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经皮元件用生物材料的生物学性能体外研究

经皮元件用生物材料的生物学性能体外研究

作者：杨艾玲武汉理工大学

学位级别：硕士

经皮元件用于建立外部环境和体内联系的人为通道，通过这一通道可以获取体内信息，进行体内物质交换，在人体信号监测、组织或器官修复或其功能恢复中具有广泛的用途。但皮肤及皮下组织与经皮元件植入体间的不良界面反映及结合是其失效... 详细信息

经皮元件用于建立外部环境和体内联系的人为通道，通过这一通道可以获取体内信息，进行体内物质交换，在人体信号监测、组织或器官修复或其功能恢复中具有广泛的用途。但皮肤及皮下组织与经皮元件植入体间的不良界面反映及结合是其失效的主要原因，对经皮元件生物材料进行生物学性能研究是必不可少的。本论文中原代培养了大鼠皮肤成纤维细胞，对自行研制的新型经皮元件用生物材料致密增强羟基磷灰石基陶瓷、医用硅橡胶／羟基磷灰石复合材料和经羟基磷灰石表面改性的医用硅橡胶进行了体外细胞毒性和溶血性能研究，为材料优化改进提供了依据。通过组织块法和酶消化法原代培养成纤维细胞，对其进行传代培养、纯化和染色鉴定，并对其增殖生长力进行研究，表明所得大鼠皮肤成纤维细胞性能稳定，为以后的实验提供了具有活性的细胞。细胞毒性试验结果表明受试经皮元件用生物材料均无细胞毒性，毒性等级为1级，均合格。材料中羟基磷灰石的含量越高，其对细胞生长的抑制能力越小，以羟基磷灰石为主要基材的材料更有利于成纤维细胞的增殖;硅橡胶／羟基磷灰石复合材料和羟基磷灰石改性硅橡胶均提高了硅橡胶的生物相容性;材料浸提液浓度越小细胞生长受抑制程度越小，但二者之间线性关系不明显，材料的浸提原液与细胞作用可直接反应材料本身的毒性。对经皮元件生物材料进行溶血性能评价采用了直接接触法和间接接触法溶血试验，结果表明：各材料溶血率均小于5％，可初步认为材料均符合溶血试验标准要求，不具溶血性;间接接触法溶血试验所得浸提液平均吸光度值大于直接接触法溶血试验所得平均吸光度值，说明材料浸提液中存在可溶出成分影响了血液中的红细胞，浸提液溶血试验评价材料的溶血性能是有效的;用HA复合或改性的硅橡胶提高了硅橡胶的生物相容性，这一点与细胞毒性的结果是相符合的;对一种未知的生物材料进行溶血性能评价，最好进行直接法和浸提液间接法同步试验，以从物理和化学双重角度较完整评价材料的溶血性能。

关键词：经皮元件原代培养细胞毒性溶血性

有气囊式开关的经皮元件的材料制备与结构设计

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有气囊式开关的经皮元件的材料制备与结构设计

作者：安江峰武汉理工大学

学位级别：硕士

经皮元件(percutaneous device，简称PD)是一种长期植入皮内进行体内外物质或信息传输的新型介入诊断及医疗装置，临床上可用于血液透析、体液或尿液排出、药物或营养物注入、体内信息采集和组织器官状态的观察等。但是目前没有一种理... 详细信息

