一种新型医用高氮无镍不锈钢的生物相容性研究

一种新型医用高氮无镍不锈钢的生物相容性研究

王文革;邹兴政;王宏;李方;张十庆;丁渝红;王东哲

【期刊名称】《功能材料》

【年(卷),期】2013(044)016

【摘要】研究了成骨细胞及血小板在不同氮含量的新型高氮无镍奥氏体不锈钢材料表面的粘附及细胞毒性表现.通过血小板粘附实验考察不同氮含量的高氮无镍奥氏体不锈钢材料的血液相容性;通过MTT实验和细胞粘附实验考察不同氮含量的高氮无镍奥氏体不锈钢材料的细胞相容性.结果表明,不同氮含量的高氮无镍奥氏体不锈钢材料对血小板粘附的影响不显著;不同氮含量的无镍不锈钢材料对成骨细胞的生长、形态和增殖不构成伤害,且氮含量对细胞的粘附影响并不显著;细胞毒性实验表明,高氮无镍奥氏体不锈钢和对照组钛合金材料性能稳定,对成骨细胞的生长没有产生明显的毒副作用.

【总页数】5页(P2362-2366)

【作者】王文革;邹兴政;王宏;李方;张十庆;丁渝红;王东哲

【作者单位】海装重庆局,重庆400033;重庆材料研究院,重庆400707;重庆材料研究院,重庆400707;重庆材料研究院,重庆400707;重庆材料研究院,重庆400707;重庆材料研究院,重庆400707;重庆材料研究院,重庆400707

【正文语种】中文

【中图分类】R318.08

【相关文献】

2012CB619100 新型医用材料的功能化设计及生物适配基础科学问题研究

项目名称：新型医用材料的功能化设计及生物适配 基础科学问题研究 首席科学家：王迎军华南理工大学 起止年限：2012.1-2016.8 依托部门：教育部

一、关键科学问题及研究内容 生物适配是各种生物医用材料在人体环境服役并与机体相互作用的关键所在。植入体内的医用材料在满足生物安全性前提下，应能够主动适应人体不同组织、不同器官、不同部位的生理环境（组织学、力学、化学等环境）要求，从而达到对病损组织与器官的有效修复，或恢复、重建其生理功能。目前临床应用量大面广的各种生物医用材料由于生物不适配而出现各种问题，是服役寿命短、临床疗效不够理想的主要瓶颈。从根本上解决这些问题的关键是对材料与机体的生物适配机制进行深入系统的研究并在此基础上建立材料的功能化设计准则和发展功能化制备技术。多年来国内外对相关材料的研究主要集中在对不适配现象的揭示，发现现有材料的物理、化学、力学等性能上的缺陷，如金属植入材料的腐蚀离子和有害粒子在机体内引起组织不适配的问题，材料与机体组织力学不适配导致周围组织吸收的问题以及材料不具备降解性或降解不可控而导致的与组织再生修复不匹配的问题等。近几年的研究对解决特定问题也已经提出了一些思路，其中基于仿生的理念对材料本体或表面进行功能化的设计甚至构建全新的材料更是当前的研究前沿和热点。总体而言，目前对实现生物适配所涉及的材料学和生物学因素仍缺乏系统的研究和揭示，导致新型功能化生物医用材料的研究与发展缺乏理论依据和设计依据。因此，对量大面广生物医用材料的生物适配机制进行系统研究对于解决临床问题具有现实的迫切性和长远的科学意义。 有鉴于此，本项目主要面向骨（软骨）修复、齿科植入、心血管介入治疗这三大类临床病患众多、对生物医用材料需求巨大的领域，针对目前广泛应用的生物医用材料（包括金属类、非金属类及复合材料）在临床实践中迫切需要解决的科学问题，并基于国内外研究前沿及前瞻性布局的考虑，开展新型医用材料的功能化设计及生物适配基础科学问题研究。拟解决的关键科学问题可归结为： (1) 材料的组织适配机制，医用材料功能化设计及其性能优化，材料本体和表面在生理微环境中的物理、化学等性能的演变规律，材料因素与蛋白吸附、细胞粘附、细胞分化、组织生长等方面相互作用的内在关系；

生物材料的生物相容性研究方法

生物材料的生物相容性研究方法随着生物医学技术的不断发展和进步，生物医用材料已成为医 学研究热点之一，但同时也引发了生物相容性问题，即生物材料 与人体组织的生物相互作用问题。因此，如何评估生物材料的生 物相容性及其发生机制成为了医学研究中的一个关键问题。 生物材料的生物相容性，关键在于其与人体组织之间的互作用。生物材料与生物体之间的互作用可以分为直接的和间接的。直接 的互作用主要包括生物材料的物理性质、表面结构、化学特性等 与生物体之间的互动反应。而间接的互作用，则是生物材料在人 体内引起的一系列生理、免疫、炎症等反应。因此，在研究生物 材料的生物相容性时需要综合考虑这两方面的因素。 生物材料的生物相容性研究方法可以分为以下几种： 1.体外细胞生物相容性测试 体外细胞生物相容性测试通常是以细胞生长和增殖的速度、形态、粘附性等为指标来评估生物材料是否具有良好的生物相容性。目前，比较流行的体外细胞生物相容性测试包括MTT法、WST-1

法、细胞凋亡、细胞周期等方式。这种方法对于材料的生物相容性评价有较高的可靠性和准确性。 2.动物实验研究法 动物实验研究法是常见的生物材料生物相容性评价方法之一。该方法利用动物模型进行生物材料的生物相容性评估。动物模型可选用小鼠、大鼠、猪等动物，实验内容包括生物材料的留置时间、炎症反应、组织成分等指标。虽然该方法相对于体外生物相容性测试具有更高的准确性和可靠性，但这种方法要求实验环节严谨，操作技术高超，较为复杂。 3.人体实验研究法 人体实验研究法是最接近真实情况的生物材料生物相容性评价方法，但也是最具争议的评价方法之一。该方法利用人体进行生物材料的生物相容性评估。常见的人体实验包括人体移植、人造器官等实验。因为涉及到人体伦理和法律问题，该方法不被广泛采用。

