医用无机材料ppt课件
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医用无机材料
• 黑色或灰色为无机晶粒(长 约1.0 μm，宽0.3 μm)， 属方解石晶体(CaCO3)，有 时为磷酸钙，它们构成骨 架，在晶粒之间为晶界， 是有机生命物质。
图3 鸡蛋壳中的晶粒及晶界
二 生物陶瓷材料的分类
• 按其生物性能,生物陶瓷可分为3类如表1 所示：
结构稳定,具有较高的 强度、耐磨性及化学 稳定性。
第一节 概述
• 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
二 生物医用无机材料分类
• 按照无机材料的成分和性质分类
1.生物陶瓷材料 2.生物玻璃材料 3.生物玻璃陶瓷 4.生物医用无机骨水泥 5.生物复合无机材料
• 具体机制： ①生物化学溶解
是一种体液介导过程。溶解速率决定于多种因 素，包括周围体液成分和PH、材料的比表面积 、材料的相组成和结构、材料的结晶度和杂质 的种类及含量以及材料的溶度积等。
②物理解体
是体液浸入陶瓷，导致由于烧结不完全而残留 的微孔，使连接晶粒的“细颈”溶解，从而解 体为微粒的过程。
优点：生物相容性良好，在人体内稳定性高， 机械强度较大。
缺点： ①与骨不发生化学结合，长时间后与骨的固定
会发生松弛； ②机械强度不高； ③杨氏模量过高(380GPa)； ④摩擦系数铝陶瓷制成多孔质形态，使骨组织 长入其孔隙而使植入体固定，保证植入物 与骨头的良好结合。
生物陶瓷骨体
生物陶瓷血管
三 典型的生物陶瓷材料
（一）惰性生物陶瓷材料 生物惰性陶瓷是一类暴露于生物环境中，与组织几乎不 发生化学变化的材料，所引起的组织反应主要表现为材 料周围会形成厚度不同的包裹性纤维膜。
主要用于人体骨骼、关节及齿根的修复和替换，以及心 脏瓣膜等
图3 鸡蛋壳中的晶粒及晶界
二 生物陶瓷材料的分类
• 按其生物性能,生物陶瓷可分为3类如表1 所示：
结构稳定,具有较高的 强度、耐磨性及化学 稳定性。
第一节 概述
• 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
二 生物医用无机材料分类
• 按照无机材料的成分和性质分类
1.生物陶瓷材料 2.生物玻璃材料 3.生物玻璃陶瓷 4.生物医用无机骨水泥 5.生物复合无机材料
• 具体机制： ①生物化学溶解
是一种体液介导过程。溶解速率决定于多种因 素，包括周围体液成分和PH、材料的比表面积 、材料的相组成和结构、材料的结晶度和杂质 的种类及含量以及材料的溶度积等。
②物理解体
是体液浸入陶瓷，导致由于烧结不完全而残留 的微孔，使连接晶粒的“细颈”溶解，从而解 体为微粒的过程。
优点：生物相容性良好，在人体内稳定性高， 机械强度较大。
缺点： ①与骨不发生化学结合，长时间后与骨的固定
会发生松弛； ②机械强度不高； ③杨氏模量过高(380GPa)； ④摩擦系数铝陶瓷制成多孔质形态，使骨组织 长入其孔隙而使植入体固定，保证植入物 与骨头的良好结合。
生物陶瓷骨体
生物陶瓷血管
三 典型的生物陶瓷材料
（一）惰性生物陶瓷材料 生物惰性陶瓷是一类暴露于生物环境中，与组织几乎不 发生化学变化的材料，所引起的组织反应主要表现为材 料周围会形成厚度不同的包裹性纤维膜。
主要用于人体骨骼、关节及齿根的修复和替换，以及心 脏瓣膜等
医用高分子材料ppt课件
30
第八章 医用高分子材料
〔2〕对人体组织不会引起炎症或异物反应 有些高分子材料本身对人体有害,不能用作医
用材料.而有些高分子材料本身对人体组织并无不 良影响,但在合成、加工过程中不可避免地会残留 一些单体,或使用一些添加剂.当材料植入人体以 后,这些单体和添加剂会慢慢从内部迁移到表面, 从而对周围组织发生作用,引起炎症或组织畸变, 严重的可引起全身性反应.
