、器官的培养过程中起暂时性支架作用， 同时， 它的几何形状能够引导细胞生长成所需的器官的形状 ， 因此， 这些基质材料须具有以下 性 能：1． 1 能提供细胞生长和粘附的空间 。1． 2 可生物降解性，一旦 新的组织或器官生成后， 基 质材料应能降解成小分子化合物被生物体吸收或排出体外 。1． 3有较好 的与生物体的适应性【3_，以致细胞能够很好地粘附于达些材料上快速 生 长。1． 4 无毒性 ，无论材料本身还是降解的产物都不应该对人体有毒害 、引起组织发生炎症或排异反应 。高分子材料(P o lym e rM a t e r i a ls)由于具有 良好的物理机械性能、 分子结构更接近于生物体而广泛用作生物材料． 并在组织工程领域发挥着重要作用．作为组织工程材料 ， 高分子被应用在形成人造器官 ， 聚合物的支架上 。 高分子材料制得的生物聚合物与细胞或组织复合 ， 形成有特定功能的生物组 织杂话 的人工 器官[4i。 而 在聚合物的支架作用中生物降解的聚合物与细胞或组 织的复合 ， 聚合物起暂时支架的作用．在组织生长过程中， 聚合物逐步降解， 最终获得与人体组织完全一样的组织 。 如将胶原多孔膜移植到体内 ， 可促进伤口愈合和皮肤再生 。2 纳米生物材料纳米材料 ， 通常是指晶粒尺寸为纳米级(10”9m )的超细材料 。 其尺 寸介于分子、原子与块状材料之间 ， 通常泛指1-100h m范围内的微小 固体粉末。 纳米材料是一种既不 同干晶态 ， 也不 同于非晶态的第三 类固体材料， 它是以组成纳米材料的结构单元一晶粒 、 非晶粒、 分离的超微粒子等的尺度大小来定义的 。 正是 因为纳米材料具有结构单元小的特点使得粒子不会被网状内皮系统所捕获， 也不会阻塞毛细血管 ， 因此198一可 以作为药物或基 因传递的载体用于传输治疗性药物或基 因 。 通过被动靶向如磁纳米粒子或主动靶向如单克隆抗体修饰的纳米离子， 则可实现功能物 质在体内的靶向传递， 并可 通 过 外场 控制功 能物 质 的释放 。 纳米材料也可作为经皮或吸入 治疗的药物 载体， 促进新治疗方法 的实现。随着人类基因计划组 图的完善及基因诊断和治疗的发展， 很多遗传性疾病或顽固性疾病便迎刃而解 ， 当然这是建立在使用 良好的导人载体的基础上 。 目前 ， 高分子纳米材料和脂质体是基因治疗的理想载体 ，它具有承载容量 大， 安全性能高的特点 。 近来新合成的树枝状高分子材料作为基 因导入 的载体值得关注 。生物医用纳米材料在分析与检测技术、纳米复合医用材料、 与生物大分子进行组装用干输送抗原或疫苗等方面有 良好的应用前景。3 生物矿化材料天然的生物矿化材料 由简单的“原材料”经活的有机体合成 。 虽然人工合成可降解聚合物材料其组成成分、 分子量、 表面微结构 、 大体形态 、 机械性能、 降解时间等都能预先设计和调控 ， 最后基本降解完全， 避免 了长期异物反应的惫险， 但是相 比天 然生物矿化材料， 人工 合成材料最大的缺点是缺乏 细胞识 别信号 ， 不利于细胞特异性粘附及特异基 因的激活 。 生物矿化材料包括生物相容性骨修复材料一磷灰石 ， 生物矿化碳酸钙， 硅石类生物矿物材料等。通过使用仿生方法制得的有机 ／无机复合体可 以作 为优 异 的 人体组 织 修 复材料 。 而模板诱导矿化是仿生合成矿物材料的一个主要途径 。 模板诱导矿化是将生物矿化的机理 引入 无机材料的合成 ， 以有机大 分 子 的组 装体为模板， 控制无机物 的成 ， 在模板上制备具有优异物理化学性能和独特显微结构特点的类似生物矿物结构的 材 料。