《生物材料评价》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《生物材料评价》(BIOCOMPATIBILITYEVALUATIONOFBIOMATERIALS)课程号（代码）：300073020课程类别：专业选修课学时：32学分：2二、教学目的及要求生物材料是指用于诊断、治疗人体疾病或置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。随着科学技术的发展和人口老龄化，以及工业、交通、战争、自然灾害等导致的创伤增加，人们对生物医用材料及其制品的需求越来越大，其地位也越显重要。对其的研究和开发也是国内外的热点。本课程就是研究生物材料与人体的相互反应、相互作用，阐明材料与生物体相互作用规律，并用以指导生物材料的设计和制备，其鲜明特点就是材料科学、生命科学和医学等的多学科交叉与融合，而学科交叉融合是科学技术发展的必然趋势，其不仅促进科技创新，催生重大科学成就；而且是培养创新人才的有效途径。对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求1，分指标点1.2；（2）毕业要求2，分指标点2.6；（3）毕业要求4，分指标点4.1；三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点）第一章绪论（2学时）生物材料的概念和分类及其发展；国内外生物材料及制品产业概况；生物相容性概念的提出及其发展。要点：掌握生物材料的概念和分类。掌握生物相容性的概念及其具体内容。了解生物材料评价这门新兴交叉学科产生的背景
《生物材料评价》教学大纲 一、课程基本信息 课程名称（中、英文）： 《生物材料评价》 （BIOCOMPATIBILITY EVALUATION OF BIOMATERIALS） 课程号（代码）：300073020 课程类别：专业选修课 学时： 32 学分：2 二、教学目的及要求 生物材料是指用于诊断、治疗人体疾病或置换损坏的组织、器官或增进其功能的材 料。随着科学技术的发展和人口老龄化，以及工业、交通、战争、自然灾害等导致的创 伤增加，人们对生物医用材料及其制品的需求越来越大，其地位也越显重要。对其的研 究和开发也是国内外的热点。本课程就是研究生物材料与人体的相互反应、相互作用， 阐明材料与生物体相互作用规律，并用以指导生物材料的设计和制备，其鲜明特点就是 材料科学、生命科学和医学等的多学科交叉与融合，而学科交叉融合是科学技术发展的 必然趋势，其不仅促进科技创新，催生重大科学成就；而且是培养创新人才的有效途径。 对毕业要求及其分指标点支撑情况： （1） 毕业要求 1，分指标点 1.2； （2） 毕业要求 2，分指标点 2.6； （3） 毕业要求 4，分指标点 4.1； 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点） 第一章 绪论 （2 学时） 生物材料的概念和分类及其发展；国内外生物材料及制品产业概况；生物相容性概 念的提出及其发展。 要点：掌握生物材料的概念和分类。 掌握生物相容性的概念及其具体内容。 了解生物材料评价这门新兴交叉学科产生的背景
第二章材料的生物学性能（8学时）研究生物材料的重要目的就是用它或它的制品来代替和修复人体的组织和器官。人体具有极其复杂的生理环境，存在着影响材料性能的各种理化和生物学因素，当材料植入体内与器官组织直接接触时，材料对人体组织将产生多种作用：同时，人体也会对材料产生种种影响。这些影响反过来又会产生新的生物学反应，即材料与生物体之间相互作用会各自的性质和功能受到不同程度的影响。1、材料在体内所处的生物学环境（2学时）要点：生物学环境的内容生物学环境对材料的重要性及研究此环境的目的生物体的多层次有机结构与界面反应有关的细胞膜结构生物体对材料反应有关的细胞生物体细胞外基质及组成成分和功能生物学环境的特殊性和复杂性2、材料在生物学环境中的变化（3学时）要点：植入高分子材料的变化和机理：溶胀与浸析、腐蚀与降解、力学变化与老化、生理环境对高分子材料的影响金属材料的腐蚀和溶解：腐蚀的种类及原理、影响金属腐蚀速率的因素植入陶瓷的降解与钙沉积：陶瓷在生物体内的稳定与降解、材料钙沉积及钙化的基本过程3、材料对生物体的影响和作用（3学时）要点：材料引起的局部组织反应：材料植入后引发的炎症和感染、致癌、致畸、致突变生物材料引起的全身毒性及免疫原性：与材料有关的人体免疫学、生物材料引发的免疫排斥反应、生物材料对补体的激活血液和材料的相互作用：血液成分、止血、凝血、抗凝血、生物材料的血液相容性材料的分子水平生物相容性第三章材料的生物学评价（5学时）本章详细阐述了国内外生物学评价进展概况；生物学评价的程序及意义；生物学评价项目的选择及试验方法：医疗器械和材料生物学评价总则：动物保护要求；参照样品、标准样品及标准参照样品等概念，以及参照样品的特征及其在生物学实验中的应用：样品的制备。使学生较系统地了解材料的生物学评价在生物材料领域的重要性以及相应的要求、原则和方法概论
