5-生物医用药用功能材料
生物医用高分子材料[精选]
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化学灭菌 ，γ射线灭菌 。国内大多采用前两种方法 。
因此在选择材料时 ，要考虑能否耐受得了。
（7） 易于加工成需要的复杂形状
人工脏器往往具有很复杂的形状 ， 因此 ，用于人 工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能 。否则 ， 即使各项性能都满足医用高分子的要求 ，却无法加 工成所需的形状 ，则仍然是无法应用的。
★骨水泥是一类传统的骨用粘合剂 ， 1940年就已用
于脑外科手术中 ， 几十年来 ，一直受到医学界和化学 界的重视。
骨水泥是由单体 、聚合物微粒(150--200μm) 、阻聚
剂 ，促进负等组成 。为了便于x射线造影 ，有还加入 造影剂BaSO4 。下表是常用骨水泥的基本组成和配方。
(4) 人造皮肤材料
(5) 医用粘合剂
粘合剂作为高分子材料中的一大类别 ，近年来， 它的应用领域已扩展到医疗卫生部门 。 目前 ， 医用粘 合剂在医学临床中有十分重要的作用 。在外科手术中， 医用粘合剂用于某些器官和组织的局部粘合和修补； 手术后缝合处微血管渗血的制止； 骨科手术小骨骼、 关节的结合与定位； 齿科手术中用于牙齿的修补 。在 计划生育领域中 ，用粘合剂粘堵输精管或输卵管 ， 既 简便 ，无痛苦感 ，又无副作用 ，必要时还可方便地重 新疏通。
由此可见 ， 当向人体植入高分子材料时 ， 除考虑 材料的物理 、化学性质外 ，还应充分考虑其形状因 素。
表
(4)具有抗血栓性 ，不会在材料表面凝血 (5)长期植入体内 ，不会减小机械强度
表6-3是一些高分子以纤维形式植入狗的动脉 后其机械强度的损失情况。
(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性
《生物材料学》医用生物材料 ppt课件
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陶瓷材料的强度和断裂 陶瓷的结合键和晶体结构决定了陶瓷材料具有很高的抗压
强度，但抗拉强度和剪切强度却很低。
若设裂纹的长度为C，应力集中系数可根据Griffith公式得到：
c 2 C
r
式中，σ为垂直作用于此裂纹的平均应力；r为裂纹尖端处的曲
率半径；C为裂纹长度。由于裂纹尖端处的曲率半径很小。
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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图4-2 萤石的点阵结构
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图4-3 刚玉的点阵结构
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1.2 陶瓷的物理性能
• 陶瓷材料的机械性能
陶瓷材料的弹性变形 陶瓷材料的拉伸模量一般比金属的大得多，常相差数倍。
这主要是由于陶瓷材料由离子键和共价键组成有关。陶瓷材 料的弹性模量还与构成陶瓷材料的种类、分布比例、气孔率 和加工工艺等因素密切相关，尤其是陶瓷的工艺过程对陶瓷 材料的弹性模量有着很重要的影响。
等），考察材料的生物相容性。
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5
耐腐蚀性能要求
金属材料的主要缺点是腐蚀问题。
长期浸泡在含有有机酸、碱金属或碱土金属离 子（Na+、K+、Ca2+）、Cl-离子等构成的恒温 （37℃）电解质的环境中，加之蛋白质、酶和 细胞的作用，其环境非常复杂，会对金属材料 产生腐蚀，腐蚀的产物可能是离子、氧化物、 氯化物等。
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。
生物医用敏感材料
凝胶上可显著增加凝胶收缩
速率
PNIPAm 疏水成
核作用
用PNIPAm类水凝胶可实现脉冲药品释放(ON/OFF释放)，可望 用于口服、植入或透皮药品释放体系。
生物医用敏感材料
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N－取代基疏水性对凝胶温度刺激响应影响：
疏水性增大
取代基疏水性
越强，凝胶在体 积相转变温度处 产生体积改变越 大，温度响应越 显著，且相变温 度越低。
如羧基或氨基，这些基团解离受外界pH影响： （1）pH改变时，解离程度改变，造成凝胶内外
离子强度改变； （2）解离还会破坏凝胶内氢键，交联点降低，
造成网络结构发生改变，引发溶胀。 ▪ 相体积转变可逆
生物医用敏感材料
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2. 甲基丙烯酸烷酯（n-AMA）和二甲基氨乙 基丙烯酸酯（DMA）交联凝胶
SMP是指对已经赋形高聚物在一
定条件下（如加热、光照、改变酸碱度、 磁场等）实施变形，将这种变形状态保 留下来；当聚合物再进行加热、光照或 者改变酸碱度等刺激时候，聚合物又能 够恢复到其原来赋形状态
生物医用敏感材料
第41页
Time series photographs that show the recovery of a shape-memory tube. (a)-(f) Start to finish of the process takes a total of 10 s at 50°C. The tube was made of a poly(ε-caprolactone)dimethacrylate polymer network (the Mn of the network’s switching segments was 104 gmol-1) that had been programmed to form a flat helix.
