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重庆医科大学药学院
201
2
年
5
月《生物医用材料》考试题
（
2011
年
11
月）
专业
儿科专业
学号
2010221728
姓名
何东梅
成绩
一、什么叫人工肝
?
基本构造与工作原理
；
并自选材料制备生物人工肝
。
二、什么叫人工肾
?
试述人工肾的设计依据、基本结构、适应症、工作原
理及其临床应用。
三、举例说明复合人工骨支架材料的研究与应用。
四、试述生物矿化的原理，举例说明其生物学意义。
五、举例说明多糖或糖蛋白在生物材料结构中的作用和意义。
六、试举例说明脂质体制备及其在医药中的应用。
题号
总分
得分
教师签名
说明：
1.
必须以此页面作为试卷封面。
2.
任选上述三题，并将题号填入上表。
3.
15
周至
16
周周二下午杏园< /p>
5
楼教师办公室王驰老师处，请亲自交去并签字
。
二、什么叫人工肾
?
试述人工肾的设计依据、基本结构、适应症、工作
< p>原理及其临床应用。
人工肾是一种替代肾脏功能的装置，主要用于治疗肾
功能衰竭和尿毒症。它将
血液引出体外利用透析、过滤、吸附、膜分离等原理排除体内过
剩的含氮化合物，
新陈代谢产物或逾量药物等，调节电解质平衡，然后再将净化的血液引
回体内。亦
有利用人体的生物膜（如腹膜）进行血液净化。它是目前临床广泛应用、疗效
显著
的一种人工器官。就慢性肾炎和晚期尿毒症的治疗效果而言，其五年生存率已达
70
～
80%
，其中约有一半患者还能部分恢 复劳动力。由于上述成就，人工肾的治疗
范围逐步扩大，并进入免疫性疾病的治疗领域，
受到各方面的重视，成为人工器官
研究最活跃的领域之一。
血液透析俗称< /p>
“
人工肾
”
，是用人工方法模仿人体肾小球的滤过作 用
,
在体外循环中
清除人体血液内过剩的含氮化合物、新
陈代谢产物或逾量药物等
,
调节水和电解质平衡
的一种血
液透析装置。
1943
年，荷兰医生 科尔夫制成了第一个人工肾脏，首次以机器代替人体的重要
器官。
病人的 血液流过机内一个槽，
内有一个用胶膜包着木框制成的过滤器的水槽。
血
液内的有毒物质能透过胶膜渗滤过去，血球和蛋白质则不能通过。这台机器可暂
时代替人
体肾脏的功能，让损坏的肾脏康复，才能为病人长期进行定时血液透析治
疗。
，年美国外科医生斯克里布纳发明了一种塑料的连接器，可以永久装进病
< p>人前臂，连接动脉和静脉；人造肾脏极易与之相连且不会损伤血管。这样，病人可
< br>进行长期定时液透析治疗。
几年之内，
千万名肾病患者利用人工肾脏进行透 析治疗，
每星期三次，每次
10
至
12< /p>
小时，赖以维持生命。很多病人接受训练后，可在家进
行透析。
代替部分肾脏功能的体外血液透析装置，是肾脏移植准备时的重要医疗
器械。
设计依据：
近年来开发的新的人工肾技术主要包括血液滤过、血液灌流和腹膜透析。
细胞膜和其他生物膜都有选择透过性，即生物膜让水分子自由通过，一些小分
子也可以通过，
而其他离子、
小分子和大分子则不能通过。
因为生物膜的这个特性，
人体血液中一部分代谢终产物通过肾脏形成尿液而排出体
外。在肾脏病变不能正常
行使功能时，体内代谢的废物或毒素不能及时排出而出现各种疾
病，医药上用人工
合成的膜材料
—
透析型人工肾代替病变 肾脏行使功能。
基本结构：
人工肾脏包括透析器、透析液供给装置和自动监视系统三个部分。透析器是人
工肾脏的主
要部分，可分平板型、蟠管型和中空纤维型三种。由于中空纤维型透析
器的透析效率比标