26
第八章 医用高分子材料
另一类则是用来制造医疗器械、用品的材料, 如注射器、手术钳、血浆袋等.这类材料用来为医 疗事业服务,但本身并不具备治疗疾病、替代人体 器官的功能,因此不属功能高分子的范畴.
国内通常将高分子药物单独列为一类功能性高 分子,故不在医用高分子范围内讨论.
本章讨论直接用于治疗人体病变组织,替代人 体病变器官、修补人体缺陷的高分子材料.
11
第八章 医用高分子材料
从应用情况看,人工器官的功能开始从部分取 代向完全取代发展,从短时间应用向长时期应用发 展,从大型向小型化发展,从体外应用向体内植入 发展、人工器官的种类从与生命密切相关的部位向 人工感觉器官、人工肢体发展.
12
第八章 医用高分子材料
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.当材料用于人工器官植入 体内时,必然要与血液接触.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.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,至今 尚未完全突破.将是今后医用高分子材料研究中的 首要问题.
28
第八章 医用高分子材料
〔1〕化学隋性,不会因与体液接触而发生反应 人体环境对高分子材料主要有以下一些影响： 1>体液引起聚合物的降解、交联和相变化； 2>体内的自由基引起材料的氧化降解反应； 3>生物酶引起的聚合物分解反应； 4>在体液作用下材料中添加剂的溶出； 5>血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物
第八章 医用高分子材料
〔2〕对人体组织不会引起炎症或异物反应 有些高分子材料本身对人体有害,不能用作医
用材料.而有些高分子材料本身对人体组织并无不 良影响,但在合成、加工过程中不可避免地会残留 一些单体,或使用一些添加剂.当材料植入人体以 后,这些单体和添加剂会慢慢从内部迁移到表面, 从而对周围组织发生作用,引起炎症或组织畸变, 严重的可引起全身性反应.
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第八章 医用高分子材料
另一类则是用来制造医疗器械、用品的材料, 如注射器、手术钳、血浆袋等.这类材料用来为医 疗事业服务,但本身并不具备治疗疾病、替代人体 器官的功能,因此不属功能高分子的范畴.
国内通常将高分子药物单独列为一类功能性高 分子,故不在医用高分子范围内讨论.
本章讨论直接用于治疗人体病变组织,替代人 体病变器官、修补人体缺陷的高分子材料.
11
第八章 医用高分子材料
从应用情况看,人工器官的功能开始从部分取 代向完全取代发展,从短时间应用向长时期应用发 展,从大型向小型化发展,从体外应用向体内植入 发展、人工器官的种类从与生命密切相关的部位向 人工感觉器官、人工肢体发展.
12
第八章 医用高分子材料
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.当材料用于人工器官植入 体内时,必然要与血液接触.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.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,至今 尚未完全突破.将是今后医用高分子材料研究中的 首要问题.