《生物医用材料》课件
案例二
总结词
药物载体的新选择
详细描述
可降解高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性，是 药物载体的理想选择。这种材料可以在体内降解，减少了 对身体的副作用和不良反应。
总结词
材料的合成与改性
详细描述
为了提高可降解高分子材料的载药量、稳定性和靶向性， 需要进行合成和改性研究。通过化学修饰和共聚等手段， 可以改善材料的性能，提高药物的包覆率和释放效果。
系统生物学与生物医用材料
结合系统生物学的研究方法，深入探究生物医用材料与人体组织之间 的相互作用机制，为新材料的研发和应用提供理论支持。
05
案例分析
案例一
总结词
骨修复领域的创新应用
详细描述
生物活性玻璃陶瓷材料是一种新型的骨修复材料，具有良 好的生物相容性和骨传导性。它在骨修复领域的应用已经 得到了广泛认可，能够有效地促进骨组织的再生和修复。
某些生物医用材料具有诱导骨形成的特性，可通 过体内外实验验证其诱导骨生成的潜力。
生长因子活性
某些生物医用材料能够吸附和释放生长因子，促 进组织再生，可通过实验验证其生长因子活性。
抗菌性能
某些生物医用材料具有抗菌性能，可抑制微生物 的生长，可通过实验验证其抗菌效果。
体内植入实验
短期植入
功能评价
将生物医用材料植入动物体内，观察 短期内的组织反应和材料性能变化。
总结词
应用范围与限制
详细描述
可降解高分子材料在药物载体领域的应用已经得到了广泛 的研究和探索。然而，其应用仍受到一些限制，如材料的 降解速度和药物的释放速度需要精确控制，同时也需要进 一步研究其长期稳定性和安全性。
案例三
总结词
癌症治疗的新突破
生物医用药用功能材料
医学ppt
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2.1医用金属材料
医用金属材料是用作医学材料的金属或合金：
医用金属材料一般具有较高的机械强度和抗疲劳性能，是临床 应用最广泛的植入材料。很早金属材料就在临床上有所应用， 最初的医用金属材料是金属板和针，用于固定骨折。
二十世纪40年代，医用金属材料应用已经非常普遍，主要用于 骨和牙等硬组织的修复和替换，如人工关节，人工骨及各种内 外固定器械，还参与制作血管扩张器、人工气管、生殖避孕器 材及各种外科辅助器件。最先广泛用于临床治疗的金属是金、 银、铂等贵重金属，它们具有良好的稳定性和加工性能。
医学ppt
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生物相容性：
材料在特定的生理环境中引起 的宿主反应和产生有效作用的 综合能力。 主要包括：
血液相容性 组织相容性
医学ppt
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血液相容性主要是指生物医用药用功能 材料与血液接触时，不引起凝血及血小 板粘着凝聚，不产生破坏血液中有形成 份的溶血现象，即溶血和凝血。
医用材料与体液、血液的接触主要是在 材料的表面，所以在考虑机械性能之外， 在材料表面结构的合成与设计中，应考 虑材料的抗凝血性，该工作主要包括惰 性表面、亲水性表面、亲水－疏水微相 分离结构表面及其表面修饰。
内或长或短时间的接触，对其生物学性能仍有一定 的要求。
医学ppt
8
生物医用药用功能材料从原料、助剂、材料 合成到制品结构设计加工，从生物学性能的 检验到临床验证，涉及的专业和学科很多。 生物医用药用功能材料作为一门边缘学科， 结合了化学、物理、生物化学、合成材料工 艺学、病理学、药理学、解剖学以及临床医 学等等多方面的知识，涉及许多工程学的问 题。这些学科相互渗透、相互交融，促使生 物医用药用功能材料的品种日益丰富，性能 逐渐完善，功能日益齐全。
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
生物医用高分子材料的概念，功能，发展前景
生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。