新型高氮无镍不锈钢与L605合金及316L不锈钢生物相容性对比研究

新型高氮无镍不锈钢与L605合金及316L不锈钢生物相容性 对比研究 刘美霞;赵静;王青川;张炳春;杨柯 【摘要】本文针对新型医用材料高氮无镍不锈钢与冠脉支架材料L605合金和316L不锈钢的生物相容性展开研究.血液相容性研究结果表明,3种材料均具有良好的抗溶血性能,但高氮无镍不锈钢抗溶血性能明显优于L605合金和316L不锈钢.细胞实验结果表明,相较于L605合金和316L不锈钢,高氮无镍不锈钢可以有效地抑制血管平滑肌细胞增殖,对于降低支架内再狭窄具有重要意义.%The biocompatibilities of a novel biomedical material high nitrogen nickel-free stainless steel (HNNFS) and coronary stent materials L605 alloy and 316L stainless steel (316LSS) were studied. The results showed that the blood compatibility of all three materials had excellent performance on resisting hemolysis. However, HNNFS was better than L605 alloy and 316LSS. Cells proliferation and adhesion results presented that HNS inhibited the proliferation of vascular smooth muscle cells effectively compared with L605 alloy and 316LSS, targeting to reduce restenosis of stent after implantation. 【期刊名称】《中国医疗设备》 【年(卷),期】2018(033)005 【总页数】4页(P28-31) 【关键词】高氮无镍不锈钢;生物相容性;溶血;平滑肌细胞;细胞增殖

新型医用无镍不锈钢(BIOSSN4)的细胞毒性评价

新型医用无镍不锈钢(BIOSSN4)的细胞 毒性评价 （作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 作者：刘莹，韩雪松，战德松，贾红梅 【摘要】目的：评价新型医用无镍不锈钢(BIOSSN4)的细胞毒性。方法：将BIOSSN4的浸提液与体外培养的小鼠成纤维细胞L929接触后，进行MTT实验来评定材料的细胞毒性，并与传统的医用316L不锈钢的生物学性能相比较。结果：BIOSSN4对细胞增殖的抑制作用小于316L不锈钢组，统计学分析结果显示：两种金属材料与阴性对照组的吸光度值之间的差异无统计学意义(P0.05)，与阳性对照组之间的吸光度值之间的差异有统计学意义(P0.05)。结论：BIOSSN4无镍不锈钢具有微弱的细胞毒性，符合临床应用要求，为其应用提供了一定的生物学依据。 【关键词】无镍奥氏体不锈钢;细胞毒性;MTT试验 AbstractObjective：To test the cytotoxicity of a new nickel free stainless steel(BIOSSN4)and to evaluate its biocompatibility by comparing its cytotoxicity with the traditional316L medical

stainless steel，Au alloy in vitro.Mthod：after mixing the maceration extraction of the materials and the cultures of L929 cells，we evaluated cytotoxicity by using tetrazolium based colorimetric assay.Results：the cytotoxicity of BIOSSN4was weaker than that of 316Lstainless steel.There was no significant difference among the 2 kinds of metal material and the negative control(P0.05)Conclution：the biological safety of BIOSS4 is considerly good. Key wordsnew nickel free stainless steel(BIOSSN4);cytotoxicity;MTT assy 医用金属材料在诸多生物材料中，由于具有较高的强度和韧性，适用于修复和置换人体硬组织[1]。已经应用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛合金几大类，此外还有形状记忆合金，以及纯金属金、银、钽、铌、镐为代表的贵金属等[2] 。用作生物医用材料的不锈钢，具有良好的腐蚀性能和综合力学性能，且加工工艺简便，是生物医用材料中应用最多、最广的材料。人们很早就使用铁丝、镍钢、镀金的铁钉及钒钢等材料进行临床治疗的尝试，目前医用不锈钢在医学领域得到了广泛应用，如AISI304，AISI316不锈钢等。主要应用于骨骼系统的置换和修复方面，此外在齿科、心脏外科、心血管植入支架等方面也得到应用，且一直作为医疗仪器和手术器械材料而广泛使用[3]。医用不锈钢的生物相容性及相关问题，主要涉

溶血试验评价奥氏体无镍不锈钢生物相容性

溶血试验评价奥氏体无镍不锈钢生物相 容性 （作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 【摘要】目的：通过溶血试验初步评价奥氏体无镍不锈钢的生物相容性。方法:首先制备半径5 mm、厚1 mm奥氏体无镍不锈钢金属片。将金属试件放入试管中，试管中加入10 ml生理盐水，另取2个试管做对照组，阴性对照组：10 ml生理盐水，阳性对照组：10 ml蒸馏水。每个试管中加入人稀释抗凝血0.2 ml，水浴后测定各管吸光度。按下式计算溶血率：溶血率=(样品吸光度-阴性吸光度)/(阳性吸光度-阴性吸光度)。结果:奥氏体无镍不锈钢试件的溶血率为3.831%，小于5%。结论:奥氏体无镍不锈钢不会引起人的急性溶血。 【关键词】奥氏体无镍不锈钢;生物相容性;溶血试验;溶血 AbstractObjective：To preliminarily evaluate the biocompatibility of austenitic nickel free stainless steel with in haemolysis test.Methods：First austenitic nickel free stainless steel was made into wafers of5mm

diameter and 1mm thickness.Then the material was put separately in the cuvette with10ml physiological saline solution as the test group，while those in the cuvette with10ml distilled water or10ml physiological solution were taken as the positive control group and the negative control group.The human blood(0.2ml)was added into each cuvette.Haemolysis rate was measured according to the formula of (the absorbance value of austenitic nickel free stainless steel the absorbance value of negative control group)/(the absorbance value of positive control group the absorbance value of austenitic nickel free stainless steel).Results：haemolysis rate of the austenitic nickel free stainless steel was 3(831%，which was lower than5%.Conclusion：the austenitic nickel free stainless steel will not induce acute haemolysis. Key wordsaustenitic nickel free stainless steel;biocompatibiliby haemolysis 口腔临床的修复治疗与材料学密不可分。近年来随着材料学的发展，各种新兴的材料不断产生，给口腔临床医学带来巨大的变革。目前广泛应用在临床的医用不锈钢为316L含镍为10%～15%[1]。由于镍离子是一种潜在的致敏因子，镍离子在生物体内植入物附近的富