第二章 材料的生物学性能 （8 学时） 研究生物材料的重要目的就是用它或它的制品来代替和修复人体的组织和器官。人 体具有极其复杂的生理环境，存在着影响材料性能的各种理化和生物学因素，当材料植 入体内与器官组织直接接触时，材料对人体组织将产生多种作用；同时，人体也会对材 料产生种种影响。这些影响反过来又会产生新的生物学反应，即材料与生物体之间相互 作用会 各自的性质和功能受到不同程度的影响。 1、材料在体内所处的生物学环境（2 学时） 要点：生物学环境的内容 生物学环境对材料的重要性及研究此环境的目的 生物体的多层次有机结构 与界面反应有关的细胞膜结构 生物体对材料反应有关的细胞 生物体细胞外基质及组成成分和功能 生物学环境的特殊性和复杂性 2、材料在生物学环境中的变化（3 学时） 要点：植入高分子材料的变化和机理：溶胀与浸析、腐蚀与降解、力学变化与老化、 生理环境对高分子材料的影响 金属材料的腐蚀和溶解：腐蚀的种类及原理、影响金属腐蚀速率的因素 植入陶瓷的降解与钙沉积：陶瓷在生物体内的稳定与降解、材料钙沉积及 钙化的基本过程 3、材料对生物体的影响和作用（3 学时） 要点：材料引起的局部组织反应：材料植入后引发的炎症和感染、致癌、致畸、 致突变 生物材料引起的全身毒性及免疫原性：与材料有关的人体免疫学、生物材 料引发的免疫排斥反应、生物材料对补体的激活 血液和材料的相互作用：血液成分、止血、凝血、抗凝血、生物材料的血 液相容性 材料的分子水平生物相容性 第三章 材料的生物学评价（5 学时） 本章详细阐述了国内外生物学评价进展概况；生物学评价的程序及意义；生物学评 价项目的选择及试验方法；医疗器械和材料生物学评价总则；动物保护要求；参照样品、 标准样品及标准参照样品等概念，以及参照样品的特征及其在生物学实验中的应用；样 品的制备。使学生较系统地了解材料的生物学评价在生物材料领域的重要性以及相应的 要求、原则和方法概论
1、生物学评价进展概况（0.5学时）要点：国际生物学评价发展和现状国内生物学评价发展和现状生物学评价标准中的问题和展望2、生物学评价的意义及程序（0.5学时）要点：生物学评价的意义生物学评价的一般程序3、生物学评价项目选择及试验方法（2学时）要点：生物学评价项目选择及发展：美国材料与试验协会（ASTM）的生物学评价试验选择指南、美-英-加三国的生物学评价试验选择指南、国际标准化组织（ISO）的生物学评价试验选择指南、中国卫生部的生物学评价试验选择指南、国家标准的生物学评价试验指南生物学评价的基本原则生物学评价试验方法学：以药物毒理学为基础的试验方法、与药物毒理学相似又有区别的试验方法、材料评价独特的试验方法4、生物学评价的原则及试验通用要求（2学时）要点：试验选择指南：相关基本概念、生物学评价总则、评价中的医疗器械分类、生物学评价中应注意的问题、试验方法的可靠性动物保护要求：相关概念、动物试验的一般要求参照样品的选择和定性指南：相关定义、参照样品特征、参照样品和生物学试验样品制备和参照样品：生物学试验的参照样品、生物学试验的样品制备第四章生物学评价中涉及的化学定性与定量研究（6）生物学评价中涉及的材料化学定性与定量主要由ISO10993中材料的化学定性标准（ISO/CD.210993-18）和潜在降解产物的定性与定量总则（ISO10993-9)，聚合物、陶瓷、金属与合金降解产物的定性与定量（ISO10993-13）（ISO10993-14）（ISO10993-15）等内容组成，本章即围绕上述内容进行详细阐述，使学生能较系统地掌握材料的化学定性：掌握潜在降解产物的定性与定量总则：掌握残留单体、降解产物、水解降解等与降解有关的基本概念；掌握降解试验方法的全部内容；掌握陶瓷降解产物的定性与定量分析。1、材料的化学定性与定量（2.5学时）要点：材料本体性能表征：表征方法原理、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱（NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）、热分析
