生物医用材料研究与开发
BG公司生物医用材料开发风险管理研究
BG公司生物医用材料开发风险管理研究生物医用材料作为一类用于诊断、治疗、修复或替换人体组织器官的高技术新材料,临床应用广泛,市场需求旺盛,产品属于医疗器械管理范畴。
生物医用材料开发是当下的研究热点,新产品开发项目具有周期长、标准严、风险高等特点。
风险管理之于医疗器械非常重要,在产品开发阶段加强风险管理可以有效降低开发失败的风险并从源头保障产品质量安全。
本论文是结合本人过往工作经历和工程管理专业知识,研究生物医用材料产品开发全过程的风险管理,并针对BG公司医用胶原蛋白海绵开发项目作风险管理案例研究。
本文的研究对象为中小型生物科技企业生物医用材料开发项目的风险管理,结合生物医用材料产品开发的特点以及医疗器械产品的特性,梳理生物医用材料的研发流程,运用风险管理的理论与方法,根据《YY_T0316-2016医疗器械风险管理对医疗器械的应用》、《医疗器械监督管理条例》等文件标准,制定BG公司医用胶原蛋白海绵开发风险管理计划。
通过风险识别、风险分析、风险评估和风险控制这四个环节对项目整体风险、开发过程风险、产品安全风险展开系统化的风险管理研究。
该项目整体风险可控,开发过程通过关键风险控制可降低风险发生概率并减少危害,产品安全风险必须控制在医疗受益超过剩余风险危害的可接受水平。
本文的研究内容和结论可以为BG公司生物医用材料开发工作提供风险管理的思路和方法。
医用材料的生物降解性能及其研究进展
医用材料的生物降解性是指材料在生物体内能够被自然分解并被吸收、代谢和排泄的性质。
与传统的医用材料相比,具有生物降解性的医用材料可以避免二次手术,降低术后并发症发生率,同时还能减轻对环境的污染。
目前,生物降解材料的研究已经成为了医用材料领域中的热点之一。
以下是一些生物降解材料及其研究进展:
1. 生物降解聚合物:如聚乳酸(PLA)、聚羟基酸(PHA)等,这些聚合物具有良好的生物相容性和可降解性能,近年来已经在缝合线、支架、植入物等领域得到了广泛应用。
2. 生物玻璃:此类材料在体内可以逐渐被水解为无毒无害的离子,对组织刺激小。
同时,生物玻璃还能促进新骨组织的生长,已经在牙科、骨科等领域中得到了广泛应用。
3. 生物降解蛋白质:如胶原蛋白、明胶等,这些蛋白质具有生物相容性、可调控降解速率等优点,可以用于软组织修复等领域。
4. 天然产物:如骨胶原、海藻酸钠等,这些天然产物具有良好的生物相容性和生物降解性,已经在伤口敷料、软组织修复等领域得到了广泛应用。
总的来说,生物降解材料已经成为医用材料领域中的研究热点之一,其在医学应用中的潜力还有待进一步发掘和开发,但需要注意的是,生物降解材料的性能稳定性、生物活性以及临床应用的安全性等问题也需要引起足够的关注。
生物医用材料:人工皮肤研究综述
生物医用材料:人工皮肤研究综述摘要:近些年来,运用组织工程来钻研人工皮肤是皮肤缺损修复临床医学研究中的主要课题,目前为止组织工程人工皮肤支架材料主要有两大类:一类是天然高分子材料,另一类是人工合成高分子材料。
但从结构和功能分,组织工程人工皮肤主要有表皮替代物、真皮替代物以及含有表皮和真皮双层结构的皮肤替代物。
本文从人工皮肤的概况、原料、现有缺陷进行了综述,并且分析、总结了人工皮肤研究现状、原料的选择问题以及一些问题的解决的方向。
关键词:生物医用材料人工皮肤组织工程学引言皮肤是人体面积最大的器官,是机体免于脱水、损伤、感染的第一道防线。
当创伤、Ⅲ度烧伤、大面积瘢痕切除造成皮肤严重缺损时,机体不能保持正常的自稳状态,极易引起系列并发症甚至导致死亡。
人工皮肤是目前为止最良好的替代皮肤的材料,人工皮肤是用生物材料或合成材料加工制造的薄膜样或海绵状的人体皮肤代用品,用以暂时或永久性覆盖烧伤或创伤创面。
人工皮肤在国外的研究相比较国内多些,一些人工皮肤研究成果已形成产品应用在临床上。
第一章人工皮肤的研究现状人工皮肤是目前为止在临床应用方面最为成功的组织工程材料,也是组织工程中首个面市产品。
目前,已经面世的产品有Biobrane一TM、eDmragraft一TC和Apligraft一TM等,且已在烧伤、大面积瘢痕切除造成皮肤严重缺损等疾病的医治方面都取得不错的成果。
研究开发性能符合真正皮肤的人工皮肤的人现在越来越多,越来越新的人工皮肤类的产品正在不断出现在市场上。
目前可用于组织工程化皮肤的天然高分子材料有:脱细胞真皮基质;天然蛋白类高分子材料,如胶原蛋白、明胶、丝素蛋白等;天然多糖类高分子材料,如纤维素、甲壳质、壳聚糖、糖胺聚糖(如硫酸软骨素、透明质酸、肝素等)、海藻酸盐等;生物合成聚酯,如聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB)等。
但是部分天然高分子材料大规模提取比较困难,价格较高,产品批次有差异,性质难以统一,大多天然高分子材料的力学性能难以符合操作要求,部分天然高分子材料降解速率不容易被控制等。
生物医用材料研发与组织器官修复替代
