生物医用材料导论
生物医用材料论文
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生物医用材料论文生物医用材料是指用于医疗治疗和修复人体组织的材料,它们可以被植入到人体内部,用于支撑、修复或替代受损组织或器官。
生物医用材料的研究和应用已经成为当今生物医学领域的热点之一,对于改善人类健康和延长寿命具有重要意义。
本论文将围绕生物医用材料的相关内容展开讨论,包括其分类、应用、发展趋势等方面。
首先,生物医用材料可以根据其来源和性质进行分类。
根据来源,生物医用材料可以分为天然材料和人工合成材料两大类。
天然材料包括骨、软骨、皮肤等人体组织,以及动物组织和植物组织等天然生物材料;人工合成材料则是通过化学合成或生物工程技术制备的材料,如生物陶瓷、生物聚合物等。
根据性质,生物医用材料可以分为可降解材料和不可降解材料两类。
可降解材料在人体内会逐渐降解并被代谢,不可降解材料则会长期存在于人体内。
其次,生物医用材料在临床上有着广泛的应用。
例如,生物陶瓷材料常被用于人工关节表面的修复,生物聚合物材料则可以用于修复软组织缺损,生物活性玻璃材料则可以促进骨组织再生等。
此外,生物医用材料还被广泛应用于心血管支架、人工心脏瓣膜、组织工程支架等领域,为临床治疗提供了重要的支持和帮助。
再次,生物医用材料的发展趋势主要表现在材料多样化、功能化和个性化方面。
随着生物医学工程技术的不断进步,人们对生物医用材料的需求也在不断增加。
因此,未来生物医用材料的发展将更加注重材料的多样性,不仅需要满足不同组织和器官的修复需求,还需要考虑到个体差异和个性化治疗的需求。
同时,生物医用材料的功能化也将成为未来发展的重点,例如可控释放药物的生物材料、具有生物活性的生物材料等将成为研究的热点。
综上所述,生物医用材料作为生物医学领域的重要组成部分,其研究和应用对于人类健康具有重要意义。
未来,随着生物医学工程技术的不断进步,生物医用材料将会迎来更加广阔的发展空间,为人类健康事业做出新的贡献。
第九章-生物医用高分子材料
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• (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。
聚四氟乙烯
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 •……
人工心脏瓣膜
组织工程人工骨缺损修复示意图
三、生物医用高分子材料
• 分类 • 用途 • 制备
1. 分类
按用途分类
• 手术治疗用高分子材料
化学家来做第一步
• 化学家合成原始材料并检测各项理化指标 • 生物学家检测材料生物毒性及生物相容性 • 医学家做临床动物试验-人体试验 • 化学工程师制造生物医用高分子材料 • 临床应用
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
• 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
• 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
• ……
3. History of polymeric biomaterials
1943年 1949年
3275
3000
12%
《生物医用材料课件》
![《生物医用材料课件》](https://img.taocdn.com/s3/m/46c547420640be1e650e52ea551810a6f424c855.png)
常见的生物医用材料
骨科材料
心脏血管材料
用于修复断骨和进行骨重建手术的
用于血管扩张和支架植入等心脏血
材料,如人工髋关节和骨修复螺钉。 管手术的材料,如心脏支架。
人工器官材料
用于制造人工心脏、人工肝脏等器 官的材料,如生物相容性高的聚合 物。
生物医用材料的应用
医疗领域的需求
生物医用材料满足了医疗领域对安全、耐用、可降 解等特性的需求。
