生物材料简介PPT.ppt
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《生物材料课件》PPT课件
弹性人工心脏瓣环
1-环状瓣环
2-内芯(高弹性Co基合金） 1～3层，厚0.16mm， 宽1.8～2.1mm
3-聚酯磨片
4-外层（硅橡胶，聚酯 纤维织物）
钛及钛合金
• 20世纪30年代末开始应用
• 显著的优点：密度小，机械化学性能优良
Ti：4.5g/cm3 不锈钢：7.9g/cm3 铸造Co-Cr-Mo合金：8.3g/cm3 锻造Co-Ni-Cr-Mo合金：9.2g/cm3
①铬使铁基固溶体的电极电位提高
②铬吸收铁的电子使铁钝化
原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类 型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种 紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步的氧化。 而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反 应进行自我修理，重新形成这种"钝化膜"，继续起保护 作用。
医用球囊扩张不锈钢血管内支架
1-不锈钢丝 2-圆筒形支架网孔
圆周错位 紧缩方式
可调式不锈钢骨科外固定器
1-连杆； 2-万向固定器； 3-骨针（防滑螺纹）
钴基合金
• 临床用作关节：大承载力，特别是膝关节 • 国际20世纪60年代临床应用 • 耐磨损，抗腐蚀力较强，目前金属医用材
料中最优良的一种
Co-Cr合金相图
第一种用于植入材料的不锈钢：18-8（标准牌号302） 强度较钒钢更高，抗蚀能力也强
生物材料 Biomaterialsppt课件
Materials Properties
• Bulk • Surface
Mechanical Properties of Materials
Elastic Behaviour of Materials
• Solid material subjected to tensile force will extend in the direction of traction by an amount proportional to the load
• Natural Polymers and Other Natural Materials
• Metals • Ceramics, glasses and glass-
ceramics • Pyrolitic Carbon • Composite
Materials and Medical Uses
• Normalized load (force/area) is stress (s), normalized defo百度文库mation is strain (e)
Biomaterials Science
• Physical and biological study of materials and their interaction with the biological environment
生物材料
3 纤维增强金属 ⑴硼纤维-铝复合材料 ⑵纤维-钛合金基复合材料 4 纤维增强陶瓷 ㈡叠层复合材料 1 双层金属复合材料 2 塑料-金属多层复合材料
㈢颗粒增强型复合材料 1 颗粒增强复合材料 2 弥散强化复合材料
第六节 功能材料
功能材料是指具有特殊功能，如光，电，磁， 声，热，记忆，生物，智能的一类精细材料，既 有高分子材料也有金属材料和陶瓷材料。
用途：药物释放材料能够有效地控制药物 向靶器官的释放时间、释放地点和释放速 度 药物控释材料多为高分子生物材料，作用 机制如下：
扩散控释：包裹型和共混型 化学控释：药物载体应该有用于悬挂药物分 子的反应基团 溶剂控释：多用生物降解材料、生物溶蚀型 材料、可溶胀材料
第四节
生物材料的发展及展望
３. 制备生物材料的新方法
材料智能化 材料的复合与杂化 表面改性 超临界处理 液晶态材料表面的形成 纳米技术与纳米材料
第二章
生物材料学基础
生物材料的必备条件 高分子材料学基础 无机非金属材料基础 金属材料 复合材料 功能材料 纳米材料
第一节
生物材料的必备条件
人体器官和骨骼图
人造器官: 皮肤、心脏、胃、毛细血管
医疗器械
2. 生物材料的分类
按照材料的来源分类 自体生物器官或组织 同种异体器官或组织 异种同类器官与组织 天然生物材料 人工合成材料
生物医学材料简介 ppt课件
5.发展前景
生物材料有着强大的生命力和广阔的发展前景。
现代医学正向再生和重建被损坏的人体组织和 器官、恢复和增进人体生理功能、个性化和微 创治疗等方向发展。传统的无生命的医用金属、 高分子、生物陶瓷等常规材料已不能满足医学 发展的要求，生物医学材料科学与工程面临着 新的机遇与挑战。
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。
物进行酶解和消化的结果。
②钙化：生物材料表面形成钙化经常导致材料丧失功能。
③感染：感染是植入材料最常见的并发症。植入材料常常增加临床手术的感染发
生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面，植入材料本身具有很强的加重组
织感染的易感性，
④肿瘤
⑤血液反应：主要是血栓
4.人体影响
（2）免疫反应 有些生物材料植入后可导致全身性的免疫反应，包括体液免疫和 细胞免疫反应。 常见于应用接触血液的生物医学材料，如人工透析使用的透析膜 等。在临床上可表现为过敏反应，容易感染，恶性肿瘤发生率高， 软组织钙化或纤维化，特别是肺纤维化、钙化及动脉硬化等。
第八章-生物医用材料PPT
9
人工心脏瓣膜
1 0
组织工程人工骨缺损修复示意图
1 1
1 2
按用途:
骨骼-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
3
生物医用材料发展简史
生物医用材料的应用已经有很长的历史了。早在公 元前5000年，人类祖先就用了黄金来修补牙齿。公元前 3500年，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。
（3） 医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、 可吸收磷酸三钙陶瓷等）
（4） 医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻 璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。
（5） 生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织，包括自体和异体组 织，经处理改性而获得的无活性的生物材料。
1 3
按生物化学反应性：
可生物降解和吸收材料 （如：聚乳酸）
