曾永平 陳家祿

（海南師范大學(xué) 海南?？?570000）

生物材料對(duì)細(xì)胞生物學(xué)行為的影響

曾永平 陳家祿

（海南師范大學(xué) 海南海口 570000）

最近幾年來(lái)，生物材料的發(fā)展勢(shì)不可擋，生物材料自身的一些特性以及用途都呈現(xiàn)出復(fù)雜的狀況，比如醫(yī)學(xué)臨床使用的生物材料已經(jīng)向生物材料與細(xì)胞復(fù)合物的方向發(fā)展，掀起了生物材料的革命。這些新型的生物材料是否能夠適應(yīng)人體的細(xì)胞，人體細(xì)胞是否對(duì)其產(chǎn)生排斥都是日益關(guān)注的重點(diǎn)。本文從生物材料的安全性以及有效性出發(fā)，進(jìn)而闡述了生物材料對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和死亡等方面的影響。

生物材料 相容性 細(xì)胞生物學(xué)行為 影響

1　生物材料的相容性評(píng)價(jià)

醫(yī)學(xué)的日益發(fā)達(dá)，使得生物材料日益成為代替或者是彌補(bǔ)人體本身器官組織的不足，比如說(shuō)耳蝸、心臟瓣膜等等。這些生物材料不同于藥物，藥物對(duì)人體的接觸只是一時(shí)性的，而生物材料對(duì)人體的接觸式長(zhǎng)期性的甚至是終生性的。因此，對(duì)生物材料進(jìn)行相容性評(píng)價(jià)是不可逾越的一個(gè)過(guò)程，只有一個(gè)生物材料的形容性高，這個(gè)生物材料才會(huì)被投入臨床使用，反之，如果低的話，那么便不會(huì)產(chǎn)生希望的結(jié)果。所以每一個(gè)生物材料都需要經(jīng)過(guò)事先的相容性評(píng)價(jià)，以降低對(duì)人體的損害。

1.1相容性評(píng)價(jià)途徑

生物材料的有效性以及安全性的評(píng)價(jià)主要有體內(nèi)和體外兩種途徑，體外途徑就是使生物材料處于人體相近的環(huán)境中，來(lái)觀察生物材料的相容性，這種途徑的有效性評(píng)價(jià)可靠程度是比較低的，只能作為一個(gè)最初的檢測(cè)。體內(nèi)途徑就是指將生物材料放置在動(dòng)物體內(nèi)來(lái)觀察，因?yàn)閯?dòng)物的生理結(jié)構(gòu)與人體的生理結(jié)構(gòu)是類似的，只要生物材料在動(dòng)物體內(nèi)不產(chǎn)生排斥效果，那么在人體內(nèi)產(chǎn)生排斥效果的可能性也比較低。但是體內(nèi)評(píng)價(jià)途徑也并不是百分之百的可靠，畢竟人體還存在著很多難以預(yù)測(cè)的情況。

1.2相容性評(píng)價(jià)方式

生物材料的相容性評(píng)價(jià)從首先整體性出發(fā)來(lái)評(píng)價(jià)，但是僅從整體性評(píng)價(jià)出發(fā)是不夠的，當(dāng)然整體性的相融相評(píng)價(jià)也是十分的重要，因?yàn)榭赡苌锊牧系恼w性是符合人體要求的，但是其中一些細(xì)微的部分是不符合的，其掩蓋在整體性相容性符合下，如果一旦應(yīng)用人體，可能會(huì)產(chǎn)生一些難以彌補(bǔ)的后果。因此除了整體地相容性評(píng)價(jià)之外，還應(yīng)該包括一些比較微觀的層次方向來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，比如細(xì)胞和分子生物學(xué)，建立一個(gè)系統(tǒng)性的從整體到細(xì)胞再到分子生物這三個(gè)層次評(píng)價(jià)方式是大師所趨。

2　生物材料對(duì)細(xì)胞生物學(xué)行為影響

生物材料用作修復(fù)或者增強(qiáng)人體組織器官功能通常是將生物材料在體內(nèi)或者體外進(jìn)行相容性評(píng)價(jià)，當(dāng)安全性以及有效性的評(píng)價(jià)符合一定的標(biāo)準(zhǔn)之后，才可以將生物材料運(yùn)用于人體的修復(fù)等。生物材料對(duì)細(xì)胞的影響是多個(gè)方面的，在移植生物材料之后，細(xì)胞能否成功地生長(zhǎng)繁殖關(guān)系是判定生物材料有效性的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1對(duì)細(xì)胞粘附生長(zhǎng)的影響

細(xì)胞與生物材料的粘附不像看起來(lái)那么簡(jiǎn)單，細(xì)胞只有粘附之后才能進(jìn)行細(xì)胞生命過(guò)程的下一步，生物材料本身的一些微觀形貌會(huì)對(duì)細(xì)胞的多個(gè)方面產(chǎn)生影響。