28
第八章 医用高分子材料
〔1〕化学隋性,不会因与体液接触而发生反应 人体环境对高分子材料主要有以下一些影响： 1>体液引起聚合物的降解、交联和相变化； 2>体内的自由基引起材料的氧化降解反应； 3>生物酶引起的聚合物分解反应； 4>在体液作用下材料中添加剂的溶出； 5>血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物
生物医用敏感材料课件ppt
温度响应性的 渗透控制阀式 给药系统。
▪ 温敏凝胶在免疫隔离膜上的应用
代谢型组织工程中常将产生细胞因子和激素的细 胞以水凝胶固定化，此水凝胶膜材起免疫隔离作用，它 的半渗透性仅允许细胞的营养物、代谢物及所产生的细 胞因子和激素通透，而截留抗体、补体和免疫细胞而起 免疫隔离作用。
P(NIPAm-co-5%AA)凝胶填充的人工胰脏示意图
不同共聚组成比的MMA-DMA凝胶随pH变化等温线：
含 量 增 加
MMA
3.聚环氧乙烷与聚丙烯酸互穿网络响应性凝 胶
聚环氧乙烷与聚丙烯酸之间形成氢键。
高pH环境，羧基电离成羧基负离子，静电 相斥，凝胶溶胀；
低pH环境，羧基不电离，氢键稳定，凝胶 收缩。 4. 聚丙烯酸－聚乙烯亚胺共聚物
聚丙烯酸的羧基对pH敏感， pH ，凝胶网络 溶胀。
型和物理交联型形状记忆聚合物。单体和聚合物的混合物
25C, NaCl随胶囊外pH变化渗透率的改变（胶囊交替地浸到pH=2或pH=12的水溶液中）。
➢ 两个前提: 例1 刀豆球蛋白系统
SMP是指对已经赋形的高聚物在一定的条件下（如加热、光照、改变酸碱度、磁场等）实施变形，将这种变形状态保存下来；
（聚2环）氧生乙物烷医与用聚无丙机烯压酸电互材穿料网络响主应链性凝或胶侧链上带有大量的亲水基团
PBA凝胶中与糖基结合的胰岛素释放机制
PBA凝胶中糖基胰岛素的脉冲释放
例3 P(MAA-g-EG) responsive hydrogel
H+浓度敏感
Chem. Soc. Rev., 2005, 34, 276–285
（四）光响应性凝胶
由热敏性材料中引入对光敏感的基团制成的。
响应性机理(3种)：
辐射技术引发
▪ 温敏凝胶在免疫隔离膜上的应用
代谢型组织工程中常将产生细胞因子和激素的细 胞以水凝胶固定化，此水凝胶膜材起免疫隔离作用，它 的半渗透性仅允许细胞的营养物、代谢物及所产生的细 胞因子和激素通透，而截留抗体、补体和免疫细胞而起 免疫隔离作用。
P(NIPAm-co-5%AA)凝胶填充的人工胰脏示意图
不同共聚组成比的MMA-DMA凝胶随pH变化等温线：
含 量 增 加
MMA
3.聚环氧乙烷与聚丙烯酸互穿网络响应性凝 胶
聚环氧乙烷与聚丙烯酸之间形成氢键。
高pH环境，羧基电离成羧基负离子，静电 相斥，凝胶溶胀；
低pH环境，羧基不电离，氢键稳定，凝胶 收缩。 4. 聚丙烯酸－聚乙烯亚胺共聚物
聚丙烯酸的羧基对pH敏感， pH ，凝胶网络 溶胀。
型和物理交联型形状记忆聚合物。单体和聚合物的混合物
25C, NaCl随胶囊外pH变化渗透率的改变（胶囊交替地浸到pH=2或pH=12的水溶液中）。
➢ 两个前提: 例1 刀豆球蛋白系统
SMP是指对已经赋形的高聚物在一定的条件下（如加热、光照、改变酸碱度、磁场等）实施变形，将这种变形状态保存下来；
（聚2环）氧生乙物烷医与用聚无丙机烯压酸电互材穿料网络响主应链性凝或胶侧链上带有大量的亲水基团
PBA凝胶中与糖基结合的胰岛素释放机制
PBA凝胶中糖基胰岛素的脉冲释放
例3 P(MAA-g-EG) responsive hydrogel
H+浓度敏感
Chem. Soc. Rev., 2005, 34, 276–285
（四）光响应性凝胶
由热敏性材料中引入对光敏感的基团制成的。
响应性机理(3种)：
辐射技术引发
无机非金属材料ppt课件
05
CATALOGUE
无机非金属材料的未来发展趋 势与挑战
发展趋势
01
高性能陶瓷材料
由于其优异的性能，陶瓷材料在许多领域都有广泛的应用，如航空航天
、汽车、医疗等。未来，陶瓷材料的研究将更加深入，应用领域更加广
泛。
02
纳米无机非金属材料
纳米无机非金属材料由于其尺寸效应和量子效应，具有许多优异的性能
THANKS
感谢观看
。随着纳米科技的不断发展，纳米无机非金属材料的研究和应用也将得
到更广泛的推广。