惰性生物医学材料 （如：聚四氟乙烯）
生物活性材料 （如：羟基磷灰石）
人工心脏瓣膜
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组织工程人工骨缺损修复示意图
1 1
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按用途:
骨骼-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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生物医用材料发展简史
生物医用材料的应用已经有很长的历史了。早在公 元前5000年，人类祖先就用了黄金来修补牙齿。公元前 3500年，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。
（3） 医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、 可吸收磷酸三钙陶瓷等）
（4） 医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻 璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。
（5） 生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织，包括自体和异体组 织，经处理改性而获得的无活性的生物材料。
1 3
按生物化学反应性：
可生物降解和吸收材料 （如：聚乳酸）
惰性生物医学材料 （如：聚四氟乙烯）
生物活性材料 （如：羟基磷灰石）
生物医学材料简介 ppt课件
生物材料简介
——今日新材料
ppt课件
1
生物材料的定义
2
原理
3
分类特性
4
人体影响
5
发展前景
ppt课件
生物材料
1.生物材料的定义
狭义：指天然生物材料，也就是由生物过程形成的材料
广义：生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料， 即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物材料能执 行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。
ppt课件
2.原理
基 因 工 程
ppt课件
2.原理
ppt课件
2.原理
细胞培养皿
发酵工程设备
ppt课件
3.分类、特性 1. 按材料功能划分
血液相容性材料：如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血
液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；
软组织相容性材料：隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体等，用于人
物进行酶解和消化的结果。
②钙化：生物材料表面形成钙化经常导致材料丧失功能。
③感染：感染是植入材料最常见的并发症。植入材料常常增加临床手术的感染发
生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面，植入材料本身具有很强的加重组
织感染的易感性，
④肿瘤
⑤血液反应：主要是血栓
——今日新材料
ppt课件
1
生物材料的定义
2
原理
3
分类特性
4
人体影响
5
发展前景
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生物材料
1.生物材料的定义
狭义：指天然生物材料，也就是由生物过程形成的材料
广义：生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料， 即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物材料能执 行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。
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2.原理
基 因 工 程
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2.原理
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2.原理
细胞培养皿
发酵工程设备
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3.分类、特性 1. 按材料功能划分
血液相容性材料：如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血
液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；
软组织相容性材料：隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体等，用于人
物进行酶解和消化的结果。
②钙化：生物材料表面形成钙化经常导致材料丧失功能。
③感染：感染是植入材料最常见的并发症。植入材料常常增加临床手术的感染发
生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面，植入材料本身具有很强的加重组
织感染的易感性，
④肿瘤
⑤血液反应：主要是血栓
[课件]生物材料PPT
![[课件]生物材料PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/830bf649561252d381eb6e00.png)
生物医用材料的历史
公元前约3500年古埃及人---棉花纤维、马鬃毛
墨西哥的印第安人----木片修补手上的颅骨。 公元前2500年前中国、埃及---黄金来修复缺损的牙齿。
人体髋关节是一种球形的关节，包含一个球形的 股骨头和一个似碗状的髋臼。 生 物 医 学 金 属 材 料
（髋关节示意图）
羟基磷灰石钙。
呈细微的晶球状， 其大小介于 25~45微米之间
可分解性 可塑且持久
微晶瓷的优点
维持长Hale Waihona Puke Baidu：18-24个月
安全系数高：不产生毒性和过敏反应 塑形自然：可进行人工塑形
不易移位:刺激胶原蛋白新生
可分解性：随新陈代谢吸收 恢复期短：微创手术易恢复
用量精省：0.3-0.5cc
生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基复合材料三 类。
生物衍生材料
生物衍生材料 - - - 经过特殊处理的天然生物组织形成的生 物医用材料 ， 主要用于人工心脏瓣膜、血管修复体、皮肤 敷膜、纤维蛋白制品、骨修复体、软膜修复体、鼻软骨种 植体、血液透析膜等。
THANK YOU .
