生物医用材料
生物医用材料
生物医用材料生物医用材料是指用于医学领域的一类材料，广泛应用于医疗器械、医疗器具等领域。
生物医用材料具有生物相容性好、生物降解性以及生物仿生性等特点，可以与人体组织有效地进行交互作用，提供持久、安全和可靠的医疗效果。
生物医用材料一般可分为金属材料、聚合物材料、陶瓷材料和复合材料四大类。
其中，金属材料一般采用不锈钢、钛合金等；聚合物材料主要有聚乳酸、聚偏氟乙烯等；陶瓷材料则包括氧化铝、羟基磷灰石等；复合材料则可以是一种或多种材料的组合。
不同的材料在生物医用领域起到不同的作用，满足不同的医疗需求。
在生物医用器械中，金属材料常用于制作支架、骨板等。
金属材料具有强度高、硬度好的特点，可以有效承担人体部位的力学负荷。
常用的钛合金材料具有生物相容性好、不易引起过敏等优点，广泛应用于骨科和牙科领域。
聚合物材料则在生物医用领域中具有广泛的应用。
聚乳酸被广泛应用于可吸收缝合线、骨内固定器等器械中。
聚乳酸具有良好的生物降解性，可以在人体内自然降解，避免了二次手术取出材料的需要。
此外，聚合物材料还可以根据不同的需求进行修饰，如改变材料的表面形态，提高材料与人体组织的相容性。
陶瓷材料主要应用于牙科和骨科领域。
陶瓷材料具有优异的生物相容性和生物降解性能，可以模拟人体骨组织的结构和力学性能，实现与人体骨组织的良好结合。
羟基磷灰石是一种常用的陶瓷材料，被广泛使用于人工骨、缺损修复和牙科修复等领域。
复合材料则是将不同的材料进行组合，以达到更好的功能和性能。
复合材料可以包括金属与聚合物的组合，或是多种不同的金属的组合。
在生物医用领域中，复合材料常用于制作人工关节等器械。
复合材料在强度和生物相容性上可以兼具，提高了材料的性能。
总的来说，生物医用材料是一类专门用于医疗领域的材料，具有生物相容性、生物降解性和生物仿生性等特点。
不同的生物医用材料在医疗领域起到不同的作用，满足不同医疗需求。
随着科技的不断进步，生物医用材料的研究发展将为医学领域的发展提供更多可能性。
生物医学材料简介
一、生物医学金属材料
（1）抗腐蚀性 （2）毒性低或无毒 （3）高机械性能
金属材料是生物医学材 料中应用最早的。随着抗腐 蚀性强的不锈钢、弹性模量 程骨组织接近铜铁合金，以 及记忆合金材料、复合材料 等新型生物医学金属材料的 不断出现，其应用范围也在 扩大。
金属器件植入体内
生理腐蚀和磨蚀
金属离子溶出
人工血管
人工仿真耳
人工髋关节
种豆得瓜——能在乳汁中分泌丝蛋白的新品种山羊
• 采用基因工程的办法，将蜘蛛的基因 植进入山羊细胞的DNA中，培育出了能
在乳汁中分泌蜘蛛丝蛋白的新品种山羊
• 使“生物钢材”的大规模生产成为可 能
• 用其组合成牢固的复合材料用于宇航
和汽车工业 • 制造外科手术缝合线和防弹背心的理
HAP是人牙和骨骼的主要无机成分，具有吸收和聚集体液中 钙离子的作用，参与体内钙代谢，对骨质增生有刺激或诱导 作用，促进缺损组织的修复，显示出生物活性。与高分子材 料制成的混合材料常用做人工中耳骨等。
Hale Waihona Puke 采用增强含微孔羟基磷灰石(HA)陶瓷制成人工听小骨假 体，在语言频率范围，平均提高病人的听力20-30dB，在特定 语言频率范围提高45～60dB。
特殊要求 • 加工成型性machine-shaping properties • 机械性能与稳定性Mechanical properties
• 环境敏感性Environmental sensitivity
• 表面性能与结构多空性 Surface properties/Porosity • 亲疏水性Hydrophilicity / hydrophobicity
2.与生体高分子的杂化
主要是人工材料与酶、抗体、抗原、激素等的杂 化。这类材料除可作为人体组织、器官的结构材料外， 尚可用于生物传感器及医学诊断和治疗
生物医用材料有哪些
生物医用材料有哪些
生物医用材料是指用于医学治疗、修复和替代组织或器官的材料。
它们在医学领域发挥着重要作用，可以用于骨科、牙科、软组织修复、药物输送系统等方面。
下面我们就来了解一下生物医用材料的种类和应用。
首先，生物医用材料可以分为金属材料、聚合物材料和陶瓷材料三大类。
金属材料包括钛合金、不锈钢等，它们具有良好的力学性能和生物相容性，常被用于骨科植入物的制造。
聚合物材料包括聚乳酸、聚酰胺等，具有较好的可塑性和生物相容性，常被用于软组织修复和药物输送系统。
陶瓷材料具有优异的耐磨性和生物相容性，常被用于牙科修复和人工关节制造。
其次，生物医用材料在临床上有着广泛的应用。
比如，钛合金植入物可以用于骨折固定、人工关节等领域，聚乳酸材料可以用于可降解的缝合线和修复软组织，陶瓷材料可以用于牙科修复和人工关节制造。
此外，生物医用材料还可以用于药物输送系统，通过控制释药速率，提高药物的疗效和减少副作用。
另外，随着生物医用材料领域的不断发展，生物可降解材料、生物仿生材料等新型材料也逐渐应用于临床。
生物可降解材料可以在组织修复完成后逐渐降解，避免二次手术取出植入物的痛苦。
生物仿生材料则是通过模仿自然界的结构和功能设计材料，以达到更好的生物相容性和功能性。
总的来说，生物医用材料在医学领域有着重要的地位，不断涌现出新的材料和应用。
随着科学技术的不断进步，相信生物医用材料会在未来发展出更多种类和更广泛的应用，为人类健康事业做出更大的贡献。
生物医用材料