附件10“生物医用材料研发与组织器官修复替代”重点专项2019年度项目申报指南“生物医用材料研发与组织器官修复替代”重点专项旨在面向国家发展大健康产业和转变经济发展方式对生物医用材料的重大战略需求,把握生物医用材料科学与产业发展的趋势和前沿,抢抓生物医用材料革命性变革的重大机遇,充分利用我国生物医用材料科学与工程研究方面的基础和优势,以新型骨骼—肌肉系统、心血管系统材料、植入器械及高值医用耗材为重点,开发一批新产品,突破一批关键技术,培育一批具有国际竞争力的高集中度多元化生产的龙头企业以及创新团队,构建我国新一代生物医用材料产业体系,引领生物医用材料产业技术进步,为我国生物医用材料产业跻身国际先进行列提供科技支撑。
目前专项已启动三批项目立项,涉及前沿科学及基础创新、关键核心技术、产品开发、典型示范、医用级原材料的研发与标准研究及产业化、标准和规范研究、临床及临床转化研究等7项重点任务。
已部署国拨经费8.2963亿元。
上述项目的部署,有力推进了我国在骨科、心脑血管、神经修复、眼科、口腔等疾病领域的植/介入器械的发展,推动相关领域的临床及临床转化研究。
然而,由于医用级基础原材料严重依—1—赖进口,前沿创新产品开发不足的问题仍然突出。
为进一步解决我国医用级基础原材料严重依赖进口、临床急需的创新产品开发不足等问题,本批指南重点聚焦生物医用材料领域原材料和前沿创新产品开发,2019年拟在医用级原材料的研发及产业化、植/介入医用导管及器械表面改性核心关键技术及临床急需新型医疗器械产品研发等10个研究方向部署项目。
国拨经费约为0.7亿元。
实施周期为2019年—2021年。
1.医用级原材料的研发与标准研究及产业化1.1医用聚氨酯热塑性弹性体和交联超高分子量聚乙烯原材料研发、技术提升与改进及产业化研究内容:研发耐水解耐氧化医用导管用聚氨酯热塑性弹性体和人工关节用交联超高分子量聚乙烯原材料及成型加工和产业化生产技术。
生物医学材料应用研究现状与发展论文(共6篇)
生物医学材料应用研究现状与发展论文(共6篇)本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!第1篇:生物医学材料研究现状与发展趋势综述科学技术的发展,各种新型生物医学材料被研制出来,并在医学领域中得应用。
到2000年为止,在全世界高达1600亿美元的医疗市场中,医用生物材料所占比率已经达到了一半,且以20%的增长速度递增。
二十世纪80年代是新型生物医学材料辈出的时代,进入到二十世纪90年代,以珊瑚为原材料的骨移植材料、人工皮肤、猪心脏瓣膜在医学领域中得以应用。
二十世纪,美国采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。
中国在生物医学材料的研制方面起步较晚,但是应医学领域需要而对各种生物医学材料有所应用。
随着国家对生物医学材料研究的重视,国家开始启动医学生物材料项目,并将生物医学材料纳入到优先发展的产业当中[3]。
在中国的“十二五”规划中,还特别指出要将重点发展新型口腔植、人工关节、新型人工血管、人工心瓣膜以及各种人工修复材料等等生物医学材料。
一、生物医学材料研究现状(一)金属生物材料在医学领域中,医学金属材料是较早采用的,且应用材料非常广泛,包括不锈钢材料、钛合金材料等等。
其中,不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性,因此应用效果非常好。
由于人体内为较为复杂的电解环境,随着316L不锈钢的应用,解决了这一问题,但是,却不具备生物相容性。
钛合金具有良好的耐腐蚀性和生物相容性,具有一定的生物材料强度。
钛合金的抗拉强度介于500兆帕至1100兆帕之间,使钛合金的弹性与人体的骨骼弹性更为接近,以使材料植入到人体后,与人的骨骼更为匹配。
(二)高分子生物材料医用高分子材料的出现,使得医用材料可以用于对损伤的人体器官以修复,以增强器官的恢复功能。
目前所使用的医用高分子材料分为可生物降解和非降解的高分子材料。
可生物降解的高分子材料植入人体后,可以降解被为对人体无毒无害的CO2、H2O等对人体不会产生刺激性的物质。
生物医用材料开发生产方案(二)
生物医用材料开发生产方案一、实施背景随着医疗技术的不断发展,生物医用材料的需求量逐渐增加。
目前,市面上的生物医用材料大多由传统材料制成,存在一定的局限性。
因此,开发新型的生物医用材料至关重要。
本方案旨在从产业结构改革的角度出发,开发一种具有创新性的生物医用材料,以满足临床需求。
二、工作原理本方案所开发的生物医用材料主要基于生物相容性材料,通过特殊的加工工艺,使其具有优良的生物医学性能。
该材料主要由基材、活性成分和表面改性层组成。
基材选用具有优异生物相容性的高分子材料,如聚乳酸、聚己内酯等;活性成分则选用具有治疗作用的中药有效成分或生物药物;表面改性层则采用纳米技术,以提高材料的亲水性和生物相容性。
三、实施计划步骤1.确定市场需求:对当前市场上的生物医用材料进行调研,了解临床需求及市场空白。
2.材料选型与设计:根据市场需求,选择合适的基材、活性成分和表面改性层,进行材料设计。
3.制备与优化:通过实验制备出样品,并进行表面改性处理,优化材料的生物相容性和稳定性。
4.动物实验:将优化后的材料用于动物实验,评估其生物医学性能及安全性。
5.临床试验:在确保材料安全性的基础上,进行临床试验,评估其在实际应用中的效果。
6.批量生产:根据临床试验结果,对材料进行进一步优化后,开始批量生产。