医用高氮无镍不锈钢的研究及应用现状

医用高氮无镍不锈钢的研究及应用现状 作者：任伊宾 来源：《新材料产业》 2015年第7期 文/任伊宾 中国科学院金属研究所 医用不锈钢是最早开发应用的医用金属材料之一，其加工性能优异、制造技术成熟、价格 低廉，因而在临床上被广泛应用于加工各种器件或植入件。医用不锈钢的发展一直和工业不锈 钢的发展同步，不锈钢在1913年发明后，304不锈钢在1926年就开始用作人体骨科植入材料，同时随着耐蚀性更好的316不锈钢的发明，临床上从20世纪50年代开始用316不锈钢逐渐取 代了304不锈钢。在20世纪60年代，冶金技术的进步使316不锈钢中的碳（C）含量降低到 0.03%以内，不仅解决了不锈钢的晶间腐蚀问题，而且具有优异的生物相容性，从此超低碳的 316L不锈钢在医学领域被广泛应用[1]。近几十年由于氮（N)能显著提高不锈钢的力学性能和 耐蚀性，氮强化的医用不锈钢以及无镍(Ni）的高氮不锈钢也开始应用于临床。目前用于临床的医用不锈钢按其组织主要包括医用马氏体不锈钢、医用奥氏体不锈钢和少量医用沉淀硬化型不 锈钢3种类型，其中医用马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢具有高硬度和高强度，多用于制作 外科手术器械，而医用奥氏体不锈钢具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和优良的生物相容性， 已经广泛应用于医疗领域，316L不锈钢为其典型代表。 目前，以316L或317L为代表的医用奥氏体不锈钢被广泛用来制作各种人工关节、骨折内 固定器械和心血管支架等高端医疗器械产品。但是医用不锈钢植入人体以后，由于不可避免的 微量腐蚀或磨损，必然使其中含有的金属离子溶出，可能引起水肿、过敏、感染、组织坏死等 不良组织学反应[2]。其中316L不锈钢中含镍10%以上，临床研究已经证明，医用金属材料中 镍离子的溶出，除引起致敏和发炎反应外，还可能会诱发肿瘤或血栓的形成[3]。因此近年来，除了继续优化冶金制备技术和表面改性技术来改善和解决现有医用不锈钢临床应用问题外，研 究开发新型医用无镍不锈钢已经成为医用不锈钢主要的发展趋势。 美国ASTM标准中外科植入用不锈钢化学成分的变化则充分体现了医用不锈钢的发展趋势，表1列出了ASTM标准中几种外科植入用奥氏体不锈钢。从20世纪70年代初期高镍含量的Fe-18Cr-14Ni-2.5Mo奥氏体不锈钢（316L或317L，等同于ISO5832-1，GB4234）逐渐发展到21世纪初期的无镍高氮高锰奥氏体不锈钢Fe-21Cr-23Mn-1Mo-1N（ASTMF2229）和高碳含量的Fe- 17Cr-11Mn-3Mo-0.5N（ASTMF2581），其中经历了20世纪90年代初期的Fe-22Cr-11Ni-5Mn- 2.5Mo-0.3N（ASTMF1314）和20世纪90年代中期的Fe-21Cr-10Ni-3Mn-2.5Mo-0.4N （ASTMF1586）。国际标准中尚未有医用无镍不锈钢，目前仅IS05832-9（等同于ASTMF1586） 规范了一种低镍氮强化奥氏体不锈钢，而中国在医用不锈钢的应用一直跟随国际标准，2007年 才跟进修订了外科植入高氮低镍不锈钢的标准YY0605.9-2007（等同于ISO5832-9）。医用不锈钢以氮和锰（Mn）代替镍的发展趋势不仅仅避免了镍元素的潜在危害，更重要的是高氮含量的 无镍奥氏体不锈钢具有优良的力学性能和生物相容性。

医用材料中生物相容性的研究与应用

医用材料中生物相容性的研究与应用 在医学领域，材料的生物相容性非常重要。生物相容性是指材料与生物体相容 的能力，包括对人体内部各种组织、细胞和分子的直接或间接影响。医用材料的生物相容性是制约医用材料应用的重要因素之一。随着人们对健康的关注日益提高，医用材料的研究和应用也日益重要。本文将重点讨论医用材料中生物相容性的研究与应用。 医用材料的种类繁多，大致可以分为金属材料、高分子材料和复合材料等。其中，与生物相容性相关的主要是高分子材料和复合材料。 许多高分子材料已经被广泛应用于医学，例如聚乳酸（PLA）、聚丙烯酸（PPA）和聚碳酸酯（PC）等。这些材料具有良好的生物相容性、可降解性和生 物可吸收性，被广泛应用于制备医用缝合线、骨修补材料、药物输送体系、心血管支架、生物敷料等。 与单一高分子材料相比，复合材料在医用领域中也发挥着重要的作用。比如， 复合材料可以将不同材料的优点结合起来，从而提高材料的性能和生物相容性。目前，复合材料的研究主要集中于两方面：一是生物可降解聚合物与无机颗粒填充材料的组合；二是生物可送平稳还原材料与良好生物相容性的高分子材料组合。 生物相容性的研究主要包括材料与生物体接触后的生物反应和材料毒性的评估。材料与生物体接触后，可能会引起不同程度的生物反应，表现为细胞凋亡、炎症、免疫反应等。要全面评估材料的生物相容性，必须从材料结构、生物体特性和外界环境等方面考虑。这样才能充分综合评估材料的生物相容性并找出改进的方法。 材料毒性评估是医用材料生物相容性评价的重要环节。材料毒性分为急性毒性 和慢性毒性。急性毒性主要通过小鼠致死实验或动物饮食、皮肤和注射试验来评估。慢性毒性则通过长期观察、生物学检测和组织病理学检测等方法进行。具体地，材料毒性评估从三个方面进行：生化反应、生理反应和免疫反应。生化反应是指材料

