生医材料专论【精品】讲学课件
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生物医学材料简介 ppt课件
用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等
2. 按材料来源分类
• 自体材料 • 同种异体器官及组织 • 异体器官及组织 • 人工合成材料 • 天然材料
3.分类、特性
3.分类、特性
3.按组成和性质分类
1.医用不锈钢
生物医用金属材料
2.钴基合金 3.医用钛和钛合金
4.银汞合金……
生物医用高分子：硬组织材料、软组织材料和生物降解材料
2.原理
生物工程学
生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基 因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。 只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产 品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
3.分类、特性
常见缺陷（材料反应）： （2）聚合物降解 • 聚合物在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械、水蒸气、酸碱及微生
物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从 而使它的物理机械性能越来越差的现象。 • 聚合物老化易形成的碎片、颗粒、小分子量单体物质，因此使用它时必须谨慎，对 耐久性器件，必须保持一定强度和其它机械性能，老化产物不能对周围组织有毒害 作用。
3.分类、特性
特点（二）：相容性 生物相容性
可概括为材料和活体之间的相互关系，主要包括血液相容性和组织相容性（无毒 性、无致癌性、无热原反应、无免疫排斥反应等）。 力学相容性 负荷情况下，材料与所处部位的生物组织的弹性形变相匹配的性质和能力。取决于组 织-界面的性质和所承受负荷的大小。
3.分类、特性
2聚合物降解聚合物在长期使用过程中由于受到氧热紫外线机械水蒸气酸碱及微生物等因素作用逐渐失去弹性出现裂纹变硬变脆或变软发粘变色等从而使它的物理机械性能越来越差的现象
2. 按材料来源分类
• 自体材料 • 同种异体器官及组织 • 异体器官及组织 • 人工合成材料 • 天然材料
3.分类、特性
3.分类、特性
3.按组成和性质分类
1.医用不锈钢
生物医用金属材料
2.钴基合金 3.医用钛和钛合金
4.银汞合金……
生物医用高分子：硬组织材料、软组织材料和生物降解材料
2.原理
生物工程学
生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基 因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。 只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产 品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
3.分类、特性
常见缺陷（材料反应）： （2）聚合物降解 • 聚合物在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械、水蒸气、酸碱及微生
物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从 而使它的物理机械性能越来越差的现象。 • 聚合物老化易形成的碎片、颗粒、小分子量单体物质，因此使用它时必须谨慎，对 耐久性器件，必须保持一定强度和其它机械性能，老化产物不能对周围组织有毒害 作用。
3.分类、特性
特点（二）：相容性 生物相容性
可概括为材料和活体之间的相互关系，主要包括血液相容性和组织相容性（无毒 性、无致癌性、无热原反应、无免疫排斥反应等）。 力学相容性 负荷情况下，材料与所处部位的生物组织的弹性形变相匹配的性质和能力。取决于组 织-界面的性质和所承受负荷的大小。
3.分类、特性
2聚合物降解聚合物在长期使用过程中由于受到氧热紫外线机械水蒸气酸碱及微生物等因素作用逐渐失去弹性出现裂纹变硬变脆或变软发粘变色等从而使它的物理机械性能越来越差的现象
《生物医学功能材料》课件
分类
根据用途和特性，生物医学功能 材料可分为医用植入材料、医用 组织工程支架材料、医用膜材料 和器件、药物控制释放材料等。
生物医学功能材料的重要性
01
02
03
提高医疗效果
生物医学功能材料能够提 高医疗效果，减少并发症 ，改善患者生活质量。
推动医疗技术创新
生物医学功能材料的研发 和应用推动了医疗技术的 创新和发展。
血管支架
支架材料能够支撑狭窄或病变的血管，促进血液 循环，改善心血管疾病症状。
牙科种植体
种植体材料能够与人体骨骼相结合，恢复牙齿功 能，提高口腔健康水平。
药物载体与控释系统
药物载体
利用生物医学功能材料作为药物载体 ，能够实现药物的定向输送，提高治 疗效果并降低副作用。
控释系统
通过控制药物释放速度和时间，实现 药物的持续、稳定释放，提高患者的 用药依从性。
《生物医学功能材料 》ppt课件
目录
CONTENTS
• 生物医学功能材料的概述 • 生物医学功能材料的特性 • 生物医学功能材料的制备方法 • 生物医学功能材料的应用领域 • 生物医学功能材料的未来展望
01
生物医学功能材料 的概述
定义与分类
定义
生物医学功能材料是指用于替代 、修复、增强或辅助人体组织和 器官功能的材料。
2
生物可降解性对于临时性植入材料非常重要，可 以避免长期留存对组织造成的不良影响。
3
材料的生物可降解性可以通过选择适当的生物可 降解材料或进行表面改性等方式实现。
力学性能与稳定性
力学性能是指材料在受力作用下 的变形、断裂和疲劳等行为特性
。
