生物复合材料

• 纳米技术在90年代获得了突破性进展，在生物医学领域的应用研究也不断得 到扩展。目前的研究热点主要是药物控释材料及基因治疗载体材料。 • 3、血液净化材料重在应用 • 采用滤过沉淀或吸附的原理，将体内内源性或外源性毒物（致病物质）专一 性或高选择性地去除，从而达到治病的目的，是治疗各种疑难病症的有效疗 法。尿毒症、各种药物中毒、免疫性疾病（系统性红斑狼疮、类风湿性关节 炎）、高脂血症等，都可采用血液净化疗法治疗，其核心是滤膜、吸附剂等 生物材料。 • 4、复合生物材料仍是开发重点 • 作为硬组织修复材料的主体，复合生物材料受到广泛重视。它具有强度高、 韧性好的特点，目前已广泛应用于临床。通过具有不同性能材料的复合，可 以达到"取长补短"的效果，有效解决材料的强度、韧性及生物相容性问题。
生物材料基本生物要求
• 植入体内的材料在人体复杂的生理环境中，长期受物理、化学、生物电等因素的影 响，同时各组织以及器官间普遍存在着许多动态的相互作用，因此，生物医用组分 材料必须满足下面几项要求： • (1)具有良好的生物相容性和物理相容性，保证材料复合后不出现有损生物学性能的 现象。 • (2)具有良好的生物稳定性，材料的结构不因体液作用而有变化，同时材料组成不引 起生物体的生物反应。 • (3)具有足够的强度和韧性，能够承受人体的机械作用力，所用材料与组织的弹性模 量、硬度、耐磨性能相适应，增强体材料还必须具有高的刚度、弹性模量和抗冲击 性能。 • (4)具有良好的灭菌性能，保证生物材料在临床上的顺利应用。 • 此外，生物材料要有良好的成型、加工性能，不因成型加工困难而使其应用受到限 制。
• 5、材料表面改性是永久性课题 • 生物相容性包括血液相容性和组织相容性，是生物材料应用的基本要求。除 • 了设计、制造性能优异的新材料外，通过对传统材料进行表面化学处理（表 面接枝大分子或基团）、表面物理改性（等离子体、离子注人或离子束）和 生物改性是有效途径。材料表面改性的新方法和新技术被认为是生物材料研 究的永久性课题。
生物复合材料
概念及分类
• 定义：生物复合材料又称为生物医用复合材料，它是由两种或两种以上不同 材料复合而成的生物医学材料。制备此类材料的目的就是进一步提高或改善 某一种生物材料的性能。此类材料主要用于修复及替换人体组织、器官或增 进其功能。 • 分类： • 1、按材料组成和性质： • 医用高分子材料（聚乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅橡 • 胶、聚乳酸、聚羟基乙酸）； • 医用金属材料（不锈钢、钴基合金、钛和钛合金以及贵金属）； • 医用陶瓷材料（羟基磷灰石材料）； • 医用复合材料（金属基-陶瓷涂层体系等）
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2、按材料在生理环境中的生物化学反应水平： 惰性的生物医用材料。 生物活性材料。 可生物降解和吸收的生物材料。 3、按用途： 骨骼-肌肉系统修复材料和替换材料（骨、牙、关节、肌腱） 软组织材料（皮肤、乳房、食道、呼吸道膀胱） 心血管系统材料（人工心瓣膜、血管、心血管内插管） 医用膜材料（血液净化膜和分离膜、气体选择性透过膜、角膜接触镜） 药物释放材料等。
未来发展趋势
• 近几年来人工器官的研究和应用迅速发展，用人工材料制成能部分或全部替 代人体自然器官功能的装置，几乎对人体各个器官（除大脑外）都在进行人 工模拟研制。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。 • 1、组织工程材料面临重大突破： • 由于传统的人工器官（如人工肾、肝）不具备生物功能（代谢、合成），只 能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世 界引起广泛重视。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作"种 子"细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软 骨、人工神经、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前 景。 • 2、生物医用纳米材料初见端倪
• 强度、扭转强度和韧性较差。氧化铝、氧化锆等生物惰性陶瓷耐压、耐磨和 化学稳定性比金属、有机材料都好，但其脆性的问题没有得到解决。生物活 性陶瓷的强度则很难满足人体较大承力部位的需要。
• 二、胶原基生物材料的应用 • 心脏瓣膜 ：目前已发展的有2类:一类是机械瓣膜,一类是生物瓣膜。用胶原 基材料制作成的生物瓣膜的缺点是植入人体后会产生钙化,一般在前10a使用 期内性能良好。现在,材料科学家正竭力合成新的医用瓣膜材料,目的是大幅 度延长材料的使用寿命,减少二次手术,减轻患者痛苦。 • 血管修复：由于心血管疾病日益增加,对替换血管装置的要求越来越多。应 用生物组织基心血管装置的主要优势,是直径小于5mm的心血管置换器。与 合成材料相比,生物材料的多样性为改善置换器的性能提供了有利条件,并且 胶原基装置还具有感染性低、宿主组织能向装置中渗入生长,而不需要高密 度孔结构,以及可与天然血管在物理性质上较好的匹配等优点。
研究及应用
• 根据基体材料的不同，可将生物医用复合材料大致分为金属基、陶瓷基和高 分子基复合材料三类。通过相应的工艺成型方法将各类材料制作成不同医学 应用领域的生物复合材料。 • 一、生物医用陶瓷材料 • 生物医用陶瓷材料又称生物医用无机非金属材料，包括陶瓷、玻璃、碳素等 无机非金属材料。此类材料化学性能稳定，具有良好的生物相容性。一般来 说，生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三 类。模拟性生物陶瓷材料和带有治疗功能的生物陶瓷复合材料。现在，功能 活性生物陶瓷的研究还处于探索阶段，很少有I临床应用报道，但其应用前 景是很光明的。 不同种类的生物陶瓷的物理、化学和生物性能差别很大， 在医学领域中的用途也不同。临床应用中，生物陶瓷存在的主要问题是拉伸
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