经皮元件(percutaneous device，简称PD)是一种长期植入皮内进行体内外物质或信息传输的新型介入诊断及医疗装置，临床上可用于血液透析、体液或尿液排出、药物或营养物注入、体内信息采集和组织器官状态的观察等。但是目前没有一种理想的经皮元件，主要是因为以下几个问题：材料生物相容性差，使材料与皮肤之间不能够形成紧密贴附;材料机械性能不好，不能保证经皮元件长期反复使用而不断裂;材料加工性能差，形状复杂的经皮元件不易成型;元件设计不合理，在使用过程中不能保证安全性。单纯的液体硅橡胶(LSR)固化后硬度偏低，不能满足经皮元件的应用需要，本文采用HA粉体填充增强LSR，将不同粒径、不同质量份数的HA和LSR机械混匀，真空脱气后在不同温度、压强下固化。研究发现，随着粒径的减小、固化压强的增加，邵氏硬度增加;HA的质量份数以50—60为宜，过低则硬度提高不够，过高则复合材料不抗撕裂。本文设计的经皮元件采用独特的气囊式开关，其特征是它包括经皮元件本体、双层乳胶气囊、单向充气阀、排气阀、安全帽，乳胶气囊安置在经皮元件内腔，经皮元件本体外端中部设置有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三孔，孔Ⅰ(Φ3)、孔Ⅱ(Φ3)同安置在经皮元件内腔的乳胶气囊相连，孔Ⅰ内设单向充气阀，孔Ⅱ内设排气阀，孔Ⅲ为其它导管或导线穿越通道，安全帽为孔Ⅲ(Φ3.3)的塞子，与孔Ⅲ相配，经皮元件尾端与体内埋植的相关管道密封配合。本文设计的经皮元件在提供体内外物质、信息传输接口的同时也提供开关功能。根据LSR和经皮元件的特性，本文采用压铸模具成型，既可制备形状复杂的经皮元件，又保证了经皮元件的尺寸稳定性。对制备的LSR／HA复合材料进行生物学评价。SBF溶液中稳定性实验中，在浸泡4周内，材料的质量、形貌和溶液的pH值均无明显变化;经MTT实验，LSR和LSR／HA毒性等级均为1级，材料无细胞毒性;溶血实验中不同HA份数的LSR／HA溶血率均＜5％，复合材料不具溶血性。LSR／HA复合材料的生物相容性较好，可以进一步进行动物实验。

关键词：经皮元件气囊开关液体硅橡胶羟基磷灰石

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经皮元件用生物材料的生物学评价方法

化学与生物工程 2006年第11期23卷 7-9页

作者：杨艾玲王欣宇武汉理工大学生物材料与工程研究中心湖北武汉430070

致密增强羟基磷灰石(HA)基陶瓷和经HA表面改性的医用有机硅橡胶可作为经皮元件材料,着重综述了这两种材料的生物学评价方法。

关键词：经皮元件羟基磷灰石硅橡胶生物学评价

新型经皮通路装置──经皮元件的医学应用及材料研制

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中国陶瓷工业 1998年第3期5卷 5-7页

作者：王欣宇俞康泰武汉工业大学武昌430070

本文综述了经皮元件在医学领域的各种应用及用生物陶瓷羟基磷灰石制作经皮元件的可行性，指出对其他非活性材料进行表面改性后用于经皮元件也具有重要意义。

关键词：生物陶瓷经皮元件医学材料陶瓷材料

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有气囊式经皮元件的材料制备与结构设计

北京生物医学工程 2009年第5期28卷 499-503页

作者：汪静安江峰杨艾玲武汉市江岸区妇幼保健院武汉430017 武汉材料保护研究所武汉430030 武汉理工大学华夏学院武汉430223

目的设计开发一种新型的经皮元件,该经皮元件可长期植入皮内进行体内外物质或信息传输,临床上可望用于体液或尿液排出、药物或营养物注入、体内信息采集等。方法以液体硅橡胶(LSR)-羟基磷灰石(HA)复合材料制备经皮元件,采用乳胶气囊作... 详细信息

目的设计开发一种新型的经皮元件,该经皮元件可长期植入皮内进行体内外物质或信息传输,临床上可望用于体液或尿液排出、药物或营养物注入、体内信息采集等。方法以液体硅橡胶(LSR)-羟基磷灰石(HA)复合材料制备经皮元件,采用乳胶气囊作为装置开关控制元件,并对元件进行模拟体液(simulated body fluid,SBF)的浸泡试验、MTT(methylthiazoletetrazolium)细胞毒性实验和溶血实验。结果复合材料在SBF溶液浸泡4、8周时质量变化经皮元件生物相容性良好,经皮元件的结构设计具有独创性。