7.市场推广:将产品投放市场,并进行持续的跟踪与评估。
四、适用范围本方案所开发的生物医用材料适用于多种医疗领域,如组织工程、药物载体、医疗器械等。
具体适用范围包括:1.组织工程:用于构建人工器官、组织等,为临床提供更合适的移植材料。
2.药物载体:将药物包裹在生物医用材料中,提高药物的稳定性及靶向性。
3.医疗器械:用于制造医疗设备,如导管、支架等,提高其生物相容性和使用寿命。
五、创新要点本方案在产业结构改革的角度下,将先进的纳米技术应用于生物医用材料的开发,实现了以下创新:1.采用纳米技术提高材料的亲水性和生物相容性,使其在体内具有良好的生物相容性及稳定性。
新型医用材料的研究与发展
新型医用材料的研究与发展随着医疗技术的进步和人们对健康的重视度不断提升,新型医用材料的研究和发展正变得越来越重要。
在许多医疗领域,从医用纤维到新型植入材料,新材料不断涌现,为病人提供了更好的治疗方案和体验。
本文将讨论几种新型医用材料的应用以及研究和发展的潜力。
1. 生物陶瓷生物陶瓷是目前研究最为广泛的医用陶瓷之一,其在医学领域中有着广泛的应用。
生物陶瓷主要用于牙科和骨科领域中,例如骨折修复、植齿、植入人工关节等方面。
生物陶瓷不仅具有生物相容性好、强度高、硬质等优点,更能促进骨组织再生,并且更具有独特的化学、物理、机械性能和应用前景。
近年来,随着生物材料的快速发展,生物陶瓷已经得到了很多重大的突破,包括生物相容性的提高、生长因子的添加和功能的多样化等。
未来,生物陶瓷将继续在骨组织工程、组织再生等领域得到广泛应用。
2. 内镜材料近年来,内窥镜技术在医学领域中的应用越来越广泛,然而,现有的内窥镜材料仍然存在一些问题,例如穿透性、弯曲度、灵活性等方面,需要不断研究开发新材料以解决这些问题。
新型内窥镜材料应具有高强度、高弯曲度以及良好的有機体相容性和低副作用等优点。
这一领域的研究已经取得了突破性进展,包括高分子材料、生物材料、纳米材料等。
例如,高分子材料可以为内窥镜提供良好的耐磨性、耐摩擦性和弯曲度;生物材料可以为患者提供更小的伤害和更好的体验;纳米材料则可以为内窥镜提供更高的强度和更好的耐用性等优点。
3. 微纳制备技术随着医学领域中对诊断和治疗的需求不断增加,对新型医用材料的研究也越来越需要强调微纳制备技术。
该技术可以制造出精密、规则性的微型器件和纳米粒子,例如纳米材料、微流控芯片等。
米纳制备技术可以通过控制材料的大小,形状和空间结构等多个因素来调节其生物学特性,进而提高材料的治疗效果。
当前的微纳制备技术已经得到了很大的发展和应用,例如制造用于诊断和治疗癌症的纳米粒子、可植入式医疗器械、纳米传感器和微型控制器等医学材料。
医疗器械生物医用材料产业现状及其发展趋势
医疗器械⽣物医⽤材料产业现状及其发展趋势【版权声明】正⽂已获中国医疗器械信息杂志授权⽩名单,供医疗器械从业者们学习、借鉴。
如需转载,可与原创作者或中国医疗器械信息杂志联系,谢谢合作。
【医疗器械从业者原创观点】1. 细细品读完该篇正⽂后,发现信息量⾮常⼤,⼩编认为⾮常有必要跟⼤家分享下这篇学术⽂。
⼗⼏年前在学校读书的时候,我们专业有⼀门课《⽣物医学材料》,⽼教授就给我们讲解到羟基磷灰⽯,⽬前纳⽶羟基磷灰⽯—聚合物复合⼈⼯⾻已在我国取证上市。
要说⽣物医⽤材料这个细分领域发展也是⽇新⽉异。
2. 如果是芯⽚是电⼦⾏业发展的咽喉,那么⽣物医⽤材料可谓医疗器械⾏业发展的咽喉。
新材料的发展和应⽤往往会带动和促进⼀个细分领域的发展,甚⾄产⽣的新的细分产业。
对医疗器械来说,⽣物医⽤材料往往是医疗器械这个⾏业的上游,核⼼关键材料往往制约着这个⾏业的发展。
谁掌握了上游的核⼼关键材料,往往也就控制着这个细分领域的发展。
3. 本⽂从⽣物医⽤材料的发展现状和趋势也透露出不少⾏业商机。
对投资和专注医疗器械⾏业发展的或许⾮常有借鉴意义。
近⼏年,国家⼤⼒⿎励发展医疗器械⾏业,资本,甚⾄房地产企业都有进⼊医疗器械⾏业的痕迹。
但医疗器械⾏业毕竟不是快餐⾏业,更不是普通消费品⾏业,如扎堆的进⼊模仿,复制已有产品,未来势必会进⼀步加剧同质化竞争。
4. 理想很丰满,现实很⾻感。
前沿⽣物医⽤材料的产品化,前期仅研发投⼊就⽐⼀般医疗器械投⼊⼤的多,有的甚⾄上亿级别。
当然风险也是最⾼的。
更让⼈不可想象的是,前沿的材料和技术产品化时,⾏业监管审评也往往是最严的。
虽然经济回报对投资者来说往往也是最⾼的。
但按照本⽂作者的说法:⽣物医⽤材料产品和技术更新换代周期短,通常仅10年左右。
⽽作为前沿的风险最⾼监管的产品,其医疗器械产品化的周期都要⼗年⼋年,在国内⽬前的环境下,还有多少企业能静下⼼来,巨量投⼊研究前端的⽣物医⽤材料,基础材料,⼜有多少资本,产业基⾦能等待⼀个⾼风险的产品历经⼗年⼋年,甚⾄更久的产业化呢?或许需要国家政策像电⼦⾏业的芯⽚⼀样发展倾斜,⿎励企业和资本投资,⽣物医⽤材料的基础研究,研发,创新产品产业化的发展。
生物医用材料的性能评价与应用研究
生物医用材料的性能评价与应用研究随着医学技术的不断发展,生物医用材料的应用范围越来越广泛,其性能评价和应用研究也越来越受到关注。
生物医用材料是指用于替代或修复人体组织的材料,包括自体材料、异体材料和人工材料等。
