生物材料PPT课件下载推荐.ppt

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l承受或传递负载功能。

如人造骨骼、关节和牙等，占主导地位l控制血液或体液流动功能。

如人工瓣膜、血管等l电、光、声传导功能。

如心脏起博器、人工晶状体、耳蜗等l填充功能。

如整容手术用填充体等生物材料相容性指生物材料有效和长期在生物体内或体表行使其功能的能力。

用于表征生物材料在生物体内与有机体相互作用的生物学行为。

材料在人体内要求无不良反应，不引起凝血、溶血现象，材料在人体内要求无不良反应，不引起凝血、溶血现象，活体组织不发生炎症、排拒、致癌等。

活体组织不发生炎症、排拒、致癌等。

根据材料与生物体接触部位分为：

血液相容性。

材料用于心血管系统与血液接触，主要考察与血液的相互作用与心血管外的组织和器官接触。

主要考察与组织的相互作用，也称一般生物相容性力学相容性。

考察力学性能与生物体的一致性材料在生物体内的响应材料反应材料在生物体内的响应材料反应l生物机体作用于生物材料材料反应，其结果可导致材料结构破坏和性质改变而丧失其功能。

可分为如下三个方面：

金属腐蚀聚合物降解磨损生物材料的研究促进了现代医疗技术的发展l生物材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础，综观人工器官及医疗装置的发展史，每一种新型生物材料的发现都引起了人工器官及医疗技术的飞跃。

l生物惰性医用硅橡胶人工耳、人工鼻、人工颌骨等l血液相容性较好的各向同性碳被复材料碟片式机械心脏瓣膜l血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚物促使人工心脏向临床应用跨越一大步l可形成假生物内膜的编织涤纶管人工血管向实用化飞跃。

生物医用金属材料l医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或合金，又称外科用金属材料。

它是一类生物惰性材料，除具有较高的机械强度和抗疲劳性能，具有良好的生物力学性能及相关的物理性质外，还必须具有优良的抗生理腐蚀性、生物相容性、无毒性和简易可行及确切的手术操作技术。

l该材料是临床应用最广泛的承力植入材料，由于有较高的强度和韧性，已成为骨和牙齿等硬组织修复和替换、心血管和软组织修复以及人工器官制造的主要材料。

l化学周期表中的大部分金属不符合生物材料的要求，仅有小部分或经处理过的可用于临床。

目前在临床使用的医用金属材料主要有不锈钢不锈钢、钴基合金钴基合金和钛基合金钛基合金三大类，另外还有镍钛形状记忆合金、金银等贵金属以及纯金属钽、铌和锆等。

医用不锈钢l具有一定的耐腐蚀性和良好的综合力学性能，且加工工艺简便，是生物医用金属材料中应用最多，最广的材料。

l常用钢种有US304、316、316L、317、317L等。

l医用不锈钢植入活体后，可能发生点蚀，偶尔也产生应力腐蚀和腐蚀疲劳。

医用不锈钢临床前消毒、电解抛光和钝化处理，可提高耐蚀性。

l医用不锈钢在骨外科和齿科中应用较多，用于制作各种医疗仪器和手术器械。

钴基合金l含有较高的铬和钼，又称钴铬钼合金，具有极为优异的耐腐蚀性（比不锈钢高40倍）和耐磨性，综合力学性能和生物相容性良好，可通过精密铸造成形状复杂的精密修复体，有硬、中、软三种类型。

l临床上主要用于l人工关节（特别是人体中受载荷最大的髋关节）l人工骨及骨科内处固定器件的制造l齿科修复中的义齿，各种铸造冠、嵌体及固定桥的制造l心血管外科及整形科等l由于其价格较高，加工困难，应用尚不普及。

人造髋关节的头杆部分。

从股骨上端人造髋关节的头杆部分。

从股骨上端插进金属杆，杆头有一个金属头，它插进金属杆，杆头有一个金属头，它嵌在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中。