关键词：经皮元件气囊开关硅橡胶-HA

通过仿生法在硅橡胶表面制备磷灰石涂层的研究

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通过仿生法在硅橡胶表面制备磷灰石涂层的研究

作者：韦明武汉理工大学

学位级别：硕士

经皮元件是一种长期植入皮下用于体内外物质和信息传输(与生物传感器结合)的装置，除用于透析治疗外，还有望用于辅助发生、前列腺增生病人导尿、电刺激骨生长及体内生物学信息测量等医学领域。自20世纪中后期以来，多种不同材料被尝... 详细信息

经皮元件是一种长期植入皮下用于体内外物质和信息传输(与生物传感器结合)的装置，除用于透析治疗外，还有望用于辅助发生、前列腺增生病人导尿、电刺激骨生长及体内生物学信息测量等医学领域。自20世纪中后期以来，多种不同材料被尝试用于经皮元件，然而这些材料生物相容性差，与皮肤组织产生隔膜，导致表皮向下生长，容易被细菌侵入引起炎症。硅橡胶具有良好的理化稳定性和生理惰性，体内长期植入，不被机体代谢、吸收和降解;并且在复杂环境条件下具有耐老化性及良好的工艺性能。但由于硅橡胶分子极性很低，表现出极强的疏水性，导致植入后与机体的亲合力差。在用于与皮肤表面接触的经皮元件的时候，会引起表皮沿着材料向下生长，在经皮元件与组织之间的缝隙里会藏有细菌并引起炎症。羟基磷灰石是一种生物相容性非常好的材料，用羟基磷灰石做成的经皮元件可以长期植入皮下而不会引起不良反应，但是羟基磷灰石陶瓷的脆性大，可加工性差，不容易做成形状较为复杂的元件。因此，如果能在硅橡胶表面制备一层磷灰石涂层就可以结合二者的优点，获得理想的经皮元件材料。仿生溶液法制备磷灰石涂层是近年来发展起来的制备磷灰石涂层的新方法。仿生合成具有独特的工艺优点，它适于在多种材质、各种形状的基体上制备磷灰石类涂层。用仿生法在聚合物表面形成磷灰石薄膜，通常需要先在其表面形成能诱导晶核生成的基团，如-OH，-COOH，-SiOH等，而硅橡胶表面是惰性和憎水性很强的-CH，在其表面形成新的基团较为困难。本文利用CaCl的乙醇溶液对硅橡胶良好的浸润性在硅橡胶表面引入Ca离子，再与KHPO·3HO溶液反应可在其表面形成一层预沉淀层，形成的预沉淀层在生长溶液中能迅速诱导磷灰石晶核形成，晶核形成后硅橡胶表面就能自发的长出一层磷灰石涂层。通过XRD、SEM和FT-IR分析发现，预处理过的硅橡胶在模拟体液中浸渍7d后表面生成的磷灰石呈网状并有球状磷灰石晶粒分布在表面。预处理过的硅橡胶在钙磷饱和溶液中浸渍1d后，样品表面就有无定形的磷灰石形成，3d后表面的磷灰石长成棱角分明的片状晶体，晶体在(001)面方向上出现了择优生长。CO进入了形成的磷灰石结构中，并且CO取代了OH的位置，发生了A型替换。为了考察蛋白质对磷灰石涂层形成的影响，更好的模拟体内环境，牛血清蛋白(Bovine Serum albumin，BSA)被添加到钙磷饱和溶液中，并以之为浸泡溶液模型，考察了在浸泡后表面类骨磷灰石层的形成和生长情况。并通过XRD、SEM和FT-IR表征了表面类骨磷灰石层的特性。结果表明：牛血清蛋白引入后与磷灰石在硅橡胶表面发生共沉积，蛋白质有机分子能够使涂层表面的晶体变粗糙和卷曲，晶粒的结晶也变得不完善。对未处理硅橡胶片、钙磷饱和溶液中浸渍5天的样品和钙磷-牛血清白蛋白复合溶液中浸渍5天的样品进行细胞毒性试验和溶血试验，结果表明实验中选用的硅橡胶基片以及改性后的样品均没有细胞毒性和溶血作用，其中用CP-BSA复合溶液进行改性的样品对细胞的增殖作用最为明显。本课题得到了国家自然科学基金(50472041)项目的资助。

关键词：硅橡胶磷灰石涂层仿生法经皮元件牛血清白蛋白