《生物医学材料》PPT课件
合集下载
《生物医用药用材料》PPT课件
（2）无机有机复合是当前研究热点之一
（3）材料的多元复合是发展的重要方向
（4）具有特异性能的生物活性材料；
（5）力学相容性好又有促进组织生长功能的材 料；
（6）具有人体组织结医构学P的PT 复合材料
19
HAP的粉体制备方法 主要包括：固相反应法、 化学沉淀法、水热合成法、 溶胶—凝胶法、醇化合物 法等几种。
Ca10(PO4)6(OH)2
HAP系生物 材料的研究现状
（1）HAP的粉体制备工艺
（2）羟基磷灰石的成型与 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
医学PPTຫໍສະໝຸດ 201.2 生物材料的国（内A）外成研型工究艺 现状 常用的成型工艺主要有：注浆成型、 压制成型、等静压成型和凝胶浇注成型 等。
医学PPT
2
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
医学PPT
3
❖ 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。
（ B ） 一 般 报 道 的 整 体 HAP 的 弯 曲 强 度 在 30 ～ 177MPa之间，人体致密骨的弯曲强度在170MPa
左右。 （1）HAP的粉体制备工艺
（C）一般报道的整体HAP的断裂韧性在
0.7MPa ·m1/（2左2右），人羟体基骨磷的断灰裂石韧性的在成2-1型0 与 MPa · m1/2之烧间结。 工艺
《纳米生物医学资料》课件
生物相容性： 具有良好的 生物相容性， 对人体无毒 无害
功能性：具 有特定的生 物功能，如 药物载体、 基因传递等
稳定性：在 生物环境中 具有较好的 稳定性，不 易被降解或 破坏
生物活性：具 有生物活性， 能与生物体相 互作用，产生 特定的生物效 应
化学合成法：通过化学反应合成纳米材料 物理合成法：通过物理方法合成纳米材料 生物合成法：利用生物体合成纳米材料 复合材料法：将多种纳米材料复合制备 纳米颗粒法：通过纳米颗粒制备纳米材料 纳米纤维法：通过纳米纤维制备纳米材料
光学纳米诊断技术：利用光学 原理进行诊断，如荧光成像、 光声成像等
电化学纳米诊断技术：利用电 化学原理进行诊断，如电化学
传感器、电化学检测等
生物纳米诊断技术：利用生物 原理进行诊断，如基因测序、
蛋白质检测等
纳米材料：利用纳米材料如金纳米 颗粒、量子点等作为诊断工具
光学检测：利用光学技术如荧光、 拉曼等，实现对纳米材料的检测
纳米诊断技术是一种利用纳米材料和纳米技术进行疾病诊断的技术。 纳米诊断技术可以检测到非常微小的病变，提高诊断的准确性和灵敏度。
纳米诊断技术可以应用于多种疾病的诊断，包括癌症、心血管疾病、传染病等。 纳米诊断技术具有快速、简便、无创等优点，可以提高诊断的效率和舒适度。
磁性纳米诊断技术：利用磁性 原理进行诊断，如磁共振成像、 米金属材料、纳米陶瓷材料、 纳米高分子材料等
纳米生物材料按功能分类：纳 米药物载体、纳米生物传感器、 纳米生物芯片等
纳米生物材料按应用领域分类： 纳米药物、纳米生物诊断、纳 米生物治疗等
纳米生物材料按制备方法分类： 化学合成法、物理制备法、生 物合成法等
尺寸小：纳 米级尺寸， 具有独特的 物理和化学 性质
生物医学高分子材料课件
化学法
利用化学反应将药物与高 分子材料结合，如接枝共 聚法、药物嵌入聚合物网 络法等。
生物法
利用生物分子和生物过程 将药物与高分子材料结合 ，如抗体偶联法、基因载 体法等。
高分子药物载体的性能评价
安全性评价
主要包括急性毒性试验、长期毒 性试验、致畸致癌性试验等，以 确保药物载体对人体的安全性。
有效性评价
生物医学高分子 材料课件
汇报人： 日期:
目录
• 生物医学高分子材料概述 • 生物相容性高分子材料 • 生物降解性高分子材料 • 高分子药物载体 • 高分子组织工程支架材料 • 研究展望与挑战