1、生物学评价进展概况（0.5 学时） 要点：国际生物学评价发展和现状 国内生物学评价发展和现状 生物学评价标准中的问题和展望 2、生物学评价的意义及程序（0.5 学时） 要点：生物学评价的意义 生物学评价的一般程序 3、生物学评价项目选择及试验方法（2 学时） 要点：生物学评价项目选择及发展：美国材料与试验协会（ASTM）的生物学评 价试验选择指南、美-英-加三国的生物学评价试验选择指南、国际标准化 组织（ISO）的生物学评价试验选择指南、中国卫生部的生物学评价试验选 择指南、国家标准的生物学评价试验指南 生物学评价的基本原则 生物学评价试验方法学：以药物毒理学为基础的试验方法、与药物毒理学 相似又有区别的试验方法、材料评价独特的试验方法 4、生物学评价的原则及试验通用要求（2 学时） 要点：试验选择指南：相关基本概念、生物学评价总则、评价中的医疗器械分类、 生物学评价中应注意的问题、试验方法的可靠性 动物保护要求：相关概念、动物试验的一般要求 参照样品的选择和定性指南：相关定义、参照样品特征、参照样品和生物 学试验 样品制备和参照样品：生物学试验的参照样品、生物学试验的样品制备 第四章 生物学评价中涉及的化学定性与定量研究（6） 生物学评价中涉及的材料化学定性与定量主要由 ISO 10993 中材料的化学定性标准 （ISO/CD. 210993-18）和潜在降解产物的定性与定量总则（ISO 10993-9），聚合物、陶 瓷、金属与合金降解产物的定性与定量（ISO 10993-13）（ISO 10993-14）（ISO 10993-15） 等内容组成，本章即围绕上述内容进行详细阐述，使学生能较系统地掌握材料的化学定 性；掌握潜在降解产物的定性与定量总则；掌握残留单体 、降解产物、水解降解等与降 解有关的基本概念；掌握降解试验方法的全部内容；掌握陶瓷降解产物的定性与定量分 析。 1、材料的化学定性与定量（2.5 学时） 要点：材料本体性能表征：表征方法原理、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱（NMR）、 凝胶渗透色谱（GPC）、热分析
材料表面性能表征：射线光电子能谱（XPS）、接触角分析、二次离子质谱（SIMS）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）浸出液中的化学成分分析材料化学定性的步骤2、医疗器械加工和灭菌残留物充许限量的建立（1学时）要点：相关基本概念化学残留物允许限量的建立：允许限量建立的步骤、残留物可容忍侵入量（TI）的建立、可容忍接触（TE）的建立、建立允许限量环氧乙烷火菌残留量：影响材料中残留量的因素、环氧乙烷灭菌残留量的测定、环氧乙烷残留允许限量的建立3、潜在降解产物的定性与定量总则（0.5学时）要点：相关基本概念影响降解的因素及分析降解研究设计原理与研究方案4、聚合物医疗器械降解产物的定性与定量（1学时）要点：降解试验方法：试验准备、加速降解试验与实际时间降解试验的比较、对聚合物材料的定性分析方法聚合物降解通用试验程序5、陶瓷降解产物的定性与定量分析（0.5学时）要点：相关概述降解试验方法确定试验的程序6、金属与合金降解产物的定性与定量（0.5学时）要点：相关概述试验方法：电化学试验装置、电化学试验过程第五章生物学试验（11学时）生物学试验是材料和器械安全性评价的重要组成部分，通过一系列体内或体外试验方法，综合评价材料和器械对生物体可能的有害作用，以保证临床使用时的安全。通过本章的学习，可使学生较系统地掌握细胞毒性试验、植入试验、血液相容性试验及降解试验，了解全身急性毒性试验、全身亚急性毒性试验、致敏试验、刺激试验、热原试验、遗传毒性试验、致癌试验及生殖和发育毒性试验等，为以后实际应用奠定理论基础。1、细胞毒性试验（0.5学时）要点：相关概述及基本概念试验原则2、刺激与致敏试验（0.5学时）