03
绿色无机非金属材料
随着环保意识的不断提高，绿色无机非金属材料将成为未来研究的热点
。这类材料具有低能耗、低污染、高循环利用的特点，符合可持续发展
的要求。
挑战与问题
材料性能的提升
尽管陶瓷等无机非金属材料的性能已经有所提升，但是与金属材料相比，仍然存在一定的 差距。因此，提高无机非金属材料的性能是当前面临的一个重要挑战。
02
CATALOGUE
无机非金属材料的性质与用途
性质
01
02
03
04
一般性质
无机非金属材料具有较高的熔 点、硬度，良好的化学稳定性
，但脆性较大。
力学性质
无机非金属材料具有较高的抗 压强度、抗拉强度，耐磨性较
好，但韧性较差。
电学性质
无机非金属材料具有较好的绝 缘性能和导热性能。
光学性质
无机非金属材料具有较好的光 学性能，如透光性、反射性等
根据性质和用途，无机非金属材料可 分为陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等 几大类。
无机非金属材料的重要性
无机非金属材料在国民经济发展中扮演着重要角色，特别是 在高技术领域，如航空航天、电子、新能源等领域具有不可 替代的作用。
《无机功能材料》课件
5
化学镀膜法
利用化学反应在基材上生成无机功能 层的合成方法。
氢热法
利用氢气对金属或金属化合物进行还 原反应合成无机材料。
电化学沉积法
利用电势差和阳极氧化反应制备无机 材料的方法。
无机材料的应用及发展趋势
电子光学应用
无机材料在电子器件、光学器件中的广泛应用。
生物医药应用
无机材料在生物医学领域的应用及其潜力。
properties and applications. CRC Press. • Li, L., & Zhang, D. (2011). Formation and properties of thin
inorganic coatings. Springer Science & Business Media.
通过改变材料表面性质来实现特定功能的无 机材料。
氮化物材料
具有优异性能的无机材料，应用于LED、电 池等领域。
其他无机材料的分类
介绍其他种类的无机材料及其应用领域。
无机材料的合成程制备特定
结构的无机材料。
3
气相沉积法
4
通过气体的热化学反应在基材表面沉
积无机材料。
《无机功能材料》PPT课 件
本课件旨在介绍无机功能材料的概念、分类、合成方法以及应用和发展趋势。 提供详尽而有趣的内容，让您深入了解这一领域。
介绍无机功能材料
• 无机功能材料的概念 • 无机材料的优点和存在的问题
无机材料的分类
硅材料
具有广泛应用的无机材料，用于电子器件、 光学设备等领域。
表面改性材料
能源应用
无机材料在可再生能源技术方面的应用与发展。
社会发展趋势
无机材料在社会科技进步中的重要角色和未来发 展方向。
第八章-生物医用材料PPT
（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。
缺点：在接枝反应过程中，已接枝到材料表面的聚合物链会 对表面活性点产生屏蔽和立体位阻作用，阻碍体系中的聚合 物向膜表面扩散，妨碍端基活性基团聚合物对表面的密集覆 盖，接枝率一般不高。
“由表面接枝”法：
定义：先在材料表面形成活性接枝点，再引发单体接枝聚合， 从材料表面长出接枝聚合物链。这种方法有效地克服了“接 枝到”法中聚合物链靠近膜表面时的立体障碍，可以形成共 价键合、高接枝密度的聚合物刷。
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。
1 5
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。
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。
9
人工心脏瓣膜
（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。
缺点：在接枝反应过程中，已接枝到材料表面的聚合物链会 对表面活性点产生屏蔽和立体位阻作用，阻碍体系中的聚合 物向膜表面扩散，妨碍端基活性基团聚合物对表面的密集覆 盖，接枝率一般不高。
“由表面接枝”法：
