生物医学材料PPT课件
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《生物医用药用材料》PPT课件
（2）无机有机复合是当前研究热点之一
（3）材料的多元复合是发展的重要方向
（4）具有特异性能的生物活性材料；
（5）力学相容性好又有促进组织生长功能的材 料；
（6）具有人体组织结医构学P的PT 复合材料
19
HAP的粉体制备方法 主要包括：固相反应法、 化学沉淀法、水热合成法、 溶胶—凝胶法、醇化合物 法等几种。
Ca10(PO4)6(OH)2
HAP系生物 材料的研究现状
（1）HAP的粉体制备工艺
（2）羟基磷灰石的成型与 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
医学PPTຫໍສະໝຸດ 201.2 生物材料的国（内A）外成研型工究艺 现状 常用的成型工艺主要有：注浆成型、 压制成型、等静压成型和凝胶浇注成型 等。
医学PPT
2
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
医学PPT
3
❖ 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。
（ B ） 一 般 报 道 的 整 体 HAP 的 弯 曲 强 度 在 30 ～ 177MPa之间，人体致密骨的弯曲强度在170MPa
左右。 （1）HAP的粉体制备工艺
（C）一般报道的整体HAP的断裂韧性在
0.7MPa ·m1/（2左2右），人羟体基骨磷的断灰裂石韧性的在成2-1型0 与 MPa · m1/2之烧间结。 工艺
生物医学材料
生物材料的发展概述
生物医学材料应用广泛，仅高分子材料，全世界 在医学上应用的就有90多个品种、1800余种制品， 西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以 10%～20%的速度增长。
我国生物医用材料产业取得很大进步，但是产品 结构不尽合理，细分程度低，一般、传统和初级 的产品占多数，高端产品仍以进口为主；研究仍 以仿制为主，缺少真正具有自主技术的创新产品； 从事生物医学材料的大企业太少；生物医学材料 的主要原材料也依靠进口。
不锈钢的耐蚀性和屈服强度可以通过冷加 工而提高，避免疲劳断裂。 一般制成多种形状，如针、钉、髓内针、 齿冠、三棱钉等器件和人工假体而用于临 床，还用于制作各种医疗仪器和手术器械。
医用金属材料：不锈钢
按显微组织的特点可分为:
奥氏体不锈钢 铁素体不锈钢 马氏体不锈钢 沉淀硬化型不锈钢等
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
金属腐蚀
生物体内的腐蚀性环境：
（1）含盐的溶液是极好的电解质，促进了电化学腐蚀 和水解； （2）组织中存在具有催化或迅速破坏外来成分能力的 多种分子和细胞。
②生物相容性好，在体内不被排斥，无炎症， 无慢性感染，种植体不致引起周围组织产生局 部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合， 具有生物活性； ③无溶血、凝血反应等。
生物医学材料的基本要求
(二)化学稳定性
①耐体液侵蚀，不产生有害降解产物； ②不产生吸水膨润、软化变质； ③自身不变化等。
(三)力学条件
①足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉伸、剪 切等； ②具有适当的弹性模量和硬度； ③耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。
生物医学高分子材料课件
化学法
利用化学反应将药物与高 分子材料结合，如接枝共 聚法、药物嵌入聚合物网 络法等。
生物法
利用生物分子和生物过程 将药物与高分子材料结合 ，如抗体偶联法、基因载 体法等。
高分子药物载体的性能评价
安全性评价
主要包括急性毒性试验、长期毒 性试验、致畸致癌性试验等，以 确保药物载体对人体的安全性。
有效性评价
生物医学高分子 材料课件
汇报人： 日期:
目录
• 生物医学高分子材料概述 • 生物相容性高分子材料 • 生物降解性高分子材料 • 高分子药物载体 • 高分子组织工程支架材料 • 研究展望与挑战
01
生物医学高分子材料概述
定义与分类
生物医学高分子材料
指用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官的材料。
分类
根据应用部位和功能，可分为生物惰性、生物活性、生物降 解和生物相容性高分子材料。
生物医学高分子材料的特性
生物惰性
指在体内稳定，不发生化学反应，无毒无害 。
生物降解
在体内可被分解为小分子，无害化排出体外 。