01
生物医学高分子材料概述
定义与分类
生物医学高分子材料
指用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官的材料。
分类
根据应用部位和功能，可分为生物惰性、生物活性、生物降 解和生物相容性高分子材料。
生物医学高分子材料的特性
生物惰性
指在体内稳定，不发生化学反应，无毒无害 。
生物降解
在体内可被分解为小分子，无害化排出体外 。
生物活性
具有诱发机体免疫反应的能力。
生物相容性
与人体组织相容，无排异反应。
生物医学高分子材料的应用
生物活性评价
检测支架材料是否具有促进 细胞生长和分化的生物活性 。
安全性评价
对支架材料进行安全性评估 ，包括急性毒性、慢性毒性 、致敏性等。
06
研究展望与挑战
新材料设计及制备技术展望
发展新的聚合反应
01
研究新的聚合反应，如活性聚合、基团转移聚合等，以实现高
分子材料的精确控制合成。
纳米技术和3D打印
骨骼系统
用于制作人工关节、骨板、骨 钉等。
生物医学材料和生物体间的相互作用培训课件
生物医学材料和生物体间的相互作用
24
所谓内源性钙化是指材料本身的因 素所引起的钙化。外源性钙化则是 指材料以外的因素如血细胞等所引 起的钙化。
生物医学材料和生物体间的相互作用
25
材料与血液接触后，其表面会有多 种细胞的沉积，这些细胞在这些区 域沉积很长一段时间后，细胞就会 死亡，局部的pH值就会改变，从 而吸附钙质，首先形成无定形磷酸 钙盐，随后转变成结晶型磷酸钙， 最后形成羟基磷灰石。这就是钙化 产生的一个基本过程。
生物医学材料和生物体间的相互作用
17
（二）钙化
生物医学材料和生物体间的相互作用
18
生物医学材料表面形成钙化常使材 料丧失功能，使植入失败。
生物医学材料和生物体间的相互作用
19
生物体内产生的病理钙化有两种， 一种为转移性钙化，另一种为营养 不良性钙化。
生物医学材料和生物体间的相互作用
20
转移性钙化是由于组织中钙含量都 是正常的，也就是说不会有转移性 钙化产生，所以在血泵上形成的钙 化属于营养不良性钙化。
生物医学材料和生物 体间的相互作用
生物医学材料植入体内对宿主人 体的影响是一个相当复杂的病理 过程。其中感染、钙化和肿瘤这 些现象的临床意义极其重要。
生物医学材料和生物体间的相互作用
2
（一）感染
生物医学材料和生物体间的相互作用
3
感染是植入材料在临床上最常见的 主要并发症之一，植入患者的大约 １％～１０％发生感染。
生物医学材料和生物体间的相互作用
49
生物医学材料导致产生一系列的全 身免疫反应，包括体液反应和细胞 反应。其中，体液反应包括凝血系 统的激活、补体系统的激活、激肽 系统的激活、溶纤系统的激活等。
生物医学材料简介 ppt课件
用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等
2. 按材料来源分类
• 自体材料 • 同种异体器官及组织 • 异体器官及组织 • 人工合成材料 • 天然材料
3.分类、特性
3.分类、特性
3.按组成和性质分类
1.医用不锈钢
生物医用金属材料
2.钴基合金 3.医用钛和钛合金
4.银汞合金……
生物医用高分子：硬组织材料、软组织材料和生物降解材料
2.原理
生物工程学
生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基 因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。 只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产 品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
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。
3.分类、特性