生物材料的生物相容性和应用研究

生物材料的生物相容性和应用研究 在医疗领域中，生物材料是一种不可或缺的资源。生物材料是指人造或天然材料，用于制造医疗器械和设备，或直接用于替代或修复人体组织。然而，材料对人体的反应是复杂的，并且需要尽可能地减少不良反应。为此，研究生物材料的生物相容性和其应用变得至关重要。 1. 生物相容性的概念 生物相容性是指生物材料与生物环境之间没有不良的反应。一个好的生物相容材料必须符合以下几个特点： ● 安全性：对人体没有毒性和病原体感染，没有不良的副作用。 ● 生物相容性：没有对组织的毒性和炎症反应，没有对组织造成损伤，不会对组织造成二次伤害或感染。 ● 功能性：具有杰出的力学、化学、物理、生物性能，不会与人体液体或血液产生不良的反应。 虽然生物相容性是生物材料应用的关键因素之一，但是并不是所有的生物材料都可以完美地符合这三个标准。因此，要对各种生物材料进行研究，寻找出适合生物环境的材料。 2. 生物材料的分类 生物材料通常可以按来源、组成、性质或用途分类。其中，按来源分类包括人造和天然两种类型。人造生物材料是由人工合成的聚合物、金属、复合材料等。天然生物材料可以从骨骼、骨髓、血管、皮肤等组织中提取。相比之下，天然材料通常更好的符合生物相关性，但人造材料相对更容易控制和定制化。

按组成分类，可以将生物材料分为高分子材料、金属材料、复合材料、生物陶瓷、软组织修复材料等。高分子材料通常用于制造手术用品、医用透析膜、植入器具和人工骨等。耐腐蚀性好，透气性好，透水性好，表面易于改性，是应用最广泛的生物材料之一。金属材料通常用于制造医疗器械和植入器具，如心脏起搏器、人工关节、牙齿修复材料等。复合材料由不同类型的基材和表面涂层组成，可用于制造股骨、可调节电子控制植入器、心脏可调节电子系统等。生物陶瓷用于制造牙齿和骨替换等生物组织修复材料。 按用途进行分类时，可以将生物材料分为植入、转移和浸润等类型。植入是指 将生物材料嵌入人体内以替代或修复组织。转移是指将生物材料从一个部位转移到另一个部位。浸润是指将生物材料浸润到组织中以加强组织结构。 3. 在人体内的应用 生物材料广泛用于人体组织修复、医疗器械和设备制造。其中，生物材料的应 用和研究有以下几个方面： ● 骨组织修复和替代：生物陶瓷和复合材料可以用于制造植入骨伤和骨替换材料。植入骨伤和骨替换材料常用于修复骨折、脊椎疾病和关节疾病等。 ● 眼组织修复：高分子材料可以用于制造角膜移植物、前房角膜手术器械和羊 膜移植物等。这些材料都具有优异的生物相容性以及透明度等特性，可以用于替换受损的眼部组织。 ● 心血管修复：生物材料可以用于制造血管植入材料、动静脉替代针等。这些 材料被广泛用于修复心脏和血管的各种损伤。 ● 动物和人体器官移植：生物材料可以用于制造器官替代材料、生物透析器等，用于替代或增强受损的器官。 4. 生物材料的未来发展

生物医用材料的设计原则及研究现状

生物医用材料的设计原则及研究现状随着医疗技术的不断发展，生物医用材料越来越被广泛地应用于医疗领域。生物医用材料作为一种人工合成的材料，能够广泛地应用于人体内，用来改善、替代、修复和重建由生物体所构成的各种组织和器官。因此，对于生物医用材料的设计原则及研究现状的了解，对于生物医用材料的研究和开发具有十分深远的意义。 生物医用材料的设计原则 生物医用材料的设计原则非常重要，很好的设计原则将能够使得生物医用材料在应用中发挥出最好的效果。如下是一些生物医用材料设计原则： 1.生物相容性：生物医用材料必须具备良好的生物相容性，以免对人体造成损害。因此，生物医用材料必须具有良好的组织相容性、生物相容性和细胞相容性。

2.可控性：生物医用材料必须具备一定的可控性，以免在使用 中出现意外情况。因此，生物医用材料必须具有良好的可控性、 可调节性和可预测性。 3.机械性能：生物医用材料在人体内主要是承担机械功能，因 此其机械性能十分重要。如果生物医用材料的强度、硬度和韧性 出现问题，将会对使用者造成极其严重的后果。 4.生物降解性和可吸收性：生物医用材料在应用中的长期保存，在不必要的情况下会对人体造成不必要的负担，因此，具有生物 降解性和可吸收性的材料被广泛应用于生物医用领域。 生物医用材料的研究现状 目前，生物医用材料的研究已经向着新型材料的研制和临床应 用的方向发展。如下是生物医用材料研究领域的最新进展情况： 1.生物活性纳米材料：这种材料主要应用于骨骼修复。与传统 的骨骼修复材料不同的是，生物活性纳米材料能够与人体内的细 胞产生生物化学反应，从而促进新骨组织的生长。