定义：先在材料表面形成活性接枝点，再引发单体接枝聚合， 从材料表面长出接枝聚合物链。这种方法有效地克服了“接 枝到”法中聚合物链靠近膜表面时的立体障碍，可以形成共 价键合、高接枝密度的聚合物刷。
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。
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。
9
人工心脏瓣膜
《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
生物医用材料
生物无机与有机高分子复合材料
❖ 几乎所有的生物体组织都是由两种或两种 以上的材料构成的
例如人体中的骨骼和牙齿可看作由胶原蛋白、 多糖基质等高分子构成的连续相和弥散于中 的羟基磷灰石晶粒复合而成。
❖ 利用高弹性模量的无机材料增强高分子材 料的刚性，并赋予其生物活性
❖ 利用高分子材料的可塑性增进生物无机材 料的韧性。
共聚调控降解时间
聚羟基丁酸酯PHB及其共聚物 可生物降解，用于药物释放载体和组织工程 多糖和蛋白质是自然界中重要的天然高分子，具有很好的生
物相容性、可降解性和低毒性，
聚原酸酯(Polyorthoesters,POE）
POE是通过多元酸或多元原酸酯与多元醇类 经无水条件下缩合形成原酸酯键而制成。
料的机械性能，导致断裂，还产生腐蚀产物， 对人体有刺激性和毒性。
常用的医用金属材料
❖ 1)齿科：镶牙、齿科矫形、牙根种植及辅助器件 ❖ 2)人工关节和骨折内固定器械：人工肩关节、肘关节、全髋
关节、半髋关节、膝关节、踝关节、腕关节及指关节。各种 规格的皮质骨和松质骨加压螺钉、脊椎钉、骨牵引钢丝、人 工椎体和颅骨板等， ❖ 3)心血管系统：各种传感器、植入电极的外壳和合金导线， 可制作不锈钢的人工心脏瓣膜、血管内扩张支架等 ❖ 4)其它：如用于各种眼科缝线、人工眼导线、眼眶填充、固 定环等。
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
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。
无机抗菌材料
（4）抗菌日用制品
细菌等致病性微生物是人类健康的主要杀手之 各种塑料制品表面污染和滋生的细 菌，会对使用和接触它的人们的健康构成一定的威胁。在这些塑料制品中加入一 定量的抗菌剂，可以使细菌在一定时间内杀死或抑制其繁殖，保持自身清洁状态， 减少因使用这些制品而发生的人与人、人与物、物与物之问的细菌交叉污染。抗 菌剂是对一些细菌、霉菌、真菌、酵母菌等微生物高度敏感的化学成分，在塑料 中的添加量很少，但能在保持塑料常规性能和加工性能不变的前提下，起到杀菌 的功效，对塑料制品的发展起着十分重要的作用。
（2）抗菌纤维制品
抗菌纤维及织物的抗菌方式分为溶出型与非溶出型。溶出型抗菌物质易被外 界带走，试验中发现，其在培养基上样品周围扩散并形成抑菌环；非溶出型 抗菌方式的纺织品耐穿着和具有缓释性，在培养基上样品周围不易形成抑菌 环，而与样品接触的细菌均会被杀死，亦称吸附灭菌。在抗菌纺织品使用过 程中，抗菌物质的溢出会破坏人体表面的菌落的平衡，使皮肤失去抵御外来 微生物侵害的屏障，降低人体免疫力，甚至诱导微生物的变异，因此纺织品 不宜使用溶出型的抗菌物质。抗菌纤维有人工合成和天然抗菌纤维两种，人 工合成的抗菌纤维是在化学纤维的基础之上通过各种不同的方式添加抗菌物 质得到的，天然抗菌纤维是指植物本身具有的抗菌性能，在纺织加工过程中 得以保存下来。在抗菌纤维及织物的加工生产过程中，注意绿色环保问题， 选择安全环保的抗菌剂及加工方式达到最佳的抗菌性能是今后研究的重点方 向。天然物质本身具有很好的抗菌性能，但目前用于抗菌纤维或抗菌织物时 存在缺陷和不足，更多的关注天然抗菌材料在纺织方面的应用是未来研究的 一个重要方向。
4.有机抗菌剂特点：有机抗菌剂具有杀菌能力强，加工方便，种类多等特点，它
包括天然有机抗菌剂和合成有机抗菌剂两大类 。
无机纳米抗菌剂PPT课件
抗菌剂
抗菌剂是指能够在一定时间内，使某 些微生物（细菌、真菌、酵母菌、藻 类及病毒等）的生长或繁殖保持在必 要水平以下的化学物质
抗菌剂是具有抑菌和杀菌性能的物质 或产品。
抗菌剂分类