良好的力学性能可以保证材料在 生理环境中的稳定性和耐久性， 减少因受力而产生的形变、断裂
根据用途和特性，生物医学功能 材料可分为医用植入材料、医用 组织工程支架材料、医用膜材料 和器件、药物控制释放材料等。
生物医学功能材料的重要性
01
02
03
提高医疗效果
生物医学功能材料能够提 高医疗效果，减少并发症 ，改善患者生活质量。
推动医疗技术创新
生物医学功能材料的研发 和应用推动了医疗技术的 创新和发展。
血管支架
支架材料能够支撑狭窄或病变的血管，促进血液 循环，改善心血管疾病症状。
牙科种植体
种植体材料能够与人体骨骼相结合，恢复牙齿功 能，提高口腔健康水平。
药物载体与控释系统
药物载体
利用生物医学功能材料作为药物载体 ，能够实现药物的定向输送，提高治 疗效果并降低副作用。
控释系统
通过控制药物释放速度和时间，实现 药物的持续、稳定释放，提高患者的 用药依从性。
《生物医学功能材料 》ppt课件
目录
CONTENTS
• 生物医学功能材料的概述 • 生物医学功能材料的特性 • 生物医学功能材料的制备方法 • 生物医学功能材料的应用领域 • 生物医学功能材料的未来展望
01
生物医学功能材料 的概述
定义与分类
定义
生物医学功能材料是指用于替代 、修复、增强或辅助人体组织和 器官功能的材料。
2
生物可降解性对于临时性植入材料非常重要，可 以避免长期留存对组织造成的不良影响。
3
材料的生物可降解性可以通过选择适当的生物可 降解材料或进行表面改性等方式实现。
力学性能与稳定性
力学性能是指材料在受力作用下 的变形、断裂和疲劳等行为特性
。
良好的力学性能可以保证材料在 生理环境中的稳定性和耐久性， 减少因受力而产生的形变、断裂
生物医用材料PPT课件
需用材料
止血材料 抗凝血材料 人工瓣膜材料 人工血管材料 人工血浆 人工红血球 人工肺 人工骨 人工关节 人工肌腱、人工肌肉 人工浆膜
2.
（图中Ms表示冷却时开始产生热弹性马氏体的转变温度，Mf表示 冷却时转变的终止温度，As表示升温时逆转的温度，Af表示逆转完全 的温度）。
医学应用
血栓过滤器、脑动脉瘤夹、食道支架、鼻出血
未来人造皮肤
+ 有触感
+ 可拉伸 + 能防弹
可剥落的电子表皮
人造心脏瓣膜的置换
• 第一个可靠的人工心 脏瓣膜，在1961年由 美国俄勒冈州波特兰 的外科医生史塔尔和 他的合作者爱德华斯 发明，是装在不锈钢 罩中的塑料球。
普通金属烤瓷牙
贵金属烤瓷牙
齿科材料
• 修复牙齿用的合金除银之外主要有镍铬、钴铬和 烤瓷合金。
“马赛克凝胶”是一 种薄皮状的物质，能 够与活体组织的细胞 生长兼容，进而确保 各种不同的细胞能够 在凝胶里进行精准的、 可操控的生长繁殖。 精确控制细胞生长 具有非常重大的意义， 如此一来，人造皮肤 的细胞就能模拟活体 组织细胞的自然生长， 对烧伤患者的治疗十 分有利。
控制“马赛克凝胶” 里的细胞生长，令 其排列成7个字母、 组成单词“Toronto”。
人工皮肤的发展
+ 人造皮肤在中国起步较晚，但经过几十年
的发展，其在各个领域上面都取得 了巨大 的成就。 在美国、 加拿大、 日本和欧共体 国家组织工程的研究和产业化得到迅速发 展， 尤其是美国有 50 余家公司从事组织工 程产品的产业化生产，已经形成价值 60 亿 美元的产业，并以每年 25%的速度递增。 初步估计，到 2020 年美国组织工程 产品市 场可达每年 180 亿美元。
生物医学材料简介ppt课件
医用高分子材料研发过程中遇到的一个巨大 难题是材料的抗血栓问题。当由于人体的自然保 护性反应将产生排异现象，其中之一即为在材料 与肌体接触表面产生凝血，即血栓，结果将造成 手术失败，严重的还会引起生命危险。因此对高 分子材料的抗血栓性研制是医用高分子研究中的 关键问题。
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血液相容性高分子材料的制取
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13
3.碳素材料
碳是构成生物体的重要组成元素，由于它具有极好 的抗血栓性，因而碳素材料被认为是最佳的人工心脏瓣 膜材料。活性炭常用于血液净化材料等。
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人工心脏瓣膜
14
碳纤维束有利于生物组织 依附生长，经聚乳酸浸制成人 工韧带和肌腱已用于临床研究 。碳纤维与高分子材料制成的 复合材料可用于制作假牙、人 工软骨、人工中耳骨及用于胫 骨骨折固定板、颌面修复等。
整理ppt
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The End
！
整理ppt
27
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
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。
整理ppt
12
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。
关节的磨损
本高
修复肌腱、神经和血管的钽
丝
整理ppt
9
二、无机生物医学材料
无机生物医学材料从主要成分来看，包括生物陶瓷、 生物玻璃和碳素材料。1808年就已用陶瓷来镶牙，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，这类材料的研制和应用都有了较大的发展。
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血液相容性高分子材料的制取
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13
3.碳素材料
碳是构成生物体的重要组成元素，由于它具有极好 的抗血栓性，因而碳素材料被认为是最佳的人工心脏瓣 膜材料。活性炭常用于血液净化材料等。
