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生物醫(yī)學工程學雜志 -\^ m. p ]‘h i

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生物材料生物相容性評價研究進展
楊曉芳 綜述 奚廷斐 審校
#$%& $$$ 中國藥品生物制品檢定所 " 北京 !

摘要

綜述了生物材料生物相容性的安全 性 原 則 和 功 能 性 原 則 研 究 進 展 ’ 在 生 物 學 評 價 方 法 研 究 中 " 活 躍 最

的是細胞毒性試驗方法和血液相容性評價方法 ’ 本 文 引 入 了 ( 物 功 能 性 原 則 ) 念 " 生 物 材 料 引 起 的 生 物 功 能 生 概 對 變化 " 從細胞水平和分子水平進行了闡述 ’ 關鍵詞 生物相容性 生物材料 細胞毒性 分子生物學

* , +/ 0 3 26. , 3 8:901, +-./ 12.45 0 12.7 95 2 / , ; <,, 9002 ; 0>9.0: 0=>? 2 : A, <, 2+ / @0 9
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生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主 題 ’ 按 o! 會 議的解 釋 " 物相容性 是 指生 命 體 組 生 ~ 織對非活性材料產生反應的一種性能 ’ 一般是指材 料 與宿主之間的 相 容 性 " 括 組 織 相 容 性 和 血 液 相 包 容性 ’ 近年來 " 生物相容性的概念發(fā)生了較大變化 " 其對象不僅為非活性材料 " 而且也涉及活性材料 ! 組 織工程 & 同時普遍認為生物相容性包括兩大原則 " ’ 一是生物安全性原則 " 二是生物功能性原則 ! 或稱為 機體功能的促進作用 & ’

框 架 " 際 標 準 化 組 織 !~ 以 # % &編 號 發(fā) 布 了 國 $% o!& 個相關標準 " #列出了醫(yī)療器 械和 生物材 料生 表 # $ 物學評價試驗指南 !~ $ % s& 同時對生物學評 o!# % &# ’ 價 方法 也進行 了標準 化 " $ % s 遺 傳 毒 性 ’ 癌 性 致 # % && 和 生 殖 毒 性 試 驗" $%s 的 血 液 相 互 作 用 試 驗 選 # % &( 體 擇 ’ $ % s 細 胞 毒 性 試 驗 ! 外 & # % &)植 入 后 # % &% " $%s 局部反應試驗 " $ % s$刺激和致敏試驗 " $ % s# # % &# # % &#
# 全身毒性試驗 * +’

# 生物安全性原則
生 物 材 料 對 于 宿 主 是 異 物" 體 內 必 定 會 產 生 在 生物材料如果要成功 " 至 某種應答或出現排異現象 ’ 少要使發(fā)生的反應被宿主接受 " 不產生有害作用 ’ 因 此 要 對生物材料 進 行 生 物 安 全 性 評 價 " 生 物 學 評 即 價’ # # 生物材料生物學評價標準 n 從本世紀 $ 年代后期開展生物材料生物學評 $ 價 標準化 研 究 以 來 " 過 # 多 年 國 際 間 協 同 研 究 " $ 萬方數據 經 目前形成了從細胞水平到整體動物的較完整的評價

# , 生物學評價方法研究進展 n 迫于現代社會動物保護和減少動物試驗的壓 國 力 " 際上 各國 專 家 對 體 外 評 價 方 法 進 行 了 大 量 研 究 " 時利 用現 代 分 子 生 物 學 手 段 來 評 價 生 物 材 料 同 使評 價 方 法 從 整 體 動 物 和 細 胞 水 平 深 入 的安全 性 ’ 到分子水平 ’ # , # 體 外 細 胞 毒 性 試 驗 在 # % &%標 準 中 對 nn $%s 試驗的主要步驟 ’ 細胞株和細胞培養(yǎng)基 ’ 陰性和陽性 對照都 作了 原則 要 求 " 推 薦 了 瓊 脂 覆 蓋 法 和 分 子 并 擴散法 ! 即濾過法 & 近年來進一步發(fā)展細胞毒性試 ’ 驗 " 形態(tài) 學 方 法 檢 測 細 胞 損 傷 ’ 胞 損 傷 測 定 ’ 從 細 細 胞生長測定和細胞代謝特性測定等角度提出了不少

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生 物 醫(yī) 學 工 程 學 雜 志 表 ! 醫(yī)療器械生物學評價試驗指南 "$ 標準 & ’ ( !’) #% * ,.! / 1.1.4 ,44 1 - 8-+134 :.1 - .1 "$ ;+ 2 < & ’ ( +023 5 1-67 .+0 9 + 4 5 27 287 #% 93 +2 ! ’ ) + . 器械分類 一時接觸 " A ) ?@ B => > 中期接觸 C 短D " A FH日 ) E@ BG > EG I 長期接觸 " H日 ) = 皮膚 C I = 粘膜 C I 損傷 表面 = C I = C I 骨 組織 K 牙 K 循環(huán) 血液 = C I = C I = 組織 K 骨 C I = 血液 C I 細胞 毒性 致敏 基本評價的生物學試驗 刺激或 皮內反 應 J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J 全身急 性毒性 亞慢性 亞急性 毒性 遺傳 毒性 植入 血液相 容性