抗菌剂一般分为： 无机抗菌剂 有机抗菌剂 天然抗菌剂。
一、无机抗菌剂
金属系
光催化系
塑料制品
耐热性
持久性
广谱性
不产生耐药性 安全性
无机抗菌材料应用于日常生活用品中可 有效抑制细菌滋生，维护人类健康
预防为主
金属离子作用机理
接触反应抗菌机理：银离子接触反应， 造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍。 当微量的银离子到达微生物细胞膜时，因 后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢 固吸附，银离于穿透细胞壁进入胞内，并 与SH基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合 成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死 亡。银离子还能破坏微生物电子传输系统、 呼吸系统和物质传输系统。
氧化物
一、无机抗菌剂
金属系：
利用银、铜、锌等金属的抗菌能力， 通过物理吸附、离子交换等方法，将银、 铜、锌等金属（或其离子）固定在沸石、 硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后 将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌 能力的材料。
抗菌金属的杀菌能力：
Ag≧Hg ≧ Co≧Ni﹥Zn≧Cu=Fe﹥Mn﹥Mg
Ag系抗菌材料应用历史悠久，对于细菌、病 毒和真核微生物等均具有较好杀灭效果。具 有对人体细胞的低毒性、高的稳定性和低挥 发性等优点。
汞、镉、铅等金属也具有抗菌能力， 但对人体有害；铜、镍、钴等离子带有颜 色，将影响产品的美观，锌有一定的抗菌 性，但其抗菌强度仅为银离子的1/1000 。
无机材料 PPT
2 精细陶瓷
• ①高温结构陶瓷 :陶瓷发动机的材料选用 氮化硅，它的机械强度高、硬度高、热 膨胀系数低、导热性好、化学稳定性高， 是很好的高温陶瓷材料。氮化硅可用多 种方法合成，工业上普遍采用高纯硅与 纯氮在1 300 C反应后获得
3S i+2N 21 3 0 0o CS i3 N 4
• 还有碳化硅、二氧化锆、氧化铝等。
• 旧石器时代可追溯到公元前10万年左右。公元 前6000年，人类发明了火，掌握了钻木取火的 技术。有了火，不仅可以熟食、取暖、照明和 驱兽，还可以烧制陶器。陶瓷材料的发明和应 用，创造了新石器时代的仰韶文化，后来在制 陶技术的基础上又发明了瓷器。
• 人们在大量地烧制陶瓷的实践中，熟练 地掌握了高温加工技术，利用这种技术 来烧炼矿石，逐渐冶炼出铜及其合金青 铜。可以说这是人类社会最早出现的金 属材料，它使人类社会从新石器时代转 入到青铜器时代。
3 纳米陶瓷
• 精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级(106 m)，有人用新的制备方法把陶瓷粉体 的颗粒加工到纳米级(10-9 m)，用这种所 谓超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得 到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第 三次飞跃。纳米陶瓷具有延性，有的甚 至出现超塑性。如室温下合成的TiO2陶 瓷，它可以弯曲，其塑性变形高达100 ％，韧性极好。
材料可按不同的方法分类。
• 若按用途分类，可将材料分为结构材料 和功能材料两大类。结构材料主要是利 用材料的力学和理、化性质，广泛应用 于机械制造、工程建设、交通运输和能 源等各个工业部门。功能材料则利用材 料的热、光、电、磁等性能，用于电子、 激光、通讯、能源和生物工程等许多高 新技术领域。功能材料的最新发展是智 能材料，它具有环境判断功能、自我修 复功能和时间轴功能，人们称智能材料 是21世纪的材料。
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生物陶瓷——主要是用于人体硬组织修 复和重建的生物医学陶瓷材料。
➢生物陶瓷的类型和特点 ➢惰性生物陶瓷材料 ➢可吸收生物材料 ➢生物活性陶瓷 ➢可治疗癌症的生物陶瓷