生物医用高分子材料课程总结一、生物医用材料定义生物医用材料：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。
生物医用材料本身并不必须是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗;生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。
研究内容包括：各种器官的作用；生物医用材料的性能；组织器官与材料之间的相互作用分类方法：按材料的传统分类法分为：(1)合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、）(2)天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）(3)金属与合金材料(4)无机材料(5)复合材料按材料的医用功能分为：(1)血液相容性材料(2)软组织相容性材料(3)硬组织相容性材料(4)生物降解材料(5)高分子药物二、生物相容性与安全性生物相容性，是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反应的一种概念。
生物医用材料必须对人体无毒、无致敏、无刺激、无遗传毒性、无致癌性，对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。
主要包括：1.组织相容性：指材料用与心血管系统外的组织和器官接触。
要求医用材料植入体内后与组织、细胞接触无任何不良反应。
典型的例子表现在材料与炎症，材料与肿瘤方面。
影响组织相容性的因素：1）材料的化学成分；2）表面的化学成分；3）形状和表面的粗糙度：2.血液相容性：材料用于心血管系统与血液直接接触，主要考察与血液的相互作用材料，影响因素：材料的表面光洁度；表面亲水性；表面带电性，具体作用机理表现在：血小板激活、聚集、血栓形成；凝血系统和纤溶系统激活、凝血机能增强、凝血系统加快、凝血时间缩短；红细胞膜破坏、产生溶血；白细胞减少及功能变化；补体系统的激活或抑制；对血浆蛋白和细胞因子的影响。
主要发生在凝血过程，生物材料与血小板，生物材料与补体系统的作用过程。
生物医用材料介绍
生物医用材料导论一、生物医用材料定义生物材料：广义的说，一是指用于生物体内的材料，达到治疗康复的目的，例如隐形眼镜、人工髋关节；二是指来源于生物体，可能用于或不再用于生物体，例如动物皮革用于服装。
生物医用材料：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。
生物医用材料本身不是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗。
另一种说法是：生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。
生物医用材料又叫做生物材料，分别来自于Biomedical Materials 和Biomaterials的译名。
目前国际上两本最主要的学术期刊是英国的《Biomaterials》和美国的《Journal of Biomedical Materials Research》，两个期刊所涉及的内容是相同的，由此可见Biomedical Materials 和Biomaterials两词是指相同的材料。
举例说明：（FDA分类：美国食品与药物管路局对医用材料的分类）名称是否生物材料相接触的组织FDA分类眼镜架no隐形眼镜yes 与角膜接触III假肢no人工髋关节yes 与骨组织接触并要求牢固结合III假牙yes 与口腔粘膜接触II牙根植入体yes 与牙床骨接触并希望牢固结合III人工心肺系统yes 与血液接触III生物医用材料学科的研究内容1.各种器官的作用；2.生物医用材料的性能；3.它们之间的相互作用，在体内生物医用材料如何影响活组织（称之为宿主反应）；活组织又如何影响生物材料的性能变化（称之为材料反应）。
相互作用重点研究化学和力学两方面。
（例如植入髋关节，磨损碎屑，炎症反应，以及金属离子的溶出）二、生物医用材料的分类：生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。
按材料的传统分类法分为：(1)合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物、其他医用合成塑料和橡胶）、(2)天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）、(3)金属与合金材料（如钦金属及其合金）、(4)无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石）、(5)复合材料（碳纤维／聚合物、玻璃纤维／聚合物）。
生物医用材料汇总
（1）血液相容性材料
对于与人体血液接触的材料，要求不可以引起血栓，不可与血液 发生相互作用。例如肝素化材料，尿酶固定化材料，骨胶原材料， 聚氨酯，聚苯乙烯的聚合物
（2）软组织相容性材料
对于与组织非结合性的材料，要求必须对周围 组织无刺激，无毒副作用。例如聚硅氧烷，聚酯，聚 氨基酸改性甲壳酸。
（3）硬组织相容性材料
学 科
材料科学与物理学、化学、生物学及临床科学越来越紧密地 结合，并突破旧有科学的狭小范围，诞生了另一个新兴的产业-生物医学材料产业。生物医学材料已经成为生物医学工程的4大 支柱产业之一，它为医学、药物学及生物学等学科的发展提供了 丰富的物质基础。
