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概念

生物相容性概念

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1、生物相容性是生物醫用材料與人體之間相互作用產生各種復雜的生物、物理、化學反應的一種概念。

2、生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題。

按ISO會議的解釋:?生物相容性是指生命體組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, 包括組織相容性和血液相容性。

生物相容性的兩大原則

1、生物安全性原則—安全、科學、有效

2、生物功能性原則—相容、安全、有效

生物安全性的原則

1、生物安全性原則

目的在于消除生物材料對人體器官的破壞性，比如細胞毒性和致癌性

2、生物材料對于宿主是異物

在體內必定會產生某種應答或出現排異現象。生物材料如果要成功,至少要使發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，即生物學評價。

生物功能性準則

1、是指其在特殊應用中“能夠激發宿主恰當地應答”的能力。

2、隨著對生物材料生物相容性的深入研究，人們發現不僅要對生物材料的毒副作用要進行評價，還要進一步評價生物材料對生物功能的影響。

生物學反應

1、血液反應：血小板血栓、凝血系統激活、纖溶系統激活、溶血反應、白細胞反應、細胞因子反應、蛋白黏附。

2、免疫反應：補體系統激活、體液免疫反應、細胞免疫反應。

3、組織反應：炎癥反應、細胞黏附、細胞增值、形成囊膜、細胞質的轉變。

材料反應

1、物理性質變化：引起生物醫用材料變化的因素

生理活動中骨骼、關節、肌肉的力學性動態運動；

細胞生物電、磁場和電解、氧化作用；

新陳代謝過程中生物化學和酶催化反應；

細胞黏附吞噬作用；

體液中各種酶、細胞因子、蛋白質、氨基酸、多肽、自由基對材料的生物降解作用。

2、化學性質變化：引起生物體反應的因素

材料中殘留有毒性的低分子物質；

材料聚合過程殘留有毒性、刺激性的單體；

材料及制品在滅菌過程中吸附了化學毒劑和高溫引發的裂解產物；

材料和制品的形狀、大小、表面光滑程度；

材料的酸堿度

生物相容性分類

1、血液相容性：材料用于心血管系統與血液直接接觸，主要考察與血液的相互作用；

2、組織相容性：材料與心血管系統外的組織和器官接觸，主要考察與組織的相互作用。

3、血液相容性要求：抗血小板血栓形成；抗凝血性；抗溶血性；抗白細胞減少性；抗補體系統抗進性；抗血漿蛋白吸附性；抗細胞因子吸附性.

4、組織相容性要求：細胞黏附性；無抑制細胞生長性；細胞激活性；抗細胞原生質變化性；抗炎癥性；無抗原性；無誘變性；無致癌性；無致畸性。

組織相容性的兩個問題

1、生物醫用材料與炎癥：

①、非感染性炎癥：由于植入物中微量小分子物質滲出，刺激組織所引起的炎癥反應；

②、感染性炎癥：生物醫用材料和醫用裝置植入人體內后，由于植入物滅菌不徹底或植入被污染的無菌材料而引起的并發癥。

2、生物醫用材料與腫瘤：誘發腫瘤的可能因素：

與植入材料的外形有明顯的相關性；

與植入材料的埋植方法有關；

與植入材料表面的粗糙程度有關；

被致癌物污染的材料或生物老化時能釋放致癌物質的材料，在植入動物體內能誘發惡性腫瘤；

與植入材料在體內形成的纖維包膜厚度有關；

材料中殘留的有毒性或有刺激性的小分子物質使局部組織長期受毒或受刺激，可誘發惡性腫瘤。

造成細菌性感染的原因？

植入手術過程中對皮膚或組織造成損傷，給微生物提供侵入體內組織的機會；

植入生產過程中已被細菌污染的材料和制品或無菌材料已被污染；

植入材料能抑制體內的抗炎防御系統的反應性，增加了局部組織易感染性；

植入材料能抑制和吸附補體C3a、C5a，增加了多核白細胞在植入局部組織中的數量，使抑制局部炎癥反應的能力減弱。

血液相容性的兩個問題：

1、生物醫用材料與血小板；

2、生物醫用材料與補體系統。

生物醫用材料與血小板

生物醫用材料對血小板的黏附。激活引起的一系列凝血核纖溶系統的反應，形成血小板血栓，其中血小板纖維連接蛋白參與血小板膠原的黏附，增強了血小板的伸展作用，加速血栓的形成；血小板因子V能促進凝血酶的局部生成，加速凝血過程。

生物醫用材料與補休系統

1、補體是血液中的一群蛋白質，在機體抵御感染中起重要作用。

2、補體活化：補體各成分按一定順序呈鏈鎖的酶促反應。

3、補體系統激活的兩條途徑：經典激活途徑；旁路激活途徑（替代途徑）。

ISO生物學評價標準特點

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1、明確了醫療裝置的分類，將接觸部位分為表面接觸、體外與體內接觸、體內植入三大類；

2、在接觸時間上將小于24h的接觸列為一時接觸，短、中期接觸時間大于24h至30天，30天以上為長期接觸；

3、將生物學評價試驗分為基本評價試驗和補充評價試驗兩大類；

將亞慢性、亞急性毒性試驗列入基本評價試驗項目中，取消了熱原試驗項目；

在補充評價試驗中增加了生殖與發育毒性和生物降解試驗兩個項目。

中國生物學評價標準與國際標準的不同

1、將熱原試驗列為基本評價的生物學評價試驗；

2、將溶血試驗列為一項生物學評價試驗；

3、將亞急性（亞慢性）毒性試驗列入補充評價部分。

生物學評價試驗特點

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1、大部分體內、外生物學試驗檢測樣品用材料浸提液，用121攝氏度生理鹽水60min浸提進行試驗；

2、直接用材料和醫療器械植入體內，與組織、血液或體表組織、血液接觸進行試驗；

3、大部分的體內試驗是通過外科無菌手術操作方式進行的；

4、進行體外細胞培養，觀察樣品的細胞毒性，測定浸提液或材料對細胞溶解（細胞死亡）、抑制生長的毒性作用；

5、致癌試驗是用不同形狀、大小、表面狀態的材料植入體內某一部位，觀察動物整個壽命期材料和醫療器械對體內潛在的致癌作用；

6、血液相容性試驗是通過材料和醫療器械直接接觸血液，**觀察對血小板激活、血栓形成的凝血作用，其次觀察血漿蛋白、血液由形成分和補體系統、細胞因子的作用；

7、植入試驗是將生物材料和醫療器械埋入動物體內某些部位，斷腸埋入不同時間材料對局部的組織病理學的改變；

8、降解試驗是采用各種體內外方法，測定材料和醫療器械的降解程度、力學強度的變化，了解降解產物在體內的吸收、分布、代謝過程，評價材料對機體的有害作用。

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生物相容性評估發展趨勢

形態數量方法：光學顯微鏡、電子掃描顯微鏡、相差顯微鏡

功能方法：

1、四甲基偶氮唑鹽微量酶反應色法（MTT ?法）

2、熒光染色法

3、流式細胞光度術（Flow cytometry, FCM）

4、放射性同位素攝入法