重庆医科大学药学院选修课XXXX年《生物医用材料》考试题hxuq.docx
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1、重庆医科科大学药药学院20111年生生物医用用材料考考试题(20111年11月)专业10级五五年儿科科学号2010022117411姓名黄方圆成绩一、什么么叫人工工人工胰?人工试述述人工胰胰的基本本构造与与工作原原理;并自选选材料制制备生物物人工胰胰。二、什么么叫人工工肾?试述人人工肾的的设计原原理;并并说明试试述人工工肾的设设计依据据、基本本结构、适应症、工作原理及其临床应用。三、举例例说明复复合人工工骨支架架材料的的研究与与应用。四、试述述生物矿矿化的原原理,举举例说明明其生物物学意义义。五、举例例说明多多糖或糖糖蛋白在在生物材材料结构构中的作作用和意意义。六、试举举例说明明脂质体体制备及
2、及其在医医药中的的应用。题号得分教师签名名一三六总分说明:1. 必必须以此此页面作作为试卷卷封面。2. 任任选上述述三题,并并将题号号填入上上表。3. 交交试卷时时间:本本周至117周周周二下午午杏园55楼教师师办公室室王驰老老师处,请请亲自交交去并签签字。题目一:人工胰胰一、人工工胰的概概念:能模拟胰胰腺生理理分泌功功能的人人工胰是是维持完完善的血血糖调节节以治疗疗糖尿病病的有效效手段。新新型人工工胰装置置包括传传感器和和泵两部部分。植植人体内内的传感感器能即即时检测测患者所所需胰岛岛素的剂剂量,然然后驱动动泵向体体内输入入适量药药剂,以以帮助患患者完成成糖代谢谢。安装装人工胰胰装置后后,糖
3、尿尿病患者者便可不不必每天天接受胰胰岛素注注射,也也省去了了频繁化化验血糖糖值的麻麻烦。它它能够像像医生一一样判断断人体需需要的精精确剂量量,按需需给药。人人工胰是是用人工工方法取取代正常常胰腺内内分泌功功能的一一种机械械装置,由由微机控控创。人人工胰是是糖尿病病患者的的胰岛素素分泌不不足时的的一种补补充。二、人工工胰的基基本构造造: 1、高度度智能化化的胰岛岛素泵2、全自自动动态态血糖测测定仪三、人工工胰的基基本工作作方法:1、其接接头可与与任何一一款胰岛岛素泵专专用输注注导管接接口连接接。2、能直直接自动动输注追追加量。3、可直直接与计计算机连连接下载载泵内全全部数据据。4、可与与专配的的
4、小型血血糖测试试仪融为为一体,测测定的血血糖值立立即自动动输入泵泵内,并并立即显显示在泵泵的视窗窗上,77秒内泵泵会自动动显示出出你目前前的血糖糖值是否否达到目目标血糖糖范围,是是否低于于或高于于目标范范围。如如果低血血糖或高高血糖,泵泵会立即即计算出出来并推推荐你需需要补充充或减少少多少追追加量。四、人工工胰的基基本工作作原理:1、血糖糖监测方方法(采采用葡萄萄糖氧化化酶化学学法)(1)将将针型的的葡萄糖糖感受器器插入皮皮下组织织,由感感受器前前端的测测试头自自动检测测(2)测测试头由由半透膜膜、葡萄萄糖氧化化酶与微微电极组组成。通通过测试试头前端端的葡萄萄糖氧化化酶与人人体液中中的葡萄萄糖
5、发生生化学反反应生成成的电信信号进行行检测(3)动动态血糖糖仪内的的记录器器每100秒从测测试头接接受一次次电信号号,将55分钟的的值平均均后转换换成血糖糖值存贮贮在动态态血糖仪仪内,每每天可贮贮存2888个血血糖测定定值(4)需需要测定定外周血血糖校正正,每个个测试头头可用33天。三三天后将将这些数数据通过过仪器上上的红外外线接口口输入计计算机,便便可获取取每天的的血糖变变化图与与统计数数据,血血糖测定定的数据据不能即即测即得得。(5)血血糖存储储值:可可连续存存贮共114天的的(4千千余个)血血糖数据据(还可可存贮进进餐、运运动、入入睡、工工作等情情况)。血血糖测试试范围4404000mg
