人工肺的膜材料:研究与应用

背景:人工肺是一项生命支持技术,可以在自身肺功能出现衰竭不能维持人体器官充分的氧供时使用,或者从长远发展来看,可永久性地植入人体,部分或完全替代人体肺功能。当前,通过改进膜材料、优化设计以及对各种性能的实验评估和临床评价,人工肺的研究着力于提高气体交换能力和生物相容性,为抢救患者的生命提供更可靠的手段。目的:利用Scopus数据库及CKNI数据库文献检索和深度分析功能,对人工肺膜材料的文献资料进行多层次探讨分析,根据检索文献结果分析人工肺膜材料的发展状况及趋势。方法:通过计算机检索Scopus数据库及CKNI数据库中2002/2011有关人工肺膜材料的文献,检索词为"人工肺(artificial lung),膜材料(membrane materials),生物相容性(biocompatibility),膜式氧合器(membrane oxygenator),膜式人工肺(membrane-type artificial lung),中空纤维(hollow fiber),高分子材料(polymer materials)"。结果与结论:目前人工肺膜的结构形式已从最初的卷筒式、平板折叠式发展到今天广为采用的微孔中空纤维膜式。用于制造中空纤维的材料主要为一些成纤性能良好的高分子材料,如聚丙烯、聚醚砜等。膜式人工肺可以提高气体交换能力和生物相容性。随着高新材料的开发、基础研究的深入和临床经验的积累,人工肺必将开创治疗重症呼吸系统疾患的新局面。Scopus数据库2002-01/2011-12收录人工肺膜材料的相关文献共172篇,该领域的文献产出量发展较平稳,总体无显著增加,《人工器官》杂志发表文献量最多。     

膜式氧合器中膜材料的研究进展

检索Pubmed数据库和万方数据库以及中国期刊全文数据库文献,分析膜式氧合器的特点.结果表明现在人工肺的应用主要是分离膜式,其形式已从最初的卷筒式、平板折叠式发展到今天广为采用的微孔中空纤维膜式.中空纤维膜氧合器使用中空纤维膜作为交换的主要场所,完成氧气和二氧化碳的交换,由于其在交换面积、氧合形态等方面具有优势,近年来已经成为人工肺研究的主要方向.用于制造中空纤维的材料主要为一些成纤性能良好的高分子材料,对膜材料的要求是具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、微生物侵蚀性和抗氧化性.当前的研究主要是为了提高气体交换能力和提高生物相容性,采用的方法主要有改进膜材料,优化设计以及对各种性能的实验评估和临床评价.     

人工膝关节常用假体材料及其生物相容性

背景：理想的假体材料对人工膝关节的功能、预后至关重要。目的：评价各种人工膝关节生物材料的性能、应用及其生物相容性,寻找合理的膝关节替代物。方法：采用电子检索的方式,在万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn/）中检索1999-01/2009-12有关生物材料应用于人工膝关节的研究文章,关键词为＂组织工程,人工膝关节,生物材料＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入17篇文献进行评价。结果与结论：传统的金属和骨水泥材料仍广泛运用于人工膝关节假体中,随着医学和组织工程技术的发展,各种合成生物材料相继出现。近来出现了生物相容性较好的生物陶瓷及高分子复合材料,但存在易磨损的缺点,改进上述材料的缺点,寻求理想的人工膝关节假体材料是当前生物医学工程研究的热点之一。虽然传统的金属、骨水泥、生物陶瓷及高分子复合材料均在临床上大量应用于人工膝关节,但由于其存在各自不可避免的缺点,理想的人工膝关节假体材料仍需进一步开发。     

人工肺的应用与肺膜材料性能评价

人工肺是在膜两侧进行气体、血液之间交换的场所，一般中空纤维是人工肺的主要部件。膜式人工肺是一种接近人体生理状态，较为理想的人工肺。它以人工合成的高分子材料制备的微孔膜作血液和气体的交换场所，完成人体的生理氧和过程，因而可暂时代替人体肺进行气体交换，用以支持生命以争取心、肺病变治愈及功能恢复的机会。膜式人工肺因选用的高分子材料、微孔膜的形式、血液和气体的流动方式的不同可有多种类型。但是至今还存在着未能解决的问题是与血液相接触的膜材料血液相容性仍不理想。本文从肺的功能出发，分析膜式人工肺的特点，探讨改善膜式人工肺血液相容性的方法及其发展方向     