生物医用材料的分类
结构蛋白 天然生物医用材料 结构多糖 生物复合纤维 生物矿物 合成生物医用材料
4
生物医学复合材料（biomedical composites）
生物医学复合材料是由两种或两种以上不 同材料复合而成的生物医学材料，主要用于修 复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人 工器官的制造。其中钻合金和聚乙烯组织的假 体常用作关节材料；碳-钛合成材料是临床应 用良好的人工股骨头；高分子材料与生物高分 子（如酶、抗源、抗体和激素等）结合可以作 为生物传感器。
（一）
生物医用材料 材料属性
人工合成的生物材料较多，大致可以分为以下几类
1 生物医学金属材料（biomedical metallic materials）
医用金属材料是作为生物医学材料的金属 或合金，具有很高的机械强度和抗疲劳特性， 是临床应用最广泛的承力植入材料，主要有 钴合金（co-cr-ni）、钛合金（ti-6a1-4v）和 不锈钢的人工关节和人工骨。镍钛形状记忆 合金具有形状记忆的智能特性，能够用于矫 形外科、心血管外科。
生物医用材料
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。
现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。
生物医用材料是用来对于生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，它是研究人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。
二关键词:生物，医学，材料，医疗器械，创伤，组织，植入biomedical material，new materials三文献综述1生物医用材料定义生物医用材料（biomedical material）是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。
它是研究人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。
当代生物材料已处于实现重大突破的边缘，不远的将来，科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官，生物医用材料和制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产业.由生物分子构成生物材料，再由生物材料构成生物部件。
生物体内各种材料和部件有各自的生物功能。
它们是“活”的，也是被整体生物控制的。
生物材料中有的是结构材料，包括骨、牙等硬组织材料和肌肉、腱、皮肤等软组织；还有许多功能材料所构成的功能部件，如眼球晶状体是由晶状体蛋白包在上皮细胞组成的薄膜内而形成的无散射、无吸收、可连续变焦的广角透镜。
在生物体内生长有不同功能的材料和部件，材料科学的发展方向之一是模拟这些生物材料制造人工材料。
它们可以做生物部件的人工代替物，也可以在非医学领域中使用。
前者如人工瓣膜、人工关节等；后者则有模拟生物黏合剂、模拟酶、模拟生物膜等2生物医用材料的分类生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。
生物医用材料简介
生物医用材料简介
汇报人： 2024-01-09
目录
• 生物医用材料的定义与分类 • 生物医用材料的特性与要求 • 生物医用材料的应用领域 • 生物医用材料的发展趋势与挑
战 • 生物医用材料的未来展望
01
生物医用材料的定义与分类
定义
01
生物医用材料是指用于诊断、治 疗、修复或替换人体组织、器官 或增进其功能的非金属、非陶瓷 类无机非金属材料。
药物缓释技术
利用生物医用材料制备的药物缓释剂 ，可在一定时间内持续释放药物，减 少服药次数和剂量。
组织工程
人工器官
利用生物医用材料和细胞工程技术， 可以构建人工器官，以替代病变或损 伤的器官。
组织修复
生物医用材料可以用于修复和再生人 体组织，如皮肤、骨骼、肌肉等。Βιβλιοθήκη 再生医学干细胞培养
生物医用材料可以作为干细胞培养的支架，促进干细胞增殖和分化，实现受损组织的再生修复。
总结词
生物活性是指生物医用材料能够与人体细胞或组织发生相互作用，促进细胞生长 、分化、修复等功能的能力。
详细描述
具有生物活性的材料能够与人体细胞或组织形成紧密的结合，增强材料与人体之 间的相互作用，促进组织再生和功能恢复。生物活性可以通过材料的表面改性、 生长因子加载等方式实现。
安全性
总结词
安全性是指生物医用材料在使用过程中对人体的无害性，以 及在生产、储存、运输等环节中的安全性。
生物医用材料
生物医用材料
生物医用材料是指用于医疗治疗和修复组织的材料，包括生物材料和医用材料
两大类。
生物医用材料具有良好的生物相容性和生物活性，能够与人体组织相互作用，并且在医疗治疗和组织修复中发挥重要作用。
生物医用材料的种类繁多，常见的包括生物陶瓷、生物金属、生物高分子材料等。
这些材料在医疗治疗和组织修复中扮演着重要角色，例如生物陶瓷可用于骨修复和关节置换，生物金属可用于植入体内支撑和修复骨折，生物高分子材料可用于软组织修复和再生。
生物医用材料的研究和应用对于医疗领域具有重要意义。