6、 /dll,与外外周指血血血糖测测定数据据相关系系数为00.922。2、胰岛岛素泵是是一个输输注胰岛岛素的装装置,它它是由患患者(通通常在医医生的指指导下)自自己根据据血糖的的波动情情况,在在胰岛素素泵内设设置好个个体化的的基础率率输注程程序、进进食前追追加剂量量输注程程序,开开启后自自动输注注、由患患者自己己操作使使用的小小型精密密仪器。目目前所有有的胰岛岛素泵都都还不能能自动感感知使用用者体内内血糖的的水平,也也不能自自动将血血糖控制制到正常常,患者者必须不不断地检检测血糖糖来校正正、调整整胰岛素素泵所输输出地胰胰岛素剂剂量,从从而使血血糖水平平正常化化。目前前的胰岛岛素泵还还不是全全自动
7、的的“人工胰胰”。所以以还需要要使用者者通过多多次监测测血糖,用用经过学学习培训训的大脑脑来指挥挥与操作作胰岛素素泵,从从而达到到几乎正正常的血血糖水平平而又不不发生低低血糖五、生物物人工胰胰的制备备1生物物人工胰胰:以琼琼脂糖/聚乙烯烯醇互穿穿聚合物物网络为为免疫隔隔离膜 生物人工工胰,即即把胰岛岛包被在在免疫隔隔离半透透膜中保保护使其其不受排排斥,已已进行了广泛的的研究,大多数数使用海海藻酸钠钠-聚赖赖氨酸作作为免疫疫隔离膜膜,但其其选择渗透性不不尽如意意。对琼琼脂糖膜膜的研究究显示,由于其其具有高高度组织织相容性性和稳定性而在在移植领领域。 2开路路型植入入式脉冲冲缓释双双路人工工胰(泵
8、泵):包括胰胰岛素接接受器,与与胰岛素接受器器出口连连通的胰胰岛素贮贮藏囊,其其特征是是还有固固定速率率缓释泵泵,体外外磁力施压压器,含含受体外外磁力施施压器控控制的磁磁动子的的磁性脉脉冲泵,磁磁性脉冲冲泵中有与与固定速速率缓释释泵连通通的压力力供压囊囊,与胰胰岛素贮贮藏囊出出口连通通的脉冲囊。体体积小,成成本低,可可植入体体内,操操作简单单,使用用寿命长长,患者者感受舒适,可可精确地地控制血血糖,预预防糖尿尿病慢性性合并症症,延长长糖尿病病患者的的生命,可可在我国国广泛使使用。3植入入型人工工胰:法法国蒙彼彼利埃市市大学医医疗中心心,在世世界上首首次为一一胰岛素依赖赖型糖尿尿病患者者成功地地
9、进行了了人工胰胰腺植入入手术。这这个人工工胰腺主主要由胰岛岛素泵和和血糖监监测仪两两部分组组成。胰胰岛素泵泵被植入入患者腹腹腔内的的胰腺位置上上,大约约有厘厘米厚厘米米长,主主要包括括一个使使用寿命命为年的电池和和一个浓浓缩胰岛岛素储藏藏器。 题目三:复合人人工骨支支架材料料一、 复合人工工骨是一种使使用复合合材料制制成的人人工骨 ,基本本原理是是将具有有骨传导导能力的的材料与与具有骨骨诱导能能力的物物质如骨骨生长因因子、骨骨髓组织织等复合合制备成成复合人人工骨,使使它们既既具有骨骨传导作作用,又又具有骨骨诱导作作用。二、生物物无机与与有机高高分子复复合骨修修复材料料 自70年年代末,羟羟基磷
10、灰灰石作为为新型生生物材料料问世以以来,已已越来越越引起医医学界及及相关学学科浓厚厚兴趣。由由于羟基基磷灰石石是由与与人体硬硬组织无无机质相相近的物物质组成成的,因因此羟基基磷灰石石是骨和和牙齿种种植中很很具潜力力的生物物材料。由由于纯羟羟基磷灰灰石脆性性较大,强强度较低低,所以以人们都都在通过过各种途途径对它它进行改改性制成成复合材材料,生生物有机机高分子子基复合合材料,尤尤其生物物无机与与高分子子复合材材料的出出现和发发展,为为人工器器官和人人工修复复材料、骨骨填充材材料开发发与应用用奠定了了坚实的的基础。自然骨是是由磷灰灰石和高高分子胶胶原纤维维构成的的无机/有机复复合材料料,具有有良好
