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习题1


重 庆 医 科 大 学
2009 年《医用生物材料》选修课考试题
(2009 年 12 月)

学号

2007221797

姓名

唐云生

成绩

一、试述细胞黏附、迁移机制,举例说明其生物学特性。 二、试述生物矿化原理,举例说明其生物

学意义。 三、举例说明多糖或糖蛋白在生物材料结构中的作用和生物意义。 四、什么叫人工肾? 、试述人工肾的设计原理;并说明试述人工肾的 设计依据与基本结构,适应症,工作原理及其临床应用。 五、、试述人工肾的设计原理;并说明试述对人工肾中空纤维透析器 内透析膜的基本要求, 膜材料聚砜的种类与特性 ,中空纤维透析 器重点检测项目。 六、试举例说明质脂体在医药学中的应用。 七、试选用两种及以上材料采用优化方法制备多元复合人工骨支架, 以改善现有人工骨支架材料的生物降解性。 以上七题任选四题,将其题号填入下表:

题号
(一) (二) (三) (七)

得分

教师签名

总分

一、试述细胞黏附、迁移机制,举例说明其生物学特性。 答:恶性肿瘤细胞从原发部位经淋巴、血液、体腔等途径播散到其他 部位的过程为肿瘤的迁移,这是其区别于正常细胞的生物学特征之一。 肿瘤的迁移是其危及宿主生命及影响治疗效果的主要原因。 恶性肿瘤细胞之所以能够迁移,是因为它与正常细胞具有诸多方 面的不同,如:生长调控机制的丧失、质膜流动性改变、细胞运动能 力的改变、细胞异型性增加、粘附性改变、细胞极性改变等等,有些 已经被某些试验体系所证实。 细胞黏附分子是特定介导细胞与细胞之间的粘连的,这种分子在 肿瘤细胞的侵袭和转移过程中发挥着双重作用:一方面,肿瘤细胞必 须先通过细胞黏附分子下调,从原发灶脱落;另一方面,肿瘤细胞又 需要通过细胞外基质受体或内皮细胞配体的上调,与细胞外基质或血 管内皮细胞黏附而移动,才能形成转移灶。 这一过程与肿瘤细胞表达的膜表面黏附分子密切相关,无论是质 或量的改变都会影响肿瘤细胞的侵袭及转移能力。细胞黏附分子包括 钙粘素、选择素、整联蛋白等。 属于跨膜糖蛋白的钙粘素家族对细胞连接起着十分重要的作用。 钙粘素的失调与肿瘤细胞的迁移有很重要的联系。钙粘素可以在蛋白 激酶的作用下磷酸化,磷酸化的钙粘素可以改变细胞的完整性和流动 性。整合素是另一类黏附分子,表达与内皮细胞,在肿瘤的血管生成 过程中起着极为重要的作用。 二、试述生物矿化原理,举例说明其生物学意义 答:生物矿化作用是自然界的一种普遍现象,代表性的典型生物矿物 有构成牙齿和骨骼成份的羟基磷灰石 Ca10(PO4)6(OH)2 和构成贝壳等 成份的 CaCO3。通过有机大分子与无机离子在界面处的相互作用,从分 子水平控制无机矿物相的析出,使其具有一定的形状、尺寸及取向从 而使生物矿物具有特殊的多级结构和组装方式,呈现高力学强度同时 具有很好的韧性或特殊光学、磁学等性质。 近年来通过有机或高分子模板控制的生物矿化模拟研究受到化 学、物理、生物以及材料学等多学科领域研究者的广泛关注。尤其一 类率先分别由 Meyer 等和 Cölfen 开发用于生物矿化模拟研究的 所谓双亲水性嵌段共聚物(DHBC)在这一领域取得了很大的成功。 另一方面,原子转移自由基聚合(ATRP)可以有效、方便地制备活 性聚合物和设计高分子结构。ATRP 适用单体范围广,反应条件温和, 操作简单,分子设计能力强,通过选用功能性的引发剂,可以极为方 便地在聚合物材料中引入端基官能团。甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)是 广泛使用的一种重要单体,它有着极好的生物适应性和血液兼容性。 三、举例说明多糖或糖蛋白在生物材料结构中的作用和生物意义。 答:(1)糖蛋白是由短的寡糖链与蛋白质共价相连构成的分子。