准平板型和蟠管型高，而且体积、血液预充量、残血量都小，能
避免交叉感染
预消毒方便
,
从
20
世纪< /p>
70
年代开始已广泛应用于临床。中空纤维型
人工肾脏透析
器通常由
8000
～
10000
根外径为
200
～
300
微米、
壁厚为
< p>20～
40
微米
的中空纤维封装组成
，透析面积为
1
～
1.2
米
2
。血液导入中空纤维后再流回人体，
透析液经温控系统调节温度后进入透析器
，患者血液中的尿素和肌肝等代谢废物透
过中空纤维膜被透析液带出体外，
血液流量一般为
200
毫升
/
分左右，
透析时间为
5
～
7
小时。
制作材料：
制做人工肾脏透析器的中空纤维材料有铜铵纤维素、醋酯纤维素、聚丙烯腈、
聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇等，常用的是铜铵纤维素。
工作原理
：
人工肾的核心部分是一种用高分子材料
(
称为膜材料
)
制成的透析器，
这种膜材料
具有半通透特性
,
可代替肾小球实现其毛细血管壁的滤过功能
,
达到血液净化的目
的。
其中的膜性管道相当于肾小球，透析箱相当于肾小囊 ，加热的温度是
37.5
℃。
人工肾是应用的膜分离技术
原理，用半透膜将引出人体外的血液与专门配制的透析
液隔开，由于血液和透析液所含溶
质浓度的不同及其所形成的渗透浓度差，使包含
代谢产物的溶质
(
如尿素、肌肝、尿酸、以及废物硫酸盐、酚和过剩离子
Na
、
< p>K、
Cl)
在浓度梯度的驱动下，从浓度高的血液一 侧，通过半透膜向浓度低的透析液一侧
移动
(
称为弥散作 用
)
；而水分子则从渗透浓度低的一侧向浓度高的一侧转移
(
称为渗
透作用
)
，最终实现动态平衡，达到清 除人体代谢废物和纠正水、电解质和酸碱平衡
的治疗目的。
透析开始时，将血液从患者臂部或 腿部的血管通路导入动脉管道、去泡器（血
泵）
，
到达透 析器。
患者的血液在膜性管道中向一侧流动，
透析液在膜性管道外向相
< p>反方向流动。血液和透析液借助于透析器内的半透膜进行逆流交换，交换后的透析
< br>液进入废液槽被弃去，而被
“
净化
”
的血液 经过去泡器、静脉管道从静脉血管通路重
新输入患者体内，以达到
“
清洗
”
的目的。由于在半透膜两侧的血液和透析液具有不
同的浓度，浓度高的一侧的溶质可向低的一侧移动，且膜内外物质移动的速度与其
浓度差成正比。如尿毒症时的毒素，仅存在于膜内血液中，不存在于透析液中。透
析
开始阶段，浓度差最大，透析速度也最快，随着血中尿毒素浓度的下降，透析后
期，尿毒
素向膜外移动的速度也渐缓慢。
透析液中各种电解质的浓度应与正常血液中电解质的含量相仿，这样才可使血
中缺乏的得到补充，
多余的则向膜外移动。
但是，
希望较快从 血中移除的物质
(
如钾
)
，
则可在透析液中保持一较低浓度；希望每次透析得到稍稍补充的物质
(
如钙
)
，则可
使透析液中钙的浓度略高于血中的游离钙值。一般为
了防止某些盐类等有用的物质
随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压应与血液中
的基本相同。在血液透
析过程中为防止血液在透析器等体外管道中凝集，临床常用肝素做
抗凝剂，肝素静
脉注射后
5
分钟可产生全身抗凝作用，< /p>
4
～
6
小时排尽。
适应症：
急性肾功能衰竭、慢性肾功能衰竭、急性药物毒物中毒。
参考文献：
《生理科学进展》
百度文库
四、试述生物矿化的原理，举例说明其生物学意义