不同支架材料构建组织工程肌腱的性能评价

目的：总结修复肌腱损伤的主要组织工程支架材料及研究进展。方法：由第一作者采用电子检索的方式,在CNKI数据库中检索1902-01/2010-10有关生物材料应用于组织工程肌腱支架的研究文章,关键词为＂重建肌腱,生物材料,人工肌腱,组织工程,支架材料＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入18篇文献进行评价。结果：来源于自然界的天然生物材料主要有蚕丝、小肠黏膜下层、胶原、衍生肌腱支架材料等,保留了组织正常的三维网架结构,组织相容性好,但力学性能较差、降解速度快。人工合成高分子材料主要为聚乳酸和聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚磷酸钙纤维等,但存在亲水性低、细胞黏附性能差的不足。结论：天然及合成高分子材料作为组织工程支架材料都有各自的优缺点,绝大多数还处于研究阶段,尚未应用于临床,因此改进支架材料的性能是目前研究的主要方向之一。     

人工股骨头材料学特点与临床应用

背景：目前人工股骨头生物材料学的研究已经取得了显著的成果,但仍存在一些问题。目的：探讨人工股骨头材料学特点与临床应用的研究进展。方法：应用计算机检索维普数据库,在标题和摘要中以＂人工股骨头,研究进展,临床应用＂为检索词进行检索。选择文章内容与股骨假体置入后的生物力学相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章,根据纳入标准选择18篇文献进行综述。结果与结论：人工关节用于临床已有近百年的历史,经科研工作者们的不断努力,人工关节从材料到设计,都取得了很大的进步。多种人工骨置入材料不仅具有合适的孔隙结构、表面形貌和理化性能,良好的生物相容性,同时符合材料的细胞毒性要求,有望成为理想的骨科植入体。但是随着研究的深入,复合材料研究的不断发展,人工骨材料生产工艺的提高,学科工作者将获得结构和性质类似于人体组织具有多种生物活性的生物医学材料,为人工骨修复材料和人工假体的开发及骨缺损修复的治疗带来新的希望。     

生物材料生物相容性的评价方法和发展趋势

背景：对生物材料进行生物相容性的评价是进入临床实验前的重点研究内容,但是目前国内外标准的评价体系尚未完全建立,影响了生物材料的研究。目的：对生物材料生物相容性的评价方法进行回顾和展望。方法：应用计算机检索2000-01/2010-08PubMed数据库相关文章,检索词为＂biomaterials,biocompatibility,evaluated methods,trend＂,并限定文章语言种类为English。同时计算机检索2000-01/2010-08中国期刊网全文数据库（CNKI）相关文章,检索词为＂生物材料,生物相容性,评价方法,研究进展＂,并限定文章语言种类为中文。共检索到文献104篇,最终纳入符合标准的文献25篇。结果与结论：生物材料必须具有良好的生物相容性才能确保临床应用的安全性。生物材料不引起明显的临床反应以及能耐受宿主各系统的作用而保持相对稳定、不被破坏和排斥的生物学性质则为生物相容性良好。生物相容性的评价是生物材料进入临床实验前必不可少的关键环节。随着分子生物学的迅速发展,生物材料生物相容性的评价方法研究手段逐渐多样化,其评价已从整体、细胞水平进入了分子水平。     

气管支气管内支架材料的评价

目的:评价各种气管支气管支架材料的性能和应用,寻找更加安全有效的气管内支架材料.方法:以"人工气管,气管支架,生物材料"为中文关键词,"trachus,bronchus,stent"为英文关键词,由第一作者应用计算机检索 Pubmed 数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及维普数据库(http://www.cqvip.com/)1995-01/2008-10 有关气管支架生物材料的文献,排除重复研究或 Meta 分析类文章.以18篇文献为主重点讨论了气管支气管支架材料的种类及其性能.结果:经检索共查到相关文献50余篇,经阅读标题、摘要、全文后筛选纳入18篇文献进行评价.其中英文文献16篇,中文文献 2 篇.各种材料的气管支架均有其特点,不能完全否定任何一种材质的支架.文献显示目前国内应用最多的为镍钛记忆合金支架,它已被广泛应用于各类原因所致的气管狭窄治疗中,可以被径向拉长,此时直径变细,便于装入导管.释放后又可以自动回复至原直径,顺应性良好,可置于气管各个部位,很好地缓解了气短症状,从而减轻患者的痛苦.结论:人工气管支架近年来发展迅速,金属类支架更是得到了蓬勃的发展.其中镍钛记忆合金支架是目前较为理想的支架材料,它既安全可靠,操作方便又价格适宜,已被广泛地应用于各类气管狭窄的治疗中.     