通过不断创新和研发，可以开发出更加安全、有效的生物医用材料，为医疗治疗和组织修复提供更好的支持和帮助。
同时，生物医用材料的研究也为医学科研提供了新的方向和机遇，推动了医学科学的发展和进步。
在生物医用材料的研究和应用过程中，需要充分考虑材料的生物相容性、力学
性能、耐久性等因素。
只有在充分了解材料的特性和作用机制的基础上，才能更好地应用于医疗治疗和组织修复中，确保治疗效果和患者安全。
总的来说，生物医用材料是医疗治疗和组织修复中不可或缺的重要组成部分，
其研究和应用对于医学领域具有重要意义。
随着科学技术的不断进步和创新，相信生物医用材料将会在医疗领域发挥越来越重要的作用，为人类健康事业做出更大的贡献。
生物医用材料
生物医用材料综述按照我的理解，生物医用材料是与我们生命个体有关，在医学方面对我们有生物意义的特殊材料。
生物医用材料，对我们非医学专业的人来说，是一个专业性较强的词汇。
从专业角度来说，生物医用材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。
生物医用材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。
根据材料本身的性质分为医用金属材料、医用高分子材料、生物陶瓷材料、医用复合材料和新起步的生物衍生材料五大类。
1) 医用金属材料主要适用于人体硬组织的修复和置换，有钴基合金、不锈钢、钛及钛合金、贵金属系、形状记忆合金、金属磁性材料等七大类。
医用金属材料的显著特点是具有较高的强度和韧性，加工性能好，工艺成熟稳定可靠，广泛用于齿科充填、人工关节、人工心脏、磁疗、放射疗法、药物载体、生殖控制等。
2) 生物陶瓷材料是近年来得到较快发展的一类生物材料，应用范围与医用金属材料类似。
生物陶瓷材料的优点是生物相容性好，同时又具有一定的强度和耐腐蚀性.但脆性和加工成型困难，仍是制约生物陶瓷广泛应用的两个最大难题.医用高分子材料是生物材料中的最大家族。
3) 医用高分子材料，包括合成和天然高分子，品种达100多种，已被广泛应用于各种韧带、肌腱、皮肤、血管、角膜、骨和牙以及各种人工器官脏器的修复和制造。
根据材料的性质分为生物降解和非生物降解材料两大类。
事实上，正是由于高分子科学的发展才确立了生物医学材料的学科地位。
4) 生物复合材料是上述三种材料任意两种以上复合而成的。
生物医学材料的研究仍属于仿生学范畴。
目前已实用的生物复合材料主要有表面涂层复合生物材料（如烤瓷假牙等）、纤维增强医用复合材料（如弹性骨折内固定板、可降解骨折内固定板等）。
当然，也可根据材料行为分为近于生物惰性的、生物活性的和可生物降解的三种基本类型。
5) 生物衍生材料的主要成分是活性生物组织, 用于人工心脏瓣膜、皮肤掩膜、骨修复体、血管化学修复体等。
生物医用材料
生物无机与有机高分子复合材料
❖ 几乎所有的生物体组织都是由两种或两种 以上的材料构成的
例如人体中的骨骼和牙齿可看作由胶原蛋白、 多糖基质等高分子构成的连续相和弥散于中 的羟基磷灰石晶粒复合而成。
❖ 利用高弹性模量的无机材料增强高分子材 料的刚性，并赋予其生物活性
❖ 利用高分子材料的可塑性增进生物无机材 料的韧性。
共聚调控降解时间
聚羟基丁酸酯PHB及其共聚物 可生物降解，用于药物释放载体和组织工程 多糖和蛋白质是自然界中重要的天然高分子，具有很好的生
物相容性、可降解性和低毒性，
聚原酸酯(Polyorthoesters,POE）
POE是通过多元酸或多元原酸酯与多元醇类 经无水条件下缩合形成原酸酯键而制成。
料的机械性能，导致断裂，还产生腐蚀产物， 对人体有刺激性和毒性。
常用的医用金属材料
❖ 1)齿科：镶牙、齿科矫形、牙根种植及辅助器件 ❖ 2)人工关节和骨折内固定器械：人工肩关节、肘关节、全髋
关节、半髋关节、膝关节、踝关节、腕关节及指关节。各种 规格的皮质骨和松质骨加压螺钉、脊椎钉、骨牵引钢丝、人 工椎体和颅骨板等， ❖ 3)心血管系统：各种传感器、植入电极的外壳和合金导线， 可制作不锈钢的人工心脏瓣膜、血管内扩张支架等 ❖ 4)其它：如用于各种眼科缝线、人工眼导线、眼眶填充、固 定环等。
要方法)a.热喷涂b.脉冲激光融覆c.离子溅射d.喷 砂法e.电结晶法f.电化学法g.离子注入
医用金属材料研究进展
医用镁及镁合金材料的研究 镁合金具备作为可降解骨植入材料的多方面优点：
(1) 镁是人体内含量最多的阳离子之一，几乎参 与人体内所有的新陈代谢过程。
(2) 镁及镁合金的弹性模量约为45GPa，更接近 人骨的弹性模量，能有效降低应力遮挡效应； 镁与镁合金的密度约为1.7g/cm3，与人骨密度 (1.75g/cm3)接近，符合理想接骨板的要求。
生物医用材料的定义
生物医用材料的定义
生物医用材料是指用于医疗和生物学应用的材料，包括人工器官、医用植入物、医用纤维、医用涂层、医用粘合剂、医用纳米材料等。
这些材料在医学领域中发挥着重要的作用，可以用于治疗疾病、修复组织和器官、替代功能缺失的组织和器官等。
生物医用材料的种类繁多，其中最常见的是人工器官和医用植入物。
人工器官是指用于替代或辅助人体器官功能的人工装置，如人工心脏、人工肝脏、人工肾脏等。
医用植入物是指用于修复或替代人体组织的材料，如人工关节、人工骨头、人工血管等。
这些材料的研发和应用，可以帮助患者恢复健康，提高生活质量。
除了人工器官和医用植入物，生物医用材料还包括医用纤维、医用涂层、医用粘合剂、医用纳米材料等。