在生物医用材料的选用和应用前,必须进行全面的性能评价和应用研究,以确保其安全有效地应用于临床。
一、生物医用材料的性能评价生物医用材料的性能评价是指在材料的设计、选用、制备和应用过程中对其性能进行全面、系统的评价。
其基本原则是保证材料的生物相容性、力学性能、物理化学性能、生物学功能以及长期效果。
主要包括以下方面:1. 生物相容性评价。
包括毒性评价,免疫学评价和组织反应评价等。
毒性评价是评价材料释放的有害物质和材料自身对人体的有害作用;免疫学评价是评价材料对人体免疫系统的影响;组织反应评价是评价材料对人体细胞和组织的生物相容性,是否能够促进新生组织生长和修复。
2. 力学性能评价。
主要包括材料的强度、韧性、刚性等力学性能的评价。
这些性能的好坏决定了材料在临床中的应用范围和效果。
3. 物理化学性能评价。
包括材料的稳定性、降解性、成分和结构等方面的评价。
这些性能的好坏直接影响材料的生物相容性和应用效果。
4. 生物学功能评价。
主要是评价材料对人体细胞和组织的生物学功能,包括材料对细胞黏附、增殖和分化的影响等。
这些功能的好坏决定了材料在临床上的应用范围和效果。
5. 长期效果评价。
包括材料的长期稳定性、降解和生物融合的情况、应用后的修复效果以及潜在的并发症等方面的评价。
这些评价能够反映材料在临床使用中的长期效果和安全性。
二、生物医用材料的应用研究生物医用材料的应用研究是指对生物医用材料在临床应用中的效果和安全性进行研究,以指导其应用的优化和改进。
主要包括以下方面:1. 生物医用材料的开发和筛选。
生物医用材料的开发需要充分考虑材料的性能要求和患者的需求,并通过不断的实验和研究来优化材料的性能。
同时,针对不同的疾病和治疗目标,需要筛选出最合适的材料。
新型假肢与生物医用材料的研究与应用
新型假肢与生物医用材料的研究与应用在人工智能、云计算、物联网等技术的推动下,许多行业都发生了翻天覆地的变化。
医疗健康领域也不例外,其中新型假肢和生物医用材料技术的研究与应用发挥了至关重要的作用,为许多残疾人提供了便捷、安全、高效的康复服务。
一、新型假肢传统的假肢通常由木头、金属和塑料制成,质地较重,长期佩戴会给使用者带来不适和伤害。
但是,随着材料科学和生物医学工程学科的发展,新型假肢技术已经取得了很大的进展。
1.1 生物仿生学技术生物仿生学技术是新型假肢的重要技术方向之一。
仿生学的研究方法是从生物体的结构、形态、力学原理等方面的分析与模拟开始,以期能够复制生物体的某些特性或设计新的功能。
仿生学可以大大提高假肢的逼真程度,增强其对生物机体的适应性。
1.2 智能化技术随着AI、云计算、传感器等技术的不断发展,实现了假肢的智能化。
智能化假肢可以通过人工智能算法和下肢肌电信号对残肢进行准确的识别和控制,在行走和坐位等方面实现高度仿真。
1.3 材料科技新型假肢的材料也得到了一定的发展。
比如,轻量化的碳纤维材料替代了传统的铝合金;高分子材料替代了不适合人体的乳胶材料;微型电子元件用于智能化假肢等。
二、生物医用材料生物医用材料是广义的概念,包括医用材料、细胞、组织工程、医用设备等生物医用制品。
对于人类健康的每个方面,都可以使用生物医用材料技术来提高康复和治疗的效果。
2.1 新型材料生物医用材料的新型材料开发是生物医用材料领域的重要研究方向之一。
这些材料不仅可以增加给人体的舒适感和安全性,还可以修复或替代受损的组织。
目前,生物医用材料的新型材料主要包括生物可降解材料、人工多肽材料、仿生材料等,这些材料都具有良好的生物相容性。
2.2 细胞、组织工程细胞、组织工程是生物医用材料的一种新型技术,它可以用侵入性小的手术方式治疗各种组织的损伤和疾病。
该技术主要是将人体细胞转化为不同种类的组织和细胞,从而实现一定程度的组织修复和再生。
国家自然基项目 纳米生物医用材料
国家自然基项目纳米生物医用材料全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:国家自然科学基金项目是国家支持科学研究与技术开发的重要资助项目之一,旨在促进科学研究的创新性和基础性,为国家经济社会发展和科技创新提供强有力的支持。
纳米生物医用材料是一个备受关注的研究领域,其潜力巨大,对人类健康和医疗技术的发展具有重要意义。
纳米生物医用材料是将纳米技术与生物医学工程相结合的产物,利用纳米尺度的材料和结构来实现更精准的生物医学应用。
这种材料具有许多独特的性质和应用优势,如具有高度可控的生物相容性、生物活性和组织相容性,能够在细胞水平上对疾病进行诊断和治疗,有望实现个性化医疗和精准治疗。
随着生物医学工程和纳米技术的不断发展,纳米生物医用材料已成为研究热点之一。
国家自然科学基金项目在这一领域的资助不仅有助于推动相关研究的深入发展,还有助于提升我国在该领域的科研实力和国际影响力。
通过对纳米生物医用材料的研究,有望为解决一些严重的医学问题提供新的思路和解决方案。
在国家自然科学基金项目中,研究人员可以通过建立合理的研究方案和开展有针对性的实验研究,深入探索纳米生物医用材料的结构、性能和应用,为相关技术的发展和创新提供强有力的支持。
国家自然科学基金项目还可以为研究人员提供必要的经费和资源支持,帮助他们开展高水平的科研工作,推动相关技术的转化和应用,促进产学研结合,加快科技成果的转化和落地。
