医用生物材料案例 .pdf

医用生物材料应用案例 1. 一种止血促愈合的复合水凝胶材料及其制备方法与应用 问题点：医用敷料是一类对各种创伤、创口表面进行临时性覆盖的医用材料，其最主 要的功能是快速止血、提供有利于伤口愈合的环境：保护伤口，控制伤口的渗出液，避免 细菌和尘埃污染。理想的医用敷料需具备以下功能：(1)良好的生物相容性，能防止水分和 体液的过度散失；(2)与创面贴合良好，且揭除时敷料不会与伤口发生粘连，能避免更换敷 料带来的二次损伤；(3)抵御细菌和有害微粒的入侵，防止感染；(4)具有合适的润胀性能， 透湿、透气，吸收多余渗出物的同时接触面能保持一定的湿度，减轻伤口疼痛 ；(5)良好的 机械性能，能对增殖细胞提供支撑。目前还没有敷料能够完全达到上述要求 ，传统敷料为 惰性敷料，主要是由医用脱脂棉纱布 ，多由棉花、软麻布和亚麻布加工而成的，对创面的 愈合没有明显的促进作用。水凝胶敷料是一种近年来发展起来的新型创面敷料。水凝胶的 特点是具有良好的生物相容性和保水性，在过去的几十年中引起了广大的关注。由于水凝 胶具有与细胞外基质的相似性和固有的细胞相互作用的能力 ，它们已被广泛研究用于生物 医学应用。因此 ，水凝胶作为创面愈合材料具有一定的前景。目前制备水凝胶的材料主要 有合成高分子和天然高分子 ，合成高分子材料有一些明显的缺点 ，例如 ：生物相容性差、 慢性毒性高、免疫抗性强、力学强度与韧性不足 ，而天然高分子具有丰富的来源 ，极高的 可降解性以及良好的生物相容性等性质 ，是制备水凝胶的主要原料。纤维素作为活性天然 高分子在水凝胶中应用广泛 ，但目前的纤维素水凝胶材料的载药量过低 ，并且由于其具有 非常优异的吸水性能导致其应用与医用敷料时由于其润胀性能过好而挤压周围正常组织的 问题 ，使得其应用受限。因此 ，有必要研制一种具备现有的医用水凝胶的优点同时具有更 高载药量及合适的润胀性能的水凝胶材料以便进一步推进水凝胶在医用材料中的应用。 解决方案：一种止血促愈合的复合水凝胶材料，包括纤维素和葫芦巴胶 ，其中纤维素 选自微晶纤维素。 2. 硬材料与细胞一体化三维生物打印方法、骨修复功能模块和骨类器官的制备方 法与应用 问题点：因创伤、炎症、肿瘤切除等原因造成每年有大量人群发生骨缺损，但人体自 身无法再生修复大段临界骨缺损，大多数情况下需要外部手术干预来恢复正常。目前临床 上的常用的骨移植物材料有以下几种：自体骨，即材料取之于病人本人身体，是最理想的 修复物，却存在二次伤害，多术区及供区并发症、来源不足等问题；异体骨，多来自尸体 捐献或是动物，存在免疫反应、潜在感染风险及医学伦理等问题。因此，开发适合替换或 修复骨缺损的新型骨移植材料及相应的制备工艺具有重要意义。人体正常的骨组织存在两 种不同结构 ：松质骨和皮质骨，松质骨为多孔结构 ，具有 45％～90％的孔隙率 ；皮质骨则 更为致密 ，分布在骨干和骨组织表面 ，孔隙率 5％－20％。但是，无论松质骨还是皮质骨， 为了促进骨组织的连续向内生长 ，相互连通的孔隙结构都是非常重要的。这是因为 ，相互 连通的孔隙能够允许营养物质和氧气传输到支架的内部，促进细胞和组织向支架内部结构 生长 ，促进支架血管化的形成以及代谢产物的去除。目前，多孔骨修复支架可以通过多种 方法制造，例如化学/气体发泡 ，溶剂浇铸 ，颗粒沥滤法，冷冻干燥等，但这些三维支架制 备工艺对于孔隙的形状、大小、结构的控制以及连通性的控制欠佳。而使用三维打印方法 设计和制造这种支架 ，可有效解决上述问题；同时 ，三维打印方法还能够根据病人特定的 缺损部位、形状及临床需求进行个性化订制。近年来，三维打印方法的改进使得活细胞 3D 生物打印技术越来越成熟 ，应用生物材料比如水凝胶包裹细胞 ，可以解决细胞的存活以及 功能化问题。但是这种水凝胶生物材料的机械强度很低 ，远未达到骨科内植物的强度要求。 采用 3D 生物打印的方法将多孔骨修复支架的制备与活细胞打印相结合，成为人们优先解 决的重点 ，以兴起新一代骨组织工程 ，成为研究热点。目前，组织工程对于多孔材料的机 械性能要求较高 ，使得用于制备多孔骨支架的材料选择受到限制 ，而具有高机械强度的材 料往往熔点较高，很难实现与活细胞同步打印。因此，现有的搭载活细胞的多孔支架材料 中，活细胞与多孔支架材料之前是相互独立的，活细胞仅仅是依附在多孔支架材料表面， 并未实现真正意义上的仿生骨组织工程材料的制备。 故此，中国科技部“增材制造与激光制造”重点专项 2018 年度项目申报指南中的项 目 1.6 多细胞精准 3D 打印