医用纤维可以用于制作医用敷料、缝合线等，具有良好的生物相容性和生物降解性。
医用涂层可以用于改善医疗器械的表面性能，如降低摩擦系数、增加耐腐蚀性等。
医用粘合剂可以用于组织黏合和修复，具有快速、有效、无创伤等优点。
医用纳米材料则可以用于制备高效的药物载体、生物传感器等，具有高灵敏度、高选择性等优点。
生物医用材料的研发和应用，需要考虑其生物相容性、生物降解性、机械性能、化学稳定性等多个方面的因素。
同时，还需要进行严格的生物安全评价和临床试验，确保其安全有效。
随着科技的不断进步和人们对健康的需求不断增加，生物医用材料的研究和应用将会
越来越广泛，为人类健康事业做出更大的贡献。
生物医用药用材料
（C）一般报道的整体HAP的断裂韧性在 0.7MPa · 1/2左右，人体骨的断裂韧性在2-10 m （2）羟基磷灰石的成型与 1/2之间。 MPa · m
（1）HAP的粉体制备工艺 烧结工艺
（3）HAP系复合材料目前 已达到的性能 （4）HAP系复合材料的应 用
HAP基复合材料主要应用在颌面骨、牙槽脊、 听小骨等非承重材料以及一些骨缺损的修复等方 面，而在承重材料方面尚没有应用。
发展
公元前2500年在中国及埃及人的墓穴中已
发现有假手、假耳等人工假体，我国隋唐 时代就有了补牙用的银膏。 金银铂 不锈钢 纯钛的骨钉、骨板 Ti-Ni形状记忆合金
目前国外有数以百万计的人靠人工器官维持着生 命。仅在美国，每年约有100万人接受人工器官的 植入手术。其中，人工心脏瓣膜3.5万人，人工血 管18万人；人工髋骨12.5万人；人工膝盖605万人； 人工肾5万人。 每年以20%—30%的速度递增。1980年世界销售 额达200亿美元，1990年增加到500亿美元。
金属纤维+生物活性玻璃 HA+PE
注：G—生物活性玻璃 HA—羟基磷灰石 P—金云母 W—硅灰石 PE—聚乙烯 A—磷灰石
生物材料的国内外研究现状
主要是指利用骨的压电效应能刺激骨 惰性生物陶瓷是指一类在生物环 随着生物陶瓷材料研究的深入 活性生物陶瓷是一类在生理环境中可 折愈合的特点，人们试图利用压电陶瓷与 境中能保持稳定，不发生或仅发生微 和越来越多医学问题的出现，对生 通过其表面发生的生物化学反应与生 生物活性陶瓷复合，在进行骨置换的同时， 弱化学反应的生物医学材料。主要包 物陶瓷材料提出了更高的要求。原 体组织形成化学键性结合的材料。其 利用生物体自身运动对置换体产生的压电 括氧化铝、氧化锆等陶瓷以及医用碳 先的生物陶瓷材料无论是生物惰性 发展始于1969年Hench等人首次发现 该类材料是将天然有机物 效应来刺激骨损伤部位的早期硬组织生长。 素材料。这类材料的发展期在上世纪 的还是生物活性的，强调的是材料 Na2 （如骨胶原、纤维蛋白以及骨 70年代以前。它们结构都比较稳定， 另外，将铁氧体与生物活性陶瓷复合，填 -CaO-SiO2-P2O5系统中的玻璃45S5 在生物体内的组织力学环境和生化 具有生物活性。目前主要包括羟基磷 形成因子等）和无机生物材料 充在因骨肿瘤而产生的骨缺损部位，利用 分子中的键力较强，而且都具有较高 环境的适应性，而现在组织电学适 灰石、磷酸三钙、石膏等可降解吸收 复合，以改善材料的力学性能 外加交变磁场，充填物因磁滞损耗而产生 的强度、耐磨性及化学稳定性。现在 应性和能参与生物体物质、能量交 陶瓷。它们在生理环境中可被逐渐的 和手术的可操作性，并能发挥 局部发热，杀死癌细胞，又不影响周围正 换的功能已成为生物材料应具备的 它们在临床上得到了广泛的应用[5-7]。 降解吸收，并随之为新生组织替代， 天然有机物的促进人体硬组织 常组织，也是研究方向之一。现在，功能 条件。因此，又提出了功能活性生 活性生物陶瓷的研究还处于探索阶段，临 物材料的概念[2]。 1.2.1生长的特性。 从而达到修复或替换被损坏组织的目 惰性生物陶瓷 的。 （1）模拟人体 床应用鲜有报道，但其发展应用前景是很 硬组织成分和 光明的。 结构的生物陶 生物陶瓷 1.2.2 活性生物陶瓷 瓷材料
生物医用材料
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• 生物材料发展简史
（历史上、近代、现代）
• 生物材料分类
（属性、功能、来源、使用）
• 生物材料的特征与评价
（宿主反应、材料反应、生物相容性）
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10.1.1 生物医学材料发展简史
植 c.异种器官及组织 如动物骨、肾替换人体器官 d.天然生物材料 如动物骨胶原、甲壳素、珊瑚等 e.人工合成材料 如各种人工合成的新型材料
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4.按使用部位分类：
a.硬组织材料 骨、牙齿用材料 b.软组织材料 软骨、脏器用材料 c.心血管材料 心血管以及导管材料 d.血液代用材料 人工红血球、血浆等 e.分离、过滤、透析膜材料 血液净化、肾透析以
不锈钢： 1926年，含18%铬和8%镍首先应与于骨科治疗，随后应与于口腔科； 1934年，研制出高铬低镍单相组织的AISI302和304，在体内生理环 境下的耐腐蚀性显著提高； 1952年，开发出耐蚀性更好的AISI316不锈钢，并逐渐取代AISI302； 60年代，为了解决不锈钢的晶间腐蚀问题，又研制出超低碳不锈钢 AISI316L和317L。