11、的的力学性性能。基基于仿生生的概念念,人们们期望能能研制出出一种机机械强度度和韧性性好,弹弹性模量量接近自自然骨的的生物活活性材料料,一些些聚合物物具有较较好的韧韧性和接接近人骨骨的弹性性模量,但但缺乏生生物活性性。磷酸酸钙无机机材料是是构成人人骨无机机质的主主要成分分,因而而与自然然骨组织织有天然然的亲和和性,磷磷酸钙无无机材料料生物相相容性好好,能与与周围骨骨组织形形成牢固固的键合合,但该该种材料料的脆性性大、抗抗折强度度低和成成型困难难。磷酸酸钙无机机材料与与高聚物物复合,可可以将二二者性能能充分结结合起来来,可望望得到力力学性能能好(强强度高、韧韧性好),弹弹性模量量与人骨骨相近且且具
12、有良良好生物物相容性性和生物物活性的的骨修复复和重建建生物材材料。目目前常见见的生物物无机与与有机高高分子复复合材料料主要有有:羟基基磷灰石石(HAA)、磷磷酸三钙钙(TCCP)、AA-W玻玻璃陶瓷瓷(BGGC)和和生物玻玻璃(BBG)与与增强高高密度聚聚乙烯(HDPPE)、聚聚酰胺(PA)、聚甲甲基丙烯烯酸甲酯酯(PMMMA)、聚乳乳酸(PPLA)、聚乙乙醇酸(PGAA)及聚聚乳酸和和聚乙醇醇酸的共共聚物(PLGGA)等等高分子子化合物物的复合合材料。HHDPEE-HAA复合材材料随HHA掺量量的增加加,其密密度也增增加,弹弹性模量量可从11GPaa提高到到9MPPa,由由于该复复合材料料的
13、弹性性模量处处于自然然骨杨氏氏模量范范围之内内,具有有极好的的力学相相容性,并并且具有有引导新新骨形成成的功能能。AWW玻璃陶陶瓷和生生物玻璃璃增强HHDPEE复合材材料具有有与HAA增强HHDPEE复合材材料相似似的力学学性能和和生物学学性能,复合材材料在337的SBBF溶液液中体外外实验研研究表明明,在其其表面可可形成磷磷灰石层层,通过过控制和和调整AAW玻璃璃陶瓷和和生物玻玻璃的含含量,使使其满足足不同临临床应用用的需求求。聚乳乳酸具有有良好的的生物相相容性和和可降解解性,但但材料还还缺乏骨骨结合能能力,对对X光具具有穿透透性,不不便于临临床上显显影观察察。将聚聚乳酸与与HA颗颗粒复合合
14、有助于于提高材材料的初初始硬度度和刚性性,延缓缓材料的的早期降降解速度度,便于于骨折早早期愈合合。随着着聚乳酸酸的降解解吸收,HHA在体体内逐渐渐转化为为自然骨骨组织,从从而提高高材料的的骨结合合能力和和材料的的生物相相容性;此外可可提高材材料对XX-射线线的阻拒拒作用,便便于临床床显影观观察。 三、 HHA /胶原复复合骨修修复材料料胶原是机机体生命命的最根根本的基基质,它它具有以以脯氨酸酸等中性性氨基酸酸和含有有碱性或或酸性侧侧链的氨氨基酸蛋蛋白质的的结构和和特性。选选用与自自然骨有有机质更更接近的的胶原与与HA复复合,这这样植入入材料就就能和受受骨的骨骨胶原末末端的胺胺基和羟羟基相结结合
15、,形形成具有有生物活活性的化化学性结结合界面面,从而而发挥其其正常的的生理功功能作用用。目前前研究已已证实,胶胶原与多多孔羟基基磷灰石石陶瓷复复合,其其强度比比HA陶陶瓷提高高233倍,胶胶原膜有有利于孔孔隙内新新生骨生生长,植植入狗的的股骨后后仅4周周,新骨骨即已充充满所有有大的孔孔隙。胶胶原与颗颗粒状HHA复合合已成为为克服牙牙槽嵴萎萎缩的最最理想材材料。HHA-胶胶原复合合材料已已得到广广泛、深深入的研研究与开开发。 当HAA与胶原原质量比比为4.5:11时,HHA形成成时间可可由4.555h,缩缩短到22.53h。研研究表明明脱矿胶胶原基质质对溶液液中的CCa、PP具有诱诱导吸附附作用