生物活性
具有诱发机体免疫反应的能力。
生物相容性
与人体组织相容，无排异反应。
生物医学高分子材料的应用
生物活性评价
检测支架材料是否具有促进 细胞生长和分化的生物活性 。
安全性评价
对支架材料进行安全性评估 ，包括急性毒性、慢性毒性 、致敏性等。
06
研究展望与挑战
新材料设计及制备技术展望
发展新的聚合反应
01
研究新的聚合反应，如活性聚合、基团转移聚合等，以实现高
分子材料的精确控制合成。
纳米技术和3D打印
骨骼系统
用于制作人工关节、骨板、骨 钉等。
生物医学材料和生物体间的相互作用培训课件
生物医学材料和生物体间的相互作用
24
所谓内源性钙化是指材料本身的因 素所引起的钙化。外源性钙化则是 指材料以外的因素如血细胞等所引 起的钙化。
生物医学材料和生物体间的相互作用
25
材料与血液接触后，其表面会有多 种细胞的沉积，这些细胞在这些区 域沉积很长一段时间后，细胞就会 死亡，局部的pH值就会改变，从 而吸附钙质，首先形成无定形磷酸 钙盐，随后转变成结晶型磷酸钙， 最后形成羟基磷灰石。这就是钙化 产生的一个基本过程。
生物医学材料和生物体间的相互作用
17
（二）钙化
生物医学材料和生物体间的相互作用
18
生物医学材料表面形成钙化常使材 料丧失功能，使植入失败。
生物医学材料和生物体间的相互作用
19
生物体内产生的病理钙化有两种， 一种为转移性钙化，另一种为营养 不良性钙化。
生物医学材料和生物体间的相互作用
20
转移性钙化是由于组织中钙含量都 是正常的，也就是说不会有转移性 钙化产生，所以在血泵上形成的钙 化属于营养不良性钙化。
生物医学材料和生物 体间的相互作用
生物医学材料植入体内对宿主人 体的影响是一个相当复杂的病理 过程。其中感染、钙化和肿瘤这 些现象的临床意义极其重要。
生物医学材料和生物体间的相互作用
2
（一）感染
生物医学材料和生物体间的相互作用
3
感染是植入材料在临床上最常见的 主要并发症之一，植入患者的大约 １％～１０％发生感染。
生物医学材料和生物体间的相互作用
49
生物医学材料导致产生一系列的全 身免疫反应，包括体液反应和细胞 反应。其中，体液反应包括凝血系 统的激活、补体系统的激活、激肽 系统的激活、溶纤系统的激活等。
生物医学高分子材料课件
生物医学高分子材料课件
在这个生物医学高分子材料课件中，我们将探讨高分子材料的概念、分类以 及其在医学领域的应用和未来前景。
高分子材料的概念
高分子材料是由大量重复单元组成的材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。 这些材料常常被用于制造医疗设备、人工器官和药物传递系统等。
高分子材料的分类
合成高分子材料
生物相容性
能够与生物体相容并且不引起 免疫反应，减少排斥反应的发 生。
机械特性
具有良好的力学性能，可以模 拟和替代人体组织的功能。
生物降解性
在体内可以逐渐降解和代谢， 减少二次手术的需求。
生物医学高分子材料的研究与发展
1
基础研究
对生物医学高分子材料进行基础性的研
改进和优化
2
究，探索材料的性质和应用潜力。
总结和展望
生物医学高分子材料是现代医学领域的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
通过持续的研究和创新，我们可以开发出更多高效、安全和可持续发展的生 物医学高分子材料。
通过改进材料的制备方法和调控技术，
提高材料的性能和稳定性。
3
临床应用
将优秀的生物医学高分子材料应用于临 床实践，改善疾病治疗和患者生活质量。
生物医学高分子材料的未来前景
随着科学技术的发展和人们对健康需求的增加，生物医学高分子材料将在医学领域发挥更大的作用。 未来，我们可以期待更先进的材料设计和更广泛的应用领域，为人类健康带来更多福音。
2 药物传递系统Βιβλιοθήκη 将药物包裹在高分子材料中，控制药物的释 放速率和位置，以提高治疗效果。
3 医疗器械和诊断工具
使用高分子材料制造具有特殊功能的医疗器 械和诊断工具，提供更准确和便捷的医疗服 务。
在这个生物医学高分子材料课件中，我们将探讨高分子材料的概念、分类以 及其在医学领域的应用和未来前景。
高分子材料的概念
高分子材料是由大量重复单元组成的材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。 这些材料常常被用于制造医疗设备、人工器官和药物传递系统等。
高分子材料的分类
合成高分子材料
生物相容性
能够与生物体相容并且不引起 免疫反应，减少排斥反应的发 生。
机械特性
具有良好的力学性能，可以模 拟和替代人体组织的功能。
生物降解性
在体内可以逐渐降解和代谢， 减少二次手术的需求。
生物医学高分子材料的研究与发展
1
基础研究
对生物医学高分子材料进行基础性的研
改进和优化
2