生物医用高分子材料的功能医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗、以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。
生物医用高分子材料的发展前景我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。
目前约有50多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60多种,制品达400余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300 t。
然而,我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段[5],还没有能够建立在分子设计的基础上。
因此,应该以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。
医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。
生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面:1 、组织工程材料组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。
它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建,延长寿命和提高健康水平。
其方法是:将特定组织细胞“种植”于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料上,形成细胞-生物材料复合物;生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境;随着材料的降解和细胞的繁殖,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官。
这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器官进行结构、形态和功能的重建,并达到永久替代。
2、生物医用纳米材料———药物控释材料及基因治疗载体材料高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的。
生物医用材料的种类及应用
生物医用材料的种类及应用摘要：生物医用材料是近年来发展迅速的新型高科技材料，如人工骨、高分子材料、无机非金属材料、复合材料等，本文根据其物质属性对常用的医用生物材料进行了分类及各部分最新的应用研究进展，根据分类对常用的医用生物材料在骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科方面的应用做了详细阐述。
生物医用材料的应用对挽救生命和提高人民健康水平做出了重大贡献，随着现代医学飞速发展不断获得关注，发展前景广阔。
关键词：生物医用材料人工骨生物陶瓷硅橡胶复合材料1生物医用材料1.1生物医用材料的定义生物医用材料（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蓬勃发展和重大突破，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。
先由生物分子构成生物材料，再由生物材料构成生物部件。
1.2生物医用材料的种类生物材料品种很多，有不同的分类方法。
通常是按材料的物质属性分类，据物质属性，生物医用材料大致可以分为以下几种：（1）生物医用金属材料生物医用金属材料（Biomedical Metallic Materials）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。
（2）生物医用高分子材料生物医用高分子材料（Biomedical Polymer）分为天然医用高分子材料和合成医用高分子材料，近年来合成高分子医用材料迅速发展，硕果累累。