特点（二）：相容性 生物相容性
可概括为材料和活体之间的相互关系，主要包括血液相容性和组织相容性（无毒 性、无致癌性、无热原反应、无免疫排斥反应等）。 力学相容性 负荷情况下，材料与所处部位的生物组织的弹性形变相匹配的性质和能力。取决于组 织-界面的性质和所承受负荷的大小。
3.分类、特性
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
2. 按材料来源分类
• 自体材料 • 同种异体器官及组织 • 异体器官及组织 • 人工合成材料 • 天然材料
3.分类、特性
3.分类、特性
3.按组成和性质分类
1.医用不锈钢
生物医用金属材料
2.钴基合金 3.医用钛和钛合金
4.银汞合金……
生物医用高分子：硬组织材料、软组织材料和生物降解材料
2.原理
生物工程学
生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基 因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。 只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产 品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
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。
3.分类、特性
特点（二）：相容性 生物相容性
可概括为材料和活体之间的相互关系，主要包括血液相容性和组织相容性（无毒 性、无致癌性、无热原反应、无免疫排斥反应等）。 力学相容性 负荷情况下，材料与所处部位的生物组织的弹性形变相匹配的性质和能力。取决于组 织-界面的性质和所承受负荷的大小。
3.分类、特性
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
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。
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
生物医用材料系列生物医学材料
生物医用材料系列生物医学材料
3
表1-1
人工器官临床应用简表
人工器官名称 人工骨 人工肾 人工气管 人工尿道 人工血管 人工食道 心脏起搏器 人工心瓣膜 人工心肺 人工关节 人工肝 人工心脏（短期） 人工胰 人工血液 人工心脏
首例临床应用时间与作者
1 9 4 0 年 H .R .B o h lm a n 等 1 9 4 3 年 W .J.K o lff 等 1 9 4 8 年 O .T.C la ge e t 等 1 9 5 0 年 R .R .D e n ic o la 等 1 9 5 1 年 Z .D .B a ro n o fsk y 等 1 9 5 1 年 J.H .G rin d la y 等 1 9 5 2 年 P.M .Z o ll 等 1 9 5 2 年 C .H .H u fn a g ge l 等 1 9 5 3 年 J.H .G ib b o n 等 1 9 5 4 年 B .W a lld iu s 等 1 9 5 8 年 D .C .S h e c h te r 等 1 9 6 9 年 C o o le r 等 1 9 7 4 年 A lb isse r 等 1970 年 光 野 考 雄 等 1 9 8 2 年 D e Va rie s 等
生物医用材料系列生物医学材料
2
人工器官的研究进展与 近代材料科学发展
20世纪初开发的高分子新材料促成了人工器官 的系统研究的开始;
1940年人工器官开始应用于临床 (表1-1);
人工器官目前的应用 (表1-2):
(除了脑和大多数内分泌器官以外)
– 从天灵盖到脚趾骨, – 从人体的内脏到皮肤,
– 从血液到五官…...