第V卷 X

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l ll l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

補充評價的生物學評價試驗 慢性 毒性 致癌 生殖與 生物 性 發(fā)育毒 降解 性

接觸部位

表面接觸

J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J

J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J

由體外 與體內 接觸

血路 間接

體內植入

試驗方法 & 并從定性評價逐漸向定量測定發(fā)展 L 四甲基偶氮 唑鹽微 量 酶 反 應 比 " ) MN 法 " ! N @ 色 法 ) 此 方 法 是 由 MOQR T U在 V X 年 提 出 & 最 > WG PO S 初 應 用于免疫學 領 域 & 些 年 將 該 法 應 用 于 生 物 材 前 料的細胞毒性評價 L 該方法的原理是線粒體琥珀酸 脫氫酶能催化四甲基偶氮唑鹽 " N) MN 形成蘭色甲 & 形成數目的多寡與活細胞數目和功能狀態(tài)呈正相 關L 該 法 簡 便D 感 性 高& 作 定 量 評 價L 但 是 敏 可
TU G 在 IZ O\和 ] ^^_ 發(fā) 現 & 檢 測 矯 形 外 科 材 料 Y[Q [ O P 時 & MN 法檢測的重現率較差 & 用 而且人的骨腫瘤 N

由 力 是否降低" 帶有標記核酸的細胞所占比率得 出 ) 計量方法可用在顯微鏡下直接計數 D 流式細胞 L
A 分析 D 或細胞酶聯反應測定 "_Y f T UL F dY e =)

" ) 細胞 膜 完 整 性 測 定 生 物 材 料 對 細 胞 的 g 毒性作 用也 反映 在 細 胞 膜 的 變 化 中 & 胞 膜 結 構 和 細 功能的完整對于將細胞與其周圍環(huán)境分離起重要作 用 L 一個很好的完整性測試試驗就是將細胞與乙酰 乙酸熒光素 " ] 和溴化乙錠 " C 一起培養(yǎng) & ] h =) e ) h = 能夠被完整的細胞攝取并被細胞內的酯酶轉化為熒 光素 & 熒光素保留于胞漿內 & 在適當的激發(fā)波長下發(fā) 出綠色熒光 Le 不能穿過完整的細胞膜 & 但如果細 C 胞膜已經被破壞 & C就能夠進入細胞并且與核酸尤 e 這 其是細胞核內的 ] a= 緊 密 結 合 & 時 看 到 的 是 橘 紅 或 紅 色 的 熒 光L " 啶 橙 " 丫 也 =i) 能 夠 代 替 h =) L ] 以上這些方法從細胞損傷的不同角度評價生物 材料 中毒性 成分 對 細 胞 的 作 用 & 是 這 些 方 法 之 間 但 的相關性以及這些方法的評價結果與其它生物學評 價結果的相關性還有待進一步研究 L ! ‘ ‘ 遺傳毒性 和致 癌 試 驗 kk 這是生物材料中最
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細 胞株對 MN 法有很高 的 敏感性 L 目 前 MN 法 N N 在 細 胞毒性試驗 中 已 得 到 廣 泛 驗 證 D 還 需 要 繼 續(xù) 但 進入研究存在的一些問題 L ") ] ‘ a= 合成檢測方法 體外未融合狀態(tài)下 的 細胞在 ] 細胞周期 b期 ) 之前進行有 絲 a= 合成 " 分裂 L 進入對數生長期的細胞能夠用標記的核苷酸 比如氚標記的胸苷 ) 封閉其 ] 目前傾向于使用 " a=& 無放射性的示蹤物 C\ 它的 攝 入 量 能 夠 通 過 測 Qc& 定 結 合 了 熒 光 燃 料 的 抗 C\ 單 克 隆 抗 體 而 得 出L Qc 萬方數據 通過這種方法可以知道暴露于材料的細胞的增殖能

第 ’期

楊曉芳等 !

