生物組織相容性

生物組織相容性（Biological histocompatibility）：指材料與生物活體組織及體液接觸後，不引起細胞、組織的功能下降，組織不發生炎症、癌變以及排異反應等。套用的條件不同，對材料生物組織相容性的要求不同。

基本介紹

• 中文名：生物組織相容性
• 外文名：Biological histocompatibility

概況

生物組織相容性和血液相容性合稱為生物相容性，是對植入材料進行生物學評價的重要指標。材料與生物體的相互作用情況決定了材料生物組織相容性的程度。材料的組織相容性受材料兩種特徵尺度水平上的因素的影響。一是微觀分子水平，這類影響主要表現為材料表面的化學組成、形態結構、電荷性質及其分布等等。另一個是巨觀尺度水平，這類影響包括材料的物理力學性質、材料的巨觀形態尺寸等。而且，這類大尺度上的效應比分子尺度上發生的化學效應更為重要。

生物組織相容性要求

細胞黏附性；無抑制細胞生長性；細胞激活性；抗細胞原生質生長性；抗炎症性；無抗原性；無誘變性；無致癌性；無致畸性。

生物組織相容性評價標準

從20世紀後期開始經過十幾年的國際間協同研究，目前已經形成了比較完整的生物學評價框架。國際標準化組織(ISO)以10993編號發布了17個相關標準，同時對生物組織相容性評價方法也進行了標準化，其中主要包括：10993-3遺傳毒性、致癌性與生殖毒性實驗， 10993-5細胞毒性實驗(體外法)，10993-6植入後局部反應實驗，10993-10刺激與致敏實驗，10993-11全身毒性實驗。

生物組織相容性的評價項目

國際標準為ISO/10993，中國的標準為GB/T1688，重點都是觀察研究材料植入體內後與機體組織等短期、長期接觸後所引起的各種不同的物理性變化、化學性變化以及機體反應等。

生物組織相容性評價的實驗方法

體的實驗方法包括：細胞毒性實驗、遺傳毒性和致癌實驗、顯性致死實驗、植入實驗(皮下植入實驗、骨內植入實驗)、過敏實驗等。其中最常用的就是細胞毒性實驗。

細胞毒性實驗是指套用體外細胞培養的方法，通過檢測材料或者其浸提液對細胞生長情況的影響來評價材料對細胞的毒性，是檢測生物相容性的一種快速、價廉、重複性好的方法。細胞毒性與被測材料的量尤其是表面積有關。目前幾乎所有的生物材料都必須通過相關實驗來檢測其是否具有細胞毒性，該實驗方法的優越性已在國際上得到認可。

遺傳毒性和致癌實驗是生物材料中最複雜的問題。在體外檢測方法中常用Ames實驗，這是一種由細菌介導的檢測基因毒物的方法，也是檢測基因突變最常用的方法。但是由於Ames實驗菌種的變異，使實驗結果的假陰性率不斷增加，已由原來的10%增加到30%~40%，因此為了對遺傳毒性和致癌性作出準確科學的評價，一般同時還需要進行體外染色體畸變實驗和微核實驗以便相互補充。在20世紀70年代初，由Heddle和Schmid利用嚙齒類骨髓細胞建立了微核測定方法，目前許多國家和國際組織已將微核實驗規定為安全性評價必做的實驗。

植入實驗包括皮下植入和骨內植入兩種實驗方法，是評價材料生物相容性和安全性的主要體內

方法。該方法是通過將生物材料植入動物的合適部位(如皮下、肌肉)，在一定時期通過組織學切片觀察組織的變化，植入物周圍纖維包膜的形成常被認為是材料與機體組織之間的理想反應，是提示材料生物相容性良好的一個重要指標。皮下植入實驗適用於評價長期與組織接觸的材料對皮下組織的反應。材料與對照材料分別植入到相同年齡、性別、種屬動物的同一部位，實驗周期為4~12周。術後定期對動物的生物反應進行評價，包括大體觀察和組織病理學評價。在長期皮下植入時，圍繞植入物是否形成腫瘤是開發下一代人工器官及生物材料需要解決的一個問題骨內植入實驗是指在實驗動物左右肢(一般選擇股骨外側或者脛骨內側)的同一位置處一側放置實樣，另一側放置對照樣本。實驗期內觀察動物並記錄異常表現，實驗完畢後對植入體周圍組織進行生物反應評價。

過敏實驗是在動物腹腔內注射一定劑量的浸提液，每次注射後觀察15 min，特別是注意觀察末次注射後有無用爪搔鼻、噴嚏、豎毛、抽搐、呼吸困難、尿便失禁、休克、死亡等反應。必須設立陰性對照組，並且保證遵循隨機化原則。

常用醫用材料生物組織相容性評價

天然高分子材料，例如甲殼素及其衍生物。殼聚糖的性質不活潑，不與體液和體內組織產生異物反應。VandeVord等將殼聚糖支架植入小鼠骨缺損模型中，未見材料植入部位發生明顯的炎症排斥反應。Aspden等也對殼聚糖進行了一系列的動物毒性實驗，結果發現殼聚糖具有很好的生物相容性和安全性，其降解產物對人體無毒，無溶血性、刺激性、熱源性和致突變性。

人工合成高分子，例如聚乳酸及其複合物。聚乳酸組織相容性好，不對周圍組織產生毒副作用，也不引起強烈的排斥反應。但聚乳酸容易降解，產生酸性物質，從而易引起炎症反應，有可能改變新生骨的機械強度，故聚乳酸適合於製作複合材料，例如將聚乳酸材料與納米羥基磷灰石複合製備聚乳酸/納米羥基磷灰石複合材料，可有效改善聚乳酸植入體內後的酸性環境，有利於新生骨組織的生長，達到良好的治療效果。

無機材料，例如羥基磷灰石。羥基磷灰石是天然骨無機鹽的主要成分，具有良好的生物相容性、骨傳導性，被視為骨缺損修復的理想材料，尤其是納米級的羥基磷灰石，與天然骨中的無機成分近似，引入到複合材料中可使材料在力學和生物學方面具有更大的優越性和套用潛力，並且其機械強度好，細胞親和性佳，體內降解速率快，可很好地填充骨缺損並進行骨傳導，是一種可吸收的人工骨材料。

納米材料，組織相容性好，它可吸附更多的細胞在材料表面，提高蛋白質的吸附作用，進而提高其組織相容性。

擴展閱讀

1、S.D.Bruck, Inter J.Artificial Organs,1990,13:469-471.

2、陳寶林 王東安 封麟先 生物醫用高分子材料的組織相容性研究——組織相容性材料的設計 呼倫貝爾學院學報 2006 年12 月，第14 卷第6 期

3、楊 毅，畢 鑫，李多玉，唐一萍，李彪 人工骨材料修復骨缺損：多種複合後的生物學與力學特徵 中國組織工程研究第 18 卷第 16 期 2014–04–16 出版

4、中國標準出版社第一編輯室編.醫療器械生物學評價標準彙編[M].北京：中國標準出版社，2003.

5、李瑞，王青山 生物材料生物相容性的評價方法和發展趨勢 中國組織工程研究與臨床康復第15 卷 第 29 期 2011–07–16 出版