生物材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉
渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、生
物学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科，同时还涉
及2工021程/4/2技4 术和管理学科的范畴。
2
生物材料正在挽救和 维持世界上成千上万血 管患者的生命；正广泛 用于伤残人肢体形态和 功能的恢复 ；正在计划 生育、控制人口、提高 人们健康水平方面发挥 巨大作用。如图8－பைடு நூலகம்。
生物医药材料
生物医药材料
生物医药材料是指用于医疗和医学研究的各种生物材料，包括生物医用材料、生物医学材料和生物医药材料。
这些材料在医疗器械、医用耗材、药物制剂等领域发挥着重要作用，对于促进医学技术的发展和提高人类健康水平起着至关重要的作用。
生物医药材料的种类繁多，包括生物陶瓷、生物玻璃、生物金属、生物高分子材料等。
这些材料具有生物相容性好、机械性能优良、生物活性高等特点，能够与生物体组织良好地相容，不会引起排异反应，具有良好的生物相容性和生物活性。
生物医药材料在医疗器械领域应用广泛，如人工关节、骨科植入物、心脏起搏器、人工心脏瓣膜等，这些器械都需要具备良好的生物相容性和机械性能，以确保在人体内能够正常使用并且不会对人体造成损害。
在医用耗材领域，生物医药材料也发挥着重要作用，如医用敷料、医用胶带、医用缝合线等，这些耗材需要具备良好的生物相容性和生物活性，以确保在医疗过程中不会对患者造成不良反应。
此外，生物医药材料还广泛应用于药物制剂领域，如缓释药物载体、靶向药物传递系统等，这些材料能够提高药物的生物利用度，减少药物的副作用，提高药物的疗效。
总的来说，生物医药材料在医疗和医学研究领域发挥着重要作用，对于提高医学技术水平，改善人类生活质量起着至关重要的作用。
随着生物技术的不断发展和进步，相信生物医药材料将会有更广阔的应用前景，为人类健康事业做出更大的贡献。
常用的生物医学材料3篇
常用的生物医学材料生物医学材料是医学领域中应用非常广泛的一类材料，具有生物相容性、生物降解性等优异的性能，可用于医学器械、生物工程、组织工程、药物传递等领域。
本文将介绍常用的生物医学材料，以及它们的应用。
一、天然高分子材料天然高分子材料是一种来源广泛、成本相对较低的生物医学材料，主要包括胶原蛋白、海藻酸钠、明胶、蛋白质多糖等。
这些材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物活性等优良特性，可被广泛应用于生物医学领域。
1. 胶原蛋白胶原蛋白是一种天然的蛋白质，与人体的组织相容性极好，被广泛应用于生物材料领域。
它具有良好的生物可降解性、表面生物亲和性、机械性能等性质，可用于制备生物材料、生物织构、组织工程、药物控释等领域。
例如，胶原蛋白可以制备成为薄膜、胶原棒、胶原丝等形态用于各类生物医学领域。
2. 海藻酸钠海藻酸钠是一种从海藻提取的天然高分子多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它具有多种生物活性，例如抗炎、抗肿瘤、生物黏附等特性，可被广泛应用于药物控释、创伤修复、组织工程等领域。
在组织工程方面，海藻酸钠可用于制备各种三维支架型组织工程模板，用于手术修复或重建人体失去的组织器官。
3. 明胶明胶是一种从动物骨骼中提取的天然胶体，具有优异的生物相容性和生物可降解性。
它可被制备成为各种形状的生物工程材料，例如人工骨、人工软骨、人工皮肤等。
它还可以用于药物控释，例如可以制备成为药片或胶囊，实现药物的缓释。
二、合成高分子材料合成高分子材料是一种通过化学反应或物理变化合成而成的材料，包括聚乳酸、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。
这些材料具有着广泛的应用，如药物控释、组织工程、生物成像等领域。
1. 聚乳酸聚乳酸是一种生物降解性高分子材料，广泛应用于组织工程、药物传递等方面。
它具有良好的生物可降解性和生物相容性，可以在体内迅速分解，因此不会对人体产生不良反应。
聚乳酸的应用非常广泛，例如可以制备成为人工骨、人工软骨、人工血管等，还可以用于药物缓释。
第四章生物医用材料-精选文档
聚乙交酯-丙交酯（PGLA）
聚-对-二氧杂环已酮（PDS）
[ ( ( C O C O ) C H C H O C H O C H C O . . . C O ) ] O 2 2 O P P C H 3 C H 3
[ C H C H ] C OO OC H 2 2 2 P
3.按生物医学用途分类
①硬组织相容性生物医学高分子材料 ②软组织相容性生物医学高分子材料 ③血液相容性生物医学高分子材料 ④药物和药物控释生物医学高分子材料
4.4 对医用高分子材料的基本要求
4.4.1 对医用高分子材料本身性能的要求 1.耐生物老化性。对于长期植入的医用高分子材料，生物稳 定性要好，但对于暂时植入的医用高分子材料，则要求能够 在确定时间内降解为无毒的单体或片断，通过吸收、代谢过
古埃及人用棉花纤维、马鬃缝合伤口。公元前2500年的中国
和埃及的墓葬里被挖掘出假牙、假鼻和假耳朵。我国的隋唐时
期采用了银、锡、汞合金来填补牙齿。1851年。当天然橡胶
硫化法发明以后，人们用硬橡胶制作了人工牙托和鄂骨。