生物材料生物相容性評價研究進展

’H Y

f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f ff f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f 復 雜 和 最 麻 煩 的 問 題! 在 體 外 檢 測 方 法 中 常 用 但是由于 "#$ 試 驗 菌 種 的 變 異 & 試 使 "#$ 試驗 & % % 驗結果的假陰性率不斷增 加 & 已由 原 來的 ’ ) 增 加 ( 到 * )+( 因 此 一 般 同 時 還 需 要 進 行 體 外 染 色 ( , )& 體畸變試驗和微核試驗 & 以便相互補充 & 對遺傳毒性 作出科學的評價 ! 分子生物學和分子基因學將在遺 傳 毒性和致癌試 驗 的 評 價 中 有 很 大 的 發(fā) 展 潛 力 & 可 以取代某些嚙齒類動物試驗 ! 這些方法包括特殊的 檢 測 核 酸 - /"0 /"2 術 & 樣 就 可 以 在 基 因 轉 技 這 . 1 錄水平和翻譯水平研究細胞的調節(jié)機制 ! 轉錄水平 主要是將 . 活 /" 序列解釋為特定的 #1 /" 基因 & 性測 定 主 要 使 用 /35$7835 ; /< : 5 = 46 4 95 7 - 207%: : 5 基因翻譯水平包 6 8:: 5 7 BD2 F 等技術 ! > 4 @ : -C 0E 1 ? A3 括 基 因 產 物 的 測 定& 常 是 蛋 白 質& 以 是 結 構 蛋 通 可 白& 比如與細胞功能相關的受體或酶 ! 生物材料安全性體外試驗中還包括原癌基因激 活和抑癌基因失活的研究 & 尤其是 G *基因 & 在人類 H 大 多 數腫瘤中都 發(fā) 現 其 功 能 障 礙 & 為 研 究 生 物 材 這
J 料可能存在的破壞性作用提供了依據 I K!

酶等 !甘油二酯激活磷脂酶 F ’ , H三磷酸肌醇使 &00 Y Z Z 細胞液中 游離 F Y 水平 F 從內質網存儲池釋放 & A A 升 高 刺 激 磷 脂 酶 "Y合 成 花 生 四 烯 酸 & 離 的 花 生 游 四烯酸再由脂肪酸合成酶催化轉化為新的代謝物 [ "Y [ "Y引起血小板的進一步聚集和激活 !用 \ &\ Y Z F 鏊 合 劑 ]^B 將 完 好 血 小 板 內 的 鈣 離 子 鏊 A /Y
Z 合& 果 顯 示 F Y 被 絡 合 以 后& 抑 制 人 血 小 板 的 結 能 A 聚 集 及 血 小 板 和 纖 維 蛋 白 原 結 合& 不 引 起 - E 但 V 2

B + B復 合 體 的 解 離 以 及 它 與 纖 維 蛋 白 原 復 合 物 B BA 8B 的穩(wěn) 定性 & 這項 研 究 證 實 了 細 胞 內 鈣 離 子 在 血 小 板 激活中起重要作用 & 同時也揭示了 - E B + B復合 V 2B B A 8 B 體的結合及其與纖維蛋白原復合物的穩(wěn)定性由細胞
Z Q ’K 外 F Y 濃 度引起 I K!_ A ‘ 等 I ( 在 實 驗 中 發(fā) 現 & A 9# D 材料表面的纖維蛋白原與血小板的 a血栓球蛋白的 +

釋放相關 ! 纖維蛋白原吸附多 & 血小板的激活程度就 重 ! 這 提示 纖 維 蛋 白 原 參 與 了 血 小 板 激 活 的 作 用 !
I’ ’K V ##$9 D 研 究 觀 察 到 血 小 板 在 與 生 物 材 料 接 9F 觸時導 致血小 板 顆 粒 形 成 增 加 & 小 板 與 中 性 粒 細 血

胞 0 核 細 胞 的 親 和 增 加 & 當 抗 - E B + B單 克 單 但 V 2B B A 8 B
Z 隆抗體 0 四肽粘附配體 1 E 或 F Y 鏊合劑 加入全 V * A 血后可完全抑制血小板的 反應 & 血小板 的 E 選擇 如 +

L N O 血液相 容性評 價 方 法 血 液 相 容 性 評 價 研 MM 究對用于心血管體系的生物材料發(fā)展有著非常重要 的作 用 & 但由于 血 凝 機 理 和 體 內 環(huán) 境 的 復 雜 性 及 多 到目前為止還不能建立一套相關的評價標準 ! 變性 & 在 BP’ Q *,標 準 中 也 只 能 提 出 一 個 評 價 方 C (Q+ 向的基本要求 & 要求通過體外和體內試驗從凝血 0 血 血栓形成 0 免疫學或血液學其它方面對生物材 小板 0 料的作用進行評價 & 具體評價方法和指標都未統(tǒng)一 & 更沒有標準化 ! 體外 試 驗 模 型 -2 L
IK ’

蛋白表達及血小板 b 白細胞的相互作用 & 這證實了血 小 板的激活是涉及- E B +B 受體在內的依賴 V 2B B A 8B
Y Z IY ’K F 的 過 程 ![ G 9 ‘ 研 究 了 - E B + B 受 體 A 33 _ V 2B B A 8 B 在血 小板聚 集激 活 中 的 作 用 & 血 小 板 受 到 材 料 刺 當

