生物材料对细胞生物学行为的影响

2017-12-13 16:43:50   来源:《生物技术世界》   点击数:804

生物材料对细胞生物学行为的影响

 

曾永平、陈家禄

 

 海南师范大学 海南 海口 570000

 

摘要:最近几年来,生物材料的发展势不可挡,生物材料自身的一些特性以及用途都呈现出复杂的状况,比如医学临床使用的生物材料已经向生物材料与细胞复合物的方向发展,掀起了生物材料的革命。这些新型的生物材料是否能够适应人体的细胞,人体细胞是否对其产生排斥都是日益关注的重点。本文从生物材料的安全性以及有效性出发,进而阐述了生物材料对细胞的生长和死亡等方面的影响。

 

关键词:生物材料;相容性;细胞生物学行为;影响

 

一、生物材料的相容性评价

 

医学的日益发达,使得生物材料日益成为代替或者是弥补人体本身器官组织的不足,比如说耳蜗、心脏瓣膜等等。这些生物材料不同于药物,药物对人体的接触只是一时性的,而生物材料对人体的接触式长期性的甚至是终生性的。因此,对生物材料进行相容性评价是不可逾越的一个过程,只有一个生物材料的形容性高,这个生物材料才会被投入临床使用,反之,如果低的话,那么便不会产生希望的结果。所以每一个生物材料都需要经过事先的相容性评价,以降低对人体的损害。

 

(一)、相容性评价途径

 

生物材料的有效性以及安全性的评价主要有体内和体外两种途径,体外途径就是使生物材料处于人体相近的环境中,来观察生物材料的相容性,这种途径的有效性评价可靠程度是比较低的,只能作为一个最初的检测。体内途径就是指将生物材料放置在动物体内来观察,因为动物的生理结构与人体的生理结构是类似的,只要生物材料在动物体内不产生排斥效果,那么在人体内产生排斥效果的可能性也比较低。但是体内评价途径也并不是百分之百的可靠,毕竟人体还存在着很多难以预测的情况。

 

(二)、相容性评价方式

 

生物材料的相容性评价从首先整体性出发来评价,但是仅从整体性评价出发是不够的,当然整体性的相融相评价也是十分的重要,因为可能生物材料的整体性是符合人体要求的,但是其中一些细微的部分是不符合的,其掩盖在整体性相容性符合下,如果一旦应用人体,可能会产生一些难以弥补的后果。因此除了整体地相容性评价之外,还应该包括一些比较微观的层次方向来进行评价,比如细胞和分子生物学,建立一个系统性的从整体到细胞再到分子生物这三个层次评价方式是大师所趋。

 

二、生物材料对细胞生物学行为影响

 

生物材料用作修复或者增强人体组织器官功能通常是将生物材料在体内或者体外进行相容性评价,当安全性以及有效性的评价符合一定的标准之后,才可以将生物材料运用于人体的修复等。生物材料对细胞的影响是多个方面的,在移植生物材料之后,细胞能否成功地生长繁殖关系是判定生物材料有效性的标准。

 

(一)、对细胞粘附生长的影响

 

细胞与生物材料的粘附不像看起来那么简单,细胞只有粘附之后才能进行细胞生命过程的下一步,生物材料本身的一些微观形貌会对细胞的多个方面产生影响。

 

从生物材料这一本身的特征来看,材料的亲水性的程度、不同的几何形态、百了表面电荷的多少一斤材料本身具有的生物活性分子,对细胞的粘附程度都会产生或多或少的影响。生物材料对细胞粘附的影响蛀牙通过生物材料的微观形貌,细胞的生长需要特定的微观面貌,因此只要生物材料本身符合细胞上生长的微观形貌,那么细胞就可以比较容易地在生物材料上进行粘附。生物材料微观形貌对细胞粘附生长主要通过以下途径,第一,生物材料会影响细胞骨架的分布,细胞骨架承担着细胞的运动、分化以及细胞内物质的运输,如果生物材料的微观形貌使得细胞骨架的分布更容易传递细胞间的物质,那么细胞也就会更容易地在材料上粘附生长。第二,生物材料影响细胞整合素,细胞的整合素是普遍存在于细胞中的,起到传递细胞外环境和细胞内基质信息的作用,更重要的是其本身就是一种粘附蛋白。生物材料对细胞的整合素产生积极的影响,那么新报也就更容易在材料上粘附生长。

 

细胞的粘附生长不仅仅与材料的微观形貌有关,而且与材料的孔隙率有关,当生物材料具有较高的孔隙率时,可以加快细胞的新陈代谢,也就会增加细胞的粘附过程。

 

(二)、对细胞凋亡的影响

 

细胞的死亡是每一个细胞必须经历的过程,生物材料对于细胞的影响有积极的一面,业余消极的一面,即会影响细胞的死亡。这一影响有着多种多样的方式。第一,生物材料通过对细胞死亡信号的诱导,生物材料通过对细胞中死亡因子的诱导,使得死亡因子与细胞相结合,从而加速了细胞额死亡过程,造成细胞死亡。

 

第二,生物材料对细胞线粒体进行诱导,线粒体是细胞中制造能量的结构,是细胞进行有氧呼吸的场所。线粒体的通透性的改变使得一些死亡因子得以进入细胞内,使得细胞产生死亡的现象。第三,生物材料诱导活性氧产生,活性氧大量的产生对细胞具有很强的氧化作用,一定适度的活性氧对细胞是有益的,但是超过一定的限度,这些氧分子通过一系列的活动可能会对细胞产生无法弥补的伤害,进而细胞就会慢慢走向死亡的终点。第四,生物材料诱导细胞粘附分子对细胞产生消极影响,细胞与生物材料之间的结合是通过材料表面的下拨粘附分子结合在一起的。细胞粘附分子主要是跨膜糖蛋白,跨膜糖蛋白会影响细胞的凋亡进程。它在细胞连接、细胞分化以及细胞迁移过程中产生重要的影响。生物材料本身的特质对跨瓣膜蛋白有着重要的影响,比如一项生物材料微观形貌的亲水性程度很低,即具有疏水性,那么就会对生物材料表面的粘附蛋白质产生消极影响,从而细胞对生物材料的粘附过程就会减缓,慢慢就会导致细胞的凋亡。

 

生物材料对细胞生物学行为的影响,体现在影响细胞的粘附、生长以及凋亡各个过程之中。生物材料对于临床医药学的作用越来越得到重视,成为现代人们社会生活中必不可少的人体替代品,生物材料的不断进步对于提高人类的生活质量具有重大意义。

 

参考文献:

 

[1]金琪琳,黄云超. 生物材料对细胞生物学行为的影响[J]. 材料科学与工程学报,2007,02:318-320+324.

 

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[3]王薇. 种植体微纳米形貌对成骨细胞行为影响的分子机制研究[D].第四军医大学,2013.

 

[4]张涛. 镁合金及其涂层的成骨生物学性能初步研究[D].南方医科大学,2013.

 

[5]吴双迟. MGF纳米微球静电纺丝材料对人骨髓间充质干细胞生物学行为的影响[D].重庆大学,2014.

 

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