矫治白内障
提供光线传递到视网膜的 途径 矫治泪道慢性阴塞
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。
第十章天然高分子生物医学材料PPT课件
天然高分子生物医学材料 (Natural Polymer
Biomedical Materials)
1
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
前言
点击此处输入 相关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
点击此处输入 相关文本内容
2
构成人类肌体的基本物质，诸 如蛋白质、核糖核酸、多糖、 一些脂质都是高分子化合物； 人类肌体的皮肤、肌肉、组织 和器官都是由高分子化合物组 成的。
但经过严格脱乙酰的处理后， 由于氨基酸的可溶性，一般在 壳聚糖中就不再含氨基酸，即 使有也极其微量。
41
壳聚糖的金属离子含量正在引 起人们的逐渐重视，因为过高 的金属对于制作医用品（例如 血液透析膜）是不适宜的。
42
壳聚糖不溶于水和碱液中，只 溶于稀的盐酸、硝酸等矿物质 和甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二 酸等有机酸。
33
醋酸纤维素的性质主要取决于 乙酰化程度，增塑剂的性质和 比例，亦取决于纤维素分子的 链长。
34
纤维素及其衍生物还可以用作 载体进行多种酶的固定，微胶 囊的制备和药物释放系统，齿 科修补材料和止血剂。
35
二、甲壳素与壳聚糖
36
甲壳素的学名为１，４—２— 乙酰胺基—α—脱氧—β—Ｄ葡 聚糖。壳聚糖是甲壳素脱去部 分乙酰基后的产物。
39
甲壳素和壳聚糖的制备方法比 较简单，工艺已很成熟。采用 虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱 钙，再用１０％的碱液脱除蛋 白即得到甲壳素。如继续以浓 碱去乙酰基则得到壳聚糖。壳 聚糖的脱乙酰化度和分子量是 其两项重要参数。
40
甲壳素一般来源于甲壳类动物， 因而发现其有明显的氨基酸含 量，即使经过碱处理仍然
18
纤维的结晶程度在不同天然纤 维间也存在差异，一般来说， 随着结晶程度的提高其抗张 程度、硬度、密度增加，但弹 性、韧性、膨润性、吸水性、 化学反应性下降。精制的天然 纤维素其结晶度约为７０％， 丝光纤维约为４８％，再生纤 维约为３８％～４０％。
Biomedical Materials)
1
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
前言
点击此处输入 相关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
点击此处输入 相关文本内容
2
构成人类肌体的基本物质，诸 如蛋白质、核糖核酸、多糖、 一些脂质都是高分子化合物； 人类肌体的皮肤、肌肉、组织 和器官都是由高分子化合物组 成的。
但经过严格脱乙酰的处理后， 由于氨基酸的可溶性，一般在 壳聚糖中就不再含氨基酸，即 使有也极其微量。
41
壳聚糖的金属离子含量正在引 起人们的逐渐重视，因为过高 的金属对于制作医用品（例如 血液透析膜）是不适宜的。
42
壳聚糖不溶于水和碱液中，只 溶于稀的盐酸、硝酸等矿物质 和甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二 酸等有机酸。
33
醋酸纤维素的性质主要取决于 乙酰化程度，增塑剂的性质和 比例，亦取决于纤维素分子的 链长。
34
纤维素及其衍生物还可以用作 载体进行多种酶的固定，微胶 囊的制备和药物释放系统，齿 科修补材料和止血剂。
35
二、甲壳素与壳聚糖
36
甲壳素的学名为１，４—２— 乙酰胺基—α—脱氧—β—Ｄ葡 聚糖。壳聚糖是甲壳素脱去部 分乙酰基后的产物。
39
甲壳素和壳聚糖的制备方法比 较简单，工艺已很成熟。采用 虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱 钙，再用１０％的碱液脱除蛋 白即得到甲壳素。如继续以浓 碱去乙酰基则得到壳聚糖。壳 聚糖的脱乙酰化度和分子量是 其两项重要参数。
40
甲壳素一般来源于甲壳类动物， 因而发现其有明显的氨基酸含 量，即使经过碱处理仍然
18
纤维的结晶程度在不同天然纤 维间也存在差异，一般来说， 随着结晶程度的提高其抗张 程度、硬度、密度增加，但弹 性、韧性、膨润性、吸水性、 化学反应性下降。精制的天然 纤维素其结晶度约为７０％， 丝光纤维约为４８％，再生纤 维约为３８％～４０％。
生物医用材料系列4--生物医学金属材料ppt课件
.
34
金属的毒性主要作用于细胞，可抑制酶的活动， 阻止酶通过细胞膜扩散和破坏溶酶体。
利用测定乳酸脱氢酶(LDH)和6~磷酸葡萄糖脱氢 酶(G~6~PD)活性法检测植入金属对鼠类吞噬细胞的 影响，可以表明；
✓ 有毒金属如钴镍和钴铬合金能损伤细胞，释放 LDH， 降低G~6~PD的活性，
✓ 但钛、铬、钼则能为吞噬细胞所耐受。
.