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。
生物医用材料PPT演示课件
个性化与定制化
随着医疗技术的发展， 临床对个性化、定制化 的生物医用材料需求越 来越高。
未来发展方向与展望
01
创新性研究
加强新材料、新技术和新工艺的研究，推动生物医用材料的创新发展。
02
交叉学科合作
加强生物医学工程、化学、物理学等多个学科的交叉合作，共同推动生
分类
根据用途可分为药物载体、医疗 器械、组织工程和再生医学材料 等。
生物医用材料的特性
生物相容性
功能性
稳定性
可加工性
材料与人体组织、血液 等相互作用时不产生有
害反应。
具备所需要的功能，如 传导热量、机械支撑等。
在体内保持稳定，不发 生降解、变质或毒性反
应。
易于加工成所需形状和 大小，以满足医疗需求。
常见的金属生物医用材料
不锈钢、钛和钛合金、钴铬合金等。
金属生物医用材料的优缺点
优点包括良好的机械性能和加工性能，缺点包括可能引发过敏反应 和金属腐蚀。
高分子生物医用材料
高分子生物医用材料的特性
01
具有良好的化学稳定性、生物相容性和加工性能，广泛用于制
造医疗用品、人工器官和药物载体等。
常见的高分子生物医用材料
氧化铝、氧化锆、生物活性玻璃和玻璃陶瓷等。
陶瓷生物医用材料的优缺点
优点包括良好的化学稳定性和生物相容性，缺点包括脆性大、加工 困难。
复合生物医用材料
复合生物医用材料的特性
通过将两种或多种材料组合在一起，发挥各自的优势，弥补单一材 料的不足，具有良好的综合性能。
常见的复合生物医用材料
聚合物/陶瓷复合材料、聚合物/高分子复合材料、金属/陶瓷复合 材料等。
生物医用材料分类
生物医用材料摘要：生物医用材料(Biomedical Materials)，又名生物材料(Biomaterials)，是一类具有特殊性能，应用于生物体疾病的诊断、治疗、康复和预防，以及替换生物体组织、器官、增进或恢复功能，诱导再生的材料。
它是研究人工器官和医疗器械的基础，是当代材料学科的重要分支，随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用材料已成为科学家研究和开发的热点。
生物材料的特征之一是生物功能性(biofunctionality)，即能对生物体进行诊断、治疗或修复；二是生物相容性(biocompatibility)，即不引起生物组织血液等的不良反应。
关键词：生物医用材料、生物医用金属材料、生物医用高分子材料、生物医用无机非金属材料或生物陶瓷、生物医用复合材料、生物医用衍生材料自古以来，人类就不断的与疾病就不断的与病魔作斗争，生物医用材料是人类与疾病作斗争的有效工具之一。
在不同的历史时期，生物医用材料被赋予了不同的意义，在现代医学上有着举足轻重的医用地位。
生物医用材料作为临床广泛应用的医疗用品，它具有以下较高的基本要求：无毒性、不致癌、不致畸和不引起人体细胞、组织和器官发生突变；与人体组织相容性好，不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象；化学性质稳定，抗体液、血液及酶的作用；具有与天然组织相适应的物理机械特性；针对不同的使用目的具有特定的功能。
生物医用材料可以按照来源、性质、应用部位、使用要求和材料的类型进行不同类型的分类。
下面我将从材料类型说一下：1.生物医用金属材料生物医用金属材料，就是外科用金属材料及生物医学手术中使用的合金或金属，属于惰性材料，具有较高的抗疲劳性能和机械强度、又有较好的生物力学特性。
目前广泛应用与外科辅助器材、人工器官、软硬组织等方面。
因为具有广泛的应用，所以它有较高的性能要求：（1）机械性能：要有足够的强度和韧性，适当的弹性与硬度，良好的抗疲劳性（金属材料的疲劳：材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
生物医用材料