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人工心脏瓣膜
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碳纤维束有利于生物组织 依附生长，经聚乳酸浸制成人 工韧带和肌腱已用于临床研究 。碳纤维与高分子材料制成的 复合材料可用于制作假牙、人 工软骨、人工中耳骨及用于胫 骨骨折固定板、颌面修复等。
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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。
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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。
关节的磨损
本高
修复肌腱、神经和血管的钽
丝
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二、无机生物医学材料
无机生物医学材料从主要成分来看，包括生物陶瓷、 生物玻璃和碳素材料。1808年就已用陶瓷来镶牙，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，这类材料的研制和应用都有了较大的发展。
《生物材料学》医用生物材料 ppt课件
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二维有限元法设计 40
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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、 钴基合金和钛基合金三大类，另外还有TiNi记 忆合金和贵金属等。
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4
生物相容性要求
毒性反应：
金属的毒性主要作用于细胞、可抑制酶的活动，阻止酶通
过细胞膜的扩散和破坏溶酶体。不锈钢中含有毒性的铁、
5.1.5 其他医用金属材料
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第五章 生物医用材料
5.2 医用陶瓷材料
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5.2 医用陶瓷材料
陶瓷结构与性能的关系
磷酸钙陶瓷
生物活性玻璃与生物微晶玻璃
最新生物医用材料2课件PPT
1) 材料中残留有毒性的低分子物质； 2) 材料聚合过程残留有毒性、刺激性的单体； 3) 材料及制品在灭菌过程中吸附了化学毒剂和高温引发的裂 解产物；
4) 材料和制品的形状、大小、表面光滑程度； 5) 材料的酸碱度。
第二节 生物相容性分类
生物医用材料的生物相容性按材料接触人体部位不同一般分 为两类。若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，称为血液相容性；若与心血管系统外的组织和器官接 触，主要考察与组织的相互作用，称为组织相容性或一般生物相容 性。从广义上讲，植入体内的各种医用材料和装置都首先要求具有 优良的组织相容性。各种人工组织、人工器官及医用装置植入体内 都与相应的局部组织、细胞直接接触，所有进入体内的医用材料和 装置都将遇到组织相容性问题。循环系统用的人工心脏、心脏瓣膜 及进入血管中的血管支架、导管等医用装置，在与组织、细胞接触 的同时还与血液直接接触，所以还有血液相容性问题。由于血液的 成分和生理功能的复杂性，生物医用材料及医用装置的表面性能不 同，与血液相互作用时将产生对机体不利的各种生物学反应，因此 血液相容性在生物医用材料的研究中有着重要的地位。
生物相容性及生物学评价的研究涉及学科广泛，一般是通过 细胞学、组织学、免疫学、遗传毒理学和整体实验动物及物理、 化学等体内外的试验方法和手段研究生物医用材料及装置与生物 体的相互作用，以评价最终产品是否安全有效。90年代开始，各 国学者利用分子生物学技术，从分子水平上研究生物医用材料对 体内细胞的影响，深入了解生物医用材料和装置与人体的相互作 用，提高了材料的生物相容性，研究出很多具有优良生物相容性 的生物医用材料。目前，我国正致力于智能性生物医用材料和组 织工程的研究，对材料的生物相容性提出了更高的要求。组织工 程所需的人工细胞骨架或载体要求材料除满足一般的生物相容性 外，还需满足生物材料在与细胞、组织接触过程中有利于细胞生 长的一系列生理、生化功能的要求，期望在不久能研究开发出新 一代生物医用材料，为人类的健康服务。
4) 材料和制品的形状、大小、表面光滑程度； 5) 材料的酸碱度。
第二节 生物相容性分类
生物医用材料的生物相容性按材料接触人体部位不同一般分 为两类。若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，称为血液相容性；若与心血管系统外的组织和器官接 触，主要考察与组织的相互作用，称为组织相容性或一般生物相容 性。从广义上讲，植入体内的各种医用材料和装置都首先要求具有 优良的组织相容性。各种人工组织、人工器官及医用装置植入体内 都与相应的局部组织、细胞直接接触，所有进入体内的医用材料和 装置都将遇到组织相容性问题。循环系统用的人工心脏、心脏瓣膜 及进入血管中的血管支架、导管等医用装置，在与组织、细胞接触 的同时还与血液直接接触，所以还有血液相容性问题。由于血液的 成分和生理功能的复杂性，生物医用材料及医用装置的表面性能不 同，与血液相互作用时将产生对机体不利的各种生物学反应，因此 血液相容性在生物医用材料的研究中有着重要的地位。