究，探索材料的性质和应用潜力。
总结和展望
生物医学高分子材料是现代医学领域的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
通过持续的研究和创新，我们可以开发出更多高效、安全和可持续发展的生 物医学高分子材料。
通过改进材料的制备方法和调控技术，
提高材料的性能和稳定性。
3
临床应用
将优秀的生物医学高分子材料应用于临 床实践，改善疾病治疗和患者生活质量。
生物医学高分子材料的未来前景
随着科学技术的发展和人们对健康需求的增加，生物医学高分子材料将在医学领域发挥更大的作用。 未来，我们可以期待更先进的材料设计和更广泛的应用领域，为人类健康带来更多福音。
2 药物传递系统Βιβλιοθήκη 将药物包裹在高分子材料中，控制药物的释 放速率和位置，以提高治疗效果。
3 医疗器械和诊断工具
使用高分子材料制造具有特殊功能的医疗器 械和诊断工具，提供更准确和便捷的医疗服 务。
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。
生物医学ppt图片
免疫抑制治疗
02
使用免疫抑制剂或生物制剂等药物，抑制过度的免疫反应，减
轻组织损伤和炎症。
细胞治疗
03
通过调节免疫细胞的功能或数量，恢复免疫系统的平衡，如
CAR-T细胞疗法和干细胞移植等。
17
04
生物医学前沿研究动态
2024/1/28
18
基因组学研究进展
2024/1/28
精准医学与基因测序
基因测序技术的快速发展为精准医学提供了有力支持，通 过对个体基因组的深入解析，可以实现疾病的个性化诊断 和治疗。
谢组学和基因组学技术。
2024/1/28
靶向治疗
通过特异性地针对肿瘤细胞表面的 受体、信号通路或基因变异，设计 药物或治疗方法，降低对正常细胞 的损伤。
免疫治疗
利用人体自身的免疫系统来攻击肿 瘤细胞，如CAR-T细胞疗法和PD1/PD-L1抑制剂等。
14
神经退行性疾病诊断与治疗
生物标志物检测
通过检测脑脊液或血液中的生物 标志物，如β-淀粉样蛋白和tau 蛋白，进行阿尔茨海默病等神经
肠道微生物与疾病关系研究
肠道微生物与多种疾病的发生和发展密切相关，如肥胖、 糖尿病和自身免疫性疾病等，肠道微生物组学研究为这些 疾病的预防和治疗提供了新的思路。
微生物组学技术与应用
微生物组学技术包括微生物的分离、培养和鉴定等，在食 品安全、环境保护和生物医药等领域具有广泛应用前景。
22
05
生物医学伦理与法律问题 探讨
揭示生命本质
生物医学通过研究生物体的各种生命现 象，有助于揭示生命的本质和规律。
疾病预防与治疗
生物医学的发展促进了医学的进步，为 疾病的预防和治疗提供了更多的手段和 方法。
第十章天然高分子生物医学材料PPT课件
天然高分子生物医学材料 (Natural Polymer
Biomedical Materials)
1
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前言
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2
构成人类肌体的基本物质，诸 如蛋白质、核糖核酸、多糖、 一些脂质都是高分子化合物； 人类肌体的皮肤、肌肉、组织 和器官都是由高分子化合物组 成的。
但经过严格脱乙酰的处理后， 由于氨基酸的可溶性，一般在 壳聚糖中就不再含氨基酸，即 使有也极其微量。
41
壳聚糖的金属离子含量正在引 起人们的逐渐重视，因为过高 的金属对于制作医用品（例如 血液透析膜）是不适宜的。
42
壳聚糖不溶于水和碱液中，只 溶于稀的盐酸、硝酸等矿物质 和甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二 酸等有机酸。
33
醋酸纤维素的性质主要取决于 乙酰化程度，增塑剂的性质和 比例，亦取决于纤维素分子的 链长。
34
纤维素及其衍生物还可以用作 载体进行多种酶的固定，微胶 囊的制备和药物释放系统，齿 科修补材料和止血剂。
35
二、甲壳素与壳聚糖
36
甲壳素的学名为１，４—２— 乙酰胺基—α—脱氧—β—Ｄ葡 聚糖。壳聚糖是甲壳素脱去部 分乙酰基后的产物。
39
甲壳素和壳聚糖的制备方法比 较简单，工艺已很成熟。采用 虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱 钙，再用１０％的碱液脱除蛋 白即得到甲壳素。如继续以浓 碱去乙酰基则得到壳聚糖。壳 聚糖的脱乙酰化度和分子量是 其两项重要参数。
40
甲壳素一般来源于甲壳类动物， 因而发现其有明显的氨基酸含 量，即使经过碱处理仍然
18
纤维的结晶程度在不同天然纤 维间也存在差异，一般来说， 随着结晶程度的提高其抗张 程度、硬度、密度增加，但弹 性、韧性、膨润性、吸水性、 化学反应性下降。精制的天然 纤维素其结晶度约为７０％， 丝光纤维约为４８％，再生纤 维约为３８％～４０％。