生物医用材料 The manuscript was revised on the evening of 2021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，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。
生物医用材料的性能与应用
生物医用材料的性能与应用随着科学技术的飞速发展和人类对生命健康的重视，生物医用材料的研发和应用变得越来越重要。
生物医用材料是指应用于人体内或外，以取代或增强人体某一组织、器官、系统的机能，从而达到治疗疾病或促进生理功能恢复的材料。
其中包括生物可吸收材料、生物降解材料、生物非可吸收材料等。
本文将为大家介绍生物医用材料的性能以及其在医学领域的应用。
一、生物医用材料的种类及性能1.生物可吸收材料生物可吸收材料是指在功能完成后，可以被人体完全吸收并排泄的材料，常用于制作缝线、修复器、骨修复材料等。
它的主要特点是可降解性、生物相容性和不良反应小等。
材料的降解时间一般与患者的生理状态、材料的种类和制备方法有关，如聚乳酸骨板、聚丙烯碳酸酯支架等。
这类材料的优点是不会残留在人体内，减轻了二次手术操作的负担，同时减少了材料残留对身体的危害。
但缺点是材料机械强度不高，且容易在人体内受到钙化、崩解等影响而降解速度过快。
2.生物降解材料生物降解材料是材料在人体内部经过生物降解作用而降解并排除体外。
这种材料具有渗透性、生物相容性和生物可降解性等特点，常用于制作口腔修复材料、手术中所需的辅助工具等。
该类材料的优点是能够缓慢地被人体吸收，在生物降解过程中产生较少的废物和生物排泄产物，而且可以满足不同部位组织的要求。
同时，在一些特定情况下，生物降解材料还可以逐渐被人体所替代，从而使得人体在呈现出较好的生物相容性和生物适应性。
但其缺点是生物降解过程较为缓慢，且材料本身的机械性能较差，会对材料的设计和制备提出一定要求。
3.生物非可吸收材料生物非可吸收材料是一种不能被人体自然吸收排出，而需要外科手术或其他方法移除的材料。
这种材料通常具有强度高、耐用性强等特点，被广泛应用于各种医疗器械的制造中。
它通常由使用耐久性较高的材料制成，如锆钛合金、碳纤维、陶瓷、不锈钢等，这些材料对那些经历极致扭曲或振动的器官系统具有良好的使用标准。
但是由于其机械性能较好，不能被人体吸收，因此其使用范围有限，不适用于某些特定的生理部位（如心脏和血管系统等），且存在并发症较多。
生物医用材料的种类及应用
生物医用材料的种类及应用
一、生物医用材料的种类
1、金属材料
金属材料具有良好的机械特性，其中常用的金属材料包括钛材料、钢
材料、不锈钢材料、铝合金等。
它们通常用于制造医疗器械（例如刀具、
针管、器官移植支架）以及一些器械设备，如内窥镜、微创手术的器具等。
2、陶瓷材料
陶瓷材料是一种熔体结晶性材料，具有良好的刚性、热导率和耐热性
特征，常用的陶瓷材料包括氧化铝陶瓷、三氧化硅系陶瓷、氧化铝自熔质
陶瓷等。
它们在医疗领域的应用非常广泛，如制造血液净化膜、体外血液
流变仪等。
3、高分子材料
高分子材料是以热塑性聚合物为主的多种物质的总称，具有良好的柔
韧性和可加工性，常用的高分子材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲
醛等。
它们的应用主要是用于制造生物相容性的医疗器械。
例如人工植入物、组织修复材料、心脏假体等。
4、纳米材料
纳米材料是指重量在一吨以下，体积在10-9m3以下的微型材料。
纳
米材料具有极好的生物相容性，可以用于制造人工器官和生物体内的结构
材料，例如纳米纤维、纳米胶囊等。
二、生物医用材料的应用
1、生物活性器件
生物活性器件是将器件与生物体（例如人体）结合制成的新型器件。
生物医用材料的主要用途
生物医用材料的主要用途生物医用材料是指用于医学领域的材料，广泛应用于医疗器械、组织工程、药物缓释等领域。
其主要用途如下：1. 医疗器械：生物医用材料在医疗器械中的应用非常广泛。
例如，人工关节、心脏起搏器、血管支架等都需要使用生物医用材料作为构建材料。
这些材料需要具备良好的生物相容性和机械性能，以确保医疗器械在体内的安全和有效使用。
2. 组织工程：生物医用材料在组织工程领域中起到关键作用。