嵌在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中。

钛基合金l临床应用广泛，其质轻、比强度高、力学性质接近人骨、强度远低于纯钛，耐疲劳、耐蚀性均优于不锈钢和钴基合金，且生物相容性和表面活性好，是较为理想的一种植入材料。

l抗断裂强度较低，耐磨性能不尽人意，加工困难。

冶炼及成型工艺复杂，要求条件较高。

l主要用于：

修补颅骨，制成钛网或钛箔用于修复脑膜和腹膜、人工骨、关节、牙和矫形物、人工心脏瓣膜支架、人工心脏部件和脑止血夹、口腔颌面矫形颌修补、手术器械、医疗仪器颌人工假肢等。

形状记忆合金l自1951年美国首次报道Au-Cd合金具有形状记忆效应以来，目前已发现有20多种记忆合金，其中以镍钛合金在临床上应用最大。

它在不同的温度下表现为不同的金属结构相。

如低温时为单斜结构相，高温时为立方体结构相，前者柔软可随意变形，如拉直式屈曲，而后者刚硬，可恢复原来的形状，并在形状恢复过程中产生较大的恢复力。

Ti-Ni记忆合金血管支架记忆合金血管支架形状记忆合金l特点：

奇特的形状记忆功能、质轻、磁性微弱、强度较高、耐疲劳性能、高回弹性和生物相容性好等。

l应用：

l管腔狭窄的治疗（喉气管狭窄、食管狭窄、胆道狭窄、尿道狭窄及闭锁等）：

支架安入管腔狭窄的部位后，能将狭窄管腔撑开，并与管壁相贴紧，固定好；

其生物相容性好，长期安放对黏膜无明显损伤；

其高回弹性能顺应管道的弯曲，对人体刺激小。

l口腔科：

用这种材料做成的种植牙具有齿槽骨切口小，固定牢靠等优点。

l骨科：

人工关节，断骨连接、弯曲脊柱矫正。

l血管外科：

治疗主动脉瘤、冠状动脉和椎动脉狭窄等。

生物医用高分子材料l医用高分子制品的研究，包括人工器官、医疗用品（输血输液用具、注射器、心导管、主动脉气囊反搏器、角膜接触镜、中心静脉插管、膀胱造瘘管、医用粘合剂以及各种医用导管、医用膜、创伤包扎材料和各种手术、护理用品等）和药用高分子（作为赋形剂、合成新型药物）三大类。

l按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、硬组织材料和生物降解材料。

其可满足人体组织器官的部分要求，因而在医学上受到广泛重视。

目前已有数十种高分子材料适用于人体的植入材料。

l按来源可分为天然高分子材料和合成高分子材料。

生物医用高分子材料l软组织材料：

主要用作为软体组织材料，特别是人工脏器的膜和管材。

聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡胶膜和管，可用于制造人工肺、肾、心脏、喉头、气管、胆管、角膜。

聚酯纤维可用于制造血管、腹膜等。

l硬组织材料：

丙烯酸高分子（即骨水泥）、聚碳酸醋、超高分子量聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、尼龙、硅橡胶等可用于制造人工骨和人工关节。

l降解材料：

脂肪族聚醋具有生物降解特性，已用于可接收性手术缝线。

天然高分子生物材料l人类机体的皮肤、肌肉、组织和器官都是由高分子化合物组成的，天然高分子生物材料是人类最早使用的医用材料之一。

l天然材料具有不可替代的优点：

功能多样性、与机体的相容性、生物可降解性以及对其进行改性与复合和杂化等研究。

l目前天然高分子生物材料主要有：

l天然蛋白质材料：

胶原蛋白胶原蛋白和纤维蛋白纤维蛋白两种l天然多糖类材料：

纤维素纤维素、甲壳素甲壳素和壳聚糖壳聚糖等l它们由于结构和组成的差异，表现出不同的性质，应用于不同的方面。

天然蛋白质材料胶原蛋白胶原蛋白l由于胶原与人体组织相容性好，不易引起抗体产生，植入人体后无刺激性无毒性反应，能促进细胞增殖，加快创口愈合并具有可降解性，可被人体吸收，降解产物也无毒副作用。