Biomedical Materials)
1
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2
构成人类肌体的基本物质，诸 如蛋白质、核糖核酸、多糖、 一些脂质都是高分子化合物； 人类肌体的皮肤、肌肉、组织 和器官都是由高分子化合物组 成的。
但经过严格脱乙酰的处理后， 由于氨基酸的可溶性，一般在 壳聚糖中就不再含氨基酸，即 使有也极其微量。
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壳聚糖的金属离子含量正在引 起人们的逐渐重视，因为过高 的金属对于制作医用品（例如 血液透析膜）是不适宜的。
42
壳聚糖不溶于水和碱液中，只 溶于稀的盐酸、硝酸等矿物质 和甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二 酸等有机酸。
33
醋酸纤维素的性质主要取决于 乙酰化程度，增塑剂的性质和 比例，亦取决于纤维素分子的 链长。
34
纤维素及其衍生物还可以用作 载体进行多种酶的固定，微胶 囊的制备和药物释放系统，齿 科修补材料和止血剂。
35
二、甲壳素与壳聚糖
36
甲壳素的学名为１，４—２— 乙酰胺基—α—脱氧—β—Ｄ葡 聚糖。壳聚糖是甲壳素脱去部 分乙酰基后的产物。
39
甲壳素和壳聚糖的制备方法比 较简单，工艺已很成熟。采用 虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱 钙，再用１０％的碱液脱除蛋 白即得到甲壳素。如继续以浓 碱去乙酰基则得到壳聚糖。壳 聚糖的脱乙酰化度和分子量是 其两项重要参数。
40
甲壳素一般来源于甲壳类动物， 因而发现其有明显的氨基酸含 量，即使经过碱处理仍然
18
纤维的结晶程度在不同天然纤 维间也存在差异，一般来说， 随着结晶程度的提高其抗张 程度、硬度、密度增加，但弹 性、韧性、膨润性、吸水性、 化学反应性下降。精制的天然 纤维素其结晶度约为７０％， 丝光纤维约为４８％，再生纤 维约为３８％～４０％。
医学生物学ppt课件
• 主动运输：物质逆浓度梯度进行的跨膜运输，需要消耗能量。根据运输蛋白的作用机制不同，主动运输可分为 原发性主动运输和继发性主动运输。原发性主动运输通常由ATP直接提供能量，通过运输蛋白实现物质的跨膜 运输；继发性主动运输则利用原发性主动运输所形成的某些离子的浓度梯度，在这些离子顺浓度梯度扩散的同 时使其他物质逆浓度梯度和（或）电位梯度跨膜运输。
揭示生命的本质和规律，探索疾病的发生、发展和转归机制，为疾病 的预防、诊断和治疗提供科学依据。
医学生物学的研究对象和内容
研究对象
包括生物大分子、细胞、组织、 器官和生物体等各个层次的生命 现象。
研究内容
包括生物大分子的结构与功能、 细胞的结构与功能、细胞增殖与 分化、遗传与变异、免疫与疾病 等方面的研究。
生理意义
在无氧条件下，为机体提供能量； 在有氧条件下，为红细胞和脑细胞 等提供能量。
糖的有氧氧化途径及调控机制
丙酮酸氧化脱羧
丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生 成乙酰辅酶A。
三羧酸循环
乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成 柠檬酸，开始三羧酸循环，产生
大量ATP。
关键酶及调控
柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和 α-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧 酸循环中的关键酶，其活性受到
生物膜的结构特点
生物膜具有流动性，包括膜脂的流动 性和膜蛋白的运动性；生物膜还具有 不对称性，包括膜脂分布的不对称性 和膜蛋白分布的不对称性。
物质跨膜运输的方式及特点
• 被动运输：物质顺浓度梯度进行的跨膜运输，不需要消耗能量。包括简单扩散和易化扩散两种方式。简单扩散 是脂溶性物质顺浓度梯度进行的跨膜运输；易化扩散则是非脂溶性物质或亲水性物质，如Na+、K+、Cl-等离 子，在细胞膜特殊蛋白质的帮助下进行的跨膜运输。
揭示生命的本质和规律，探索疾病的发生、发展和转归机制，为疾病 的预防、诊断和治疗提供科学依据。
医学生物学的研究对象和内容
研究对象
包括生物大分子、细胞、组织、 器官和生物体等各个层次的生命 现象。
研究内容
包括生物大分子的结构与功能、 细胞的结构与功能、细胞增殖与 分化、遗传与变异、免疫与疾病 等方面的研究。
生理意义
在无氧条件下，为机体提供能量； 在有氧条件下，为红细胞和脑细胞 等提供能量。