纳米生物医用材料的研究涉及到材料科学、生物医学工程、生物医学影像学、药物传输等多个学科领域,相关研究内容有着广泛的应用前景。
纳米生物医用材料可用于制备新型的生物传感器和医疗诊断设备,用于提高药物的生物利用度和降低药物的毒副作用,用于实现肿瘤的早期诊断和精准治疗等。
在这些应用领域中,纳米生物医用材料的研究和开发将为生物医学领域带来革命性的变革和进步。
在国家自然科学基金项目的资助下,研究人员在纳米生物医用材料领域取得了许多重要的研究成果,如制备了一系列新型的纳米材料和结构,研发了一些具有创新性和前瞻性的纳米医疗器械和医疗技术,取得了一些在临床上具有重要应用价值的成果。
可降解生物医用材料研究现状与展望
可降解生物医用材料研究现状与展望作者:李君涛陈周煜来源:《新材料产业》2016年第01期生物医用材料,通常是指用于诊断与修复组织或器官等治疗疾病领域,对人体组织、器官及血液不产生影响与副作用的一类功能材料。
材料科学的发展,使得人体中除了大脑以及大多数内分泌器官外的其他组织器官都可找到替代品。
生物医用材料直接用于人体或与人体健康密切相关领域,因此对其应用范围与标准有严格的要求。
不可降解生物材料在植入人体后,如果长期存在于机体内会引起一系列的机体反应,需要持续外部服药进行免疫抵抗,有时还需要二次手术将其取出,无疑增加了病人的痛苦和医疗费用,同时还需控制因手术而产生的二次感染。
正因如此,可降解生物材料作为医疗领域新材料发展起来。
一、可降解生物医用材料的发展关于可降解生物医用材料的应用研究可追溯到1900年,Erwin Payr首次介绍了在塑料关节中使用镁金属进行关节定位与治疗的方法;1907年Lambotte利用纯镁板与镀金钢钉共同使用进行修复小腿骨折的研究,并发现了镁元素存在可降解性;1949年研究学者首次发表了关于生物医用高分子材料的展望性论文;2001年研究学者首次发表了利用可降解纯铁支架进行动物植入实验的论文。
生物材料发展历程大致经历的3个阶段见表1所示。
如今可降解生物医用材料的发展呈不断上升趋势,各种新型可降解生物材料如雨后春笋般破土而出,可降解生物医用材料所带来的社会经济效益也日益增加。
加大可降解生物医用材料的深入研究,对于战胜危害人类的重大疾病,保障人们生命健康意义非凡。
二、可降解生物医用材料的分类与用途目前,可降解生物医用材料的种类很多,主要分为可降解医用高分子材料、生物陶瓷材料、可降解医用金属材料以及可降解医用复合材料等。
可降解医用高分子材料又可分成天然和合成高分子材料。
天然高分子材料通常是天然高分子经过简单加工后得到的材料,主要有胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖及天然高分子的衍生物等;合成高分子材料则是通过控制反应条件,产生结构重复性高的材料,主要有聚氨酯、聚酯、聚乳酸及其他医用合成塑料和橡胶等材料。
天然生物医用高分子材料的研究进展
天然生物医用高分子材料的研究进展一、本文概述Overview of this article随着科学技术的快速发展,生物医用高分子材料作为一种重要的生物材料,其在医疗领域的应用越来越广泛。
这些材料以其独特的生物相容性、可降解性和良好的机械性能等特点,被广泛应用于药物载体、组织工程、生物传感器、医疗器械等多个方面。
本文旨在全面综述天然生物医用高分子材料的研究进展,包括其来源、性质、制备方法、应用领域以及面临的挑战和未来的发展趋势。
With the rapid development of science and technology, biomedical polymer materials, as an important type of biomaterial, are increasingly widely used in the medical field. These materials are widely used in drug carriers, tissue engineering, biosensors, medical devices, and other fields due to their unique biocompatibility, biodegradability, and good mechanical properties. This article aims to comprehensively review the research progress of natural biomedical polymer materials, including their sources, properties, preparationmethods, application fields, challenges and future development trends.我们将首先介绍天然生物医用高分子材料的来源和分类,包括天然多糖、天然蛋白质、天然橡胶等。
生物医用Ti-Nb-Zr-Sn合金组织和力学性能的研究