材料表面性能表征：X 射线光电子能谱（XPS）、接触角分析、二次离子质 谱（SIMS）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM） 浸出液中的化学成分分析 材料化学定性的步骤 2、医疗器械加工和灭菌残留物允许限量的建立（1 学时） 要点：相关基本概念 化学残留物允许限量的建立：允许限量建立的步骤、残留物可容忍侵入量 （TI）的建立、可容忍接触（TE）的建立、建立允许限量 环氧乙烷灭菌残留量：影响材料中残留量的因素、环氧乙烷灭菌残留量的 测定、环氧乙烷残留允许限量的建立 3、潜在降解产物的定性与定量总则（0.5 学时） 要点：相关基本概念 影响降解的因素及分析 降解研究设计原理与研究方案 4、聚合物医疗器械降解产物的定性与定量（1 学时） 要点：降解试验方法：试验准备、加速降解试验与实际时间降解试验的比较、对 聚合物材料的定性分析方法 聚合物降解通用试验程序 5、陶瓷降解产物的定性与定量分析（0.5 学时） 要点：相关概述 降解试验方法 确定试验的程序 6、金属与合金降解产物的定性与定量（0.5 学时） 要点：相关概述 试验方法：电化学试验装置、电化学试验过程 第五章 生物学试验（11 学时） 生物学试验是材料和器械安全性评价的重要组成部分，通过一系列体内或体外试验 方法，综合评价材料和器械对生物体可能的有害作用，以保证临床使用时的安全。通过 本章的学习，可使学生较系统地掌握细胞毒性试验、植入试验、血液相容性试验及降解 试验，了解全身急性毒性试验、全身亚急性毒性试验、致敏试验、刺激试验、热原试验、 遗传毒性试验、致癌试验及生殖和发育毒性试验等，为以后实际应用奠定理论基础。 1、细胞毒性试验（0.5 学时） 要点：相关概述及基本概念 试验原则 2、刺激与致敏试验（0.5 学时）
要点：相关基本概念评价程序刺激与致敏试验通用要求：试验材料制备、试验动物3、全身毒性试验（0.5学时）要点：相关基本概念试验方法的选择原则：试验项目的选择、试验步骤的选择、推荐的毒性试验方法试验动物的选择：动物种系选择、动物个体选择、动物饲养条件接触途径、剂量及对照的选择：接触途径选择、接触剂量选择、对照选择4、遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验（1学时）要点：遗传毒性试验：基本概念、方法分类、选择原则及应用现状致癌试验：基本概念、方法分类、选择原则、致癌试验方案进行顺序、致癌试验的应用现状生殖毒性试验：基本概念、致畸机理和试验方法、选择原则、生殖毒性试验的应用现状5、植入后局部反应试验（0.5学时）要点：相关概述及基本概念植入试验方法通则：进行植入局部反应试验时遵循的原则、植入试验步骤、生物学反应评价、植入试验报告6、与血液相互作用试验选择（2学时）要点：相关概述及基本概念与血液接触的材料/器械分类：介入材料/器械、植入材料/器械试验原则及方法推荐：试验原则、试验方法推荐7、抗菌材料及抗菌性能评价实验的选择（1学时）要点：相关概述及基本概念抗菌性能评价实验的选择原则8、常用试验方法简介（5学时）要点：细胞毒性试验：琼脂覆盖法、分子滤过法、细胞增殖度法、细胞生长抑制法（MTT）与血液相互作用试验：溶血试验、血小板黏附试验、动态凝血时间试验、凝血时间试验、血浆复钙时间试验、体内末梢静脉血栓形成试验
要点：相关基本概念 评价程序 刺激与致敏试验通用要求：试验材料制备、试验动物 3、全身毒性试验（0.5 学时） 要点：相关基本概念 试验方法的选择原则：试验项目的选择、试验步骤的选择、推荐的毒性试 验方法 试验动物的选择：动物种系选择、动物个体选择、动物饲养条件 接触途径、剂量及对照的选择：接触途径选择、接触剂量选择、对照选择 4、遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验（1 学时） 要点：遗传毒性试验：基本概念、方法分类、选择原则及应用现状 致癌试验：基本概念、方法分类、选择原则、致癌试验方案进行顺序、致 癌试验的应用现状 生殖毒性试验：基本概念、致畸机理和试验方法、选择原则、生殖毒性试 验的应用现状 5、植入后局部反应试验（0.5 学时） 要点：相关概述及基本概念 植入试验方法通则：进行植入局部反应试验时遵循的原则、植入试验步骤、 生物学反应评价、植入试验报告 6、与血液相互作用试验选择（2 学时） 要点：相关概述及基本概念 与血液接触的材料/器械分类：介入材料/器械、植入材料/器械 试验原则及方法推荐：试验原则、试验方法推荐 7、抗菌材料及抗菌性能评价实验的选择（1 学时） 要点：相关概述及基本概念 抗菌性能评价实验的选择原则 8、常用试验方法简介（5 学时） 要点：细胞毒性试验：琼脂覆盖法、分子滤过法、细胞增殖度法、细胞生长抑制 法（MTT） 与血液相互作用试验：溶血试验、血小板黏附试验、动态凝血时间试验、 凝血时间试验、血浆复钙时间试验、体内末梢静脉血栓形成试验