人工生物材料修复肌腱急性损伤及预防粘连

背景：肌腱损伤后的治疗措施经历了传统物理疗法、药物疗法以及现代组织工程学人工韧带的重建等漫长过程。目的：综述人工生物材料干预治疗肌腱粘连的措施,并探讨肌腱治疗过程中粘连的发生机制。方法：应用计算机检索万方、维普数据库和PubMed数据库中1990-01/2011-04与肌腱康复措施及材料学相关的文章,在标题和摘要中以＂肌腱,治疗,材料,粘连＂或＂tendon,treatment,materials,adhesion＂为检索词进行检索。选择文章内容与肌腱治疗材料学相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到287篇文献,根据纳入标准选择21篇文章进行综述。结果与结论：人工韧带的重建与再生为严重的肌腱治疗与康复提供了可能和保障,但理想人工韧带材料的选择和研制成为治疗的关键,合成材料可以避免单一材料性能的不足,为材料的研制提供了广阔的发展空间,目前,基因治疗技术的发展也为肌腱组织工程技术提供了崭新的研究方向。另外,肌腱在治疗康复过程中往往发生粘连,严重影响着治疗效果,肌腱粘连与肌腱愈合的特点及其生理和病理有重要关系,采用生物材料作为预防粘连隔离物具有广阔的发展前景。     

软骨修复材料在运动性膝关节软骨损伤修复中的作用膝关节

背景：评价软骨修复材料在膝关节软骨损伤修复中的效果,为医务、科研工作者的研究提供一定的借鉴。方法：采用电子检索的方式,在万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn/）中检索2000-01/2011-03关于修复材料在膝关节软骨损伤研究的文章,关键词为＂生物材料;关节软骨;缺损;修复＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入26篇文献进行评价。结果：膝关节软骨损伤在运动性损伤中较为常见,现在主要的治疗方法是自体骨软骨移植修复膝关节软骨缺损。新型的软骨替代材料研究仍处于动物试验阶段,且在动物体内长期疗效及远期的生物力学变化还未有进一步的证实,进入临床试验更需要一个过程。结论：关节软骨损伤修复的基础研究与临床治疗,虽仍存在许多重点和难点问题亟待探索,但关节软骨损伤修复正从生物材料移植向人工再造活性软骨的崭新阶段迈进。随着各种新型材料的研制和开发,关节软骨损伤修复研究将日益完善,并为临床奠定坚实的基础,应用前景十分广阔。     

小口径人工血管支架材料：问题与前景

背景：小口径人工血管移植后远期通畅率的问题仍然是目前亟待解决的首要问题。 目的：综述小口径人工血管支架材料及制备工艺、小口径人工血管的内皮化研究进展。 方法：应用计算机检索Pubmed数据库（2000至2013年）和万方数据库（2003至2013年）相关文献,中文检索词为＂人工血管,小口径,制备,静电纺丝,自组装,内皮化＂;英文检索词为＂small-caliber,vascular graft,electrospun,layer-by-layer assembly,endothelialization＂。共检索到文献125篇,保留其中41篇进行总结。 结果与结论：目前已有的小口径血管支架材料包括天然生物材料、可降解高分子材料、复合材料及异种生物材料,小口径人工血管支架的制备技术主要有静电纺丝、自组装、快速成型、凝胶纺丝等。而促进小口径人工血管内皮化的方法有很多,不过每种方法都有其缺陷,不能从根本上解决远期通畅率问题。相信随着支架材料的制备技术更加成熟、多元化,人工血管内皮化研究的更进一步深入,小口径人工血管远期通畅率问题将逐步得到解决。     

髌骨急性损伤与人工生物材料修复

背景：组织工程技术可以运用人工生物材料对髌骨进行假体置换、移植、重建或再生等手段,治疗严重髌骨损伤。目的：概述组织工程内固定材料及骨支架材料的运用相关研究成果,着重分析人工生物材料在髌骨治疗中的临床运用效果。方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1970-01/2011-04关于髌骨损伤治疗及其材料学方面的文章,在标题和摘要中以＂髌骨;材料;治疗＂或＂Patella;Materials;Treatment＂为检索词进行检索。选择文章内容与髌骨治疗措施及材料学相关,根据纳入标准选择27篇文章进行综述。结果与结论：在治疗髌骨损伤过程中,人工生物材料最早以内固定材料进行运用,尤其可吸收内固定材料表现出明显优势。单一天然材料或合成材料很难满足临床应用效果的需要,将几种单一材料经过恰当的组合而形成的复合型材料及仿生骨,实际应用中取得了较好的效果。     

喷墨打印技术同步打印细胞和生物支架材料及在组织工程中的应用

背景：喷墨打印技术是将墨滴喷射到接受体形成图像或文字的非接触性打印技术。目的：总结并讨论喷墨打印技术的研究进展及其在组织工程中的运用。方法：由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库（CNKI：1995/2010）和PubMed数据库（1995/2010）,检索词分别为＂喷墨打印技术,细胞打印,生物材料,细胞因子＂和＂inkjetprinting,cellprinting,biomaterial,cytokine,organprinting＂。共检索到352篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入35篇文章。从喷墨打印技术研究进展及其在组织工程中的运用2个方面进行总结,对喷墨打印技术在细胞打印、生物支架材料打印、细胞活性因子打印及细胞-生物支架材料同步打印的应用等方面进行介绍。结果和结论：喷墨打印技术作为一种新型组织工程技术,在组织与器官打印研究中有广泛的运用前景。该技术可以打印多种细胞,打印后的细胞能够存活和保持原有生物学活性,而且喷墨打印技术通过打印水凝胶支架材料,构建具有良好的三维结构的3D水凝胶支架。此外,运用喷墨打印技术可以打印细胞活性因子,并保持其生物学活性。通过同步打印细胞和生物支架材料,喷墨打印技术有望构建3D细胞-生物支架材料复合的仿生组织和器官。     