信號首先作用于血小板表面 - E B + B受體 激時 & V 2B B A 8 B 的胞內部分 & 然后引起該受體的胞外區(qū)結構變化 & 進 而結合纖維蛋白原 ! 纖維蛋白原是兩價分子 & 它的另 一端又結合鄰近的血小板 & 導致血小板的聚集 ! 纖維 蛋白 原與血 小板 的 結 合 進 一 步 激 活 信 號 傳 遞 系 統(tǒng) &
Y Z 作用于細胞骨架 & F 等信號分子向細胞骨架募集 & A 引 起 其 重 新 組 裝& 致 血 小 板 激 活& 集 成 為 不 可 導 聚

一般采用平行板流動室

模型 - AA99 95 9S T A $ & 以評 價 生 物材 G 49 GA$R $ 3 6 #8 2 用 料表面在動靜脈切變應力下對血液的影響 ! 材料與血液一 - 2 血漿蛋白 目前研究表明 & N 接觸 & 立即會在材料表面粘附血漿蛋白 & 粘附纖維蛋 白 原和 4球蛋白將 導 致 血 小 板 粘 附 和 激 活 & 粘 附 而 + 白蛋白會減少血小板粘附 ! 但是血漿蛋白對血小板 粘 附和激活的機 理 還 未 能 進 行 深 入 研 究 & 缺 少 相 也 關的評價方法 ! - 2 血小板粘附和激活 ’ U 年我 們 和 蘇州 O QQ 醫(yī)學院研究并確定了采用血小板膜 V B A單克隆 EB B
W 抗 體 測 定 生 物 材 料 表 面 粘 附 血 小 板 數 的 新 方 法 I K!

逆! - 2 基質 蛋 白 我 們 通 常 所 指 的 基 質 蛋 白 主 c 要有纖 粘 連 蛋 白 0 粘 連 蛋 白 0 玻 粘 連 蛋 白 0 原 層 親 膠
I* ’K 蛋 白 和 血 管 性 假 血 友 病 因 子 等 !d 8:= A 4 :%D. @ ‘

發(fā)現 & 聚乙烯 0 硅膠等材料表面吸附了具有形成血栓 作用 的纖 粘連蛋 白 和 親 玻 粘 連 蛋 白 & 中 以 對 親 玻 其 粘連 蛋白吸 附為 多 & 初 步 表 明 了 基 質 蛋 白 可 能 參 這
I K ’ 與 了 材 料 表 面 的 血 栓 形 成 過 程 !X:T7 X‘ , 研 73 :

X3 ;1 等 發(fā) 現 用 于 構 建 醫(yī) 療 器 械 的 生 物 材 料 表 3 Z 面粘附的血小板內游離 F Y 水平升 高 & 們 認為 材 他 A
IK U

究了細胞與生物材料相互作用后基質蛋白的產生情 況& 們 用 分 子 生 物 學 技 術 將 接 觸 細 胞 的 1 他 /" 充 分分 離出來 & 特 異 的 基 因 探 針 進 行 雜 交 發(fā) 現 纖 粘 用 連 蛋 白 0 原 BB 0e 型 和 細 胞 骨 架 組 成 蛋 白 增 膠 0B B B

料 可 能 刺激了血 小 板 內 效 應 酶 的 激 活 & 括 磷 脂 酶 包 萬方數據 0 F 磷 脂 酶 "Y和 磷 脂 酶 . 及 腺 嘌 呤 和 鳥 嘌 呤 環(huán) 化

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生 物 醫(yī) 學 工 程 學 雜 志

第*卷 S

\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 生! 不同的材料導致其增生程度不同 " 還考查了植入 觀 體 內用于冠脈搭 橋 的 材 料 管 ! 察 到 材 料 管 內 表 面 能形成由成纖維細胞樣細胞和胞外基質構成的生物 學被膜 "# 這些異生細胞也活躍 $% 雜交分析證明 ! 地 表 達 組 蛋 白& 附 物 質 ’ 粘 連 蛋 白 ( 細 胞 骨 架 粘 纖 & 肌 玻 和 ’ 動 蛋 白& 形 蛋 白( 細 胞 外 基 質 ’ 和 ) 型 膠 ) ) ) 原 ( 被膜很少超過 * ,- 從而形成長期的血液相 ! + .!
*: 容性 "/ 13 5 等 9 + 報道血小板 受體 如 ; = ! <*與 02 46 78 暴 露 的 膠 原 結 合 ! + *與 纖 粘 連 蛋 白 反 應 ! 一 粘 另 ;=

學家而且材料化學家和表面工程學家都非常關心的 研究領域 " 微溝槽結構可以用來誘導細胞的定位已 研究 了多 年 ! 方 面 的 大 部 分 工 作 是 在 成 纖 維 細 胞 這
9< 比如 P ; 0* :發(fā)現嵴寬不超過 Q- 時細胞 上進行 ! L= . 9S *: 的定位程度最高 "R; 等 利用纖維細胞株 / F F @< N