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第二节 生物陶瓷
一 生物陶瓷的发展概况及结构特点 生物陶瓷材料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
具有以下特点： ①在人体内理化性能稳定，具有良好的生物相容性； ②材料的性能可通过成分设计进行控制； ③容易成形，可按需要制成各种形状和尺寸； ④容易着色，是较理想的口腔材料。
黑色或灰色为无机晶粒(长 约1.0 μm，宽0.3 μm)， 属方解石晶体(CaCO3)，有 时为磷酸钙，它们构成骨 架，在晶粒之间为晶界， 是有机生命物质。
图3 鸡蛋壳中的晶粒及晶界
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二 生物陶瓷材料的分类
按其生物性能,生物陶瓷可分为3类如表1 所示：
结构稳定,具有 较高的强度、耐 磨性及化学稳定 性。
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Hale Waihona Puke 19优点：生物相容性良好，在人体内稳定性高， 机械强度较大。
缺点： ①与骨不发生化学结合，长时间后与骨的固定
会发生松弛； ②机械强度不高； ③杨氏模量过高(380GPa)； ④摩擦系数、磨耗速度较大。
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措施：采用多孔氧化铝 把氧化铝陶瓷制成多孔质形态，使骨组织 长入其孔隙而使植入体固定，保证植入物 与骨头的良好结合。
生物陶瓷血管
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三 典型的生物陶瓷材料
（一）惰性生物陶瓷材料 生物惰性陶瓷是一类暴露于生物环境中，与组织几乎不 发生化学变化的材料，所引起的组织反应主要表现为材 料周围会形成厚度不同的包裹性纤维膜。
主要用于人体骨骼、关节及齿根的修复和替换，以及心 脏瓣膜等
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1.氧化铝陶瓷
生物医用氧化铝陶瓷由高纯Al2O3组成，主要晶相 为刚玉（α- Al2O3 ）的陶瓷材料，有稳定的刚 玉型结构，属于六方晶系，氧原子形成六方最紧 密堆积，六个氧离子（离子半径为0.132nm）围 成一个八面体，半径较小的铝离子（离子半径为 0.057nm）则处于八面体中心的空隙，单位晶胞 是面心的菱面体
可与生物体组织 形成化学键结合
可被逐步降解和吸 收,并随之为新生
组织替代
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有各种不同的化学成分，根据其在生理环境中的 化学活性和性质可分为四类：
近似于惰性：三氧化二铝、氧化锆等氧化物生物陶 瓷，Si3N4、钛酸钡等非氧化物生物陶瓷以及医用 碳素等，这类材料长期暴露于生理环境下能保持稳 定。
第三章 医用无机材料
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第一节 概述
18世纪初开始应用。无毒、与生物体组织有良 好的生物相容性、耐腐蚀。
包括生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大类， 主要用于齿科、骨科修复和植入材料。
基本都是脆性材料，容易破裂，发展方向应向 开发复合（多相）生物材料以及在金属基体上 加涂无机生物陶瓷涂层（薄膜）材料的方面引 导。
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第一节 概述
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
按照无机材料的成分和性质分类
1.生物陶瓷材料 2.生物玻璃材料 3.生物玻璃陶瓷 4.生物医用无机骨水泥 5.生物复合无机材料
复合型：生物陶瓷与生物陶瓷或与其他无机材 料、有机材料复合而成的复合型材料。根据临 床的不同要求可以制成不同类型的复合材料。