23
.
24
.
25
.
26
.
27
提高金属的抗蚀性能措施：
主要依靠其表面保护层和光洁度。 表面保护层借助钝化来实现。铬有最佳的钝化性 能，故合金中含铬量高越易钝化。 金属表面抛光越细，表面活化中心出现越晚，耐 蚀性也随之提高。 除金属材料必须具有良好的钝化性能、合适的成 分与结构外，技术人员必须有正确的操作技术。
– 静力下股骨头负荷压力从头凸面呈放射状向内 传递，应力增高，股骨近端内侧承受的后应力 较大。如股骨头负荷为45.36kg 时，股骨近端内 侧骨皮质应力高达8.27Mpa. 由强大肌力牵拉， 实际应力比理论值还要大三倍。
.
41
人工股骨头每年还要经受3.65106次交变载荷（ 每日一万步计），故材料必须具有高抗疲劳和耐磨损 性能。
+++ 100
0
±
钨W 183.5 1.25
+++ 100
0
-
Te
3
1.28
0
127.6
Ⅶ
锰Mn 054.94 0.52
100 稍抑制 18
+
Ⅷ
铁Fe 55.85 0.55 0.00 -
100 抑制
32
++
生物医学材料
生物医学材料以其独有的医学应用特性 推动了一个新产业的发展， 推动了一个新产业的发展 ， 成为经济的新的 增长点。通过对生物材料特性的分析，把握 增长点。 通过对生物材料特性的分析， 生物医学材料产业的现状和动态， 生物医学材料产业的现状和动态 ， 有助于制 定相关的措施形成我国生物医学材料产业的 核心竞争力。生物医学材料以其显著的社会 核心竞争力。 效益引人瞩目。随着社会需求量的增加， 效益引人瞩目 。 随着社会需求量的增加 ，这 一领域的市场潜能更是可观。 一领域的市场潜能更是可观 。 许多国家日益 看好这一高速成长、前景广阔的产业， 看好这一高速成长 、 前景广阔的产业 ， 纷纷 加大投入， 加大投入 ， 进行科研开发和产业化经营 。
生物医学金属材料的特殊要求
（1）抗腐蚀性 （2）低毒性或无毒性 （3）高机械性能
常见生物医学金属材料
贵金属 不锈钢 钴基合金 钛和钛合金 多孔材料和复合材料
无机生物医学材料从主要成分 来看，包括生物陶瓷、生物玻璃 来看，包括生物陶瓷、 生物陶瓷 碳素材料。1808年就已用陶瓷 和碳素材料。1808年就已用陶瓷 来镶牙， 20年来由于无机生物 来镶牙，近20年来由于无机生物 学材料性能的改善及复合材料发 展的需要， 展的需要，这类材料的研制和应 用都有了较大的发展。 用都有了较大的发展。
生 物 陶 瓷 碳 素 材 料
生物医学高分子材料种类庞 大，已获得应用的材料品种近百 制品近2000 2000种 种，制品近2000种。主要是高分 子材料的血液相容性， 子材料的血液相容性，血液相容 性就是指血液对与它接触的非存 活材料和器件产生合乎要求的反 应的一种性能。 应的一种性能。
杂化生物医学材料和非活性材料所 组合的新型材料， 组合的新型材料，是制造高生理功能 的人工器官的较为理想的材料。 的人工器官的较为理想的材料。杂化 生物医学材料主要是人工材料与圣体 材料的组合， 材料的组合，它包括用于组织结构材 料的多糖类等生理活性物质杂化， 料的多糖类等生理活性物质杂化，以 固ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化酶为代表的功能性杂化材料和 杂化细胞三类。 杂化细胞三类。
生物医学金属材料的特殊要求
（1）抗腐蚀性 （2）低毒性或无毒性 （3）高机械性能
常见生物医学金属材料
贵金属 不锈钢 钴基合金 钛和钛合金 多孔材料和复合材料
无机生物医学材料从主要成分 来看，包括生物陶瓷、生物玻璃 来看，包括生物陶瓷、 生物陶瓷 碳素材料。1808年就已用陶瓷 和碳素材料。1808年就已用陶瓷 来镶牙， 20年来由于无机生物 来镶牙，近20年来由于无机生物 学材料性能的改善及复合材料发 展的需要， 展的需要，这类材料的研制和应 用都有了较大的发展。 用都有了较大的发展。
生 物 陶 瓷 碳 素 材 料