2.组织工程：组织工程主要包括细胞培养技术、生物材料与细胞结合技术和组织工程器官或组织构建技术。这种技术将会广泛地应用于治疗癌症、移植手术以及生殖医学领域。 3.仿生材料：仿生材料是基于生物学、材料科学和芯片技术研发的一种新型材料。它的研究领域涉及生物能源、先进传感器和仿生机器人等领域。 4.仿生组织：仿生组织的研究鼓励人们将自然界中已经存在的组织结构和生物功能运用到人工合成的材料中。已经有科学家研发出了可以完全替代人眼的人造眼睛，其视觉效果已经逐渐接近自然眼睛。 总结 生物医用材料作为一种新兴的材料，在应用上面依然存在很多的不足。但是随着科技的不断发展和人们对生物医用材料研究的深入，我们相信生物医用材料一定会越来越完美，成为一种更为优秀的人工合成材料。

生物材料的生物相容性研究

生物材料的生物相容性研究 随着科学技术的不断发展，生物材料在医学领域中的应用已经越来越广泛。例如，在植入物的制造中，骨骼修复、器官替代、药物缓释等方面均采用生物材料。然而，即使是最高品质的材料，如果不与人体相容，也会引起人体免疫系统的反应，从而导致医学风险。因此，研究生物材料的生物相容性是非常重要的。 第一部分：生物相容性简述 生物相容性通常包括生物安全性和生物相容性两个方面。生物安全性是指生物 材料对人体的直接或间接毒性或危害作用的影响。例如，某些金属材料，如铁和铅，会引起过敏反应和毒性反应。生物相容性是指生物材料与人体能够协调、相容的能力。对于植入物而言，良好的生物相容性意味着它顺畅地整合进人体组织，不影响人体机能的正常运行，并且不会对人体的免疫系统产生重大影响。 第二部分：生物相容性的因素 生物相容性受到多种因素的影响，包括生物材料的特性、患者的生理和免疫系 统状态以及医学设备的设计和制造。 1. 生物材料的特性 生物材料的特性是决定其生物相容性的关键因素之一。例如，对于植入物而言，有机材料和金属材料在生物相容性方面表现出不同的特点。有机材料可以模仿人体的结构和材料，因此它们非常适合用于制造仿体；而金属可以提供更严格的边缘和抗弯整合性等特性。因此，当选择生物材料时，应该充分考虑它的性质和生物相容性能力。 2. 患者的生理和免疫系统状态 不同的人对植入物的生物相容性表现出不同的反应，即使它们是同一种材料。 营养不良、糖尿病、心脏病、免疫系统问题等健康问题会影响人体对生物材料的反

应。因此，在选择植入物或其他生物材料时，需要考虑患者的生理情况和免疫系统状态。 3. 医学设备的设计和制造 医学设备的设计和制造也是影响生物材料生物相容性的因素之一。精密的制造 和医学器械设计可以提高生物材料的生物相容性。在医学设备的设计阶段，可以考虑用生物相容性高的材料，同时针对不同的目标人群制作特定的适合的器械。 第三部分：生物相容性测试方法 在选择材料之前，生物相容性的测试是至关重要的。一些例子是人类相容测试、细胞培养测试和动物测试。 1. 人类相容测试 人类相容测试是一种测试生物材料的基本生物相容性的常规测试方法。人类相 容测试可以包括活体组织检测、皮肤接触测试、免疫反应检测、血清反应测定和生化分析等。 2. 细胞培养测试 细胞培养测试可以分析材料的毒性和对细胞生长的影响。细胞培养测试不需要 动物模型，可以使用体外方法进行。这种方法可以提高测试的效率，还可以根据需要选取不同类型的细胞进行测试。 3. 动物测试 在进行实验动物测试时，使用严格的伦理规范来指导实验过程。这种方法可以 模拟人类体内的生理条件，并帮助了解生物材料对整个器官系统的影响。 结论：

医用不锈钢的研究与发展

医用不锈钢的研究与发展 医用不锈钢是一种具有优异性能的金属材料，在医疗领域中广泛应用于制造医疗器械、植入物和生物材料等。其特点包括良好的生物相容性、耐腐蚀性和机械强度等，使得医用不锈钢成为医疗领域中不可或缺的重要材料之一。本文将从医用不锈钢的研究与发展方面展开讨论，分析当前研究现状、创新点和未来研究方向。 医用不锈钢的研究发展趋势主要体现在以下几个方面： 合金成分优化：为了提高医用不锈钢的生物相容性和耐腐蚀性，研究者们不断优化合金成分，如降低铬含量、增加镍和钼等元素，以提高不锈钢的耐腐蚀性和加工性能。 表面改性：表面改性是提高医用不锈钢生物相容性的重要手段。目前，常用的表面改性方法包括物理法、化学法和生物法等，如喷涂生物活性物质、离子注入和基因工程等，以改善医用不锈钢的生物相容性和耐腐蚀性。 细胞响应和血液相容性研究：细胞响应和血液相容性是评价医用不锈钢生物相容性的重要指标。近年来，研究者们致力于研究医用不锈钢对细胞生长、分化、功能的影响，以及血液相容性、血栓形成和免疫

