生物医用材料 ppt课件
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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。
广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等
生物医用无机材料:主要是生物陶瓷
分为惰性生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷 表面生物活性陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷
可降解生物陶瓷，如β-磷酸三钙陶瓷等
生物医用高分子材料
天然的如多糖类、蛋白类 合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、 关节、药物载体等
生物医用复合材料
不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，获得性能更优的材料
5
第二章 医用无机材料
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
ppt课件
6
二 生物医用无机材料分类
生物医用 无机 材料
生物陶瓷 生物玻璃 生物玻璃
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
生物医用金属材料:不锈钢、钴基合金，钛及合金等
生物医用材料
1
第一章 生物医用材料概述
• 定义：
生物材料（Biomaterials）即生物医学材料（Biomedic Materials）指“以医疗为目的的用于与组织接触以形成功 能无生命的材料”
• 特征：
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特 殊的功能材料 生物材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉 渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学 、生物学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科， 同时还涉及工程技术和管理学科的范畴
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
17
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
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
12
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。
13
医用金属材料的特性与要求
ppt课件
8
典型的生物医用陶瓷材料
1
氧化吕陶瓷
2
医用碳材料性
3
生物活性陶瓷
4
可吸收生物陶瓷
ppt课件
9
第三节 生物医用无机骨水泥
骨水泥作为人工合成替代材料中的重要组成部分，在硬组织缺损修 复和固定移植体过程中起着不可低估的作用
发展历程：
第一代PMMA骨水泥
第二代磷酸钙骨水泥CPC
新型CPC
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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
(2)按组织反应：生物惰性医用复合材料、生物 活性医用复合材料、可吸收医用复合材料 (3)按增强体的形态和性质：纤维增强医用复 合材料 ，颗粒增强医用复合材料
19
2. 性能特点
材料
材料
陶瓷
生物医 用无机 骨水泥
生物复 合无机
材料
ppt课件
7
第Hale Waihona Puke Baidu节 生物医用陶瓷材料
定义：
生物陶瓷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
特点：
⑴在人体内理化性能稳定，具有良好的生物相容性； ⑵材料的性能可通过成分的设计进行控制； ⑶容易成型，可按需要制成各种形状 ⑷容易着色，是良好的口腔材料
❖ (1)生物相容性:即生物学反应最小 ❖ (2)优良的机械性能: ❖ 强度与弹性模量（与生物体匹配） ❖ 耐磨性 ❖ (3)耐腐蚀性能：腐蚀不仅降低或破坏金属材
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。
14
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
比强度、比模量 抗疲劳性能好 抗生理腐蚀性好 力学相容性能好
20
生物无机与无机复合材料
以氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、生物玻璃、生 物玻璃陶瓷、羟基磷灰石、磷酸钙等材料 为基体，
引入颗粒、晶片、晶须或纤维等增强体。 一、生物陶瓷与生物陶瓷复合材料
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。 (3) 镁具有独特的体内降解性能 。 (4) 镁资源丰富，价格低廉。
18
第四章 生物医用复合材料
生物医用复合材料——是由两种或两种以上不同材料复合而成 的生物医用材料
10
玻璃碳
心脏瓣膜
生
物
陶
瓷
中
耳
通
生物陶瓷人工听小骨假体
气 引
流
管
ppt课件
11
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
15
医用金属材料的腐蚀
腐蚀：材料与周围介质的化学、电化学或物理溶解 作用而导致的破坏过程。
是金属与它所处的环境之间发生的一种不希 望出现的化学反应，
将会导致金属形成氧化物、氢氧化物或其他 化合物而持续析出
16
金属材料的耐腐蚀性能的途径
❖ （1）在材料表面形成保护层 ❖ （2）提高材料表面光洁度 ❖ （3）物理化学方法(改善金属生物材料表面性能的主
广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等
生物医用无机材料:主要是生物陶瓷
分为惰性生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷 表面生物活性陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷
可降解生物陶瓷，如β-磷酸三钙陶瓷等
生物医用高分子材料
天然的如多糖类、蛋白类 合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、 关节、药物载体等
生物医用复合材料
不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，获得性能更优的材料
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第二章 医用无机材料
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
生物医用 无机 材料
生物陶瓷 生物玻璃 生物玻璃
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
生物医用金属材料:不锈钢、钴基合金，钛及合金等
生物医用材料
1
第一章 生物医用材料概述
• 定义：
生物材料（Biomaterials）即生物医学材料（Biomedic Materials）指“以医疗为目的的用于与组织接触以形成功 能无生命的材料”
• 特征：
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特 殊的功能材料 生物材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉 渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学 、生物学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科， 同时还涉及工程技术和管理学科的范畴
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
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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
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
12
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。
13
医用金属材料的特性与要求
ppt课件
8
典型的生物医用陶瓷材料
1
氧化吕陶瓷
2
医用碳材料性
3
生物活性陶瓷
4
可吸收生物陶瓷
ppt课件
9
第三节 生物医用无机骨水泥
骨水泥作为人工合成替代材料中的重要组成部分，在硬组织缺损修 复和固定移植体过程中起着不可低估的作用
发展历程：
第一代PMMA骨水泥
第二代磷酸钙骨水泥CPC
新型CPC
ppt课件
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
(2)按组织反应：生物惰性医用复合材料、生物 活性医用复合材料、可吸收医用复合材料 (3)按增强体的形态和性质：纤维增强医用复 合材料 ，颗粒增强医用复合材料
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2. 性能特点
材料
材料
陶瓷
生物医 用无机 骨水泥
生物复 合无机
材料
ppt课件
7
第Hale Waihona Puke Baidu节 生物医用陶瓷材料
定义：
生物陶瓷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
特点：
⑴在人体内理化性能稳定，具有良好的生物相容性； ⑵材料的性能可通过成分的设计进行控制； ⑶容易成型，可按需要制成各种形状 ⑷容易着色，是良好的口腔材料
❖ (1)生物相容性:即生物学反应最小 ❖ (2)优良的机械性能: ❖ 强度与弹性模量（与生物体匹配） ❖ 耐磨性 ❖ (3)耐腐蚀性能：腐蚀不仅降低或破坏金属材
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。
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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
比强度、比模量 抗疲劳性能好 抗生理腐蚀性好 力学相容性能好
20
生物无机与无机复合材料
以氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、生物玻璃、生 物玻璃陶瓷、羟基磷灰石、磷酸钙等材料 为基体，
引入颗粒、晶片、晶须或纤维等增强体。 一、生物陶瓷与生物陶瓷复合材料
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。 (3) 镁具有独特的体内降解性能 。 (4) 镁资源丰富，价格低廉。
18
第四章 生物医用复合材料
生物医用复合材料——是由两种或两种以上不同材料复合而成 的生物医用材料
10
玻璃碳
心脏瓣膜
生
物
陶
瓷
中
耳
通
生物陶瓷人工听小骨假体
气 引
流
管
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11
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
15
医用金属材料的腐蚀
腐蚀：材料与周围介质的化学、电化学或物理溶解 作用而导致的破坏过程。
是金属与它所处的环境之间发生的一种不希 望出现的化学反应，
将会导致金属形成氧化物、氢氧化物或其他 化合物而持续析出
16
金属材料的耐腐蚀性能的途径
❖ （1）在材料表面形成保护层 ❖ （2）提高材料表面光洁度 ❖ （3）物理化学方法(改善金属生物材料表面性能的主