20世纪20年代。随着合成高分子材料的出现和发展，生
物医用材料也得到了快速的发展，逐渐出现了用高分子材料制
概念。如果说某种材料的生物相容性好，是指这种材料能够
与肌体相互适应，即材料对肌体没有显著或严重的不良反应，
肌体也不引起材料性能的改变。
生物相容性包括血液相容性、组织相容性和生物降解吸收
性。
1．血液相容性 指材料与血液接触时，不发生溶血或凝血。
具有抗血栓性能的材料的表面结构有以下特征。
(1)带负电荷表面 （2）具亲水性或疏水性均衡的表面 （3）具微相分离结构表面 （4）具接枝或涂覆抗凝血物质表面天然的抗凝血物质有尿 激酶、肝素、前列腺素等。 (5)伪内膜形成表面
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常用硬组织替代材料
生物医用金属材料
含Mo钴基合金
铸造钴铬钼合金最先在口腔科得到应用 20世纪30年代末 接骨板、骨钉等固定器械 20世纪50年代 人工髋关节
20世纪60年代，为提高力学性能，研制出锻造钴铬钨镍合金 和锻造钴铬钼合金 20世纪70年代，为改善疲劳性能，研制出锻造钴铬钼钨铁合 金和具有多相组织的MP35N钴铬钼镍合金
ISO定义，生物医学材料(Biomedical Materials)即生物材料 (Biomaterials)，指“以医疗为目的，用于与组织接触以形成功 能的无生命的材料”
另有定义：具有天然器官组织功能或天然器官部分功能的材料
特征：用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、 组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类特殊的 功能材料
应用于
人工关节（特别是受载荷最大的髋关节） 人工骨及骨科内处固定器件 齿科修复中的义齿，各种铸造冠、嵌体及固定桥 心血管外科及整形科等
由于其价格较高，加工困难，应用尚不普及
对生物医用材料的基本要求
其他要求
良好的空隙度，体液及软硬组织易于长入 易加工成形，使用操作方便 热稳定好，高温消毒不变质等性能
8.5 生物医用材料应用实例
常用硬组织替代材料
人工关节
1890 Gluck首先应用象牙制造下颌关节 1938 Wiles用不锈钢作髋臼与股骨头，而后 Moor开展了人工股骨 节置换术 1940 Wder兄弟用合成树脂制造人工关节 1951 开始全髋人工关节置换术 1952 Habowsh用固定牙的丙烯酸脂固定人工髓关节，合成树脂开 始用于人工关节与骨的结合 1958 Charnhey根据重体环境滑润理论，用聚四氟乙烯髋臼 和金属 股骨头制成低磨擦的人工关节 1962 Charnley把高密度聚乙烯髋臼和直径为22毫米的金属股骨头 组成全髋人工关节，并用骨水泥（甲基丙烯酸脂）固定，获 得较满意的效果 自此，人工关节置换术进入实际应用的新阶段。
生物医用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。
生物惰性医用硅橡胶—人工耳、人工鼻、人工颌骨等 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 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
经过长期研究 和临床筛选而 得到广泛应用 的金属材料主 要有
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不锈钢 钴基合金 钛及其合金 形状记忆合金 贵金属 钽、铌、锆 磁性合金
生物医用金属材料
常用硬组织替代材料
不锈钢成本低，但在体内有腐蚀和组织反应等
不锈钢中添加Mo可克服铬钝化膜在氧化环境中耐腐蚀性能, 降低碳含量，可防止晶间腐蚀 常用来制作各种人工关节和骨折内固定器、截骨连接器等，也 用于牙科等各种器件(针、钉、髓内针、齿冠、三棱钉)制造
Chapter8Biomedic alMaterials
生物医用材料
Chapter8 Polymer
1
本章内容
8.1 生物医用材料概述 8.2 生物医用材料发展简史 8.3 生物医学材料的种类 8.4 生物医用材料的特征与评价 8.5 生物医用材料应用实例
Chapter8 Polymer
2
8.1 生物医用材料概述
自体组织 如人体听骨、血管等替代组织
同种异体器官及组织 如不同人体之间的器官移植
异种器官及组织 如动物骨、肾替换人体器官
天然生物材料 如动物骨胶原、甲壳素、珊瑚等
人工合成材料 如各种人工合成的新型材料
生物医用材料分类
按材料使用部位
生物医用材料分类
硬组织材料 骨、牙齿用材料
软组织材料 软骨、脏器用材料
硬组织相容性材料 主要用于生物机体的关节、牙齿及其他骨组织
软组织相容性材料 主要用于人工皮肤、人工气管、人工食道等
血液相容性材料 主要用于人工血管、人工心脏、血浆分离膜、血 液灌流用吸附剂、细胞培养基材等
生物降解材料 主要用于吸收型缝合线、药物载体、愈合材料、 粘合剂以及组织缺损用修复材料
按材料来源
钴镍合金 铸造钴镍合金首先在口腔中得到应用 20世纪30年代末 应用于制作接骨板、骨钉等内固定器械 50年代 成功制成人工髋关节 60年代 研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金，提高力学性能，并应 用于临床 70年代 研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相组织的MP35N钴铬钼镍合金， 改善钴基合金抗疲劳性能，应用于临床