反应等方面的性能。 疲劳和耐腐蚀性能研究：医用不锈钢在医疗器械中需承受反复载荷作用，因此疲劳性能是医用不锈钢的重要性能之一。同时，医用不锈钢在人体环境中需经受各种化学物质的侵蚀，因此耐腐蚀性能也是医用不锈钢的关键性能之一。 虽然医用不锈钢的研究已经取得了很大进展，但仍存在一些不足之处，如缺乏系统性的实验研究、细胞和动物实验的周期长且费用高、表面改性技术的稳定性和可控制性有待提高等。 近年来，国内外研究者们在医用不锈钢的研究方面开展了大量工作。例如，国内某研究团队致力于研究低铬镍不锈钢的耐腐蚀性和细胞相容性，发现低铬镍不锈钢具有较好的耐腐蚀性和细胞相容性，能够促进成骨细胞的增殖和分化。同时，国外某研究团队采用离子注入技术对医用不锈钢表面进行改性，发现改性后的医用不锈钢具有较好的生物相容性和耐腐蚀性，能够降低血栓形成的风险。 本文的创新点主要体现在以下几个方面： 系统性实验研究：通过对医用不锈钢的合金成分、加工性能、表面改性和细胞响应等方面的系统性实验研究，揭示各种因素对医用不锈钢

生物医用金属材料的生物相容性研究

生物医用金属材料的生物相容性研究随着医学技术的不断发展，金属材料在生物医学应用中得到了 越来越广泛的应用。许多金属材料，例如钛、锆、镍等，在医疗 领域中有着广泛的应用，如人工关节、种植体、牙科修复等，这 些应用为人们带来了越来越多的福利。然而，这些金属材料的生 物相容性如何，一直是一个备受关注的问题。本文将从金属材料 的生物相容性特点、生物相容性研究方法以及目前研究的进展等 方面进行论述。 一、生物相容性特点 生物相容性是指人体对外来物质的接受程度，金属材料在人体 内的生物相容性直接影响了生物医学应用的效果和安全稳定性。 因此，了解金属材料的生物相容性特点有助于我们更好地评估其 在生物医学应用中的可行性。 生物相容性特点主要包括机械和化学特性。机械特性包括硬度、韧度、形状等，而化学特性则包括材料表面的化学成分、表面能 等方面。在人体内，金属材料与周围组织、体液等接触，会造成 材料表面的改变，这可以通过电化学的方法进行检测。因此，在 生物相容性研究中，我们还需要考虑金属材料的电化学特性。

二、生物相容性研究方法 生物相容性研究方法主要包括体外试验和体内试验两种方法。 体外试验是在实验室中对金属材料进行的，包括对其材料表面 化学成分、化学反应和电化学性能等方面的检测。常用的方法有 X射线能量分散谱、扫描电子显微镜、拉曼光谱等。通过这些方法，我们可以对金属材料的化学成分、晶体结构、形态等方面进 行分析，以便更加全面地评估其生物相容性。 体内试验则是将金属材料植入动物体内或人体内，观察和分析 其对周围组织、体液等的影响。体内试验又分为小鼠、兔等动物 模型的实验和人体临床试验两种。在小鼠或兔子等动物模型中， 我们可以通过观察其对周围组织和体液的影响来评估材料的生物 相容性，并检测其材料表面的化学成分和电化学反应等方面的变化。而在人体临床试验中，通过对人体的植入体等进行长期观察，进一步评估其在人体内的生物相容性。 三、研究进展

生物相容性概念

1、生物相容性是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物 理、化学反应的一种概念。 2、生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题。按ISO会议的解释: 生物 相容性是指生命体组织对非活性材料产生反应的一种性能。一般是指材料与宿主之 间的相容性, 包括组织相容性和血液相容性。 二、生物相容性两大原则 1、生物安全性原则 2、生物功能性原则 三、生物安全性原则 1、生物安全性原则 目的在于消除生物材料对人体器官的破坏性,比如细胞毒性和致癌性 2、生物材料对于宿主是异物．在体内必定会产生某种应答或出现排异现象。生物 材料如果要成功．至少要使发生的反应被宿主接受，不产生有害作用。因此要对生物材料进行生物安全性评价，即生物学评价。 四、生物功能性准则 1、是指其在特殊应用中“能够激发宿主恰当地应答”的能力。 2、随着对生物材料生物相容性的深入研究，人们发现不仅要对生物材料的毒副作 用要进行评价，还要进一步评价生物材料对生物功能的影响。 五、生物学反应；血液反应、免疫反应、组织反应 1、血液反应 血小板血栓 凝血系统激活 纤溶系统激活

溶血反应 白细胞反应 细胞因子反应 蛋白黏附 2、免疫反应 补体系统激活 体液免疫反应 细胞免疫反应 3、组织反应 炎症反应 细胞黏附 细胞增值 形成囊膜 细胞质的转变 六、材料反应：物理性质变化、化学性质变化 1、引起生物医用材料变化的因素 生理活动中骨骼、关节、肌肉的力学性动态运动； 细胞生物电、磁场和电解、氧化作用； 新陈代谢过程中生物化学和酶催化反应； 细胞黏附吞噬作用； 体液中各种酶、细胞因子、蛋白质、氨基酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用。 2、引起生物体反应的因素 材料中残留有毒性的低分子物质； 材料聚合过程残留有毒性、刺激性的单体； 材料及制品在灭菌过程中吸附了化学毒剂和高温引发的裂解产物；

