生物材料的分类及性能
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• 生物医用无机纳米材料 纳米氧化铁 羟基磷灰石超微粉
2.1.6 分类特点
（1）更好的防水性能
以淀粉为原料的主要问题是其容易吸水。 为了达到更好的防水效果，需要与其它天 然或是合成的可降解聚合物混合，或者添 加不同来源的添加剂。
通过改性和添加剂的作用，这些混合物质 具有更高或是更低的水汽敏感度和气密性。 热塑性淀粉含有70%-90%的淀粉，但是其中 40%-60%的淀粉却是许多混合物，添加剂的 使用提高了原料的成本。因而，这方面的 研究主要是减少添加剂的用量，例如使用 新的纳米组分而不是淀粉或是改性粘土颗 粒。
• 美国一家研究所利用土豆和乳清制成了一 种能生物降解的塑料薄膜。其制法是：
（1）先用酶将制酪时形成的乳清和废 弃的土豆转化为葡萄糖浆，
（2）然后用细菌发酵成含乳酸的液体。 液体中的乳酪经电渗析分离出来后，加热 使水分蒸发，留下的便是可以制薄膜和涂 层的聚乳酸分子。
• 玉米是一种美味又有营养的淀粉食物，还 被广泛用于制造甜味剂和动物饲料。
（1）首先，生物医用材料应具有良好 的血液相容性和组织相容性；
（2）要求耐生物老化。即对长期植入 的材料，其生物稳定性要好；
（3）对于暂时植入的材料，耍求在确定 时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒 单体或片断；
（4）还要求物理和力学性质稳定；
（5）易于加工成型、价格适当；
（6）便于消毒灭茵、无毒无热源、不 致癌不致畸也是必须考虑的。
无机骨水泥
按来源分：
天然钙化物 钙化的贝壳、珍珠 合成无机材料 如-TCP人工骨（复合无机
材料）
衍生材料 冻干骨片
按照生物环境中发生的生物化学反应水平分 类：
• 生物惰性材料
氧化铝 热解碳 硅
氧化锆
氧化
• 生物活性无机材料
羟基磷灰石 生物玻璃 活性玻璃陶 瓷
• 生物可降解无机材料 可溶性铝酸钙陶瓷、β-TCP陶瓷
全生物降解高分子材料，如聚羟基丁酸酯 （PHB)、聚环己内酯（PCL)、蛋白质、微 生物多糖等。
生物破坏高分子材料，如添加淀粉的聚苯 乙烯、聚乙烯等。
不可降解的生物无机材料，如具有生物亲 和作用的生物金属材料和生物陶瓷材料， 具有生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷，生物 活性陶瓷在生物体内基本不被吸收，但能 促进种植生物体周围新骨生成，并与骨组 织形成牢固的化学键。
对于不同用途的材料，其要求各有侧 重。
用作人工骨 骼的钛或钛 合金生物医 学材料
2.1.5 无机非金属生物材料分类
按成分性质分： • 生物陶瓷材料，如单晶/多晶氧化铝、羟基
磷灰石 • 生物玻璃，如45S5玻璃 • 生物玻璃陶瓷 • 医用骨水泥，-TCP • 复合无机材料, HA+ -TCP，碳纤维增强
• 随着技术的进步，将玉米中的糖分提炼出 来，经过发酵、蒸馏、萃取，得到制造塑 料和纤维的基础材料，基础材料再被加工 成直径只有4．57mm的聚交酯(PLa)细微颗 料。
• 这样制成的塑料薄膜可以制成保鲜袋和代 替涂有聚乙烯和防水蜡的包装材料，最大 优点是可以分解为对环境无害的乳酸。
2.2 性能
第二节 生物材料的分类及性能
2.1 分类
2.1.1 根据用途主要分为:
承受或传递负载功能。如人造骨骼、关节 和牙等，占主导地位
控制血液或体液流动功能。如人工瓣膜、 血管等
电、光、声传导功能。如心脏起博器、人 工晶状体、耳蜗等
填充功能。如整容手术用填充体等
2.1.2 根据生物材料的降解性，可分为：
聚乳酸100% 生物可分解聚 乳酸（PLA） 是一種可生物 降解的新型高 分子材料，以 玉米為原料
• 最后，这些小颗料被制成包装袋、泡沫塑 料或餐具。国外公司已看好这种新的环保 材料，如可口可乐公司在盐湖城冬奥会上 用了50万只一次性杯子，全部是用玉米塑 料制成的，这种杯子只需40天就在露天环 境下消失得无影无踪。
2.2.1 生物功能性 指生物材料具备或完成某种生物功能
