生物医学材料优秀课件

4. 具有与天然组织相适应的物理机械特性； 5. 针对不同的使用目的具有特定的功能。（如髋关节在静止状态承受体重的二分之一，水平步行时
承受的重量为静止时的3.3倍，而跑步时则为4倍以上。此外,每步行一公里大约活动1000次，按照一般的生活情况,每年大约 承受1×106 ~ 3×106次重复负荷的作用）。
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ห้องสมุดไป่ตู้
1.2生物材料的分类
生物材料主要有两种分类方法：按应用性质分类和按生物 材料的属性分类。
➢ 按应用性质来分类主要有： • 抗凝血材料（心血管材料）、齿科材料、骨科材料、眼科材料、吸附
解毒材料（血液灌流用）、假体材料、缓释材料、生物粘合材料、透 析及超滤用膜材料、一次性医用材料等等。 ➢ 按生物材料的属性可分为： • 天然高分子生物材料——再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等。 • 合成高分子生物材料——硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、涤纶、尼 龙、聚丙烯腈、聚烯烃。 • 医用金属材料——不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金等。 • 无机生物医学材料——碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃材料。 • 杂化生物材料——指来自活体的天然材料与合成材料的杂化，如胶原 与聚乙烯醇的交联杂化等。 • 复合生物材料——用碳纤维增强的塑料，用碳纤维或玻璃纤维增强的 生物陶瓷、玻璃等。
Fe-Mo合金用在牙科和整形外科，这种合金的耐腐蚀 性是一般不锈钢如316的40倍。钴基铬钼合金的生物
相容性超过铁铬镍和钴铬 合金。钴基合金的耐磨性 是所有医用金属材料中最 好的，与不锈钢相比，更 适于制造体内承载苛刻的
长期植入件.
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CoCrMo合金 制股骨帽
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在具有良好的生物相容性这一研究路线指导下，人们采用了多种假体 做成植入体，成功的进行了骨移植手术。
1884年，首次用金属插补术进行髋关节置换； 1936年，有机玻璃迅速被制成假牙及人工骨而应用与临床； 1943年，赛璐璐的问世使得透析膜能够制备成人工肾； 1938年，制备出合金假体； 20世纪60年代，聚乙烯得到了广泛的应用。 近年来研究人员已经应用改性的生物材料研制出人工器官，来替代和
钢
反应等, 不锈钢中添加Mo可克服铬钝化
膜在氧化环境中耐腐蚀性能, 如加Mo的
316、317。降低碳含量，如使用超低碳
的316L可防止晶间腐蚀.
常用来制作各种人工关
节和骨折内固定器、截
骨连接器等，也用于牙
科等各种器件制造。
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骨吸收和骨小梁形成
2、钴基合金 加Mo的钴基合金，已用于生物体中。例如Co-Cr-Ni-
血液）时，应有良好的耐蚀性。唾液、血液、间质液都是以Clˉ、Na+、K+离子为主的电解质溶液， 生物材料在这种溶液中应不发生反应、腐蚀和变质）；
玻璃钢人工颅盖 骨
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高分子与钛合金人造髋骨
3. 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；
Ti表面血小板的形态(差)
Ti-O薄膜表面血小板的形态(好)
➢早在公元前，就有采用青铜或 黄铜作为骨取代物将断裂的骨 连接起来的先例。 ➢两千多年前的罗马人、中国人 和阿兹特克人就会把金应用在 牙齿的修补上。 ➢到 1 9 世 纪 中 期 以 后 ， 随 着 医 学的逐渐的发展，形成了相应 的科学体系。特别是新型高分 子材料的研发，为生物材料的 研究和应用创造了极大的机会。
修复机体受损的组织和器官，发挥各项生理作用，已获得了较好的治 疗效果，但是仍然存在一定的问题，未能完全满足人们的要求。
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随着生物技术发展和重大突破，生物医用材料己成为各国 研究和 开发的热点。目前被详细研究过的生物材料已超过1000种，被广 泛应用的有90多种，1800多种制品。西方国家每年耗用生物材料 量以10~15%的速度增长.
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1.3生物材料的使用性能
生物材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础，每一种新 型生物材料的发现都引起了人工器官及医疗技术的飞跃。不同的生物 材料具有不同的使用性能。
一般而言，临床医学对生物医学材料有以下基本的要求： 1. 无毒性，不致癌，不致畸，不引起人体细胞的突变和组织细胞的反应； 2. 化学性质稳定，抗体液、血液及酶的作用（接触人体各种体液（唾液、淋巴液、
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医用金属材料
• 定义：一类用作生物材料的金属或合金，又称外科用金属材料。 • 性质： ✓ 生物惰性材料 ✓ 较高的机械强度和抗疲劳性能 ✓ 良好的生物力学性能及相关的物理性质 ✓ 优良的抗生理腐蚀性、生物相容性、无毒性 • 种类：有钴合金（Co-Cr-Mo）、钛合金（Ti-6A1-4V）和不锈钢的人
近10年来，全球生物医用材料和制品的市场一直保持15%以上的
年增长率，正在成长为本世纪世界经济的一个支柱性产业。近年来， 全球生物医用材料及其制品的产值以每年5~8%的速度增长，2005 年的产值约为2100亿美元，是药品产值的7/10,而且比值还在增大， 将成为本世纪经济的支柱性产业。
我国需求量大，近十年来市场年增长率却高达20%—27%，占国际 市场份额不到3%。二是从潜在需求来看，就医疗器械的人年均消 耗额计，我国仅为7美元左右，美国则高达300美元以上。随着国 民经济的发展、人民生活水平的提高，以及人口老龄化，我国对生 物医用材料及制品的需求越来越大
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1.1生物材料发展背景
生物材料的定义
生物材料的发展
➢一种与生物体组织接触，用 以评估、治疗、置换生物体 任何组织、器官，增进和恢 复其功能的材料。 ➢生物材料主要是应用在医用 领域，它们很少单独的使用， 通常是被制成医疗器械而使 用。 ➢事实上，生物材料通常是一 种经过加工、消毒后被使用 的材料。
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。 • 形状记忆合金具有奇特的形状记忆功能、质轻、磁性微弱、强度较高、
耐疲劳性能、高回弹性和生物相容性好等，在管腔狭窄的治疗、骨科、 口腔科和血管外科具有广泛的应用。
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1、不锈钢
骨不
钉锈
不锈钢成本低，但在体内有腐蚀和组织