生物医用材料课件
生物医用材料是用于医疗及医学研究的特殊材料。本课件将带您了解生物医 用材料的概述、分类和应用领域,以及未来发展趋势。
材料概述
1 什么是生物医用材料
2 生物医用材料的分类
生物医用材料是指用于医疗目的的材料,如医疗 器械、植入材料等。
生物医用材料可分为可降解和不可降解两类,根 据其在人体内的降解速度和能力。
生物医用材料的未来趋势
1 新材料的研发与应用
不断研发新的生物医用材料,应用于更广泛的医疗领域。
2
生物医用材料的优势和局限性
生物医用材料具有生物相容性好、可塑性高等优势, 但也存在降解速度难以控制等局限性。
生物医用材料的研发与评价
1
生物相容性测试
通过体外和体内实验对材料进行生物相容性
材料性能评估
ห้องสมุดไป่ตู้
2
评估。
对材料的力学性能、生物活性等进行评估。
3
临床试验
将材料应用于临床实践中,评估其安全性和 有效性。
《生物医用材料》课件
![《生物医用材料》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/8ea80fa4afaad1f34693daef5ef7ba0d4a736d94.png)
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
生物医用材料导论
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第1章绪论1.1 概述生物医用材料是与生物系统相互作用且在医学领域得以应用的材料,其中生物系统包括细胞、组织、器官等,医学领域的应用则包括对疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能等。
生物医用材料本身不是药物,其作用不必通过药理学、免疫学或代谢手段实现,其治疗途径是与生物机体直接结合并产生相互作用,但有时为了促进生物医用材料更好地发挥其功能,也会将其与药物结合。
人类利用生物医用材料的历史十分悠久。
在公元前约3500年,古埃及人就利用棉花纤维、马鬃做缝合线缝合伤口,用柳树枝和象牙来修补受损的牙齿,墨西哥的印第安人则使用木片修补受伤的颅骨。
在中国和埃及的墓葬中就发现了公元前2500年的假牙、假鼻、假耳。
公元600年,玛雅人用海贝壳制作具有珠光的牙齿,在外观上甚至已经达到了如今所要求的骨整合水平。
尽管当时人们极度缺乏材料学、生物学、医学方面的相关知识,但这并不妨碍人们利用身边的某些天然材料来治愈伤口、解决人体生理或解剖功能丧失的问题。
从16世纪开始,金属材料开始在骨科领域得到大量应用,1588年,人们利用黄金板修复颚骨。
1775年,金属材料开始被用来固定体内骨折。
1851年,硫化天然橡胶制成的人工牙托和颚骨问世。
在这一时期,生物医用材料的发展非常缓慢,一方面受到当时自然科学理论水平和工业技术水平的限制,另一方面也与医生、科学家、工程师三者之间缺少合作有关,当患者的生命受到严重危害时,往往依靠医生单打独斗,凭借自己的小发明来解决问题。
进入20世纪中期以后,随着医学、材料学(尤其是高分子材料学)、生物化学、物理学的迅速发展,高分子材料、陶瓷材料和新型金属材料不断涌现,如:聚羟基乙酸、聚甲基丙烯酸羟乙酯、胶原、多肽、纤维蛋白、羟基磷灰石、磷酸三钙、形状记忆合金等,这些材料主要由材料学家研究设计,因此许多材料并不是专门针对医用而设计的,在临床应用过程中可能存在生物相容性问题,例如最初的血管植入物材料聚酯纤维(俗称涤纶)就来源于纺织工业,会与血液发生生物反应而导致血管阻塞。
第8章 生物医用材料
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8.1 生物医用材料概述
1
1
生物医学材料的概念与分类
生物材料(biomedical materials)包括生物医学材料、
生物模拟材料和仿生设计新材料。
生物医学材料是用于生命系统接触和发生相互作用,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。