糖的有氧氧化途径及调控机制
丙酮酸氧化脱羧
丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生 成乙酰辅酶A。
三羧酸循环
乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成 柠檬酸，开始三羧酸循环，产生
大量ATP。
关键酶及调控
柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和 α-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧 酸循环中的关键酶，其活性受到
生物膜的结构特点
生物膜具有流动性，包括膜脂的流动 性和膜蛋白的运动性；生物膜还具有 不对称性，包括膜脂分布的不对称性 和膜蛋白分布的不对称性。
物质跨膜运输的方式及特点
• 被动运输：物质顺浓度梯度进行的跨膜运输，不需要消耗能量。包括简单扩散和易化扩散两种方式。简单扩散 是脂溶性物质顺浓度梯度进行的跨膜运输；易化扩散则是非脂溶性物质或亲水性物质，如Na+、K+、Cl-等离 子，在细胞膜特殊蛋白质的帮助下进行的跨膜运输。
生物医用材料系列3--天然高分子生物医学材料ppt课件
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25
• 甲壳素和壳聚糖的制备方法：比较简单，工艺成 熟：
– 采用虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱钙，
– 再用10%的碱液脱去蛋白即得甲壳素。
– 如继续以浓碱去乙酰基则得到壳聚糖。
– 壳聚糖的脱乙酰化度和分子量是其两项重要参数。
பைடு நூலகம்
– 脱乙酰化程度的测定可以采用核磁共振、红外光谱、 电位滴定、质谱、化学滴定等方法，一般用 Muzzarelli提出的紫外分光光度法。
– 天然纤维素属纤维Ⅰ型， – 再生纤维素属纤维Ⅱ型。 • 用强碱处理天然纤维，结晶结构发生变化，由Ⅰ型 变为Ⅱ型。 • 用铜胺碱溶液溶解天然纤维素，再进行还原沉淀， 也可使其转变为Ⅱ型结构。 • 从热力学角度考虑，Ⅱ型结构更为稳定。
.
9
• 纤维的结晶程度在不同天然纤维也存在差异，
– 随着结晶程度的提高，其抗张程度、硬度、密度 增加，
天然高分子生物医学材料
第一节 天然多糖类材料 第二节 天然蛋白质材料
.
1
• 人们对生命科学的浓厚兴趣在于人类本身就是
生命，
• 人们对生物医学高分子材料的重视与关切是因 为
–构成人体肌体的基本物质，诸如蛋白质、核
糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物；
–人类肌体的皮肤，肌肉，组织和器官都是由
高分子化合物组成的。
• 直到1887年Edderbase 用盐酸水解甲壳素得到了氨基葡
萄糖，并用化学方法和X射线衍射法确立了甲壳素的结
构。
.
24
• 甲壳素的发现至今已有一百多年历史，但它的发展比 较缓慢。
• 1977年，在美国波士顿召开第一届甲壳素/壳聚糖国 际学术计论会。
• 特别是近年来，发现它们在纺织、印染、造纸、食品 加工、水处理特别是在生物技术、医学、生物医学工 程等众多方面具有极大的潜在应用价值和广阔的发展 前景才逐渐受到人们的普遍重视。
生物医用材料系列4--生物医学金属材料ppt课件
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34
金属的毒性主要作用于细胞，可抑制酶的活动， 阻止酶通过细胞膜扩散和破坏溶酶体。
利用测定乳酸脱氢酶(LDH)和6~磷酸葡萄糖脱氢 酶(G~6~PD)活性法检测植入金属对鼠类吞噬细胞的 影响，可以表明；
✓ 有毒金属如钴镍和钴铬合金能损伤细胞，释放 LDH， 降低G~6~PD的活性，
✓ 但钛、铬、钼则能为吞噬细胞所耐受。
.
23
.
24
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25
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26
.
27
提高金属的抗蚀性能措施：
主要依靠其表面保护层和光洁度。 表面保护层借助钝化来实现。铬有最佳的钝化性 能，故合金中含铬量高越易钝化。 金属表面抛光越细，表面活化中心出现越晚，耐 蚀性也随之提高。 除金属材料必须具有良好的钝化性能、合适的成 分与结构外，技术人员必须有正确的操作技术。
– 静力下股骨头负荷压力从头凸面呈放射状向内 传递，应力增高，股骨近端内侧承受的后应力 较大。如股骨头负荷为45.36kg 时，股骨近端内 侧骨皮质应力高达8.27Mpa. 由强大肌力牵拉， 实际应力比理论值还要大三倍。
.
