生物医学材料简介 ppt课件
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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
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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
《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
生物医学高分子材料课件
生物医学高分子材料课件
在这个生物医学高分子材料课件中，我们将探讨高分子材料的概念、分类以 及其在医学领域的应用和未来前景。
高分子材料的概念
高分子材料是由大量重复单元组成的材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。 这些材料常常被用于制造医疗设备、人工器官和药物传递系统等。
高分子材料的分类
合成高分子材料
生物相容性
能够与生物体相容并且不引起 免疫反应，减少排斥反应的发 生。
机械特性
具有良好的力学性能，可以模 拟和替代人体组织的功能。
生物降解性
在体内可以逐渐降解和代谢， 减少二次手术的需求。
生物医学高分子材料的研究与发展
1
基础研究
对生物医学高分子材料进行基础性的研
改进和优化
2
究，探索材料的性质和应用潜力。
总结和展望
生物医学高分子材料是现代医学领域的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
通过持续的研究和创新，我们可以开发出更多高效、安全和可持续发展的生 物医学高分子材料。
通过改进材料的制备方法和调控技术，
提高材料的性能和稳定性。
3
临床应用
将优秀的生物医学高分子材料应用于临 床实践，改善疾病治疗和患者生活质量。
生物医学高分子材料的未来前景
随着科学技术的发展和人们对健康需求的增加，生物医学高分子材料将在医学领域发挥更大的作用。 未来，我们可以期待更先进的材料设计和更广泛的应用领域，为人类健康带来更多福音。
2 药物传递系统Βιβλιοθήκη 将药物包裹在高分子材料中，控制药物的释 放速率和位置，以提高治疗效果。
3 医疗器械和诊断工具
使用高分子材料制造具有特殊功能的医疗器 械和诊断工具，提供更准确和便捷的医疗服 务。
在这个生物医学高分子材料课件中，我们将探讨高分子材料的概念、分类以 及其在医学领域的应用和未来前景。
高分子材料的概念
高分子材料是由大量重复单元组成的材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。 这些材料常常被用于制造医疗设备、人工器官和药物传递系统等。
高分子材料的分类
合成高分子材料
生物相容性
能够与生物体相容并且不引起 免疫反应，减少排斥反应的发 生。
机械特性
具有良好的力学性能，可以模 拟和替代人体组织的功能。
生物降解性
在体内可以逐渐降解和代谢， 减少二次手术的需求。
生物医学高分子材料的研究与发展
1
基础研究
对生物医学高分子材料进行基础性的研
改进和优化
2
究，探索材料的性质和应用潜力。
总结和展望
生物医学高分子材料是现代医学领域的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
通过持续的研究和创新，我们可以开发出更多高效、安全和可持续发展的生 物医学高分子材料。
通过改进材料的制备方法和调控技术，
提高材料的性能和稳定性。
3
临床应用
将优秀的生物医学高分子材料应用于临 床实践，改善疾病治疗和患者生活质量。
生物医学高分子材料的未来前景
随着科学技术的发展和人们对健康需求的增加，生物医学高分子材料将在医学领域发挥更大的作用。 未来，我们可以期待更先进的材料设计和更广泛的应用领域，为人类健康带来更多福音。
2 药物传递系统Βιβλιοθήκη 将药物包裹在高分子材料中，控制药物的释 放速率和位置，以提高治疗效果。
3 医疗器械和诊断工具
使用高分子材料制造具有特殊功能的医疗器 械和诊断工具，提供更准确和便捷的医疗服 务。
生物医用材料PPT演示课件
生物医用材料需要经过 严格的临床试验和安全 评估，确保其安全性和 有效性。
个性化与定制化
随着医疗技术的发展， 临床对个性化、定制化 的生物医用材料需求越 来越高。
未来发展方向与展望
01
创新性研究
加强新材料、新技术和新工艺的研究，推动生物医用材料的创新发展。
02
交叉学科合作
加强生物医学工程、化学、物理学等多个学科的交叉合作，共同推动生