组织工程是一种利用细胞和材料构建功能组织和器官的技术。
生物医用材料可以作为支架或载体，提供细胞附着、生长和分化所需的物理和化学环境。
同时，生物医用材料还可以用于修复和再生组织，例如骨骼、软骨和皮肤等。
3. 药物缓释：生物医用材料在药物缓释系统中的应用也非常重要。
药物缓释系统可以将药物长时间、持续地释放到患者体内，以达到治疗效果。
生物医用材料可以作为药物载体，将药物包裹在材料中，通过控制材料的溶解速率、渗透性和孔隙结构，实现药物的缓慢释放。
4. 人工器官：生物医用材料在人工器官的研发和制造中也发挥着重要作用。
人工器官是指用于替代或辅助人体受损或功能丧失的器官。
生物医用材料可以用于制造人工心脏、人工肝脏、人工肾脏等器官，以提供患者生命所需的功能。
5. 医学诊断：生物医用材料还可用于医学诊断。
例如，生物医用材料可以作为医学检测试剂盒的基材，用于检测血液、尿液和其他生物样品中的生物标志物，以帮助医生进行疾病的诊断和监测。
生物医用材料在医学领域中具有广泛的应用前景。
通过不断的研发和创新，生物医用材料可以为患者提供更加安全、有效的医疗解决方案，为医学进步和人类健康做出贡献。
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医用金属材料的性能要求
1、力学性能：弹性模量（人体：17GPa，钛 合金110-124GPa） 2、耐磨性：均匀腐蚀、点和缝隙腐蚀、应力 腐蚀，开裂腐蚀，疲劳和晶间腐蚀。 仅仅均匀腐蚀可容忍：低于0.25um/年
常用医用金属材料
1、不锈钢：便宜，容易加工。 耐腐蚀性差；
2、钴铬合金：良好的耐腐蚀小，优异的力学性能。 成本高、加工难
生物相容性
生物相容性：材料在特定生物环境中引起的宿主 反应和产生有效作用的综合能力。 主要包括：血液相容性及组织相容性。 血液相容性：与血液接触时不引起凝血及血小板粘 着凝聚，不产生破坏血液中有形成分的溶血现象 （即溶血和凝血） 与体液、血液的接触主要在材料的表面，考虑机械 性能之外，材料表面结构的合成与设计
3、人工皮肤：一种暂时性的创面覆盖保护材料，其 作用是防止体液的损耗和盐分的丢失，从而达到 保护创面的目的。 主要材料：聚乙烯醇微孔膜、硅胶多孔海绵。
螃蟹壳和虾壳提取的甲壳素制备成的皮肤科代替正 常皮肤进行移植，减少患者再次取皮的痛苦，成 活率达到90%以上，对创面出的血清蛋白质具有良 好的吸附性。
青霉素以酰胺键与乙烯醇-乙烯胺共聚物相结 合药物的药效比青霉素常30-40倍。
2、活性陶瓷：与组织形成化学键，能阻止种植体材料 被腐蚀，具有极好的抗应力性能，增强材料的耐久 力和抗疲劳性能。 如羟基磷灰石，生物活性微晶玻璃；
3、可被吸收陶瓷：在生物体内逐渐降解，被组织 吸收。（三磷酸钙）
常用作骨替代材料，植入体内后材料逐渐被吸收 ，同时新生骨逐渐长入而替代。
临床：脸部的骨缺陷、填牙周的空洞、药物载体 等。 4、可治疗癌症的陶瓷 医用陶瓷的生物相容性与铁磁性，作为治疗癌症 的热源。
人造心脏
人造膝关节
基本性能要求
1.
2.
3.
4.
化学性能稳定，对人体血液、体液等无影响，不 形成血栓等不良现象。 材料与人体相容性良好，不会引起炎症或其它排 异反应。有害的功能基团不能用 无致癌性，耐生物老化，长期放臵体内的材料其 物理机械性能不能发生明显变化。 不因高压蒸煮、干燥灭菌、药液等消毒措施而发 生质变。进入体内之前必须经过严格的灭菌
高分子药物的基本要求： 1、聚合物主链不产生水解，以便高分子排出； 2、进入循环系统的高分子药物：主链易于分解 以便吸收和排出，而且产物应具有抗凝血性， 不形成血栓。
以高分子为载体的长效药物
将具有药理活性的小分子聚合在高分子骨架上， 控制药物使其缓慢释放，药效持久，还可以制备 长效制剂，延长药物在体内的作用时间，保持药 物在体内的浓度。 长效制剂：通过适宜方法延缓药物在体内的吸收 、分解、代谢和排出过程，从而延长药物作用时 间目的的制剂。 长效制剂的研究：减小药物有效成分的溶出速度 和减小药物的释放速度。
3、钛及合金：生物相容性好，不和周围组织反应。 原因：表面形成的氧化物薄膜，若受到损坏，可以在体温和 人体组织液条件下再生。