41
人工股骨头每年还要经受3.65106次交变载荷（ 每日一万步计），故材料必须具有高抗疲劳和耐磨损 性能。
+++ 100
0
±
钨W 183.5 1.25
+++ 100
0
-
Te
3
1.28
0
127.6
Ⅶ
锰Mn 054.94 0.52
100 稍抑制 18
+
Ⅷ
铁Fe 55.85 0.55 0.00 -
100 抑制
32
++
生物医学材料
生物医学材料以其独有的医学应用特性 推动了一个新产业的发展， 推动了一个新产业的发展 ， 成为经济的新的 增长点。通过对生物材料特性的分析，把握 增长点。 通过对生物材料特性的分析， 生物医学材料产业的现状和动态， 生物医学材料产业的现状和动态 ， 有助于制 定相关的措施形成我国生物医学材料产业的 核心竞争力。生物医学材料以其显著的社会 核心竞争力。 效益引人瞩目。随着社会需求量的增加， 效益引人瞩目 。 随着社会需求量的增加 ，这 一领域的市场潜能更是可观。 一领域的市场潜能更是可观 。 许多国家日益 看好这一高速成长、前景广阔的产业， 看好这一高速成长 、 前景广阔的产业 ， 纷纷 加大投入， 加大投入 ， 进行科研开发和产业化经营 。
生物医学金属材料的特殊要求
（1）抗腐蚀性 （2）低毒性或无毒性 （3）高机械性能
常见生物医学金属材料
贵金属 不锈钢 钴基合金 钛和钛合金 多孔材料和复合材料
无机生物医学材料从主要成分 来看，包括生物陶瓷、生物玻璃 来看，包括生物陶瓷、 生物陶瓷 碳素材料。1808年就已用陶瓷 和碳素材料。1808年就已用陶瓷 来镶牙， 20年来由于无机生物 来镶牙，近20年来由于无机生物 学材料性能的改善及复合材料发 展的需要， 展的需要，这类材料的研制和应 用都有了较大的发展。 用都有了较大的发展。
生 物 陶 瓷 碳 素 材 料
生物医学高分子材料种类庞 大，已获得应用的材料品种近百 制品近2000 2000种 种，制品近2000种。主要是高分 子材料的血液相容性， 子材料的血液相容性，血液相容 性就是指血液对与它接触的非存 活材料和器件产生合乎要求的反 应的一种性能。 应的一种性能。
杂化生物医学材料和非活性材料所 组合的新型材料， 组合的新型材料，是制造高生理功能 的人工器官的较为理想的材料。 的人工器官的较为理想的材料。杂化 生物医学材料主要是人工材料与圣体 材料的组合， 材料的组合，它包括用于组织结构材 料的多糖类等生理活性物质杂化， 料的多糖类等生理活性物质杂化，以 固ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化酶为代表的功能性杂化材料和 杂化细胞三类。 杂化细胞三类。
生物医学金属材料的特殊要求
（1）抗腐蚀性 （2）低毒性或无毒性 （3）高机械性能
常见生物医学金属材料
贵金属 不锈钢 钴基合金 钛和钛合金 多孔材料和复合材料
无机生物医学材料从主要成分 来看，包括生物陶瓷、生物玻璃 来看，包括生物陶瓷、 生物陶瓷 碳素材料。1808年就已用陶瓷 和碳素材料。1808年就已用陶瓷 来镶牙， 20年来由于无机生物 来镶牙，近20年来由于无机生物 学材料性能的改善及复合材料发 展的需要， 展的需要，这类材料的研制和应 用都有了较大的发展。 用都有了较大的发展。
生 物 陶 瓷 碳 素 材 料
生物医学高分子材料种类庞 大，已获得应用的材料品种近百 制品近2000 2000种 种，制品近2000种。主要是高分 子材料的血液相容性， 子材料的血液相容性，血液相容 性就是指血液对与它接触的非存 活材料和器件产生合乎要求的反 应的一种性能。 应的一种性能。
杂化生物医学材料和非活性材料所 组合的新型材料， 组合的新型材料，是制造高生理功能 的人工器官的较为理想的材料。 的人工器官的较为理想的材料。杂化 生物医学材料主要是人工材料与圣体 材料的组合， 材料的组合，它包括用于组织结构材 料的多糖类等生理活性物质杂化， 料的多糖类等生理活性物质杂化，以 固ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化酶为代表的功能性杂化材料和 杂化细胞三类。 杂化细胞三类。
生物医学材料 ppt课件
用电弧等离子体溅射或电子束加热碳源而制取的 各向同性的碳薄膜，其膜厚度一般在1μm左右
应用
碳素材料是用于心血管系统修复的理想材料， 至今世界上已有近百万患者植入了LTI碳材的人 工心脏瓣膜。 碳纤维与聚合物相复合的材料可用于制作人工 肌键、人工韧带、人工食道等； 玻璃碳、热解碳可用于制作人工牙根和人工骨 等。
➢主要应用为脸部和额部的骨缺损、填补牙周 的空洞，还可作为药物的载体；
➢最早应用的生物降解材料是石膏，石膏的相 容性虽好，但吸收速度太快，通常在新骨未 长成就消耗殆尽而造成塌陷。
第三节 陶瓷生物医学材料
生物活性陶瓷
钛基合金
✓Ti密度小，比强度（强度／密度之比）高， 是不锈钢的3.5倍； ✓Ti与氧反应形成的氧化膜致密稳定，有很好的 钝化作用，因此， Ti合金具有很强的耐蚀性； ✓对人体毒性小，密度小，弹性模量接近于天然 骨，纯钛与钛合金植入物很少与周围组织反应， 采用钛基合金则有利于进一步提高植入金属材料 的性能。