生物医学高分子材料种类庞 大，已获得应用的材料品种近百 制品近2000 2000种 种，制品近2000种。主要是高分 子材料的血液相容性， 子材料的血液相容性，血液相容 性就是指血液对与它接触的非存 活材料和器件产生合乎要求的反 应的一种性能。 应的一种性能。
杂化生物医学材料和非活性材料所 组合的新型材料， 组合的新型材料，是制造高生理功能 的人工器官的较为理想的材料。 的人工器官的较为理想的材料。杂化 生物医学材料主要是人工材料与圣体 材料的组合， 材料的组合，它包括用于组织结构材 料的多糖类等生理活性物质杂化， 料的多糖类等生理活性物质杂化，以 固ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化酶为代表的功能性杂化材料和 杂化细胞三类。 杂化细胞三类。
生物医学材料 ppt课件
用电弧等离子体溅射或电子束加热碳源而制取的 各向同性的碳薄膜，其膜厚度一般在1μm左右
应用
碳素材料是用于心血管系统修复的理想材料， 至今世界上已有近百万患者植入了LTI碳材的人 工心脏瓣膜。 碳纤维与聚合物相复合的材料可用于制作人工 肌键、人工韧带、人工食道等； 玻璃碳、热解碳可用于制作人工牙根和人工骨 等。
➢主要应用为脸部和额部的骨缺损、填补牙周 的空洞，还可作为药物的载体；
➢最早应用的生物降解材料是石膏，石膏的相 容性虽好，但吸收速度太快，通常在新骨未 长成就消耗殆尽而造成塌陷。
第三节 陶瓷生物医学材料
生物活性陶瓷
钛基合金
✓Ti密度小，比强度（强度／密度之比）高， 是不锈钢的3.5倍； ✓Ti与氧反应形成的氧化膜致密稳定，有很好的 钝化作用，因此， Ti合金具有很强的耐蚀性； ✓对人体毒性小，密度小，弹性模量接近于天然 骨，纯钛与钛合金植入物很少与周围组织反应， 采用钛基合金则有利于进一步提高植入金属材料 的性能。
※ 提高含碳量，形成马氏体组 织，有利于提高硬度；
※ 目前主要用于医疗器械。
第二节 金属生物医学材料
奥氏体不锈钢
性能
➢较好的耐蚀性； ➢具有高的塑性，易于加工变形制成各种形 状，无磁性，韧性好； ➢较好的生物相容性和综合力学性能，得到 广泛应用。
➢ 骨科：各种人工关节和骨折内固定器； ➢ 口腔科：镶牙、矫正和牙根种植等各种器件; ➢ 心血管科：传感器的外壳与导线、介入性治疗导丝
生物医学材料的定义 用于与生命系统接触和发生相互作用 的，并能对其细胞、组织和器官进行诊 断治疗、替换修复或诱导再生的一类天 然或人工合成的特殊功能材料，亦称生 物材料。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
钛合金在生物医学方面应用PPT课件
钛合金在生物传感器方面的应用
生物传感器
钛合金具有良好的导电性和稳定性，可以用于制作生物传感器。这 些传感器可以检测生物分子、离子和气体等。
生物分子检测
利用钛合金表面的特殊性质，可以设计出用于检测生物分子的传感 器，如蛋白质、核酸和糖类等。
在线监测
通过将钛合金传感器植入体内或与外部设备相连，可以实现实时在线 监测生物分子浓度的变化，为疾病的诊断和治疗提供依据。
06 未来展望与研究方向
提高钛合金的生物相容性和耐腐蚀性
生物相容性
通过表面改性、涂层技术等手段，提高钛合金与人体组织的相容性，减少排异反应和炎 症反应。
耐腐蚀性
研究新型钛合金材料，提高其耐腐蚀性能，降低因腐蚀引起的并发症和植入物的失效风 险。
探索新型钛合金材料和制备技术
材料创新
开发具有优异性能的新型钛合金材料，如高强度、高韧性、轻量化等特性，以满足不同医疗领域的需 求。
钛合金在人工关节置换中的应用
总结词
钛合金因其良好的生物相容性和机械 性能，在人工关节置换中广泛应用。
详细描述
钛合金被用于制造人工髋关节、膝关 节等，能够与人体骨组织形成稳定的 骨整合，降低植入物的松动和磨损， 提高关节的长期稳定性和使用寿命。
钛合金在骨折内固定中的应用