【硬科技前沿】国产金属心血管支架十八年

【硬科技前沿】国产金属心血管支架十八年 “抽自己的血。” 面对这几年实验用血来源的提问，任伊宾笑着捋起了袖管，做出一个扎针的手势。 “血站的血来得太慢了，会影响实验结果。” 任伊宾，中科院金属研究所副研究员，负责高氮无镍不锈钢材料的性能检测工作，这种材料主要用于制作心血管支架。由于心血管支架植入人体后不能凝结血液，材料生物相容性一定要好，实验中，检验支架材料时，要将样品浸入新鲜人血以观察血小板是否黏附。 中科院最近公布的一个发现，就源于任伊宾。他开发出一种新型多孔金属（一种内部具有大量孔隙的金属材料）制备法，2015年1月获得完全自主知识产权，并于2016年1月，在中科院的网站上曝光。 任伊宾所在的科研团队，是中国顶尖的生物医用金属材料研发团队。2003年，任伊宾来到中科院金属所，他所在科研团队的主任是杨柯，那一年，杨柯和课题组研制出了首个国产心血管支架，并在中国首次采用新型医用金属开发心血管支架，目前，已实现临床应用。 做中国自己的心血管支架 “我上午是个科研人，下午去做产品，晚上又成了商人，很多年都这样”，1个月前，记者见到杨柯的时候，他正伏在办公桌上，双手揉搓额头，桌子被一摞摞由复印纸和牛皮纸堆成的文件占据，围城一般埋没了他。 杨柯组建团队始于18年前。 1998年秋天，一辆开往沈阳的绿皮火车上，37岁的杨柯结识了李占全——辽宁省人民医院心内科医生。包厢的卧铺上，二人聊起中国心血管支架的问题。 20世纪90年代，心血管支架在全球使用量激增，各国争相研发，而中国仍无自主知识产权，产品完全依赖进口，价格一支万元。 “我眼看那么多患者因为付不起支架费用而放弃治疗”，杨柯引

医用不锈钢的研究与发展

医用不锈钢的研究与发展 医用不锈钢是指应用于医疗领域的不锈钢材料。它具有抗腐蚀、抗菌、耐高温、结构稳定等优点，在医疗设备、手术器械、医用材料等方面发挥 着重要作用。随着医疗技术的不断发展和更新，对医用不锈钢的研究和发 展也日益受到重视。 首先，医用不锈钢的研究重点在于其抗菌性能。随着多种耐药性细菌 的出现，传统抗生素已经不再有效，因此，发展抗菌性能更强的医用不锈 钢非常重要。目前，研究者通过改变不锈钢表面的微观结构和化学成分， 使用一些特殊的涂层技术，以增强医用不锈钢的抗菌性能。例如，采用离 子注入技术可以将银离子注入不锈钢表面，使其具有较强的抗菌能力。此外，还有一种叫做微电弧氧化技术，可以在不锈钢表面形成一种陶瓷膜， 这种膜具有很强的抗菌性能。未来，人们也可以通过转基因技术培育出具 有自我抗菌能力的医用不锈钢。 其次，医用不锈钢的研究还关注其生物相容性。医用不锈钢需要能够 与人体组织良好地相容，不会引起不良反应或产生免疫反应。因此，研究 人员致力于改进医用不锈钢的表面性能，以提高其生物相容性。例如，采 用电化学抛光技术可以使不锈钢表面光滑，减少金属离子的释放，从而降 低对人体组织的刺激。此外，还可以在不锈钢表面形成一层生物活性的陶 瓷薄膜，以提高其生物相容性。未来，研究人员还可以利用纳米技术对医 用不锈钢进行改性，使其具有更好的生物相容性。 另外，医用不锈钢的研究还关注其力学性能。医疗设备和手术器械需 要具备一定的强度和刚性，以确保其在使用过程中不会发生变形或损坏。 因此，研究人员致力于提高医用不锈钢的力学性能。他们通过改变不锈钢 的成分和混杂物的掺入，能够调节其晶体结构和晶界分布，从而提高医用

新型医用材料的设计与应用研究

新型医用材料的设计与应用研究医学领域一直是人类探索与创新的重要领域之一。在医学实践过程中，医用材料的应用是不可或缺的一部分。传统医用材料如金属、塑料等随着技术的不断进步已经逐渐无法满足医疗行业的需要。因此，新型医用材料的设计与应用研究变得至关重要。本文将分别从新型材料的设计以及应用两个方面进行探讨。 一、新型医用材料的设计 1. 材料的生物相容性 在考虑新型医用材料的设计时，材料的生物相容性一直是重要的考虑因素之一。优秀的医用材料需要能够无创或微创地进入人体组织而不会对组织产生负面影响，同时也需要尽可能避免组织的反应甚至排斥。近年来，许多研究者发现，纳米材料、高分子材料、仿生材料等新型医用材料具有良好的生物相容性，将会有广泛的应用前景。 2. 材料的力学性能

在医疗设备和手术用具等方面的应用，材料的力学性能是最为重要的性质之一。常见的医用材料如金属、塑料在一些特殊情况下已难以满足需求。此时，一些新型高强度、高韧性、防腐蚀材料的研究将会有广泛的应用前景，例如基于碳纳米管的材料、结构材料等。 3. 高品质的表面处理技术 新型医用材料需要具有良好的表面性质，以提高耐用性、低毒性。同时，良好的表面处理技术可以使材料更加接近人体组织的表面而不会对组织产生影响。因此，高品质的表面处理技术将是新型医用材料的设计中至关重要的一个环节。 4. 材料的可降解性 可降解的医用材料在手术后可以被人体组织吸收，避免了二次手术的痛苦。因此，可降解性是新型医用材料的设计中一个重要的环节。 二、新型医用材料的应用

1. 医用无机纳米材料 纳米材料具有物理、化学和生物特性的多样性，且颗粒尺寸与人体所需组织相近，具有良好的应用前景。例如，纳米氧化锌可以用作天然药物载体，以实现缓释和靶向释放，可以用于制备抗菌面料、药物肽的输送和恶性肿瘤的控制。 2. 生物可降解聚合物材料 生物可降解聚合物材料可以在组织中逐渐降解与吸收，避免了永久性对人体组织的干扰，因此新型聚合物材料是新型医用材料的研究热点。例如，聚酯类聚合物被广泛应用于缝合线材、骨修补材料等方面。 3. 仿生材料 仿生材料是将人工材料设计成类似于天然组织的结构与形态，它能更好地与人体交互。因此，仿生材料在组织工程学、骨科、