时应该具有的一系列性能。 因各种生物材料的用途而异，如：作
为缓释药物时，药物的缓释性能就是其生 物功能性
2.2.2 生物相容性
指生物材料有效和长期在生物体内或体 表行使其功能的能力。用于表征生物材料 在生物体内与有机体相互作用的生物学行 为。
•
PLA可以制成结晶或是透明的形态，可以吹 膜、注塑以及涂层，既可以单独使用也可 以与其它天然原料制成的聚合物混合使用。 例如，PLA经常与淀粉混合以提高降解性能、 降低成本。
第三类的可生物降解包装材料用微生物制 成，包括多羟基链烷酸酯(PHAs)，而聚羟 基丁酸酯(PHB)最为普遍。PHAs目前的价格 仍比较高，但是从技术角度来看，用途会 非常广泛，吹塑、注塑、拉膜、涂层都可 以。也可以与热塑性淀粉等可生物降解材 料混合。PHAs用于食品包装有个有趣的特 性那就是水汽透过率非常低，与低密度聚 乙烯接近。
Байду номын сангаас
例如纸张或是卡纸等未经改性的纤维素材料 具有较差的气密性和防潮性能，因而除非 是干货，一般很少用来作为外包装材料。 改性的纤维素和纤维素衍生物材料，主要 是聚碳酸酯等聚合物用于这一方面还是有 些昂贵
世界上第一把 100%可降解伞， 使用特殊的生 物降解材料制 成
（2） 产品多样
聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解包装 材料的范例。PLA由乳酸单体聚合而成，在 不同的食品包装领域提供不同的性能。
2.1.4 根据材料的用途，这些材料又可以分 为： （1）生物惰性（bioinert）、 （2）生物活性（bioactive）或生物降解 （biodegradable）材料。
• 这些材料通过长期植入、短期植入、表面 修复分别用于硬组织和软组织修复与替换。 生物医用材料由于直接用于人体或与人体 健康密切相关，对其使用有严格要求。
2.1.3 按其应用可分为
生物医学材料； 生物包装材料； 其他生物应用材料。
• 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。
2.1.6 分类特点
（1）更好的防水性能
以淀粉为原料的主要问题是其容易吸水。 为了达到更好的防水效果，需要与其它天 然或是合成的可降解聚合物混合，或者添 加不同来源的添加剂。
通过改性和添加剂的作用，这些混合物质 具有更高或是更低的水汽敏感度和气密性。 热塑性淀粉含有70%-90%的淀粉，但是其中 40%-60%的淀粉却是许多混合物，添加剂的 使用提高了原料的成本。因而，这方面的 研究主要是减少添加剂的用量，例如使用 新的纳米组分而不是淀粉或是改性粘土颗 粒。
• 美国一家研究所利用土豆和乳清制成了一 种能生物降解的塑料薄膜。其制法是：
（1）先用酶将制酪时形成的乳清和废 弃的土豆转化为葡萄糖浆，
（2）然后用细菌发酵成含乳酸的液体。 液体中的乳酪经电渗析分离出来后，加热 使水分蒸发，留下的便是可以制薄膜和涂 层的聚乳酸分子。
• 玉米是一种美味又有营养的淀粉食物，还 被广泛用于制造甜味剂和动物饲料。
（1）首先，生物医用材料应具有良好 的血液相容性和组织相容性；
（2）要求耐生物老化。即对长期植入 的材料，其生物稳定性要好；
（3）对于暂时植入的材料，耍求在确定 时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒 单体或片断；
（4）还要求物理和力学性质稳定；
（5）易于加工成型、价格适当；
（6）便于消毒灭茵、无毒无热源、不 致癌不致畸也是必须考虑的。
无机骨水泥
按来源分：
天然钙化物 钙化的贝壳、珍珠 合成无机材料 如-TCP人工骨（复合无机
材料）
衍生材料 冻干骨片
按照生物环境中发生的生物化学反应水平分 类：
• 生物惰性材料
氧化铝 热解碳 硅
氧化锆
氧化
• 生物活性无机材料
羟基磷灰石 生物玻璃 活性玻璃陶 瓷
• 生物可降解无机材料 可溶性铝酸钙陶瓷、β-TCP陶瓷
全生物降解高分子材料，如聚羟基丁酸酯 （PHB)、聚环己内酯（PCL)、蛋白质、微 生物多糖等。