生物相容性及生物学评价的研究涉及学科广泛，一般是通过 细胞学、组织学、免疫学、遗传毒理学和整体实验动物及物理、 化学等体内外的试验方法和手段研究生物医用材料及装置与生物 体的相互作用，以评价最终产品是否安全有效。90年代开始，各 国学者利用分子生物学技术，从分子水平上研究生物医用材料对 体内细胞的影响，深入了解生物医用材料和装置与人体的相互作 用，提高了材料的生物相容性，研究出很多具有优良生物相容性 的生物医用材料。目前，我国正致力于智能性生物医用材料和组 织工程的研究，对材料的生物相容性提出了更高的要求。组织工 程所需的人工细胞骨架或载体要求材料除满足一般的生物相容性 外，还需满足生物材料在与细胞、组织接触过程中有利于细胞生 长的一系列生理、生化功能的要求，期望在不久能研究开发出新 一代生物医用材料，为人类的健康服务。
生物医用材料 ppt课件
灰石
由此可构成类似于硅酸盐水泥样的磷酸钙水泥，用与人 体骨的修复，故称磷酸钙骨水泥
新型CPC的研究
1. 药物控释骨水泥
2. 注射型骨水泥
3. 生物活性骨水泥
ppt课件
10
第三章 医用金属材料
定义：是一种用作生物医用材料的金属 或合金，又称作外科用金属材料或医 用金属材料，是一类生物惰性材料。
ppt课件
生物陶瓷人工听小骨假体
气
引
流
管
ppt课件
9
第一代 PMMA骨水泥:优点：易成型和粘结性能
好
缺点：材料化学成份与人体骨成份完全不同，生物相容 性差；单体放热剧烈；细胞毒性；引起过敏
第二代 磷酸钙骨水泥 CPC
20世纪80年代中期，E.brown和chow发现由几种磷酸 钙盐组成的混合物能在人体环境和温度下自行固化，水 化硬化过程基本不放热，其水化成分最终转化为羟基磷
(3) 镁具有独特的体内降解性能 。
(4) 镁资源丰富，价格低廉。
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16
材料——是由两种或两种以上不同材料复合而成 的生物医用材料
1. 分类：复合材料一般有基体材料和增强材料组成
(1)按基体：陶瓷基医用复合材料、高分子基医 用复合材料、金属基医用复合材料
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
ppt课件
15
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。
由此可构成类似于硅酸盐水泥样的磷酸钙水泥，用与人 体骨的修复，故称磷酸钙骨水泥
新型CPC的研究
1. 药物控释骨水泥
2. 注射型骨水泥
3. 生物活性骨水泥
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第三章 医用金属材料
定义：是一种用作生物医用材料的金属 或合金，又称作外科用金属材料或医 用金属材料，是一类生物惰性材料。
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生物陶瓷人工听小骨假体
气
引
流
管
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第一代 PMMA骨水泥:优点：易成型和粘结性能
好
缺点：材料化学成份与人体骨成份完全不同，生物相容 性差；单体放热剧烈；细胞毒性；引起过敏
第二代 磷酸钙骨水泥 CPC
20世纪80年代中期，E.brown和chow发现由几种磷酸 钙盐组成的混合物能在人体环境和温度下自行固化，水 化硬化过程基本不放热，其水化成分最终转化为羟基磷
(3) 镁具有独特的体内降解性能 。
(4) 镁资源丰富，价格低廉。
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材料——是由两种或两种以上不同材料复合而成 的生物医用材料
1. 分类：复合材料一般有基体材料和增强材料组成
(1)按基体：陶瓷基医用复合材料、高分子基医 用复合材料、金属基医用复合材料
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
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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。
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主要介绍材料表面接枝聚合物刷改性、等离子 体技术、离子束技术的表面改性、电化学沉积 技术、材料表面肝素化、微相分离结构的形成 、 材料表面生物化、材料表面化学活性基团或 活性物质的结合、表面修饰等。
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1 材料表面接枝聚合物刷改性
材料表面接枝：聚合物链的一端以 共价键形式连接在材料表面上，另 一端背向沿着垂直于材料表面的方 向伸展而形成的排列紧密有序、类 似于刷子状的聚合物链集合。
缺点：难于精确控制接枝链的结构和分子量，同时体系中单 体往往会发生均聚。
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活性自由基聚合方法：引发转移终止剂法(iniferters)、氮 氧自由基法(TEMPO)、可逆加成-裂解链转移聚合 (RAFT)、原子转移自由基聚合(ATRP)等，其中尤以原 子转移自由基聚合的研究最为活跃。
自由基是一种十分活泼的活性种，在自由基聚合中极易 发生链终止和链转移，所以要抑制副反应，达到活性聚 合。
4
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 子材料制取人体器官的历史。20世纪70年代，人工晶体、 角膜、骨、人工上肝、肾、心脏等相继成功的诞生，随 后开始了极广泛应用。
近十几年来，生物医用材料的研究与开发。已成为 世界各国高新技术重点发展的项目之一。
•ASTM F648