分类
根据用途可分为药物载体、医疗 器械、组织工程和再生医学材料 等。
生物医用材料的特性
生物相容性
功能性
稳定性
可加工性
材料与人体组织、血液 等相互作用时不产生有
害反应。
具备所需要的功能，如 传导热量、机械支撑等。
在体内保持稳定，不发 生降解、变质或毒性反
应。
易于加工成所需形状和 大小，以满足医疗需求。
常见的金属生物医用材料
不锈钢、钛和钛合金、钴铬合金等。
金属生物医用材料的优缺点
优点包括良好的机械性能和加工性能，缺点包括可能引发过敏反应 和金属腐蚀。
高分子生物医用材料
高分子生物医用材料的特性
01
具有良好的化学稳定性、生物相容性和加工性能，广泛用于制
造医疗用品、人工器官和药物载体等。
常见的高分子生物医用材料
氧化铝、氧化锆、生物活性玻璃和玻璃陶瓷等。
陶瓷生物医用材料的优缺点
优点包括良好的化学稳定性和生物相容性，缺点包括脆性大、加工 困难。
复合生物医用材料
复合生物医用材料的特性
通过将两种或多种材料组合在一起，发挥各自的优势，弥补单一材 料的不足，具有良好的综合性能。
常见的复合生物医用材料
聚合物/陶瓷复合材料、聚合物/高分子复合材料、金属/陶瓷复合 材料等。
个性化与定制化
随着医疗技术的发展， 临床对个性化、定制化 的生物医用材料需求越 来越高。
未来发展方向与展望
01
创新性研究
加强新材料、新技术和新工艺的研究，推动生物医用材料的创新发展。
02
交叉学科合作
加强生物医学工程、化学、物理学等多个学科的交叉合作，共同推动生
分类
根据用途可分为药物载体、医疗 器械、组织工程和再生医学材料 等。
生物医用材料的特性
生物相容性
功能性
稳定性
可加工性
材料与人体组织、血液 等相互作用时不产生有
害反应。
具备所需要的功能，如 传导热量、机械支撑等。
在体内保持稳定，不发 生降解、变质或毒性反
应。
易于加工成所需形状和 大小，以满足医疗需求。
常见的金属生物医用材料
不锈钢、钛和钛合金、钴铬合金等。
金属生物医用材料的优缺点
优点包括良好的机械性能和加工性能，缺点包括可能引发过敏反应 和金属腐蚀。
高分子生物医用材料
高分子生物医用材料的特性
01
具有良好的化学稳定性、生物相容性和加工性能，广泛用于制
造医疗用品、人工器官和药物载体等。
常见的高分子生物医用材料
氧化铝、氧化锆、生物活性玻璃和玻璃陶瓷等。
陶瓷生物医用材料的优缺点
优点包括良好的化学稳定性和生物相容性，缺点包括脆性大、加工 困难。
复合生物医用材料
复合生物医用材料的特性
通过将两种或多种材料组合在一起，发挥各自的优势，弥补单一材 料的不足，具有良好的综合性能。
常见的复合生物医用材料
聚合物/陶瓷复合材料、聚合物/高分子复合材料、金属/陶瓷复合 材料等。
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
++
生物材料PPT课件
（天然）
（合成）
（合成）
（合成）
明胶
藻酸盐
聚乙烯醇
聚甲基丙烯酸酯
淀粉
聚酸酐
聚醋酸乙烯酯
聚氨基甲酸酯
白蛋白
聚酰胺
聚苯乙烯
聚酯
胶原
聚腈基丙烯酸烷基酯 聚硅氧烷橡胶
聚乙烯
甲壳素或壳聚糖
脂肪族聚酯
聚丙烯酸酯
聚四氟乙烯
纤维素
聚酰胺
16
天然及合成高分子材料对比
天然高分子材料 优点：生物相容性好，无毒副作用 缺点：力学性能较差，药物释放速度不可调控
20世纪中后期---高分子材料迅猛发展，推动了生 物医用材料的发展，例如：透析膜、人工心脏材料、 血管植入物、缝合线等。
20世纪80年代后---组织工程产生：在材料结构及 功能设计中引入生物支架--活性细胞，构建所希望 的生物材料。
---药物缓释材料、靶向药物以及智能仿生材料 的出现
3
2 生物医用材料分类
1) Bryan Jeun;Hyukjin Lee;Saurabh Aggarwal;Hailin Wang; Qiang Li;Sukyeon Hwang. “Application of Collagen in Drug Delivery” 2) “Recombinant collagen and gelatin for drug delivery” Journal Metadata Search: Elsevier - Advanced Drug Delivery Reviews
按材料组成和性质：
医用高分子材料
生物陶瓷材料
医用金属材料
生物医学复合材料
4
按用途:
骨骼-肌肉系统修复和替换材料：骨、牙、关节、肌腱等 软组织材料：皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱等 心血管系统材料：人工心瓣膜、血管、心血管内插管等 医用膜材料：血液净化膜、分离膜、角膜接触镜等 组织粘合剂和缝线材料 临床诊断及生物传感器材料 齿科材料 药物释放载体材料