從生物材料這一本身的特征來(lái)看，材料的親水性的程度、不同的幾何形態(tài)、百了表面電荷的多少一斤材料本身具有的生物活性分子，對(duì)細(xì)胞的粘附程度都會(huì)產(chǎn)生或多或少的影響。生物材料對(duì)細(xì)胞粘附的影響蛀牙通過(guò)生物材料的微觀形貌，細(xì)胞的生長(zhǎng)需要特定的微觀面貌，因此只要生物材料本身符合細(xì)胞上生長(zhǎng)的微觀形貌，那么細(xì)胞就可以比較容易地在生物材料上進(jìn)行粘附。生物材料微觀形貌對(duì)細(xì)胞粘附生長(zhǎng)主要通過(guò)以下途徑，第一，生物材料會(huì)影響細(xì)胞骨架的分布，細(xì)胞骨架承擔(dān)著細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、分化以及細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸，如果生物材料的微觀形貌使得細(xì)胞骨架的分布更容易傳遞細(xì)胞間的物質(zhì)，那么細(xì)胞也就會(huì)更容易地在材料上粘附生長(zhǎng)。第二，生物材料影響細(xì)胞整合素，細(xì)胞的整合素是普遍存在于細(xì)胞中的，起到傳遞細(xì)胞外環(huán)境和細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)信息的作用，更重要的是其本身就是一種粘附蛋白。生物材料對(duì)細(xì)胞的整合素產(chǎn)生積極的影響，那么新報(bào)也就更容易在材料上粘附生長(zhǎng)。

細(xì)胞的粘附生長(zhǎng)不僅僅與材料的微觀形貌有關(guān)，而且與材料的孔隙率有關(guān)，當(dāng)生物材料具有較高的孔隙率時(shí)，可以加快細(xì)胞的新陳代謝，也就會(huì)增加細(xì)胞的粘附過(guò)程。

2.2對(duì)細(xì)胞凋亡的影響

細(xì)胞的死亡是每一個(gè)細(xì)胞必須經(jīng)歷的過(guò)程，生物材料對(duì)于細(xì)胞的影響有積極的一面，業(yè)余消極的一面，即會(huì)影響細(xì)胞的死亡。這一影響有著多種多樣的方式。第一，生物材料通過(guò)對(duì)細(xì)胞死亡信號(hào)的誘導(dǎo)，生物材料通過(guò)對(duì)細(xì)胞中死亡因子的誘導(dǎo)，使得死亡因子與細(xì)胞相結(jié)合，從而加速了細(xì)胞額死亡過(guò)程，造成細(xì)胞死亡。

第二，生物材料對(duì)細(xì)胞線粒體進(jìn)行誘導(dǎo)，線粒體是細(xì)胞中制造能量的結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的場(chǎng)所。線粒體的通透性的改變使得一些死亡因子得以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使得細(xì)胞產(chǎn)生死亡的現(xiàn)象。第三，生物材料誘導(dǎo)活性氧產(chǎn)生，活性氧大量的產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞具有很強(qiáng)的氧化作用，一定適度的活性氧對(duì)細(xì)胞是有益的，但是超過(guò)一定的限度，這些氧分子通過(guò)一系列的活動(dòng)可能會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生無(wú)法彌補(bǔ)的傷害，進(jìn)而細(xì)胞就會(huì)慢慢走向死亡的終點(diǎn)。第四，生物材料誘導(dǎo)細(xì)胞粘附分子對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生消極影響，細(xì)胞與生物材料之間的結(jié)合是通過(guò)材料表面的下?lián)苷掣椒肿咏Y(jié)合在一起的。細(xì)胞粘附分子主要是跨膜糖蛋白，跨膜糖蛋白會(huì)影響細(xì)胞的凋亡進(jìn)程。它在細(xì)胞連接、細(xì)胞分化以及細(xì)胞遷移過(guò)程中產(chǎn)生重要的影響。生物材料本身的特質(zhì)對(duì)跨瓣膜蛋白有著重要的影響，比如一項(xiàng)生物材料微觀形貌的親水性程度很低，即具有疏水性，那么就會(huì)對(duì)生物材料表面的粘附蛋白質(zhì)產(chǎn)生消極影響，從而細(xì)胞對(duì)生物材料的粘附過(guò)程就會(huì)減緩，慢慢就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡。

生物材料對(duì)細(xì)胞生物學(xué)行為的影響，體現(xiàn)在影響細(xì)胞的粘附、生長(zhǎng)以及凋亡各個(gè)過(guò)程之中。生物材料對(duì)于臨床醫(yī)藥學(xué)的作用越來(lái)越得到重視，成為現(xiàn)代人們社會(huì)生活中必不可少的人體替代品，生物材料的不斷進(jìn)步對(duì)于提高人類的生活質(zhì)量具有重大意義。

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［2］林曦.鈦基納米棒的成骨生物學(xué)性能初步研究［D］.南方醫(yī)科大學(xué)，2014.

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Q-0

A

1674-2060（2016）05-0334-01