16、,并并符合传传统的成成核理论论,胶原原表面的的非均相相成核可可降低HHA晶核核的临界界能或表表面能,胶胶原纤维维在溶胶胶中的出出现缩短短了HAA形成的的最初时时间。冷冷冻干燥燥后的复复合材料料SEMM分析表表明,HHA晶粒粒沉积在在胶原纤纤维表面面,胶原原纤维为为HA的的形成提提供了成成核的模模板或成成核的位位置,并并能降低低其成核核能,对对HA形形成起到到加速作作用。复复合材料料的抗弯弯强度达达7112.55Mpaa,弹性性模量为为0.221.7GPPa,HHA-胶胶原复合合材料的的断裂功功为0.51kkj/mm2,与与HA陶陶瓷和自自然骨相相比,高高于纯HHA(00.077kj/m2),而
17、而略低于于自然骨骨。 四四、n-HA /聚酰酰胺复合合骨修复复材料 羟基磷磷灰石(HA)是构成成人体硬硬组织的的主要无无机质,它它无毒、无无刺激、无无任何不不良反应应,具有有良好的的生物相相容性和和生物活活性。其其表面带带有极性性,与人人体细胞胞、多糖糖和蛋白白质能以以氢键结结合,与与机体组组织有较较强的亲亲和力。羟羟基磷灰灰石不但但能起到到钙盐沉沉积的支支架作用用,而且且还能诱诱导新骨骨的形成成,能直直接和人人体软、硬硬组织形形成键合合,在骨骨骼修复复和替换换中正在在发挥越越来越重重要的作作用。然然而羟基基磷灰石石生物陶陶瓷的脆脆性和不不易于手手术赋形形等缺点点,限制制了它在在临床上上的广泛
18、泛应用。为为提高羟羟基磷灰灰石的韧韧性和线线型加工工性能,可可以把羟羟基磷灰灰石和高高分子复复合,制制备新型型有良好好机械力力学性能能和生物物活性的的可承力力的骨修修复和替替代材料料。传统统的复合合方法很很难实现现既提高高羟基磷磷灰石在在复合材材料中的的含量,同同时又保保证复合合材料两两相间的的界面结结合和力力学强度度,因而而有必要要采用纳纳米级羟羟基磷灰灰石和聚聚合物复复合,来来制备纳纳米生物物医用复复合材料料。聚酰酰胺(PPA)由由于和人人体的胶胶原蛋白白在分子子结构上上十分相相似,所所以和人人体组织织有良好好的相容容性,是是一类优优良的医医用高分分子材料料,且具具有较高高的韧性性和强度度
19、,在临临床有广广泛而长长期的应应用,如如医用缝缝线、复复合人工工皮等。由由于在其其主链上上含有许许多重复复的极性性酰胺基基团(-HN-C=OO),以以及链两两端的极极性基团团(-NNH2,-COOOH),因因而它是是一类极极性聚合合物,与与极性的的无机磷磷酸钙材材料相容容性好。 自然骨骨中磷灰灰石含量量在655wt%左右,并并有序沉沉淀于胶胶原基体体中,但但目前报报道的一一般合成成方法很很难获得得一种高高HA含含量的生生物活性性复合材材料。李李玉宝等等人用常常压共溶溶法制备备了磷灰灰石/聚聚酰胺复复合材料料。结果果表明,磷磷灰石在在复合材材料中的的含量可可达655wt%左右,接接近自然然骨中磷
20、磷灰石的的水平。在在复合材材料的两两相界面面间形成成了化学学键;此此种复合合材料的的性能,特特别是抗抗压、抗抗弯强度度和弹性性模量与与人体皮皮质骨类类似224。动动物实验验结果表表明:磷磷灰石/聚酰胺胺复合材材料具有有优异的的生物活活性和力力学性能能,与自自然骨能能形成牢牢固的生生物性的的骨键合合。在狗狗的软组组织中还还发现该该种材料料有诱导导软骨的的特性,是是一种较较为理想想的新型型骨修复复材料。在该复合合材料中中,n-HA含含量高于于同类产产品,因因而具有有很高的的生物活活性;nn-HAA在复合合材料中中分布均均匀;nn-HAA与PAA66之之间既有有化学键键合又有有分子间间的相互互作用,
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