心血管材料 心血管及导管材料
血液代用材料 人工红血球、血浆等
分离、过滤、透析膜材料 血液净化、肾透析以及人工肺气体透过材料等
8.4 生物医用材料的特征与评价
除了应具有必要的理化性能外，生物医用材料还需要 满足在生理环境下的生物学要求，具有良好的生物相 容性
这是生物材料区别于其它材料的基本特征
生物医学材料的安全性评价指采用生物学方法来检测材
现 代 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代
生物陶瓷
从20世纪60年代初开始应用于生物材料 多晶氧化铝陶瓷 低温各向同性碳 生物玻璃 羟基磷灰石（生物活性陶瓷） 生物陶瓷复合材料 引入活体细胞或生长因子的生物陶瓷构架
Harold Ridley，二战后发明眼内透镜（人工晶状体）
现 代 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代
生物医用高分子 始于20世纪50年代有机硅聚物的发展 有机硅聚合物 聚甲基丙烯酸甲脂（骨水泥）
生物医用高分子材料大发展，制作了人工心瓣膜、人工血管、人 工骨、手术缝合线等
20世纪90年代后，借助于生物技术 和基因工程的发展，由无生物存活 性材料扩展到具有生物学功能的材 料领域，其基本特征是具有促进细 胞分化、增殖、诱导组织再生、参 与生命活动等功能。
隋末唐初，银膏补牙--成分是银、锡、汞、铜、锌，类似于现代牙 齿填充材料汞齐合金
近代 最先应用于临床实践的金属材料是 金、银、铂等贵重金属（良好的化 学稳定性和易加工性）
1588 用黄金板修复颚骨 1755 用金属固定体内骨折 1829 通过多种金属的系统动物 实验，发现金属铂对机体组织刺激 性最小 1851 发明天然橡胶的硫化方法 后，开始利用天然高分子硬橡木制 作人工牙托和颚骨进行临床治疗 1892 用硫酸钙填充骨缺损，这 是陶瓷材料植入人体的最早实例
生物材料不是药物，其 治疗途径是以生物机体 直接结合和相互作用为 基本特征的
8.2 生物医用材料发展简史
古代（利用天然物质和材料治病）
BC5000 黄金修复失牙 BC3500 古埃及，棉花纤维、马鬃等缝合伤口
印第安人使用木片修补受伤的颅骨 BC2500 中国、埃及，假牙、假手、假鼻、假耳等人工假体
心脏向临床应用跨越 可形成假生物内膜的编织涤纶管—人工血管向实用化飞跃
8.3 生物医学材料的种类
目前被详细研究过的生物医用材料已超过1000种，被广泛 应用的有90多种材料，1800多种制品。
全球生物医用材料细分市场发展
其他医疗 器械制品
矫形外科修复 材料和制品
心血管系统修复材 料、血液净化材料
不产生吸水膨润、软化变质
自身不变化
玻璃钢人工颅盖骨
对生物医用材料的基本要求
生物医用材料的特征与评价
具有必要的强度、耐磨性、耐疲劳、润滑性能
如髋关节在静止状态承受体重的1/2，水平步行时承受的重量为 静止时的3.3倍，而跑步时则为4倍以上。此外，每步行1km约活 动1000次，每年约承受(1 ~ 3)×106次重复负荷的作用
常用硬组织替代材料 人工关节
现已研制出膝、髋、肘、肩、指、趾关节假体用于临床 欧美等国家每年全髋置换超过80万例
我国人工关节置换术达25万例
髋关节
常用硬组织替代材料
人工关节磨损病因
无菌松动是人工关节置换后最 常见的并发症和最终失效的主 要因素
磨损产物—磨屑是导致无菌松 动的原因
常用硬组织替代材料
常用硬组织替代材料
生物医用金属材料 外科用金属材料
是临床应用最广泛的承力植入材料
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
金属材料种类很多，但能在人体生理环境条件下长 期安全服役的却不多
料对受体的毒副作用，从而预测该材料在医学实际应用中的安全 性；包括对局部组织、血液与整体反应及对受体的遗传效应
对生物医用材料的基本要求
生物医用材料的特征与评价
对于人体组织无刺激性、无毒副作用、无致癌性
唾液、血液、间质液均含Cl-、Na+、K+离子。接触人体各种体 液(唾液、淋巴液、血液)时，应有良好的耐蚀性
现 代 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代
钛 金属钛，优异的耐蚀性、生物相容性、密度低； • 20世纪40年代 制作外科植入体 • 50年代 用纯钛制作接骨板和骨钉 • 70年代 Ti6A14V合金（强度比纯钛高，耐蚀性和密度与之相似）、 TiSAl2.5Sn合金和钛钼锌锡等合金获得应用 • 从而使钛和钛合金成为继不锈钢和钴基合金之后的又一类重要医用金 属材料 • 70年代后 NiTi系为代表的形状记忆合金逐渐在骨科和口腔科得到应用， 并成为医用金属材料的重要组成部分
全球生物医用材料细分市场发展
我国生物医用材料产业现状
• 我国生物材料和制品所占世界市场份额不足1.5％ • 产品技术水平处于初级阶段，且产品单一 • 同类产品与国外产品比，基本上属于仿制，自主知识产权较少 • 生物医用材料与制品70-80%要依靠进口 • 产业处于起步阶段
按材料功能
生物医用材料分类
高分子与钛合金人造髋骨
对生物医用材料的基本要求
生物医用材料的特征与评价
生物体组织、与血液有相容性