measured by bending test,and the tensile property was tested by static stretching. The results show that the microstructure of the alloy iS stable phase B
at
300℃for 1 hour exhibited
a
recovery strain about 3.88%when uploaded strain was 6.5%.The alloy annealed at
800℃for 1 hour showed
a
maximum shape memory effect.but its recovery strain
关键词:
p型钛合金;生物医用材料;显微组织;力学性能;超弹性
ABSTRACT
Based
on
the d—electron alloy design
theory(DV-Xa molecular orbital method)
for titanium alloys,a beta type titanium alloy Ti一22Nb一4Zr-2Sn(at%1 was designed. 111e ingot was prepared by cold crucible induction melting,then it was hot・forged, heat-treated,cool-rolled and annealed in
索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 (保密的学位论文在解密后适用本授权说明)
生物医用高分子材料的应用与发展
生物医用高分子材料的应用与发展生物材料也称为生物医学材料,是指以医疗为目的,用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料。
主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。
研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学,生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。
它涉及到物理学、化学、生物化学、病理学、血液学等多种边缘学科。
目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗等)。
由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质,以满足不同的需求,耐生物老化,作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能,易加工成型,原料易得,便于消毒灭菌,因此受到人们普遍关注,已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种,近年来发展需求量增长十分迅速。
医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段,还没有能够建立在分子设计的基础上,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。
目前全世界应用的有90多个品种,西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%~20%的速度增长。
随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求,我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。
1 医用高分子材料的特点及基本条件医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触,有的甚至要求永久性植入体内。
因此,这类材料必须具有优良的生物体替代性(力学性能、功能性)和生物相容性。
a·生物功能性:因各种医用高分子材料的用途而异,如:作为缓释药物时,药物的缓释性能就是其生物功能性。
b·生物相容性:医用高分子材料的生物相容性包括2个方面:一是材料反应,主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效等;二是宿主反应,包括局部和全身反应,如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致畸和免疫反应等。
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表征研究
生物医用材料的性能与表征研究生物医用材料在医学领域发挥着重要的作用,可用于修复组织、替代器官和控制药物释放等多个方面。
为了确保这些材料的安全性和有效性,对其性能进行准确定量的表征非常重要。
本文将讨论生物医用材料的性能与表征研究的一些方面。
一、力学性能生物医用材料的力学性能是其成功应用的基础之一。
例如,骨科材料需要具备足够的强度和硬度,以确保患者的骨骼得到良好的支撑。
力学性能的表征主要有疲劳寿命、韧性、硬度、弹性模量等指标。