研 究 細 胞 與 直 徑 不 超 過 <- 的 絲 狀 材 料 ’ 括 尼 包 . 龍& 聚對 苯二甲 酸 乙 酯 和 硅 膠 ( 的 相 互 作 用 ! 描 間 并 述了沿纖維方向清晰的細胞分布 " 經過微穿孔的硅 膜 上 有 < . 的 絲 狀 材 料 ’ 括 尼 龍& 對 苯 二 甲 包 聚 ,酸乙酯和硅膠 ( 間的相互作用 ! 并描述了沿纖維方向 清晰的細胞分布 "經過微穿孔的硅膜上有 < . 見 ,方的 小孔 ! 也用 以 研 究 其 影 響 成 纖 維 細 胞 粘 附 和 生 長的性能 ! 以及細胞穿越小孔而生長于膜下的行為 " C E C 細 胞 擴 散 細 胞 擴 散 ’0U K0MN ( 一 DD TU 7 L; 5O 這 現象 包括復 雜的 細 胞 骨 架 重 新 分 布 ! 細 胞 能 夠 粘 是 附于 材料表 面并 且 增 殖 至 將 表 面 完 全 覆 蓋 的 功 能 " 對于 研究與 宿主 組 織 融 為 一 體 的 材 料 來 講 ! 是 一 它 個非常重要的參數 " 這一參數是可以測定的 ! 例如 ! 定量掃描電子顯微鏡可以用來評估表面改良聚合物
*: 是否適合于人造血管 9 F "

附受 體是 > )@ 復合物 ! 與血管 性 假 血友 病 因 子 ? =) A 反 應 ! 高 血 流 部 位 損 傷 時 發(fā) 揮 作 用 ! ?和 凝 血 在 %B 酶促進上述反應 " 由此可見 ! 材料通過刺激組織細胞 產生基質蛋白也可促進血液凝固過程 " 我們認為 ! 凝 血 反 應過程客觀 上 分 為 兩 個 時 相 ! 血 因 子 接 觸 活 凝 化為快反應相 ! 而由細胞因子 & 基質蛋白等引發(fā)的凝 血反應為慢反應時相 "

C 生物功能性原則
隨 著 對 生 物 材 料 生 物 相 容 性 的 深 入 研 究! 們 人 發(fā) 現 不僅要對生 物 材 料 的 毒 付 作 用 要 進 行 評 價 ! 還 要進一步評價生物材料對生物功能的影響 " 例如 ! 植 入 心 血管體的生 物 材 料 對 內 皮 細 胞 功 能 的 影 響 ! 植 軟 入 骨 組織的生物 材 料 對 纖 維 細 胞 & 骨 細 胞 和 成 骨 細胞功能的影響等 " 目前主要集中在采用體外方法 ! 研究生物材料對某些特定細胞功能的影響 " C E 對細胞功能的影響 D C E E 細胞粘 附 如 果 不 考 慮 生 物 材 料 的 細 胞 毒 DD 性! 那么細胞與 生 物 材 料 間 作 用 最 重 要 的 方 面 就 是 細胞粘附 " 對于人工骨或人工關節(jié)等需要與宿主組 織 融為一體的醫(yī) 療 器 械 ! 須 首 先 考 慮 到 促 進 其 細 必 胞粘附功能 ’ 但這種粘附有時會造成嚴重的并發(fā)癥 ! 如導管和血液透析管 ( 一種測定方法是在光學顯微 " 和 亞微結構水平 使 用 電 腦 圖 像 分 析 系 統(tǒng) ! 細 胞 附 在 著 于 材料表面并 發(fā) 生 相 互 作 用 之 后 ! 時 間 繪 出 一 按 個反應曲線 ! 由此測定細胞粘附功能 " 另一種方法是 分光光度法 ! 在包被材料或材料浸提液的 F 孔板上 G + 由 H )% 讀數儀完成 9 :" /I 人們用這種體外參數證明從金屬假體中釋放出 來的重金屬離子即便在低摩爾濃度時也能夠誘導 這 ? J$ 粘 附 到 人 類 單 層 內 皮 細 胞 上 ’ 是 炎 癥 反 應 中最重要的過程之一 ( 這一參數對于人造血管尤其 " 是帶有內皮細胞的人造血管的預植入 ’ L@0MN ( K070 5O 非常重要 萬方數據 "
9G *:

C E V 細胞增殖 細 胞 增 殖 已 被 列 為 材 料 安 全 性 DD 評價的 一個 重要 參 數 ! 時 也 是 研 究 與 宿 主 組 織 融 同 合為一體的材料的中心內容 " 對體外測試中應用的 細 胞類 型也作 了 重 點 要 求 ! 如 人 類 成 骨 細 胞 用 于 比 研究陶瓷結構怎樣影響細胞的生長 " C E W 細胞生物 合成 功 能 生 物 材 料 可 通 過 使 血 DD 液成分和血液動力學異常而造成內皮細胞功能紊 亂! 使得對促凝血介質的吞噬清除作用減弱 ! 促凝血 介質的產生增多 ! 抗凝血介質的產生減少 ! 導致血栓 形成 " 人們發(fā)現鎳離子在不影響細胞形態(tài)甚至增殖 功能 的濃 度下卻 能 夠 顯 著 降 低 其 軟 骨 基 質 的 合 成 ! 因 此! 材 料 的 安 全 性 評 價 遠 不 止 僅 僅 是 細 胞 毒 對
<: 性 9 , " 最近還發(fā)現與 ? J$ 共培養(yǎng)的內皮細胞在金 屬離子作用下能夠釋放強有力的炎癥介質白三烯