5
生物医用材料的分类
按材料来源分
(1) 医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修 复和替换。不锈钢、钴基合金、钛及钛合金是目前医用合金的三 大支柱。医用合金还有钽、铌和贵金属等。 (2) 医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大部分组织 和器官的物质,医用高分子生物材料包括合成(如:聚酯、硅橡 胶)和天然高分子(如:胶原、甲壳素)。近来,生物降解高分 子材料得到重视。
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
13
按生物化学反应性:
可生物降解和吸收材料 (如:聚乳酸)
惰性生物医学材料 (如:聚四氟乙烯)
生物活性材料 (如:羟基磷灰石)
14
8.2 生物医用材料表面改性
材料表面改性方法包括化学和物理方法,通 常化学方法较为繁琐,应用大量有毒化学试剂, 对环境造成污染,对人体也有极大危害。物理 方法具有工艺简单、操作方便、对环境无污染 等优点,日益受到重视。
3.等离子体共接枝与聚合
28
1.等离子体聚合
能团,这些碎片或官能团在基片表 面形成三维网状交联结构的新物质。由于这种物 质是由很小的分子碎片甚至原子随机组成的,因 此也有人将这种聚合反应称为“原子聚合”。由 于通常形成三维交联网络结构,等离子体聚合产 物通常非常稳定而坚固。它与基底材料表面之间 是共价键结合,因此与基底之间的结合也非常稳 定。根据在等离子体中产生的功能团的性质,可 以获得各种特定的表面特性,这可能是等离子体 聚合材料最让人感兴趣的地方。
生物医用材料导论
![生物医用材料导论](https://img.taocdn.com/s3/m/1ef9852dfd4ffe4733687e21af45b307e871f995.png)
1)生物医用材料的生物相容性是指材料在生理环境中,生物体对植入的生物材料的反应和产生有效作用的能力,用以表征材料在特定应用中与生物机体相互作用的生物学行为.2)生物医用材料的生物相容性具体包括血液相容性、组织相容性和力学相容性.3)材料设计大体可分为三个层次:微观层次、亚微观层次和宏观层次.4)生物医用复合材料的结构设计可采用结构仿生和功能梯度材料的结构设计方法进行材料的结构设计.5)材料与生物体的相互作用主要包括血液反应、组织反应和免疫反应.6)原子示踪方法分为:简单示踪法、物理混合示踪法和标记化合物示踪法.7)生物医用材料按材料的组成和性质分为:医用金属材料、高分子材料、无机材料和复合材料.8)生物医用材料按材料的功能分为:血液相容性材料、软组织相容性材料、硬组织相容性材料、生物降解材料和高分子药物.9)生物医用材料按材料来源分为:自体组织、同种异体器官及组织、异种器官及组织、天然生物材料和人工合成材料. 10)生物医用材料按使用部位分为:硬组织材料、软组织材料、心血管材料、血液代用材料和分离、过滤、透析膜材料. 11)当前研究比较活跃的生物材料主要有:高抗凝血材料、生物活性陶瓷及玻璃、钛及钛合金、钛镍记忆合金、生物活性缓释材料及描靶药物载体材料、生物粘合剂、可生物降解与可吸收性生物材料、智能与杂化材料和血液净化材料.12)生物医用金属材料最重要的应用有:骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等.13)金属材料的毒性:金属的毒性主要作用于细胞,可抑制酶的活动,阻止酶通过细胞膜的扩散和破坏溶酶体.14)生物医用金属材料在人体生理环境下的腐蚀主要有八种类型:均匀腐蚀、点腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、磨蚀、疲劳腐蚀和应力腐蚀.15)医用金属材料的表面处理没明确说明指的是钛和钛合金.16)医用金属材料的表面改性方法:等离子喷涂涂层、烧结涂层、溶胶-凝胶法涂覆的烧结涂层、表面化学热处理诱导羟基磷灰石涂层、电泳沉积法、离子束增强沉积、水热反应法、热分解法、电化学沉积法、表面修饰法、激光熔覆涂层、类金刚石碳膜.17)生物医用无机材料的基本条件与要求:良好的生物相容性、杂质元素及溶出物含量低、有效性、成型加工功能、良好的耐消毒灭菌性.18)生物惰性医用无机材料,主要是指化学性能稳定,生物相容性好的无机材料. 