疲劳寿命是指材料在反复载荷下能够承受多少循环载荷而不产生破坏。
材料的韧性是指其在受力下能够拉伸到多大程度而不破裂,这对于耐受拉伸的应用尤为重要。
硬度是指材料抵抗形变和切削的能力,而弹性模量则是描述材料在受力下回弹能力的指标。
二、生物相容性生物医用材料在与生物组织接触时,必须具备良好的生物相容性,以避免引发免疫反应或毒性反应。
生物相容性的表征包括细胞相容性、组织相容性和血液相容性等指标。
细胞相容性是指材料与细胞之间的相互作用,例如细胞的黏附、增殖和分化等。
组织相容性则是指材料在接触组织时是否会引起炎症反应或其他不良反应。
血液相容性是指材料是否能与血液相容,不引起凝血或激活血小板。
三、表面特性生物医用材料的表面特性对其与生物体的相互作用起着至关重要的作用。
表面特性的表征主要有表面粗糙度、润湿性和生物活性等指标。
表面粗糙度是指材料表面的凹凸程度,对细胞黏附、溶菌酶活性等有重要影响。
润湿性是指材料表面对液体的湿润程度,对细胞的黏附和细胞外基质的吸附具有重要影响。
生物活性则是指材料表面是否具有促进骨细胞增殖和骨组织形成的能力。
四、材料降解性能生物医用材料在体内会发生降解,因此其降解性能的研究也是非常重要的。
降解性能的表征主要有降解速率、降解产物和剩余材料的稳定性等指标。
降解速率是指材料在体内降解的速度,过快的降解速率可能会导致材料的功能丧失。
降解产物是指材料降解后产生的物质,需要评估其对周围组织的影响。
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肤、组 术后防
织 粘粘 连增长率45%
制品
药物缓释材料 高速增长
其他生物材料和制 品
全球释药系统市场 (单位:亿美元)
全球医药 市场
2002年 4000
全球释药 市场销售额
402
全球释药 市场份额
10%
2005年 7200 1043
14%
全球释药系统细分市场
2002年市场情况及预测年增长率
250
形成富有特色且具有自主知识产权的生物材料产 业; 加强产-学-研合作。
诊断 现代诊断系统
生 物
治疗
先进控制释放系统
医 用
修复、 置换、
通用生物医用材料
材 增进
料 组织器 组织工程生物医用材料
官功能
2、生物医用材料 市场发展概况
全球生物医用材料市场
单 位: 亿 美 元
3500
世 界 医 疗 器 械市 场 生物 材料和 制 品
3275
3000
12%
2500 2000 1500
脊 柱 修 复 支 架
人造血管
心脏起搏器
人工心脏瓣膜
代表性通用生物医用材料产品及公司
产品
公司
Tritan钛铸造金属
Dentaurum Inpringen, Ge
EFUCERA-A义齿
Yamahachi Dental MFG Co., JP
珊瑚骨移植物
生物工程胶原基质Forta Perm, Forta Gen 酪氨酸衍生聚碳酸酯
竞争: – 市场竞争、产业发展与高新技术及产品 – 性价比
技术: – 安全 – 功能 – 组织相容性
机遇
国家的政策扶植
国家科学、技术、产业发展的一个重点领域
1. 国家重点基础研究发展(973)计划、国家高技术研究发 展计划(863)、科技攻关计划、星火计划、火炬计划、 科技型中小企业技术创新基金、国家重点新产品计划; 国家自然科学基金面上、重点与重大项目;国家计委高 技术产业化新材料专项,国家工程中心;国家教育部科 技基础项目。
加大研发力量,加强学科交叉,发展具 有自主知识产权的技术与产品;
加强产-学-研的结合。
二、生物医用材料开发研究
通用生物医用材料 组织工程用生物材料 先进控制释放载体材料
1、通用生物医用材料
•钛合金系列材料 •生物陶瓷复合化与生物活性化 •高分子生物材料仿生化和高性能化 •……
人造牙齿
其他
日本
200
欧洲
美国
9%
150
100
13%
50
11% 12%
0
PDDS
TMDDS TDDDS OCRDDS
前缘战略咨询公司(FL)市场分析报告
9%
20%
PDDS
其他
中国释药市场
中国13亿人口, 2002年药品市场达 140亿美元,按10%比例估算,其中 释药市场为14亿美元。
随着人民购买力提高,保健意识增 强,今后国内药品市场每年将以 5000万美元幅度增加。
细胞共培养或分化技术 细胞生长因子生产技术 控制释放技术 生物系统技术 功能评价技术
Integra
人工皮肤
Silastic ---Epidermal
Membrane --- Dermal
治疗过程
Source: Integra LifeSciences Corporation
Source: Integra LifeSciences Corporation
2. 国家中长期规划的第8(人口与健康),13(战略高技 术与高新技术产业化),14(基础科学)三个专题中均 有生物医用材料领域相关内容。
策略
学科交叉融合角度构思生物医用材料,形成学科 交叉平台;
增加开放度,加强国内外的合作; 严格遵照SFDA生物医用材料的法规与标准; 分阶段实施产品料结合,
重置 建换
合成材料 生体源材料
人工器官
外外 再 科科 生
免疫隔离膜
杂化人工器官 (生物)
组 织
医 学
自体细胞
工
人工细胞外基质
组织重建