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
生物医用材料 ppt课件
灰石
由此可构成类似于硅酸盐水泥样的磷酸钙水泥，用与人 体骨的修复，故称磷酸钙骨水泥
新型CPC的研究
1. 药物控释骨水泥
2. 注射型骨水泥
3. 生物活性骨水泥
ppt课件
10
第三章 医用金属材料
定义：是一种用作生物医用材料的金属 或合金，又称作外科用金属材料或医 用金属材料，是一类生物惰性材料。
ppt课件
生物陶瓷人工听小骨假体
气
引
流
管
ppt课件
9
第一代 PMMA骨水泥:优点：易成型和粘结性能
好
缺点：材料化学成份与人体骨成份完全不同，生物相容 性差；单体放热剧烈；细胞毒性；引起过敏
第二代 磷酸钙骨水泥 CPC
20世纪80年代中期，E.brown和chow发现由几种磷酸 钙盐组成的混合物能在人体环境和温度下自行固化，水 化硬化过程基本不放热，其水化成分最终转化为羟基磷
(3) 镁具有独特的体内降解性能 。
(4) 镁资源丰富，价格低廉。
ppt课件
16
材料——是由两种或两种以上不同材料复合而成 的生物医用材料
1. 分类：复合材料一般有基体材料和增强材料组成
(1)按基体：陶瓷基医用复合材料、高分子基医 用复合材料、金属基医用复合材料
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
ppt课件
15
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。
由此可构成类似于硅酸盐水泥样的磷酸钙水泥，用与人 体骨的修复，故称磷酸钙骨水泥
新型CPC的研究
1. 药物控释骨水泥
2. 注射型骨水泥
3. 生物活性骨水泥
ppt课件
10
第三章 医用金属材料
定义：是一种用作生物医用材料的金属 或合金，又称作外科用金属材料或医 用金属材料，是一类生物惰性材料。
ppt课件
生物陶瓷人工听小骨假体
气
引
流
管
ppt课件
9
第一代 PMMA骨水泥:优点：易成型和粘结性能
好
缺点：材料化学成份与人体骨成份完全不同，生物相容 性差；单体放热剧烈；细胞毒性；引起过敏
第二代 磷酸钙骨水泥 CPC
20世纪80年代中期，E.brown和chow发现由几种磷酸 钙盐组成的混合物能在人体环境和温度下自行固化，水 化硬化过程基本不放热，其水化成分最终转化为羟基磷
(3) 镁具有独特的体内降解性能 。
(4) 镁资源丰富，价格低廉。
ppt课件
16
材料——是由两种或两种以上不同材料复合而成 的生物医用材料
1. 分类：复合材料一般有基体材料和增强材料组成
(1)按基体：陶瓷基医用复合材料、高分子基医 用复合材料、金属基医用复合材料
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
ppt课件
15
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。
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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
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。
细胞培养皿
2.原理
发酵工程设备
3.分类、特性
1. 按材料功能划分
血液相容性材料：如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血
液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；
软组织相容性材料：隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体等，用于人
工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域
硬组织相容性材料：金属、聚乙烯、生物陶瓷，关节、牙齿、其它骨骼； 生物降解材料：甲壳素、聚乳酸等，用于缝合线、药物载体、粘合剂等 高分子多肽、胰岛素、人工合成疫苗等
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.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。