※ 提高含碳量，形成马氏体组 织，有利于提高硬度；
※ 目前主要用于医疗器械。
第二节 金属生物医学材料
奥氏体不锈钢
性能
➢较好的耐蚀性； ➢具有高的塑性，易于加工变形制成各种形 状，无磁性，韧性好； ➢较好的生物相容性和综合力学性能，得到 广泛应用。
➢ 骨科：各种人工关节和骨折内固定器； ➢ 口腔科：镶牙、矫正和牙根种植等各种器件; ➢ 心血管科：传感器的外壳与导线、介入性治疗导丝
生物医学材料的定义 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天 然或人工合成的特殊功能材料，亦称生 物材料。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
【精品PPT】生物医学材料简介(源文档可编辑)
医
医学临床上广泛使用的也
学
有几十种，涉及到材料学
材
的各个领域。目前生物医
料 的 前 沿
学材料研究的重点是在保 证安全性的前提下寻找组 织相容性更好、耐腐蚀、
分
持久性更好的多用途生物
析
医学材料。
Kothari等将玻璃粘连蛋白
（vitronec-tion，VN）固定到钛表
生 物
面，并利用Westernblotting检测多 克隆抗体数量，发现固定VN的骨结 合界面上有相对多的蛋白存在。由
分
灰石和生物活性玻璃等），这类材料具有
类
能在生理环境中逐步降解和吸收，或与生
物机体形成稳定的化学键结合的特性，因
而具有极为广阔的发展前景。
生物医学复合材料 （Biomedical Composites）
生
生物医学复合材料是由两种
物 医
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
速度增长。
目前，比较有代表性的生物材料产
生
物
品包括：用于人工器官及代用品制造的
医
膨体聚四氟乙烯、低温各向同性碳、表
学
面修饰与交联的血红蛋白、碳化硅脂和
材 料
超高分子量聚乙烯等；用于人工关节及
产
骨替代的高分子量高密度聚乙烯、氧化
业
锆陶瓷、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚
发
物等；用于人工膜替换的甲基丙烯酸酯
料 的
人骨最为接近，有利于降低或消 除植入物与人骨界面的应力屏蔽， 避免假体松动，降低表面锈蚀。
进
另外钛金属强度高、无毒、生物
展
相容性好和抗腐蚀、抗疲劳，因 而成为矫形外科、骨骼置换和关
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锻造钴铬钼合金，并应用于临床20世纪60年代成功地制成人工髋关节
用于制作接骨板、 骨钉等固定器械
20世纪50年代 20世纪30年代
第二节 金属生物医学材料
钴基合金应用
• 整形外科：用于制造人工髋关节、膝关节 以及接骨板、骨钉、关节扣钉等
• 心脏外科：用于制造人工心脏瓣膜等
接骨板
人工髋关节
第二节 金属生物医学材料
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。
第二节
金属生物医学材料
第二节 金属生物医学材料
金属生物医学材料
金属生物医用材料必须是一类生物惰性材料，应具有: 良好的力学性能及相关的物理性质 优良的抗生理腐蚀性 优良的组织相容性
已应用于临床的医用金属材料主要有: 不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。
它们主要用于骨和牙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中的结构元件。
第二节 金属生物医学材料
不锈钢
依其显微组织的特点可分为:奥氏体不锈 钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉 淀硬化不锈钢等类型
铁素体和马氏体 不锈钢主要成分 是Fe、Cr、C
※ 耐蚀性随含碳量的降低和含 铬量的增加而提高；
具有特种生理功能的生物医学材料的合成、改 性、加工成型以及材料的特种生理功能与其结构 关材系料。与生物体的细胞、组织、血液、体液、免 疫、内分泌等生理系统的相互作用以及养活材料 毒副作用的对策。
材料灭菌、消毒、医用安全性评价方法与标准 以及医用材料与制品生产管理与国家管理法规。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物降解吸收性：材料在活体环境中可发生速度能控制
的降解，并能在一定时间内自行吸收代谢或排泄。这类材 料用于只需要暂时存在体内最终应降解消失的医疗中，吸 收型缝合线，药物缓释基材料，人造血浆等。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求 ----化学稳定性
耐体液侵蚀，不产生有害降解产物；
与血管内支架等。
第二节 金属生物医学材料
不锈钢的应用
医用不锈钢镊子
医用不锈钢针头