生物破坏高分子材料，如添加淀粉的聚苯 乙烯、聚乙烯等。
不可降解的生物无机材料，如具有生物亲 和作用的生物金属材料和生物陶瓷材料， 具有生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷，生物 活性陶瓷在生物体内基本不被吸收，但能 促进种植生物体周围新骨生成，并与骨组 织形成牢固的化学键。
对于不同用途的材料，其要求各有侧 重。
用作人工骨 骼的钛或钛 合金生物医 学材料
2.1.5 无机非金属生物材料分类
按成分性质分： • 生物陶瓷材料，如单晶/多晶氧化铝、羟基
磷灰石 • 生物玻璃，如45S5玻璃 • 生物玻璃陶瓷 • 医用骨水泥，-TCP • 复合无机材料, HA+ -TCP，碳纤维增强
• 随着技术的进步，将玉米中的糖分提炼出 来，经过发酵、蒸馏、萃取，得到制造塑 料和纤维的基础材料，基础材料再被加工 成直径只有4．57mm的聚交酯(PLa)细微颗 料。
• 这样制成的塑料薄膜可以制成保鲜袋和代 替涂有聚乙烯和防水蜡的包装材料，最大 优点是可以分解为对环境无害的乳酸。
2.2 性能
第二节 生物材料的分类及性能
2.1 分类
2.1.1 根据用途主要分为:
承受或传递负载功能。如人造骨骼、关节 和牙等，占主导地位
控制血液或体液流动功能。如人工瓣膜、 血管等
电、光、声传导功能。如心脏起博器、人 工晶状体、耳蜗等
填充功能。如整容手术用填充体等
2.1.2 根据生物材料的降解性，可分为：
聚乳酸100% 生物可分解聚 乳酸（PLA） 是一種可生物 降解的新型高 分子材料，以 玉米為原料
• 最后，这些小颗料被制成包装袋、泡沫塑 料或餐具。国外公司已看好这种新的环保 材料，如可口可乐公司在盐湖城冬奥会上 用了50万只一次性杯子，全部是用玉米塑 料制成的，这种杯子只需40天就在露天环 境下消失得无影无踪。
2.2.1 生物功能性 指生物材料具备或完成某种生物功能
时应该具有的一系列性能。 因各种生物材料的用途而异，如：作
为缓释药物时，药物的缓释性能就是其生 物功能性
2.2.2 生物相容性
指生物材料有效和长期在生物体内或体 表行使其功能的能力。用于表征生物材料 在生物体内与有机体相互作用的生物学行 为。
•
PLA可以制成结晶或是透明的形态，可以吹 膜、注塑以及涂层，既可以单独使用也可 以与其它天然原料制成的聚合物混合使用。 例如，PLA经常与淀粉混合以提高降解性能、 降低成本。
第三类的可生物降解包装材料用微生物制 成，包括多羟基链烷酸酯(PHAs)，而聚羟 基丁酸酯(PHB)最为普遍。PHAs目前的价格 仍比较高，但是从技术角度来看，用途会 非常广泛，吹塑、注塑、拉膜、涂层都可 以。也可以与热塑性淀粉等可生物降解材 料混合。PHAs用于食品包装有个有趣的特 性那就是水汽透过率非常低，与低密度聚 乙烯接近。
Байду номын сангаас
例如纸张或是卡纸等未经改性的纤维素材料 具有较差的气密性和防潮性能，因而除非 是干货，一般很少用来作为外包装材料。 改性的纤维素和纤维素衍生物材料，主要 是聚碳酸酯等聚合物用于这一方面还是有 些昂贵
世界上第一把 100%可降解伞， 使用特殊的生 物降解材料制 成
（2） 产品多样
聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解包装 材料的范例。PLA由乳酸单体聚合而成，在 不同的食品包装领域提供不同的性能。
2.1.4 根据材料的用途，这些材料又可以分 为： （1）生物惰性（bioinert）、 （2）生物活性（bioactive）或生物降解 （biodegradable）材料。
• 这些材料通过长期植入、短期植入、表面 修复分别用于硬组织和软组织修复与替换。 生物医用材料由于直接用于人体或与人体 健康密切相关，对其使用有严格要求。
2.1.3 按其应用可分为
生物医学材料； 生物包装材料； 其他生物应用材料。
• 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。