总结词
钛合金作为骨折内固定的材料， 具有良好的生物相容性和抗腐蚀 性。
总结词
钛合金因其良好的生物相容性和机械性能，成为牙科修复材料的理想选择。
详细描述
钛合金用于牙科修复材料，能够提供高强度、耐腐蚀和美观的修复效果。同时， 钛合金与人体骨骼和牙齿的结合能力强，能够减少并发症和修复失败的风险。此 外，钛合金修复材料易于加工和定制，能够满足患者个性化的修复需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
20世纪70年代 20世纪60年代
成功地制成人工髋关节
用于制作接骨板、 骨钉等固定器械
20世纪50年代 20世纪30年代
第二节 金属生物医学材料
钴基合金应用
• 整形外科：用于制造人工髋关节、膝关节 以及接骨板、骨钉、关节扣钉等
• 心脏外科：用于制造人工心脏瓣膜等
接骨板
人工髋关节
第二节 金属生物医学材料
心脏起搏器
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的研究内容
生物体生理环境、组织内容、器官生理功能及其 替代方法。
具有特种生理功能的生物医学材料的合成、改性、 加工成型以及材料的特种生理功能与其结构关系。
材料与生物体的细胞、组织、血液、体液、免 疫、内分泌等生理系统的相互作用以及养活材料 毒副作用的对策。 材料灭菌、消毒、医用安全性评价方法与标准以 及医用材料与制品生产管理与国家管理法规。
➢ 生物降解吸收性：材料在活体环境中可发生速度能控制
的降解，并能在一定时间内自行吸收代谢或排泄。这类材 料用于只需要暂时存在体内最终应降解消失的医疗中，吸 收型缝合线，药物缓释基材料，人造血浆等。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求 ----
化学稳定性
➢耐体液侵蚀，不产生有害降解产物；
生物医学材料的定义 用于与生命系统接触和发生相互作用 的，并能对其细胞、组织和器官进行诊 断治疗、替换修复或诱导再生的一类天 然或人工合成的特殊功能材料，亦称生 物材料。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的用途
➢ 替代损害的器官或组织 例如：人造心脏瓣膜、假牙、人工血管等；
➢ 改善或恢复器官功能的材料 如：隐型眼镜、心脏起搏器等；
第七章 生物医学材料
本章内容
1 生物医学材料的用途、基本特性及分类 2 金属生物医学材料 ３ 陶瓷生物医学材料 4 生物医用高分子材料 5 组织工程用生物材料 6 生物材料的制备 7 生物医用材料市场发展概况
第一节
生物医学材料的用途、基本特性及 分类
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的分类
按化学组成和来源分类
无机医用生物材料 天然医用生物材料 合成高分子医用生物材料 复合医用生物材料
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的分类
医疗用生物材料
按用途分类 医用生物材料 药用生物材料
用在人体上以 医疗为目的与 长人期体与不人接体触接或 在 工 五 治触 人 造 粘短 料 性 液药 中 药 疗的工血合。注暂管物添以性材脏浆剂如射接等制加外物料器、等触。：器剂的的质。、医。的一、加除非，如人用材次导： 即药用辅料。
钛基合金
✓Ti密度小，比强度（强度／密度之比）高， 是不锈钢的3.5倍； ✓Ti与氧反应形成的氧化膜致密稳定，有很好的 钝化作用，因此， Ti合金具有很强的耐蚀性； ✓对人体毒性小，密度小，弹性模量接近于天然 骨，纯钛与钛合金植入物很少与周围组织反应， 采用钛基合金则有利于进一步提高植入金属材料 的性能。
※ 提高含碳量，形成马氏体组 织，有利于提高硬度；
※ 目前主要用于医疗器械。
第二节 金属生物医学材料
奥氏体不锈钢
性能