•可用为人工 关节、人工骨 骼植入人体
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人工心脏瓣膜
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组织工程人工骨缺-肌肉系统修复和替换材料：骨、牙、关节、肌腱等 软组织材料：皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱 等心血管系统材料：人工心瓣膜、血管、心血管内插管等 医用膜材料：血液净化膜、分离膜、角膜接触镜等 组织粘合剂和缝线材料 临床诊断及生物传感器材料 齿科材料 药物释放载体材料
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1 材料表面接枝聚合物刷改性
材料表面接枝：聚合物链的一端以 共价键形式连接在材料表面上，另 一端背向沿着垂直于材料表面的方 向伸展而形成的排列紧密有序、类 似于刷子状的聚合物链集合。
缺点：难于精确控制接枝链的结构和分子量，同时体系中单 体往往会发生均聚。
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活性自由基聚合方法：引发转移终止剂法(iniferters)、氮 氧自由基法(TEMPO)、可逆加成-裂解链转移聚合 (RAFT)、原子转移自由基聚合(ATRP)等，其中尤以原 子转移自由基聚合的研究最为活跃。
自由基是一种十分活泼的活性种，在自由基聚合中极易 发生链终止和链转移，所以要抑制副反应，达到活性聚 合。
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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 子材料制取人体器官的历史。20世纪70年代，人工晶体、 角膜、骨、人工上肝、肾、心脏等相继成功的诞生，随 后开始了极广泛应用。
近十几年来，生物医用材料的研究与开发。已成为 世界各国高新技术重点发展的项目之一。
•ASTM F648
•可用为人工 关节、人工骨 骼植入人体
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人工心脏瓣膜
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组织工程人工骨缺-肌肉系统修复和替换材料：骨、牙、关节、肌腱等 软组织材料：皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱 等心血管系统材料：人工心瓣膜、血管、心血管内插管等 医用膜材料：血液净化膜、分离膜、角膜接触镜等 组织粘合剂和缝线材料 临床诊断及生物传感器材料 齿科材料 药物释放载体材料
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具有( jùyǒu)显示其医用效果的功能，即生物功能性。 1.可检查、诊断疾病 2．可辅助治疗疾病如注射器、缝合线和手套等手术用品材料 3.可分别满足各脏器对维持或延长生命功能的性能要求 4.具备支持活体、保护软组织、脑和内脏的功能等。 5.具备可改变药物吸收途径，控制药物释放速度、部位，并满足疾病治疗要求的
2015年，我国将需要人工关节50万套/年、血管支架120万个/年，眼内人工晶体100万个/年，医用高分子材料、
生物陶瓷、医用金属等材料需求将大幅增加。
第二十一页，共24页。
•国家的政策扶植
•国家科学、技术、产业发展的一个重点领域 市场(shìchǎng)：社会老龄化对生物医用材料的
(lǐnɡ yù)
要求
•1、国家重点基础研究发展（973)计划、国家
心血管、脑血管、癌症、艾滋病等 的治
高技术研究发展计划（863）、科技攻关计划、 疗
星火计划、火炬计划、科技型中 •小企业技术创新基金、国家重点新产品
常见病和传染性疾病的预防与治疗
机遇 竞争：市场(shìchǎng)竞争、产业发展
•计划；国家自然科学基金面上、重点与
功能。
第十六页，共24页。
1 对医用高分子材料(cáiliào)生产与加工的要求
要防止在医用高分子材料生产、加工工程中引入对人体有害的物质。 1.严格控制用于合成(héchéng)医用高分子材料的原料的纯度，不能代入有害杂 质，重金属含量不能超标。 2.医用高分子材料的加工助剂必须是符合医用标准。 3.对于体内应用的医用高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别。
特点：生物功能性、生物相容性、化学稳定性、可加工性
第四页，共24页。
• 1）生物相容性 • 生物相容性主要包括血液相容性、组织相容性。材料在人体内要
2015年，我国将需要人工关节50万套/年、血管支架120万个/年，眼内人工晶体100万个/年，医用高分子材料、
生物陶瓷、医用金属等材料需求将大幅增加。
第二十一页，共24页。
•国家的政策扶植
•国家科学、技术、产业发展的一个重点领域 市场(shìchǎng)：社会老龄化对生物医用材料的
(lǐnɡ yù)
要求
•1、国家重点基础研究发展（973)计划、国家
心血管、脑血管、癌症、艾滋病等 的治
高技术研究发展计划（863）、科技攻关计划、 疗
星火计划、火炬计划、科技型中 •小企业技术创新基金、国家重点新产品
常见病和传染性疾病的预防与治疗
机遇 竞争：市场(shìchǎng)竞争、产业发展
•计划；国家自然科学基金面上、重点与
功能。
第十六页，共24页。
1 对医用高分子材料(cáiliào)生产与加工的要求
要防止在医用高分子材料生产、加工工程中引入对人体有害的物质。 1.严格控制用于合成(héchéng)医用高分子材料的原料的纯度，不能代入有害杂 质，重金属含量不能超标。 2.医用高分子材料的加工助剂必须是符合医用标准。 3.对于体内应用的医用高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别。