二、医用陶瓷
目前，约有40种生物陶瓷在医学、整形方面，制成 50多张复制品和代用品； 应用：髋、膝关节，人造牙根，牙脊增高和加固， 心脏瓣膜，中耳听骨 根据与组织的效应分： 1、惰性陶瓷：与容性：活体与材料接触时，材料不发生钙钛沉积 附着，组织部发生排异反应。 组织相容性基于亲水性、疏水性以及微相分离的高分子 表面修饰。 材料与组织能浑然一体是当今组织相容性研究的热点。
日常是实例：
白内障手术中的人工晶体：既能组织相容又能排除 纤维细胞在晶面上的粘附增殖，以避免白内障复发。 硅胶（聚二甲基硅氧烷）：长期动态下使用时，会 引起异物反应，其机械性能仍不能满足要求 国际标准化组织ISO/TC 194 制定了生物医用药用 材料的检验测试项目，标准实验可重复，从体内外 到体内，先动物，后人体。
高分子治疗材料
1、眼科材料：人工角膜、人工晶状体 、人工玻璃体，人工眼 球、人工泪道及接触式隐形眼镜；
硬质镜片主要材料：聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基 丙烯酸硅烷酯及乙酸丁酯纤维素 软式镜片：聚甲基丙烯酸-羟基乙酯、聚甲基硅氧烷和聚乙烯吡 啶。
2、牙齿的粘合和修补：假牙、人工牙根、填补用树脂、牙托软 衬垫；
生物医用药用功能材料
人造关节
一张柔软的纸，白中透出微黄 ，这张不起眼的“白纸”就是填 补国内空白的高科技“人造皮肤 ”。这种“人造皮肤”能帮助伤 口尽快恢复。比如烧烫伤，把水 泡的水放出，用药清洗后，将“ 人造皮肤”敷贴在伤口上，很快 “人造皮肤”就和人的身体长在 一起，成了真的皮肤。
人造皮肤
人 造 血 管
4、整容材料 人工假肢、人工鼻、人工颚骨等 5、其它应用：一次性注射器，输液用品及可 降解手术缝合线
高分子药物
三大类： 1、具有药理活性的高分子药物：只有高分子链时才 显示药物活性； 2、高分子载体药物：低分子药物以化学方式连接在 高分子的长链上， 3、微胶囊低分子药物：以高分子材料为控释膜，将 具有药理活性的低分子药物包裹在高分子中，提高药 物的治疗效果。
功能高分子正日益广泛的医用于人工脏器的研究与 应用。 1、高分子人造器官：人工心脏及心脏相关材料； 方向：研发混合型人工脏器，将生物酶和生物细胞 固定在高分子材料上，制备具有生物活性的人工 脏器。 存在的问题：不能解决凝血问题。 人工脏器的研究正向着体内化、小型化、和人体长 期适应方面发展。 2、人工肺、肾、肝：高分子透析膜； 过滤介质：聚苯乙烯离子交换树脂
三、医用复合材料
1、关节炎：无药物能根治 对策：换关节。 人造关节：金属骨架外包裹超高分钟量聚乙烯，能跟 骨骼牢固地连接在一起，且弹性适中，耐磨性好， 有自润滑作用（类似于软骨的特性）。 2、羟基磷灰石（HAP）复合材料： HAP-Ag：弥补脆性不足，提高韧性，Ag有抗菌效果。
四、医用高分子材料
生物降解吸收材料
手术缝合线，骨丁、骨板，药物释放体系； 在体内的降解：水解和酶解； 水解要求：无副毒作用，相对分子量较小，能 经肾脏排出， 酶解：能够参与正常的代谢
生物医用材料的分类及应用
①
②
③
④
医用金属材料； 医用陶瓷； 医用复合材料； 医用高分子；
医用金属材料
最初应用：金属板、针； 常用金属：不锈钢、金、银、铂、钛
钛被称为“亲生物金属”，强度大，密度与人体骨 骼相近，不受组织液腐蚀，适用人体，在医学上有 特殊用途。
钛代替或修补骨骼损失，新骨骼和肌肉可以再 钛上生长，形成的钛骨犹如真骨； 钛头盖骨已应用与临床； 利用钛镍合金的记忆特性：疏通血管和胆道阻 塞。 研究现状：国外正在开展在金属表面生物相容 性、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等方面的研究。
医用材料的生物相容性
生物相容性是生物材料区别于其他材料的基本特征。
材料所引起的宿主反应需控制在一定可接收的水平
宿主反应：材料与基体组织相互作用，生物活体对材料系列的 反应。如：过敏、致癌、致畸及局部反应、全身毒性反应和 适应性反应。 材料反应控制在不至于使材料本身发生破坏。 材料反应：生理腐蚀、吸收降解与失效等。