其总体性质更接近蛋白质。糖与蛋白质之间以蛋白质为主,其一定 部位上以共价键与若干短的寡糖链相连, 这些寡糖链常常是具分支 的杂糖链,不呈现重复的双糖系列,一般由 2-10 个单体(少于 15) 组成,未端成员常常是唾液酸或 L-岩藻糖。通常每个分子的含糖 量较少。 (2)糖蛋白携带某些蛋白质代谢去向的信息。糖蛋白寡糖链末端 的唾液酸残基,决定着某种蛋白质是否在血流中存在或被肝脏除去的 信息。 A.脊椎动物血液中的铜蓝蛋白。肝细胞能降解丢失了唾液酸的铜 蓝蛋白,唾液酸的消除可能是体内“老”蛋白的标记方式之一。 B.红细胞。新生的红细胞膜上唾液酸的含量远高于成熟的红细胞 膜。用唾液酸酶处理新生的红细胞,回注机体,几小时后全部消失。 而末用酶处理的红细胞,回注后,几天以后,仍能在体内正常存活。 (2)寡糖链在细胞识别、信号传递中起关键作用。淋巴细胞正常情 况应归巢到脾脏,而切去唾液酸后,结果竞归巢到了肝脏。在原核中 表达的真核基因,无法糖基化。 糖蛋白可以是胞溶性的,也可以是膜结合型的,可以存在于细胞内 在也可存在于细胞间质中。糖蛋白在动植物中较为典型,脊柱动物中 糖蛋白尤为丰富,金属转运蛋白(转铁蛋白)、血铜蓝蛋白,凝血因子、 补体系统、一些激素,促卵泡素、RNase、膜结合蛋白、主要组织相容 性抗原(major histocompatibility antigen),细胞表面上介导供体器 官与受体器官交叉匹配的标识)。 绝大多数糖蛋白的寡糖是糖蛋白的功能中心。 有些糖蛋白的糖对于 糖蛋白自身成机体起着保护作用或润滑作用,如牛的 RNaseB(糖蛋白) 对热的抗性大于 RNaseA,大量的唾液酸能增强唾液粘蛋白的粘性从而 增强唾液的润滑性。南极鱼抗冻蛋白的糖组分能与水形氢键,阻止冰 品的形成从而提高了抗冻性。糖蛋白在细胞间信号传递方面着更为复 杂的作用。Hiv 的靶细胞结合蛋白 GP120 是一个糖蛋白,能与人类靶细 胞表面的 CD4 受体结合从而附着在靶细胞表面,如果去掉 GP120 的糖 部分则不能与 CD4 受体结合从而失去感染能力。细胞表面的糖蛋白形 成细胞的糖萼(糖衣)、参与细胞的粘连,这在胚和组织的生长、发育 以及分化中起着关键性作用。 七、试选用两种及以上材料采用优化方法制备多元复合人工骨支架, 以改善现有人工骨支架材料的生物降解性。 答:(1)纳米珍珠层人工骨: 采用机械研磨法制得纳米级珍珠层粉, 与消旋聚乳酸复合,制成中空圆柱体人工骨,与同法制作的微米级珍 珠层粉/消旋聚乳酸复合实心圆柱体人工骨进行对比分析,观察在原 材料粒径、人工骨孔径、孔隙率、生物力学特性等方面的差异。结果 通过电镜观察,发现纳米级珍珠层粉的平均粒径为(50.4±12.4)

μ m,所制得的复合人工骨孔径平均为(215.7±77.5)μ m,普通微 米级珍珠层粉的平均粒径为(5.0±3.0)μ m,所制得的复合人工骨 孔径平均为(205.1±72.0)μ m;采用比重法测得纳米级和微米级人 工骨的孔隙率分别是(65.4±2.9)%和(53.4±2.2)%。 生物力学测试结果为纳米级人工骨与微米级人工骨在抗压强度和 弹性模量方无显著差异.而前者的抗折弯强度低于后者。结论纳米珍 珠层人工骨原材料粒径小,有利于吸收降解,而且设计更合理,具有 良好的孔径、孔隙率和力学特性,是一种有发展前景的骨组织工程材 料。 (2)三维多孔复合人工骨:将牡蛎壳粉、消旋聚乳酸(PDLLA)按 一定比例复合,采用热致相分离法 (TIPS) ,制备多孔复合人工骨 (OPCB) 材料,检测其孔隙率、孔径、生物力学强度;将 OPCB 和纯 PDLLA 薄片浸 泡于 37℃的生理盐水中,观测不同时间点 OPCB 和纯 PDLLA 体外降解变 化参数,对其结果进行统计学比较。所研制的 OPCB 材料平均孔隙率为 85.1%;电镜下孔径测量大小为 100~300μ m,孔隙之间的连通较好,孔 隙形态、取向规则有序;压缩强度为 2.12 MPa;在观测周期内,随着浸泡 时间的延长,OPCB 和纯 PDLLA 的质量损失率、PDLLA 的分子量及浸泡液 的 pH 值呈现出规律性变化,两组各时期的各项指标具有显著性差异(P 〈0.05) 。用 TIPS 法制得的 OPCB 材料,其孔隙率、孔径、生物力学强 度、体外降解性能可满足骨替代材料的要求。 (3)纳米羟基磷灰石-聚酰胺人工骨:在犬下颌骨体上设计两个 15mm×10mm×5mm 的箱状缺损,在其中一个植入相应大小的 n-HA-PA66 预制块,另一缺损作空白对照。于术后 2、4、8、12、16 周切取组织 标本, 进行 X 线摄片和组织学切片检查, 观察骨缺损修复情况。 结果 术 区未见明显的排斥反应。第 2~8 周人工骨周围被纤维结缔组织包裹, 12 周时人工骨一组织界面上出现膜性成骨迹象, 16 周 n-HA-PA66 人 第 工骨被新生骨组织完全包裹,受植床与人工骨形成骨性结合。结论 n-HA-PA66 人工骨有良好的生物相容性,具有骨引导和潜在的骨诱导


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