特点：生物功能性、生物相容性、化学稳定性、可加工性
第四页，共24页。
• 1）生物相容性 • 生物相容性主要包括血液相容性、组织相容性。材料在人体内要
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vascular biomaterials research and testing Microscopy for biomaterials scion of materials in the biological environment
Introduction: degradation of materials in the biological environment
10
Chap 7 Application of materials in medicine, biology, and artificial organs
7. Orthopedic applications 8. Dental application 9. Adhesives and sealants 10. Ophthalmological applications 11. Intraocular lens implants 12. Burn dressing and skin substitutes 13. Sutures 14. Drug delivery systems
12
Chap 8: Tissue engineering
Introduction Overview of tissue engineering Immunoisolation Synthetic bioresorbable polymer scaffolds
13
Part III Practical aspects of biomaterials
生医材料专论【精品】
Curriculum:
Textbook:
Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (part II, and III)
By: Ruddy D. Ratner; Allan Hoffman; Frederick Schoen and Jack Lemons
Chemical and biological degradation of polymers
Degradative effects of the biological environment on metal and ceramics
Pathological calcification of biomaterials
答案及出處)
Mid term: 25 %;
Final Test: 35 %
2
Chap 4 Host reactions to
biomaterials and their evaluation
Introduction Inflammation, wound healing, and the foreign
11
Chap 7 Application of materials in medicine, biology, and artificial organs
15. Bioelectrodes 16. Cochlear prostheses 17. Biomedical sensors and biosensors 18. Diagnostics and biomaterials 19. Medical applications of silicones
body response Innate and adaptive immunity: the immune
response to foreign materials The complement system Systemic toxicity and hypersensitivity Blood coagulation and blood materials
interactions Tumorigenesis and biomaterials Biofilm, biomaterials and device-related infection
7
Chap 5 Biological testing of biomaterials
Introduction to testing biomaterials In vitro assessment of Tissue compatibility Evaluation of blood-materials interactions Large animal models in cardiac and
9
Chap 7 Application of materials in medicine, biology, and artificial organs
1. Introduction 2. Nonthrombogenic treatments and
strategies 3. Cardiovascular medical devices 4. Implantable cardiac assist devices 5. Artificial red blood cell substitutes 6. Extracorporeal artificial organs
Time: Wed 9:10 AM – Noon
Classroom: 5730
Office hours: Tuesday, Thursday 10-12 AM (Room 5751B)
Grade:
Presentation: 20 % (from Chap 7);
Home Work: 20 % (出考題: 選擇題(至少3題),解釋名詞(至少2題),
Chap 9: implants, devices and biomaterials: issue unique to this field