在临床上生物陶瓷主要用于肌肉一骨骼系 统的修复和替换，也可用于心血管系统的
修复、制作药物释放和传递的载体。复合
型的生物陶瓷还可以用于制造人工腱和韧
带等。
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生物陶瓷骨体
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主要用于制造心血管修复体的重要材料、 人工骨、人工牙根、肌腱和人工韧带等， 还可用于人工软骨、人工中耳、人工关节 运动磨损表面作为减磨涂层和血液净化等。 尤其是它的较高的抗血栓性、耐磨性、低 比重和长期使用不劣化等性能，使碳素材 料几乎是目前唯一可选用的人工心脏瓣膜 材料。
表面活性：羟基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻 璃陶瓷，在生理环境中可通过其表面发生的生物化 学反应与组织形成化学键性结合，起到了适合新生 骨沉积的生理支架作用，也就是所谓的“骨引导” 和“骨传导”作用。
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可吸收性：如石膏、磷酸三钙陶瓷，在生理环 境中可逐渐被降解吸收，诱导骨质生长，并随 之被新组织所替代，从而达到修复或替换病损 组织的目的 。
的主要有三种：玻璃碳、低温各向同性碳和超 低温各向同性碳。 这三种碳在生理环境中化学性质稳定，也不发 生疲劳破坏，是生物相容性非常好的一类惰性 材料。
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优点： ➢ 质轻且具有良好的润滑性和抗疲劳特性； ➢ 弹性模量和致密度与人骨大致相同； ➢ 生物相容性好，特别是抗凝血性佳，与血细胞中
的元素相容性极好，不影响血浆中的蛋白质和酶 的活性。 ➢ 在人体内不发生反应和溶解，生物亲和性良好， 耐蚀，对人体组织的力学刺激小。
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1.2.氧化铝陶瓷的性能
A 化学组成和物理性能
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B 医用氧化铝陶瓷的几个重要性能及要求
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致密的氧化铝生物陶瓷与机体之间会形成一种形态 性结合，即依靠组织长入材料表面的凹凸不平而实 现机械锁合。
多孔的氧化铝陶瓷，新生组织可长入空隙内，会提 高生物陶瓷与机体组织之间的结合强度。
用于关节修复、牙根种植、制作骨折夹板与内固定 器件，最适用于人工关节头和臼等承受摩擦力作用 的部位。
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经过近20 年的研究和发展，医用生物陶 瓷材料经历了三个发展阶段： 生物隋性材料、 生物活性及可吸收材料 可再生组织的生物活性材料。
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结构
图1 陶瓷显微结构示意图
由许多不规则晶粒所组成，中间有晶界隔开
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图2、PTC-BaTiO3 半导体陶瓷
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鸡蛋壳就是活的生物陶瓷。 蛋壳是由活细胞所构成， 其中就有类似陶瓷的晶粒 及晶界结构
缺点：降低陶瓷的机械强度，多孔氧化铝陶瓷的强 度随空隙率的增加而急剧降低。只能用于不 负重或负重轻的部位。
改善：将金属与氧化铝复合 在金属表面形成多孔性氧化铝薄层
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Al2O3-金属组合全髋关节
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2 医用碳材料
指作为生物医学使用的各种碳素及其复合材料 具有极好的抗血栓性，作为生物医学材料使用