术后X光片图示
生物医用无机非金属材料
无机非金属材料是以某些 元素的氧化物、碳化物、 氮化物、卤素化合物、硼 化物以及硅酸盐、铝酸盐、 磷酸盐、硼酸盐等物质组 成的材料。
生物材料学 ppt课件
PPT课件
15
生物材料定义：
生物材料(biomaterials)：
是一种与生物系统相互接触后可以对生物体的组织、 器官或功能进行诊断、治疗、可增强或可替代的材料。
因此，生物材料学是研究生物材料及其与生物环境相 互作用的科学，包括材料力学性能或植入表面改性等 与材料学相关的内容，以及免疫、毒理和创伤修复过 程等生物学内容。
20世纪80年代末曾被美国Clemson大学生物顾问 委员会定义为”与活体结合的人工非生命材料” 是这种生物材料狭义的代表。
1992年美国J.Black教授在他著名的《材料的生物 学性能》书中，定义生物材料为“用于取代、修 复活组织的天然或人造材料”。
1997年，美国S.I.Stupp教授在其发表在 《Science》杂志上的论文中，就把生物材料定义 为活组织中的天然材料和用于修复人体的材料。
生物材料学
什么是生物材料学？
生物材料学是以化学和医学为基础，研究生物材料及其与生 物环境相互作用的科学。
生物学 生物材料学 材料学
PPT课件
2
课程安排
生物材料概论
材料的基本结构和性能
蛋白质
结构多糖及生物软组织
医用生物材料
纳米生物材料
药物控释系统及其载体材料
生物矿物及生物矿化原理
PPT课件
20
第一章生物材料课件.
1775年就有用金属固定体内骨折的记载。
1851 年发明了天然橡胶的硫化方法后，有人采用硬胶木制 作了人工牙托的颚骨。
1.2 生物材料的发展背景
器官移植取得巨大进展，但有难题：排异、器官来源、 法律、伦理等。因此医学界对生物医学材料和人工器 官的要求日益增加。
1.2生物材料的发展背景
诊断
生 物 医 用 材 料 治疗 修复、置 换、增进 组织器官 功能 现代诊断系统
生物工程材料
材料物理与化学系
第一章、绪论
1.1生物材料的概念
国际标准化组织（简称ISO）定义，生物材料
（Biomaterials）即生物医学材料（Biomedical
Materials），它是指“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
定义是：具有天然器官组织的功能或天然器官
中国生物医用材料市场
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
世 界 医 疗 器 械市 场 生物 材 料 和 制 品
3275
单位 :亿美元
12%
2300 1650
20%
2000
2002
2005 年
我国生物医学材料的生物医学工程产业的市场 增长率高达 28％(全球市场增长率20%),居全 球之首。 我国人工关节 替换年增长率高达30％，远高 于美国的4％。
生物医用材料 ppt课件
材料
ppt课件
5
第二节 生物医用陶瓷材料
定义：
生物陶瓷是指与人体工程有关的可用于人体组织修复的一类陶瓷材 料
特点：
⑴在人体内理化性能稳定，具有良好的生物相容性； ⑵材料的性能可通过成分的设计进行控制； ⑶容易成型，可按需要制成各种形状 ⑷容易着色，是良好的口腔材料
ppt课件
6
典型的生物医用陶瓷材料
ppt课件
3
第二章 医用无机材料
一 生物医用无机材料的基本条件： 1.良好的生物相容性 2.杂质元素及溶出物含量低 3.有效性 4.成型加工性能 5.良好的耐消毒灭菌性
ppt课件
4
二 生物医用无机材料分类
生物医用 无机 材料
生物陶瓷 生物玻璃 生物玻璃
材料
材料
陶瓷
生物医 用无机 骨水泥
生物复 合无机
分为惰性生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷 表面生物活性陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷
可降解生物陶瓷，如β-磷酸三钙陶瓷等
生物医用高分子材料
天然的如多糖类、蛋白类 合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、 关节、药物载体等
生物医用复合材料
不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，获得性能更优的材料
生物陶瓷人工听小骨假体
气
引
流Βιβλιοθήκη Baidu
ppt课件
5
第二节 生物医用陶瓷材料
定义：
生物陶瓷是指与人体工程有关的可用于人体组织修复的一类陶瓷材 料
特点：
⑴在人体内理化性能稳定，具有良好的生物相容性； ⑵材料的性能可通过成分的设计进行控制； ⑶容易成型，可按需要制成各种形状 ⑷容易着色，是良好的口腔材料
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6
典型的生物医用陶瓷材料
ppt课件