Chap 10: New product and standards Chap 11: Perspectives and possibilities in
Introduction: degradation of materials in the biological environment
10
Chap 7 Application of materials in medicine, biology, and artificial organs
7. Orthopedic applications 8. Dental application 9. Adhesives and sealants 10. Ophthalmological applications 11. Intraocular lens implants 12. Burn dressing and skin substitutes 13. Sutures 14. Drug delivery systems
12
Chap 8: Tissue engineering
Introduction Overview of tissue engineering Immunoisolation Synthetic bioresorbable polymer scaffolds
13
Part III Practical aspects of biomaterials
生医材料专论【精品】
Curriculum:
Textbook:
Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (part II, and III)
By: Ruddy D. Ratner; Allan Hoffman; Frederick Schoen and Jack Lemons
Chemical and biological degradation of polymers
Degradative effects of the biological environment on metal and ceramics
Pathological calcification of biomaterials
答案及出處)
Mid term: 25 %;
Final Test: 35 %
2
Chap 4 Host reactions to
biomaterials and their evaluation
Introduction Inflammation, wound healing, and the foreign
11
Chap 7 Application of materials in medicine, biology, and artificial organs
15. Bioelectrodes 16. Cochlear prostheses 17. Biomedical sensors and biosensors 18. Diagnostics and biomaterials 19. Medical applications of silicones
body response Innate and adaptive immunity: the immune
response to foreign materials The complement system Systemic toxicity and hypersensitivity Blood coagulation and blood materials
interactions Tumorigenesis and biomaterials Biofilm, biomaterials and device-related infection
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Chap 5 Biological testing of biomaterials
Introduction to testing biomaterials In vitro assessment of Tissue compatibility Evaluation of blood-materials interactions Large animal models in cardiac and
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Chap 7 Application of materials in medicine, biology, and artificial organs
1. Introduction 2. Nonthrombogenic treatments and
strategies 3. Cardiovascular medical devices 4. Implantable cardiac assist devices 5. Artificial red blood cell substitutes 6. Extracorporeal artificial organs
Time: Wed 9:10 AM – Noon
Classroom: 5730
Office hours: Tuesday, Thursday 10-12 AM (Room 5751B)
Grade:
Presentation: 20 % (from Chap 7);
Home Work: 20 % (出考題: 選擇題(至少3題),解釋名詞(至少2題),
Chap 9: implants, devices and biomaterials: issue unique to this field
Chap 10: New product and standards Chap 11: Perspectives and possibilities in