19)大量动物实验及临床应用证明,LTI碳作为最理想的人工机械瓣膜材料,有以下优点:①LTI碳涂层有足够的强度,十分耐磨,心脏耐磨模拟实验结果表明可耐用数十年.②具有优异的血液相容性,不产生血凝和血栓.原因是Si-LTI碳与血液之间能生成一种蛋白质中间吸附层,此层不引起蛋白质的改变.③抛光后的Si-C涂层,是致密不透性的,不会引起降解反应.④无毒,无刺激性,不致癌. 20)生物活性医用无机材料从广义上讲又称为生物活性陶瓷,在体内有一定溶解度,能释放对机体无害的某些离子,能参与体内代谢,对骨质增生有刺激或诱导作用,能促进缺陷组织的修复,显示有生物活性.21)将生物活性玻璃陶瓷也称为生物活性微晶玻璃,它是一种多相复合材料,含有一种以上的结晶相及玻璃相.22)生物活性骨水泥作为一种医用材料,必须满足如下要求:①浆体易于成型,可填充不规则的骨腔.②在环境中能自行凝固,硬化时间要合理.③有优良的生物活性和骨诱导潜能可吸收,不影响骨重塑或骨折愈合过程,能被骨组织爬行代替.④良好的机械性能以松质骨力学性能的中介值为标准,抗压强度大于5MPa,压缩模量45~100MPa和耐久性能.⑤无毒和具有免疫性.23)巨噬细胞对β-TCP陶瓷的降解包括细胞内降解吞噬和细胞外降解两个方面. 24)生物医用高分子材料,顾名思义,是和医学、生物学发展有关的高分子的材料总称.生物医用材料是以医用为目的,用于和活体组织接触,具有功能的无生命材料.以医用为目的,用于和活体组织接触,具有诊断、治疗或替换基体中组织、器官或增进其功能的无生命高分子材料,即“与生物相关的高分子材料”,亦称生物医用高分子材料.25)生物医用高分子材料根据来源,可分为天然生物医用高分子材料和合成生物医用高分子材料.26)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,它主要用于人体组织的修复、替换和人工器官的制造.27)生物医用复合材料根据复合材料的三要素分类如下:①按基体材料分类,有陶瓷基生物医用复合材料、高分子基生物医用复合材料、金属基生物医用复合材料.②按材料植入体内后引起的组织材料反应分类,有近于生物惰性的复合材料、生物活性复合材料和可吸收生物医用复合材料.③按增强体的形态和性质分为纤维增强生物医用复合材料和颗粒增强生物医用复合材料.28)生物医用复合材料的特点:比强度、比模量高;抗疲劳性能好;抗生理腐蚀性好;力学相容性能好;组成多元.29)界面的结合力:机械结合力摩擦力、物理结合力范德华力和氢键和化学结合力化学键.30)界面结合类型:机械结合、溶解和润湿结合、反应结合、混合结合.31)生物医用敏感材料属于敏感材料范畴,是功能材料在医学上的一个重要分支.电磁声光热.32)生物医用敏感材料按用途可分为两大类型:治疗用医用敏感材料、检测用的敏感材料.33)仿生学是研究生物系统的结构性质、能量转换和信息传递与处理的原理,它将所获得的知识,用来改进和完善现有科学设备、装置,以及为创造新科学技术装置、建筑结构和新工艺提供原理、设计思想或规划蓝图.它运用生物系统的方法来解决工程问题,是系统设计的一种新方法.34)仿生研究主要包括仿生分析、设计和制备三个步骤.35)组织工程学原理:应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常的和病理的哺乳类组织的结构——功能的关系,并研制活的生物组织代用品,用于修复、维持、改善人体组织的功能.以生物替代为目的,研究和开发修复和改善人体组织包括部分器官功能和形态的新兴学科即组织工程学.36生物医用材料和器材主要有三个方面的用途:诊断、治疗和康复.37生物医用材料标准是用于评价和生产生物医用材料及其制品的技术规范,是由官方或民间组织提出的或得到公众认可的法规性文件.