Q P "巨噬細胞廣泛參與組織對植入材料的炎癥反 <: 應 ! Y YZ 等 9 * 使 用 分 離 的 鼠 腹 腔 巨 噬 細 胞 觀 察 X 2 T5 通 細胞 對于 不同形 式 羥 基 磷 灰 石 的 反 應 ! 過 測 定 乳 酸脫氫 酶和 磷酸 酶 ! 明 微 晶 體 羥 基 磷 灰 石 比 燒 結 表 羥基磷灰石更能降低巨噬細胞的活性 " 測定巨噬細 胞活性還可以在鼠腹腔巨噬細胞與各種口腔植入材 料接觸之后 ! 測定其花生四烯酸產物 " C C 對細胞功能影響的分子生物學評價 D C C E 細胞粘附分子 ’ %J( 生物材料植入機體 DD [ 之后 ! 不管 是 在 血 管 或 軟 組 織 & 組 織 中 ! 會 與 所 硬 都

微結構表面上細胞行為的調節(jié)是一個不僅生物

第 ?期

楊曉芳等 "

生物材料生物相容性評價研究進展

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b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b bb b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b 接觸 的 細胞發(fā)生 炎 癥 反 應 ! 們 仍 然 對 這 些 領 域 所 我 家族 ! 它是一類 知甚少 " 比如細胞粘附分子 # %&’ $ 表 達 在細胞表面 的 分 子 ! 夠 控 制 和 促 進 細 胞 與 其 能 比如基質中的細胞 ’ 的相互作用 " 專家們研 他細胞 # 究 了 植入物釋出 的 金 屬 離 子 誘 導 驗 證 反 應 情 況 ! 驚 奇 地 發(fā)現即使是 亞 微 摩 爾 濃 度 的 鋅 ( 和 鈷 也 能 誘 鎳 導 內皮細胞和炎癥細胞 # 比如單核細胞 ( &*’ 生 發(fā) )
,作用的基本步驟 + , "

子 ) 5 似乎 參與 纖維蛋 白溶 酶 和 凝 血 酶 的 釋 放 " M ; 2.N0/% 等 調 查 了 丙 烯 腈 纖 維 膜 和 銅 仿 透 析 膜 EO G 引 起 < >(= B和 腫 瘤 壞 死 因 子 % 的 產 生 情 況 ! 發(fā) = ?<> 現透析膜明顯提高血漿中 < >(= B和 腫瘤 壞死因 = ?< > 子 % 的水平 ! 加入 = C可以使全血在與透析膜孵育 ) 時產生更多的細胞因子 " 回輸實驗證實 ! 透析膜處理 過 的 血 漿 可 以 引 起 自 體 單 核 細 胞 產 生 細 胞 因 子" C P L. A 也 發(fā) 現 @ >!= ??和 < > 等 細 胞 A A/ Q E *; , < >R =B 因子在外周血單核細胞的表達和它們的血漿濃度在 用 外 ? 例 透 析 病 人 比 對 照 高! 核 酸 雜 交 技 術 證 明! S 周血單核細胞 < >R < > 的 TU =? 和 =B *% 的表達 也明 顯升高 "2AP E 證明 < >(= V水平的升高程度 F. M = B< > 與材料在體內的相容性有關系 " 他們研究了硅油和 聚乙烯 膜 ! 將分 離 的 單 核 細 胞 培 養(yǎng) 以 及 將 全 血 與 涂 硅或聚 乙烯 的管子 孵育 , ! 定上清 液中 細胞因 67 測 子 的濃度 ! 結果可 以概括 如 下 H ? 單 核 細 胞 經 刺 激 #’ 可釋放細胞因子 ! < > 和 &< >, 尤其是涂硅的 如 =V )?! 表 面W , 硅 油 和 聚 乙 烯 可 刺 激 血 栓 形 成 細 胞 釋 放 #’ 以聚 乙 烯 作 用 為 強 W 1 細 胞 因 子 的 持 > #’ ) 選擇 蛋白 ! 續(xù)釋 放由血 液接 觸 材 料 時 引 起 的 補 體 激 活 所 致 ! 并 非 由 材料 與血 液接觸 引 起 W 6 細 胞 因 子 分 泌 越 多 ! #’ 血 液 相 容 性 越 差 "%O. 7 X YD用 U ( %( C和 J / GX $) ) 作 為 透 析 膜 ! [例 病 人 進 行 體 外 透 析 ! 對 研 B %*>Z 究 < >R < >U 的產生 ! 觀察到透析膜對外周血 =? 和 =? A 單核細胞 < >R < >U 有影響 ! 但程度隨材料而 =? 和 =? A 不同 " M *% 轉 錄 翻 譯 與 信 號 傳 導 &&) F 作為細胞外基質中的 # L0 TAE ]T.AOPG. A.’ LO EL0 FF G / 非膠 原蛋 白日益 受 到 人 們 的 高 度 重 視 ! 是 一 類 在 它 88\ 99 正常組織分化和重塑過程中負責降解細胞外基質如 膠原和 糖蛋白 的 重 要 含 鋅 酶 ! 組 織 重 塑 的 各 個 階 在 段尤其 是新 組織合 成之前 ! &&) 對細胞 外 基 質 的 F
+_ 降解非常重要 " 7 ^, -在研究中發(fā)現通過調節(jié)轉錄 $G