高分子生物材料快速成形构建组织工程支架的研究

学术背景：组织工程支架为细胞的生长和组织的再生提供了一个临时平台，在整形外科中有很好的应用前景。很多学者对用于制备支架的可降解生物材料作了研究，传统的材料成形方法因其局限性，逐渐被近年发展起来的快速成形技术所取代。目的：研究高分子生物材料的成形性以及用于制备支架的快速成形技术，为每种技术（三维印刷、熔融堆积成形、选择性激光烧结）选择合适的材料提供参考。检索策略：应用计算机检索CNKI数据库和Elsevier全文电子刊1995-01／2007-12的有关文献，检索词为“生物材料，快速成形，tissue engineering；scaffold；biomaterial；collagen；chitosan；fibrin；PLA；PLGA；PGA；PCL；PEG；rapid prototyping；3D printing；fused deposition modeling；selective laser sintering”。对文献进行筛选，纳入标准：①选取针对性强，相关度高的文献。②对同一领域的文献选择近期发表或权威杂志的文献。③排除重复研究的文献。最后31篇被选用。文献评价：选用31篇文献，其中5篇为综述、其余均为实验研究。资料综合：具有良好的生物相容性和机械性能的聚乳酸、聚乳酸-乙二醇酸、聚己内酯等高分子聚合物，是组织工程支架快速成形技术的首选材料。天然高分子材料如胶原、壳聚糖等的机械性能较差，但生物相容性好，可作为辅料用于支架的快速成形。三维印刷、熔融堆积成形、选择性激光烧结快速成形技术制备出的支架均具有高的孔隙率，高的表面积体积比，孔与孔之间完全通透，宏观形状可控，孔隙率和孔径独立控制等优点。结论：快速成形技术以其快速、经济的工艺流程，为组织工程支架的制备和实验研究提供了一个新途径。     

生物材料复合支架与运动性关节软骨缺损的修复

目的：探讨复合支架的组织工程学特性及其修复关节软骨缺损的性能评价。方法：以＂关节软骨、生物材料、工程软骨、复合材料、复合支架＂为中文关键词,以＂tissue enginneering,articularcartilage,scaffold material＂为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据库（1993-01/2010-11）相关文章。纳入复合支架材料-细胞复合物修复关节软骨损伤相关的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。结果：共入选18篇文章进入结果分析。复合支架是当前软骨组织工程中应用较多的支架,它是将具有互补特征的生物相容性可降解支架,按一定比例和方式组合,设计出结构与性能优化的复合支架。较单一支架材料具有显著优越性,具有更好的生物相容性和一定强度的韧性,较好的孔隙和机械强度。复合支架的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。可分为纯天然支架材料、纯人工支架材料以及天然与人工支架材料的复合等3类。结论：复合支架使生物材料具有互补特性,一定程度上满足了理想生物支架材料应具有的综合特点,但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,如不同材料的复合比例、复合工艺等。     

髋关节置换与运动性股骨头损伤

背景：体育运动中爆发性用力的跳跃动作容易造成髋关节损伤,髋关节周围的一些部位由于存在未闭合的骨骺而相对薄弱,猝然施加的暴力可以造成大块的撕脱性骨折.目的：总结髋关节置换治疗运动性股骨头坏死技术、置换材料及并发症的研究进展,评价修复运动性股骨头损伤中所应用的髋关节置换术的各种生物材料的性能和应用.方法：由第一作者采用电子检索的方式,在Pubmed数据库及万方数据库中检索1991-01/2010-12有关生物材料应用于组织工程肌腱支架的研究文章,中文关键词为＂股骨头坏死,生物材料,髋关节置换,并发症＂;英文关键词为＂artificial hip joints,biomaterials,prostheses＂.排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入21篇文献进行评价.结果与结论：分析了治疗股骨头坏死的髋关节置换技术的选择、置换材料的性能评价.髋关节置换技术以及置换材料都有各自的优缺点,绝大多数还处于研究阶段.利用陶瓷股骨头假体、金属对金属的假体减少由于高分子聚乙烯磨损颗粒导致的假体松动等研究受到了人们的重视.全髋关节置换已经成为晚期髋关节疾病的有效治疗手段,因其适应证范围宽,置换效果好,目前被认为是治疗股骨头坏死中晚期的金标准.