生物矿化，是指由生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程。
与一般矿
化最大不同在于有
生物大分子生物体代谢、
细胞、
有机基质的参与。
是生物形成矿物
的作用，
是生物在特定的部位，
在一定的物理化学条件下，
在生物有机物质的控制或影
响下，将溶
液中的离子转变为固相矿物的作用。
生物矿化是围绕生物矿物的形成过
程和机制的阐明而发展起来的科学。
生物矿
物最早是在
2 0
世纪矿物学家研究“活组织形成的矿物”时命名的，
这些生物矿物如
< p>化石、贝壳等。后来，因为这个研究对象涉及到有机物质，特别是与生物矿物有关
< br>的生物分子，如蛋白质、细胞、
DNA
，所以生物矿化研究人员逐渐从矿物 学家、地质
学家扩大范围到有机化学家、生物学家。近年来，随着有机物调制无机晶体成
核长
大以及其中相互作用的机制研究的深入，材料科学家、医药学家和仿生工程专家也<
/p>
加入到生物矿化研究之中，并应用其中的原理探索出重要的应用，如矿化胶原的骨
移植材料、纳米自组装功能材料，以及可能抑制骨质疏松、血管钙化、结石的药物
等。
生物矿化作用类型可分为诱导和控制两种。生物从空间、
构造和化学二方面进行
控制、
形成大小均匀、
形状一致和 排列规则的生物晶体。
生物矿化位有胞内外泡囊、
合
胞体
和有机基质、
细胞层、
生物矿物体后三者两两组合的空间。
生物矿 化作用经历核化、
沉淀或生长和相变三个过程。
生物利用有机基质，
以结构大分子作为间隔底质，
以酸性
糖朊作为核化模板，
来控制生物晶体的核化和牛长。
由于过饱和度大、
活化能大和抑制
剂存在，
生物矿物经常先沉淀含水非晶质相，
再相变为含水结 晶矿物相，
最后相变为不
含水的结晶矿物。如今，已发现的天然生物矿物
有
70
余种，利用生物矿化原理进行
室温人工合成的有机
和无机材料的种类难计其数。生物矿化原理和病理矿化的研究
已深入到分子、原子水平。
在多年研究有机基质调制矿化的基础上，人们已提取到
与矿化相关的蛋白质，并到细胞和
基因中去寻找其中的关联。
大体上，生物矿化可以分为
4
个阶段
(1)
有机质的预组织
(2)
界面分子识别
(3)
生长调制
(4)
细胞加工
其中界面分子识别是生物矿化的关键
,
而细胞加工则是 造成天然生物矿化材料
与人工材料差别的主要原因
生物学意义：
在生产领域
人们可以利用基因技术
,
生产转基因食品
.
例如
,
科学家可以把某种肉猪
体内控制肉
的生长的基因植入鸡体内
,
从而让鸡也获得快速增肥的能力
.
但是
,
转基因因
为有高科技含量
,
怕吃了转基因食品中的外源基因后会改变人的遗传性状，
比如吃了转
基因猪肉会变得好动，
喝了转基因牛奶后易患恋乳症等等。
华中 农业大学的张启发院士
认为：
“转基因技术为作物改良 提供了新手段，同时也带来了潜在的风险。基因技术
本身能够进行精确的分析和评估，<
/p>
从而有效地规避风险。
对转基因技术的风险评估应以
传统技
术为参照。
科学规范的管理可为转基因技术的利用提供安全保障。
生命科学基础< /p>
知识的科普和公众教育十分重要。
军事上的应用
< p>.生物武器已经使用了很长的时间
.
细菌
,< /p>
毒气都令人为之色变。但是
,
现在传说中的基因武器却更加
令人胆寒。基因武器只对具有某种基因的人
(
例如某一种
族
)
有杀伤力
,
而对其他种族的人毫无影响。这种 武器的使用无疑会使遭受基因武器袭击
的种族面临灭顶之灾。
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