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第二章 医用无机材料
一 生物医用无机材料的基本条件： 1.良好的生物相容性 2.杂质元素及溶出物含量低 3.有效性 4.成型加工性能 5.良好的耐消毒灭菌性
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二 生物医用无机材料分类
生物医用 无机 材料
生物陶瓷 生物玻璃 生物玻璃
材料
材料
陶瓷
生物医 用无机 骨水泥
生物复 合无机
分为惰性生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷 表面生物活性陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷
可降解生物陶瓷，如β-磷酸三钙陶瓷等
生物医用高分子材料
天然的如多糖类、蛋白类 合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、 关节、药物载体等
生物医用复合材料
不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，获得性能更优的材料
生物陶瓷人工听小骨假体
气
引
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生物材料PPT课件
1) Bryan Jeun;Hyukjin Lee;Saurabh Aggarwal;Hailin Wang; Qiang Li;Sukyeon Hwang. “Application of Collagen in Drug Delivery” 2) “Recombinant collagen and gelatin for drug delivery” Journal Metadata Search: Elsevier - Advanced Drug Delivery Reviews
1 简介
控制释放：药物以恒定速度、在一定时间内从材 料中释放的过程。 优点：药物在血液中保持对疾病治疗所需的最低 浓度，保持血药浓度恒定，避免了偏高时药物中 毒、偏低时治疗无效的问题。
8
9
理想药物释放体系具备以下功能：
– 药物控制释放功能，使血药浓度维持在所需范围内 – 药物靶向释放功能，使药物只输送到治疗目标部位 – 用药量少 – 毒副作用小 – 服用方便，易于被患者接受 – 在通常环境下具有一定化学和物理稳定性
按材料组成和性质：
医用高分子材料
生物陶瓷材料
医用金属材料
生物医学复合材料
4
按用途:
骨骼-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
1 简介
控制释放：药物以恒定速度、在一定时间内从材 料中释放的过程。 优点：药物在血液中保持对疾病治疗所需的最低 浓度，保持血药浓度恒定，避免了偏高时药物中 毒、偏低时治疗无效的问题。
8
9
理想药物释放体系具备以下功能：
– 药物控制释放功能，使血药浓度维持在所需范围内 – 药物靶向释放功能，使药物只输送到治疗目标部位 – 用药量少 – 毒副作用小 – 服用方便，易于被患者接受 – 在通常环境下具有一定化学和物理稳定性
按材料组成和性质：
医用高分子材料
生物陶瓷材料
医用金属材料
生物医学复合材料
4
按用途:
骨骼-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
【精品PPT】生物医学材料简介(源文档可编辑)
生物医学高分子材料有天然的和 合成的两种，发展得最快的是合成高分 子医用材料。通过分子设计，可以获得 很多具有良好物理机械性和生物相容性 的生物材料。其中软性材料常用作为人 体软组织如血管、食道和指关节等的代 用品；合成的硬材料可以用作人工硬脑 膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的球形阀 等；液态的合成材料如室温硫化硅橡胶
物
织的生物学反应除了全身性的毒
医 学
性外，更多的是材料周围组织的 局部反应。当材料作为一种异物 或抗原与机体接触时，会引起机
材
体产生一系列防御反应，包括体
料
液和细胞反应及补体活化，临床
的 进
表现为过敏性反应特征。这就提 示了人们对生物材料致免疫特性 研究的必要性。
展
2．医学材料的生物功能化和
生 物
材料科学与人类文明
主讲：柏振海
生物医学材料产业发展现状 及前景分析
简 纳米技术：21世纪的科技新
星
介 能源材料
环境材料
一般而言，临床医学对生物
生
医学材料有以下基本的要求：无
物
毒性，不致癌，不致畸，不引起
医
人体细胞的突变和组织细胞的反
学 材 料
应；与人体组织相容性好，不引 起中毒、溶血凝血、发热和过敏
定等方面有特殊的应用。
4. 生物医用材料的治疗特性增
生
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