細胞生物功能最明確的標志是 $ %& 的 表 達 ! 所以 對 于人工血 管 等 植 入 裝 置 ! 僅 要 求 材 料 能 夠 不 促 進內皮細胞生 長 ! 且 要 求 內 皮 細 胞 具 有 完 整 的 而
,生物功能 "$ / 0 + 1 研究了生長在熱解碳瓣環(huán)的 ./ 等

聚對苯二甲酸乙酯上的人臍靜脈內皮細胞 # %& 的 表 達 作 了 觀 察 測 定 " 2345 ’ 對 其 各 種 $ $! 發(fā) , 后! 現 生 物 材 料 上 內 皮 細 胞 $ 67 %& 的 表 達 沒 有受到影響 " 生長在生物材料表面及其周圍各種細 胞的 $ 因 %& 表 達 都 值 得 更 進 一 步 的 研 究 ! 為 其 升 高或降低都可能代表某種未明確的機制 " 第 8 8 8 細胞因子和生長因子 除粘附分子之外 ! 99 二個關于生物材料植入后生物功能的方面是細胞因 子 # ; 的合成 " 細胞因子是能夠被多種細胞所分泌 : ’ 的 調節(jié)免疫反應 和 炎 癥 反 應 的 重 要 物 質 ! 能 活 化 即 在 也 能 抑制某些生 物 過 程 ! 宿 主 對 植 入 材 料 的 應 答 反應中起核心的控制作用 " 專家研究了與生物材料 作用之后單核細胞和巨噬細胞分泌細胞因子的情
+6 ,況! 包括 < >( *; A < >" = ? @ > 和 = B 最近 $ / 0 . / 等 觀察

了 在聚對苯二甲酸乙酯# 5 上生長了 , 的內 67 ) @’ 皮細胞的細胞因子和 : 的合成情況 ! 結果表明 < > ; = 說 ? ( = B :> C 或 : C 沒 有 顯 著 增 高 ! 明 A < >( $ ; &$ ; ) @ 對內皮細胞沒有潛在炎癥作用 " 5 D 0 G 報道 血栓調節(jié) 子 # @ 是 內 皮 細 胞 協 E F/ F 7 &’ 同因子 ! 它通過 ? ?比例與凝血酶結合 " 二者結合后 H 通 過 $蛋 白 的 介 導 ! 前 凝 血 功 能 轉 化 為 抗 凝 作 將 用 "I0 0A F J 也在研究中發(fā)現 7 & 作為一種有效的 7 @ 自 然抗凝劑 ! 有 轉 化 前 凝 血 酶 原 成 抗 凝 物 質 的 作 具 用! 這表明來源 于 內 皮 細 胞 的 一 些 細 胞 因 子 具 有 調 節(jié)抗凝血作用的機能 "據 K.L 來源于血小板 F 報道 ! 的 生長因子#M ; 和成纖維細胞生長因子 ) : ’ # ; ; 也參與 了 血 栓 形 成 過 程 " 當 血 小 板 聚 集 激 N: ’ 活時! 這些 生 長 因 子 釋 放 出 來 ! 用 于 其 相 應 受 體 " 作 生 長 因 子 # ) 5 ’ 體 具 有 酪 氨 酸 激 酶 活 性! 如 M ;受 當 與生長因子結合后 ! 跨膜信息傳遞至細胞內部 ! 發(fā)揮 多種生理效應 ! 使細胞內靶蛋白磷酸化 ! 增強細胞膜 萬方數據 上磷脂酰肌醇轉換等 " 研究發(fā)現 ! 血管腔內來源的因