主要用作：

l胶原凝胶用作创伤敷料l粉末用于止血剂和药物释放系统l纺丝纤维用作人工血管、人工皮、人工肌腱和外科缝线l薄膜用于角膜、药物释放系统和组织引导再生材料l管用于人工血管、人工胆管和管状器官l空心纤维用于血液透析膜和人工肺膜l海绵用于创伤敷料和止血剂等。

天然蛋白质材料纤维蛋白纤维蛋白l是纤维蛋白原在生理条件下凝固而成的一种材料。

纤维蛋白主要来源于血浆蛋白，因此具有明显的血液和组织相容性，无毒副作用和其他不良影响。

作为止血剂、创伤愈合剂和可降解生物材料在临床上已经应用很久；

它的主要生理功能为止血，另外还可明显促进创伤的愈合；

还可作为一种骨架，促进细胞的生长；

并具有一定的杀菌作用。

l纤维蛋白在临床上比较普遍使用的应用形式：

l纤维蛋白原的就地凝固，用于眼科手术的组织粘合剂，肺切除后胸腔填充物和外科手术中的止血l纤维蛋白粉末，用作止血剂，可以与抗菌素共用，用作充填慢性骨炎和骨髓炎手术后的骨缺损l纤维蛋白海绵，用作止血剂、扁平瘢的治疗和唾液腺外科手术后的填充物l组织代用品，商品名Bioplast，主要用于关节成型术、视网膜脱离、眼外科治疗、肝脏止血及疝气修复等l纤维蛋白薄膜，用于神经外科：

替代硬脑膜和保护末梢神经缝线；

用于烧伤治疗：

消除颌面窦和口腔间的穿孔。

天然多糖类材料l多糖是由许多单糖分子经失水缩聚，通过糖苷键结合而成的天然高分子化合物。

l均聚糖：

多糖水解后只产生一种单糖，如纤维素、淀粉l杂聚糖：

水解产物是两种或两种以上的单糖，如菊粉等。

l自然界广泛存在的多糖主要有：

l植物多糖，如纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等；

l动物多糖，如甲壳素、壳聚糖、肝素、硫酸软骨素等；

l琼脂多糖，如琼脂、海藻酸、角叉藻聚糖等；

l菌类多糖，如D葡聚糖、D半乳聚糖、甘露聚糖等；

l微生物多糖，如右旋糖酐、凝乳糖、出芽短梗孢糖等。

l研究较多的多糖类材料为纤维素、甲壳素和壳聚糖。

天然多糖类材料纤维素l葡萄糖经由糖苷键连结的高分子化合物。

它具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁的主要成分，是存在于自然界中数量最多的碳水化合物。

结构复杂，至今仍未被完全了解。

l在医学上的应用形式主要是制造各种医用膜：

l硝酸纤维素膜：

用于血液透析和过滤，但由于制膜困难及不稳定等缺点，已逐渐被其他材料取代l粘胶纤维（人造丝）或赛珞玢（玻璃纸）管：

用于透析，但由于含有磺化物及尿素、肌酐的透析性不好等原因，作为透析用的赛珞玢逐渐被淘汰l再生纤维素（铜珞玢）：

是目前人工肾使用较多的透析膜材料，对溶质的传递，纤维素膜起到筛网和微孔壁垒作用l醋酸纤维素膜，主要用于血透析系统l全氟代酰基纤维素：

用于制造代膜式肺、人工心瓣膜、人工细胞膜层，各种导管、插管和分流管等天然多糖类材料甲壳素l化学名称为聚N-乙酰-D葡萄糖胺，分子式为（C3H13NO5）n，属于氨基多糖，是仅有的具有明显碱性的天然多糖。

l广泛存在于低等植物及甲壳动物的外壳中，其每年生物合成资源最高达1000亿吨，是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源。

l是一种来源于动物的天然多糖，普遍存在