பைடு நூலகம்
➢较好的耐蚀性； ➢具有高的塑性，易于加工变形制成各种形状， 无磁性，韧性好； ➢较好的生物相容性和综合力学性能，得到广 泛应用。
➢ 骨科：各种人工关节和骨折内固定器； ➢ 口腔科：镶牙、矫正和牙根种植等各种器件; ➢ 心血管科：传感器的外壳与导线、介入性治疗导丝
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求
化学稳定性
生物相容 性
力学条件
其它要求
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求 --生物相容性
➢ 血液相容性：无溶血、凝血反应等
➢ 组织相容性：对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致
突变或致癌作用；在体内不被排斥，无炎症，无坏死，无 慢性感染，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反 应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性；
与血管内支架等。
第二节 金属生物医学材料
不锈钢的应用
医用不锈钢镊子
医用不锈钢针头
第二节 金属生物医学材料
◎ 比不锈钢耐蚀性好
钴基合金 ◎ 耐磨性是所有医用金属材料中最好的
◎ 植入人体时不产生明显的组织反应
研制出锻造钴铬钼钨铁合金和MP35N 钴铬钼镍合金，并在临床中得到应用
研制出锻造钴铬钨镍合金和 锻造钴铬钼合金，并应用于临床
它们主要用于骨和牙等硬组织修复和替换，心血管和 软组织修复以及人工器官制造中的结构元件。
第二节 金属生物医学材料
不锈钢
依其显微组织的特点可分为:奥氏体不锈 钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉 淀硬化不锈钢等类型
铁素体和马氏体 不锈钢主要成分
是Fe、Cr、C
※ 耐蚀性随含碳量的降低和含 铬量的增加而提高；
其它要求
➢良好的空隙度，体液及软硬组织易于 长入；
➢易加工成形，使用操作方便； ➢热稳定好，高温消毒不变质等性能。
第二节
金属生物医学材料
第二节 金属生物医学材料
金属生物医学材料
金属生物医用材料必须是一类生物惰性材料，应具有: 良好的力学性能及相关的物理性质 优良的抗生理腐蚀性 优良的组织相容性
已应用于临床的医用金属材料主要有: 不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。
➢不产生吸水膨润、软化变质；
➢自身不变化。
第一节 生物医学材料的用途、 基本特性及分类
生物医学材料基本要求 -----力
学条件
➢足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉 伸、剪切等；
➢具有适当的弹性模量和硬度；
➢耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料基本要求 ------
➢ 用于治疗过程 例如：介入性治疗血管内支架、用于血液透析的薄膜、药 物载体与控释材料等。
第一节 生物医学材料的用途、基
本特性及分类 人造牙齿
第一节 生物医学材料的用途、基
本特性及分类 人造血管
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
人工心脏瓣膜
第一节 生物医学材料的用途、基
本特性及分类
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的分类
硬组织材料
软组织材料
按在人体中的 应用部位分类
心血管材料 血液代用材料
分离透析材料
第一节 生物医学材料的用途、基 本特性及分类
生物医学材料的分类
非植入性材料 植入性材料 按使用要求分类 血液接触性材料 降解、吸收性材料