和 轉 錄 后 &&) 的 表 達 能 夠 控 制 相 連 組 織 的 重 塑 F 過程 " 試驗表明鈦材料的表面情況和化學性質都能 夠特異地改變 &&) ,TU > *% 水平 ( *% 穩(wěn)定性 TU 以及在正常人成纖維細胞中的分泌 " 大 部 分 信 號 傳 導 是 基 于 蛋 白 激 酶 和 酶 的 活 化! 它們能夠將氨基酸 # 如蘇氨酸 ( 絲氨酸 ( 酪氨酸 ’ 磷酸 化為其他蛋白質 " 細胞表面受體的參與 # 比如整合素 與 它在 5 & 上的配體結合’ 夠激活這種信號途 能 $ 徑 " 這 些過 程 非 常 復 雜 ! 括 一 系 列 的 分 子 激 活 步 包 驟 ! 中 灶 性 粘 附 激 酶 #GA J .0/ Q/ F! 其 X‘OA 7 F G 0A. 起重要作用 ": G7和 %O / G 利用這種分 ; %I’ EL L Qa A

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生 物 醫(yī) 學 工 程 學 雜 志

第1卷 P

i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 子生物學理論研究了在可濕性材料上生長的成纖維 結 細 胞中酪氨酸的 磷 酸 化 ! 果 表 明 這 一 參 數 是 生 物 材料能否促進細胞粘附增殖的靈敏指標 " 目前 ! 專家 這種方法 足 以 革 新 我 們 對 于 生 物 相 容 性 及 其 認為! 測定方法的認識并應將其擴展至多種領域 " 有關細胞粘附的信號傳導研究有多種途徑 " 比 如三磷 酸 腺 苷 # % ’ ) +-等 都 能 夠 增 強 細 胞 的 $ & ( *, 粘附! 灶性粘附 和 強 力 纖 維 的 形 成 對 于 穩(wěn) 固 細 胞 間 連 接是非常重要的 ! 外一 種 $ &連 接 蛋 白 *. 0 另 % +/ 能夠啟動這一過程 " 參 考 文 獻
L + = KG / ,< J- , L ,< ,= F,== I@ GA < =G L H E F +G = @ + E EG <L J<J< GL@ H / J; /N= -K,=G * L EL,< ,G@ == <2SB I OG = V E<-, <+ J@ ; = EG < ,G H / H@, J @ >= !1 3 4 9 # ’ R L 3 5 1 5 9 79 Q 1 % F=C 2& == < @/ E+GH-;, -. KG / J ,G@ 9 / J S +H@G D ,L/ ,E J+G = EEKFG < / E E / TG = F,== AN/ +<G [* [ @ GG +20K ]=+ S < T J<J< JEF/= I[ ,G.I< .@ @[ [ / ,< ! 1 3 46 Q 6 3 5 8 7Q 5 1 \ IG; 6 , + G-]? !O / = U 20 EKF + / D . L/FG@/ g S / F+ B / ,G @/ <=, -+< / D <+=, . - =F/= -< GK,=G - +,= .= L =G +<G /I/ <+ J ;DE2SZ/ <+U G H @ , GK,= E & JK C !1 3 46 1 7 R /N L 3 1 # ’ 9 1 >= E@ >S fT= % ! ? -= Y0! a c2 >/=;, 8 ! @/ G @ ,b d JE J+ , F/E = /<=E ,,<+ ,G@/ EJ, LI/ L I/ <+ J F +,. -< . . +E=G < g / D =J @ J/ h GK,=G , G<+EG@ 2SO + ;A! 3 9 R 9 7 R @=,< / ,LU + 1 3 4 # ’ 1 R 1 B D/ G S JT C !% F J S J<J< JEF/= [h[ 5 =V H< !&/ \ / / C 2&,== AN/ +<G I [ , @[ [ +EF/-G E+GH-;, == <+ @ ,L/ ,E J+K= G@ 2e C A LE = G @ JS>= !1 3 4 L 35 6915 6756 1 YG F <G Q !Z< @ = 20L =G@/ . K, + ,+ VO B G GA +\ V E < ./ D ; @K=/. J J -<=G , %@ /A & :! )/= B 02 C DE D < = / D , L= L <=G EJ /H-;, +-. -- /JG @ ;D @ @ /. J J =J , -< ,E J+F/<==2O J L, LU + / 7Z/@=DE- 3 8 7 5 Z GG<+,=!1 3 79 9 1 1 ‘, ]! ‘GG R 20 -; N / =JI . H/ +/ <= @ J, ) B J K<L DEJ = ,G; @ . - +,= / K;GD, @ K,=G - S >,= U G >,= ;DE- D JGJK= < <G <+ J2 , <+ E <+ >= G@ 41 3 4 7 5 LE = 3 R P 8 G 1 ) E <+ C \ . $2 $ / . / , E /, =L F @ = < P ! ;+ G = . +T< D @ . +A *= = L @ K, KK,G =J / J @EJ @KG /<; <+- @ , E -+E;= , LKG / =D+<L- G @ + E F +/,= GE + J/ K= +@ KI, =2S>,= U G <+ LE = 3 Q R P <+ E >,= >= G@ !1 3 4 7 5 G 1 YG F <G O ! <+,. % 3 + ,+ V S f< I E 2W; @G < =-, @@ ==

  本文關鍵詞：生物材料生物相容性評價研究進展，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。