远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。 • 广泛用于各种人工关节人工骨、骨固定器件、义齿、齿科嵌、固定桥等。
3.分类、特性
特点（一）：生物功能性 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
常见缺陷（材料反应）： （1）金属腐蚀 • 生物体内的腐蚀性环境：
①含盐的溶液是极好的电解质，促进了电化学腐蚀和水解； ②组织中存在具有催化或迅速破坏外来成分能力的多种分子和细胞。将对生物金属材 料产生腐蚀。 • 虽然金属材料在生物体内保持惰性状态，但仍然可能会有物质溶入生物组织中，并 对生物体组织产生毒性反应，造成组织的损害。如不锈钢中溶出的Cr+6生物组织的毒 性
生物医用无机非金属材料：生物陶瓷、生物玻璃和医用碳素材料
生物医用复合材料
3.分类、特性
生 物 陶 瓷 材 料
人工晶状体
可 吸 收 缝 合 线
人工皮肤
3.分类、特性
医用钛合金
• 用于制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的钛合金。 • 主要有钛6铝4钒、钛5铝2.5锡、ELI钛6铝4钒等合金。它们具有比强度高、力学性质接近人骨，强度
5.发展前景
生物材料有着强大的生命力和广阔的发展前景。
现代医学正向再生和重建被损坏的人体组织和 器官、恢复和增进人体生理功能、个性化和微 创治疗等方向发展。传统的无生命的医用金属、 高分子、生物陶瓷等常规材料已不能满足医学 发展的要求，生物医学材料科学与工程面临着 新的机遇与挑战。
生物材料简介
——今日新材料
1
生物材料的定义
2
原理
3
分类特性
4
人体影响
5
发展前景
生物材料
1.生物材料的定义
狭义：指天然生物材料，也就是由生物过程形成的材料
广义：生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料， 即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物材料能执 行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。
3.分类、特性
常见缺陷（材料反应）： （3）磨损 植入器件之间切向反复的相对滑动造成表面磨损。 例如：人工关节由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人体后，磨 损造成在关节周围组织形成黑褐色稠物，从而引起疼痛。
4.人体影响
（1）局部组织反应
①排异反应
生物材料植人体内后，可在植人物周围发生不同程度的炎症反应。这是机体对异
物进行酶解和消化的结果。
②钙化：生物材料表面形成钙化经常导致材料丧失功能。
③感染：感染是植入材料最常见的并发症。植入材料常常增加临床手术的感染发
生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面，植入材料本身具有很强的加重组
织感染的易感性，
④肿瘤
⑤血液反应：主要是血栓
4.人体影响
（2）免疫反应 有些生物材料植入后可导致全身性的免疫反应，包括体液免疫和 细胞免疫反应。 常见于应用接触血液的生物医学材料，如人工透析使用的透析膜 等。在临床上可表现为过敏反应，容易感染，恶性肿瘤发生率高， 软组织钙化或纤维化，特别是肺纤维化、钙化及动脉硬化等。
2.原理
生物材料学
是涉及生物材料的组成结构、性能与制备相互关系和规律的科学。其主要目的是在分 析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理的基础上，发展仿生学高性能工程材料， 及用于人体组织器官修复与替代的新型医用材料。其主要研究内容有：生物过程形成 的材料结构、生物矿化原理，材料生物相溶性机理，生物材料自主组装、自我修复的 原理。
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
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。
细胞培养皿
2.原理
发酵工程设备
3.分类、特性
1. 按材料功能划分
血液相容性材料：如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血
液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；