第二节 金属生物医学材料
◎ 比不锈钢耐蚀性好
钴基合金 ◎ 耐磨性是所有医用金属材料中最好的
◎ 植入人体时不产生明显的组织反应
研制出锻造钴铬钼钨铁合金和MP35N
钴铬钼镍合金，并在临床中得到应用
20世纪70年代
研制出锻造钴铬钨镍合金和
生物医学材料
本章内容
1 生物医学材料的用途、基本特性及分类 2 金属生物医学材料 ３ 陶瓷生物医学材料 4 生物医用高分子材料 5 组织工程用生物材料 6 生物材料的制备 7 生物医用材料市场发展概况
第一节
生物医学材料的用途、基本特性及 分类
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的定义 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天 然或人工合成的特殊功能材料，亦称生 物材料。
生物医学材料的分类
按化学组成和来源分类
无机医用生物材料 天然医用生物材料 合成高分子医用生物材料 复合医用生物材料
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的分类
医疗用生物材料
按用途分类 医用生物材料 药用生物材料
用在人体上以 医疗为目的与 长人期体与不人接体触接或 在 工 五 治触 人 造 粘短 料 性 液药中药疗的工血合暂。注管物添以性材脏浆剂接如射等制加外物料器、等触：器。剂的的质。、医。的一、加除非，如人用材次导： 即药用辅料。
本特性及分类 人造牙齿
第一节 生物医学材料的用途、基
本特性及分类 人造血管
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
人工心脏瓣膜
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
心脏起搏器
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的研究内容
生物体生理环境、组织内容、器官生理功能及 其替代方法。
不产生吸水膨润、软化变质；
自身不变化。
第一节 生物医学材料的用途、 基本特性及分类
生物医学材料基本要求 -----力学条件
足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉 伸、剪切等；
具有适当的弹性模量和硬度；
耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求 ------其它要求
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的用途
替代损害的器官或组织 例如：人造心脏瓣膜、假牙、人工血管等；
改善或恢复器官功能的材料 如：隐型眼镜、心脏起搏器等；
用于治疗过程 例如：介入性治疗血管内支架、用于血液透析的薄膜、药 物载体与控释材料等。
第一节 生物医学材料的用途、基
钛基合金
Ti密度小，比强度（强度／密度之比）高， 是不锈钢的3.5倍； Ti与氧反应形成的氧化膜致密稳定，有很好的 钝化作用，因此， Ti合金具有很强的耐蚀性； 对人体毒性小，密度小，弹性模量接近于天然 骨，纯钛与钛合金植入物很少与周围组织反应， 采用钛基合金则有利于进一步提高植入金属材料 的性能。
※ 提高含碳量，形成马氏体组 织，有利于提高硬度；
※ 目前主要用于医疗器械。
第二节 金属生物医学材料
奥氏体不锈钢
性能
较好的耐蚀性； 具有高的塑性，易于加工变形制成各种形 状，无磁性，韧性好； 较好的生物相容性和综合力学性能，得到 广泛应用。
骨科：各种人工关节和骨折内固定器； 口腔科：镶牙、矫正和牙根种植等各种器件; 心血管科：传感器的外壳与导线、介入性治疗导丝
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求
化学稳定性
生物相容 性
力学条件
其它要求
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求 --生物相容性
血液相容性：无溶血、凝血反应等
组织相容性：对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致
突变或致癌作用；在体内不被排斥，无炎症，无坏死，无 慢性感染，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反 应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性；
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的分类
按在人体中的 应用部位分类
硬组织材料 软组织材料 心血管材料 血液代用材料 分离透析材料
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的分类
按使用要求分类
非植入性材料 植入性材料 血液接触性材料 降解、吸收性材料