程
(ECMs)
生长因子载体
组织工程相关材料与技术
材料 人工细胞外基质
技术 大量细胞分离、培养、保存技术
细胞生长因子释放载体 免疫隔离膜材(水凝胶) 确保空间用膜 生物降解材料 细胞组建材料
Interpore Cross International Inc., USA
2、组织工程用生物材料
组织和器官损伤或缺陷 常规治疗: 移植(人或异种移植) 外科修复 人工假体、机械装置
组织工程的方法
以天然、合成或半合成的组织 和器官进行模仿,赋予其功 能。
组织工程的位置
异体细胞 异体组织
器官移植
……
缓释技术 靶向技术 纳米技术 智能控制释放
……
口服缓释片剂、胶囊
植入型药物缓释棒
靶向纳米微球
细胞表面受体靶向,脂质体抑制肿痛在体内生长 (C.A. Nartchow et al. Targesome Inc., USA)
pH 敏 感 型 控 释 制 剂
被动式经皮贴剂
代表性药物控释系统及公司
1650
2300
20%
1000
500
0
2000
2002
2005 年
中国生物医用材料市场
我国生物医学材料的生物医学工程产业 的市场增长率高达 28%(全球市场增长 率20%),居全球之首。
我国人工关节 替换年增长率高达30%, 远高于美国的4%。 ----------------国家科技部资料
775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者 --------需要大量骨修复材料
钛铸造金属
纳米牙齿
人工关节
例如: 德国产品 UHMWPE材料
•ISO5834-2 •ASTM F648 •可用为人工关节、 人工骨骼植入人体 •极低的能耗 •……
珊瑚骨修复材料
Interpore Cross International Inc. SynergyTM IQ Low Back System
注射制剂 治疗细胞, 生长因子释放 吸入药物释放 基因转染的新脂质体释放系统
Pharmaceutical Profiles, UK Regen Tec Ltd. UK Acrux Ltd. Australia Novosom AG, German
三、挑战与机遇
挑战
市场: – 社会老龄化对生物医用材料的要求 – 心血管、脑血管、癌症、艾滋病等的治疗 – 常见病和传染性疾病的预防与治疗
……
3、我国生物医用材料的产业化
生物医用材料产业现状:
我国生物材料和制品所占世界 市场份额不足1.5%; 产品技术水平处于初级阶段,且产品单一; 同类产品与国外产品比,基本上属于仿制,自主知识
产权较少; 生物医用材料与制品70-80%要依靠进口; 产业正处于起步阶段。
药物控制释放产业现状:
生物医用材料 研究与开发
姚康德, 尹玉姬,周雪琴,成国祥 天津大学高分子材料研究所 天津 300072
内容
生物医用材料产业 生物医用材料开发研究 挑战与机遇
一、生物医用材料产业
生物医用材料及其应用 生物医用材料市场发展概况 我国生物医用材料的产业化
1、生物医用材料及其应用
对生物体进行诊断、治疗和 置换损坏组织、器官或增进 其功能的材料。
双层人工皮肤Apligraf
组织工程人工骨缺损修复示意图
代表性组织工程产品及公司
产品 Thanscyte 皮肤取代物, Dermagraft皮服移植物 Terudermis双层人工真皮 Apligraf双层人工皮肤
Cartice软骨修复产品
OP-1骨生长因子 用于泌尿和妇科重建产品 Dermalogen&Dermoplant
Coolagenesis, Beverly, MA, USA
3、先进控制释放载体材料
药物控制释放目的
使药物在需要时间和时间间隔内对 需要剂量释放至所需部位,防止药 物失活。
控制释放的生物活性物质
半衰期短、毒副作用大的药物 蛋白质和多肽药物 基因和疫苗 ……
控释药物的剂型与技术
口服 注射制剂 植入制剂 喷雾剂 经皮给药 粘膜贴剂
公司 Advanced Tissue Science, La Jolle,CA,USA
Tervmo, Japan
Novartis Pharmaceuticals Corporation
Genzyme Biosurgery, Cambridge, MA, USA Curis Cambridge,MA, USA
2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
……
全球生物医用材料
细分市场发展
矫形外科修复材料 和制品
增长率26%
心血管系统修复材 料、血液净化材料
高速增长
其他医疗器械制品
工程
化组织
和器官
市场将达 800亿美元
人造皮 合剂及
产品领域 POLYOX WSR控制药物释放载体 抗癌药物增效系统
吸收增效剂 蛋白质药物释放
公司 Dow Chem. Co, USA Johnson & Johnson,USA (原
Alza)
Eastman Chem. Co, USA Altus Biologies Inc. USA
靶向释放端粒治疗
Targesome Inc. USA
• 我国有6,000多家制药企业,但总体上技术资源、
资金力量都比不上西方制药企业,其中控制释放 系统的企业仅有有限几家。