软组织相容性材料：隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体等，用于人
工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域
硬组织相容性材料：金属、聚乙烯、生物陶瓷，关节、牙齿、其它骨骼； 生物降解材料：甲壳素、聚乳酸等，用于缝合线、药物载体、粘合剂等 高分子多肽、胰岛素、人工合成疫苗等
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.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。
远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。 • 广泛用于各种人工关节人工骨、骨固定器件、义齿、齿科嵌、固定桥等。
3.分类、特性
特点（一）：生物功能性 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
常见缺陷（材料反应）： （1）金属腐蚀 • 生物体内的腐蚀性环境：
①含盐的溶液是极好的电解质，促进了电化学腐蚀和水解； ②组织中存在具有催化或迅速破坏外来成分能力的多种分子和细胞。将对生物金属材 料产生腐蚀。 • 虽然金属材料在生物体内保持惰性状态，但仍然可能会有物质溶入生物组织中，并 对生物体组织产生毒性反应，造成组织的损害。如不锈钢中溶出的Cr+6生物组织的毒 性
生物医用无机非金属材料：生物陶瓷、生物玻璃和医用碳素材料
生物医用复合材料
3.分类、特性
生 物 陶 瓷 材 料
人工晶状体
可 吸 收 缝 合 线
人工皮肤
3.分类、特性
医用钛合金
• 用于制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的钛合金。 • 主要有钛6铝4钒、钛5铝2.5锡、ELI钛6铝4钒等合金。它们具有比强度高、力学性质接近人骨，强度
5.发展前景
生物材料有着强大的生命力和广阔的发展前景。
现代医学正向再生和重建被损坏的人体组织和 器官、恢复和增进人体生理功能、个性化和微 创治疗等方向发展。传统的无生命的医用金属、 高分子、生物陶瓷等常规材料已不能满足医学 发展的要求，生物医学材料科学与工程面临着 新的机遇与挑战。
生物材料简介
——今日新材料
1
生物材料的定义
2
原理
3
分类特性
4
人体影响
5
发展前景
生物材料
1.生物材料的定义
狭义：指天然生物材料，也就是由生物过程形成的材料
广义：生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料， 即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物材料能执 行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。
3.分类、特性
常见缺陷（材料反应）： （3）磨损 植入器件之间切向反复的相对滑动造成表面磨损。 例如：人工关节由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人体后，磨 损造成在关节周围组织形成黑褐色稠物，从而引起疼痛。
4.人体影响
（1）局部组织反应
①排异反应
生物材料植人体内后，可在植人物周围发生不同程度的炎症反应。这是机体对异
物进行酶解和消化的结果。
②钙化：生物材料表面形成钙化经常导致材料丧失功能。
③感染：感染是植入材料最常见的并发症。植入材料常常增加临床手术的感染发
生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面，植入材料本身具有很强的加重组
织感染的易感性，
④肿瘤
⑤血液反应：主要是血栓
4.人体影响
（2）免疫反应 有些生物材料植入后可导致全身性的免疫反应，包括体液免疫和 细胞免疫反应。 常见于应用接触血液的生物医学材料，如人工透析使用的透析膜 等。在临床上可表现为过敏反应，容易感染，恶性肿瘤发生率高， 软组织钙化或纤维化，特别是肺纤维化、钙化及动脉硬化等。
2.原理
生物材料学
是涉及生物材料的组成结构、性能与制备相互关系和规律的科学。其主要目的是在分 析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理的基础上，发展仿生学高性能工程材料， 及用于人体组织器官修复与替代的新型医用材料。其主要研究内容有：生物过程形成 的材料结构、生物矿化原理，材料生物相溶性机理，生物材料自主组装、自我修复的 原理。