医疗器械包装材料生物相容性 生物相容性化学表征评价终点医疗器械包装风险管理生物学评价

医疗器械包装材料生物相容性生物相容性化学表征评价终点医疗器械包装风险管理生物学评价 本文旨在通过解读医疗器械包装的标准和指南，帮助读者更好地进行医疗器械包装的风险管理和生物学评价。 关键词：生物相容性化学表征评价终点医疗器械包装风险管理生物学评价 医疗器械作为特殊商品，要求其安全、有效[1]。医疗器械包装,尤其是无菌屏障系统，作为器械整体的一部分，同样对其包装材料的生物相容性有着特殊的要求。本文通过对有关法规和指南中相关内容的解读，希望为读者正确理解和进行医疗器械包装的生物相容性评价，提供较全面的参考信息。 医疗器械包装生物相容性评价的意义 器械包装材料与医疗器械的相容性是许多监管机构的要求。由于多数医疗器械都是与人体直接或者间接接触，可能会产生生物相容性的问题。因此，与医疗器械直接接触的初级（一级）包装材料必须进行，以确保它们不会对医疗器械的物理、化学或生物特性产生负面影响，从而保证人体接触和使用的安全性。标准“ISO 11607-1（GB/T 19633.1）材料、无菌屏障系统和包装系统的要求”中明确要求：包装中使用的材料对与之接触的医疗器械无不良影响，并且需要进行生物相容性和毒理学特性的项目和考察[2]。此可能包括对包装材料相关信息的收集，经验和文献的研究，一系列化学测试和生物测试以及毒理学的安全。这种也可能会得出这样的结论：如果收集的信息充分，能够证实包装与已上市产品的包装生物等同，或者与设

计包装具有相同的安全使用历史，则无需进行测试。因此，包装相容性评价是器械相容性评价有机整体的一部分，对于安全用械有着重要的意义。 医疗器械包装生物相容性评价的标准和指南 目前，ASTM F2475-20是直接关于医用器械包装材料生物相容性评价的指南[3]，版（2020年版）是根据ISO 10993- 1:2018[4]原则和理念，对前一版指南（2011年版）在使用范围、术语定义、评价流程以及信息性附录等内容上，进行了全面更新。其中，信息性附录（见表1）根据包装和器械的接触性质和风险分为3类，并给出每类包装需要考察的生物相容性试验项目，对包装和器械生产厂家都有实际的参考意义。其中，对于液体医疗器械的包装归属于高风险类别，需要进行可浸提物和可沥滤物的考察和。 备注： X”指相应类别的包装需要考察的生物相容性试验项目； “XA”指根据医疗器械的风险，其他生物学终点也应在包装的生物相容性中进行； ASTM F2475-20指南只是一个框架性标准，没有包装生物相容性评价的具体实施方案和细则。但是，如果对包装进行了风险，则包装材料的生物相容性评价可以参考器械的标准和指南执行。例如，ISO 10993-1(GB 16886-1)是针对接触人体的医疗器械生物相容性的标准，虽然不直接适用于包装，但其原理和指导思想可以用来包装的生物相容性评价，也满足ISO 11607-1的总体要求。如果需要申报FDA，则可以直接参考FDA CDRH 2020 ISO 10993-1生物相容性使用指南[5]进行。此外，如果高风险的包装需要进行可浸提物和可沥滤物，可以根据标准《ISO/TS 21726：2019毒理学关注阈值在医疗器械

医用不锈钢研究的最新进展

医用不锈钢研究的最新进展 医用不锈钢由于具有良好的生物相容性、力学性能、耐体液腐蚀性能、优良加工成型性能和低廉的成本，已经成为临床广泛应用的医用植入材料和医疗工具材料。医用不锈钢与工业用不锈钢不同，要求其保持优良的耐蚀性能(包括耐晶间腐蚀、应力腐蚀等局部腐蚀)，从而防止植入器械过早失效，减少有害金属离子溶出，保证不锈钢植入器械临床应用的安全性。因此，医用不锈钢主要采用具有最佳耐蚀性能的奥氏体不锈钢作为植入材料，目前临床上大量应

用的主要是Fe-Cr-Ni-Mo成分体系的316L、317L等具有稳定奥氏体结构的不锈钢材料。 但是，由于奥氏体不锈钢的强度相对较低，弹性模量较高，钢中一般含有10%以上的镍元素，与目前临床应用的其他结构材料相比，面临越来越大的挑战。因而发展新型医用不锈钢，进一步提高医用不锈钢的使用性能，具有重要的现实意义。目前，国内研究机构已开发出高氮无镍奥氏体不锈钢、抗菌不锈钢、心血管支架用抗ISR(支架内再狭窄)不锈钢等一系列新型医用不锈钢。

高氮无镍奥氏体不锈钢性能优异 针对不锈钢含有镍元素可能带来的危害，研究开发低镍和无镍医用奥氏体不锈钢已经成为国际上医用不锈钢的一个主要发展和应用趋势。氮(N)具有强烈稳定钢中奥氏体结构的作用，因此利用(氮+锰)来代替不锈钢中的镍元素，即可稳定奥氏体结构，又可显著提高不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能，成为发展无镍型奥氏体不锈钢的主要方式。列入美国材料标准中(ASTM-F2229)的高氮无镍不锈钢 (Fe-21Cr-22Mn-1Mo-1N)已经开始应用在欧美医疗市场，并

用于替代Cr-Ni系列不锈钢来加工骨固定器械和手术工具。 我国在这方面的研究也取得了重要进展，开发出了一种新型医用高氮无镍奥氏体不锈钢 (Fe-l7Cr-14Mn-2Mo-(0.45~0.7)N)，已获得国家发明专利，同时，还颁布了外科植入用高氮无镍奥氏体不锈钢的企业标准(QKJ.05.10-2008)。大量研究表明，与316L不锈钢相比，这种新型高氮无镍不锈钢具有更优异的力学性能，拉伸强度、疲劳强度和耐磨性等提高2倍以上，塑性相当，同时耐点蚀性能和抗凝血性能也明显提高。该高氮无镍不