它包含生物学性能评价标准和非生物学性能评价标准.38干细胞生物学:是未成熟细胞.它未充分分化,具有再生各种组织和器官和人体潜在功能,医学上称之为“万能细胞”. 39成体干细胞生物学特性:①具有自我更新和分化潜能.②数量少.③存在于特定的微环境中.④处于相对静止状态.⑤体积小,细胞浆小,细胞核较大.⑥成体干细胞数量和活性随年龄增加.40干细胞工程的临床应用:①多能干细胞可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件,确定参与导致细胞特化的决定因素.②人体多能干细胞研究能大大地改变研制药品和进行安全性实验的方法.③人体多能干细胞最为深远的用途是生产细胞和组织,许多疾病及功能失调往往是由于干细胞功能失调或组织破坏引起的.④体细胞核转移SCNT方法治疗性克隆是克服某些患者的组织不相容的一个方法.患者可以用自己的遗传物质制造适合自己的细胞.41HAP42HA43PMMA44PLA45PGA4645S547杂化材料。
生物医用材料PPT演示课件
![生物医用材料PPT演示课件](https://img.taocdn.com/s3/m/cd6a01cbe43a580216fc700abb68a98271feac93.png)
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。
生物材料导论复习重点
![生物材料导论复习重点](https://img.taocdn.com/s3/m/97a0dd01366baf1ffc4ffe4733687e21af45fff4.png)
1.生物材料的两种定义,一种是指天然生物材料,也就是由生物过程形成的材料,如结构蛋白(胶原蛋白、胶原纤维、蚕丝等)、生物矿物(骨、牙、贝壳等)和复合纤维(木材,竹等)。
另一种定义为活组织中的天然材料和用于修复人体的材料。
广义:生物体(生命体)材料和生物医用材料。
狭义:生物医用材料,即各种医用、特别是对生物体进行诊断、治疗、修复/置换人体受损组织和器官或增进其功能癿功能性材料。
2.生物材料的分类:按来源分可分为:天然材料和合成材料;按生物活性分可分为:生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料。
生物复合材料;按材料的组成和结构分为金属材料、非金属材料、高分子材料、复合物材料;按材料功能(临床用途)分为硬组织相容性材料、软组织相容性材料、血液相容性材料,生物降解材料。
3.表面界面效应:随着晶粒尺寸减小,晶界原子占总原子数的百分比快速增加。
4.物质的热效应都有哪些?热膨胀,热传导,热容,耐热性5.什么叫荷叶效应,及其在工程中的应用?荷叶效应是指荷叶表面具有超疏水以及自清洁的特性。
由于荷叶具有疏水、不吸水的表面,落在叶面上的雨水会因表面张力的作用形成水珠,水与叶面的接触角(contact angle)会大于140度,只要叶面稍微倾斜,水珠就会滚离叶面。
因此,即使经过一场倾盆大雨,荷叶的表面总是能保持干燥;此外,滚动的水珠会顺便把一些灰尘污泥的颗粒一起带走,达到自我洁净的效果。
6.什么叫Young方程?接触角的大小对固体的润湿性能好坏有怎样的关系?Young方程是描述固气、固液、液气界面自由能Y sg, Y SL, Y Lg与接触角。
之间的关系式,亦称润湿方程。
利用接触角的大小可以估计润湿程度:a< 90°,称为润湿,如:水在玻璃表面上;a > 90°,称为不润湿,如:汞在玻璃表面上;a = 180°,代表完全不润湿,尚未出现完全不润湿的固体;a= 0°,代表完全润湿,如:液体在固体表面的铺展;a < 10° ,为超亲水;a> 150°,为超疏水。
生物医用材料导论实训报告
![生物医用材料导论实训报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b2990ecdf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a27c7.png)
生物医用材料导论实训报告实训报告:生物医用材料导论实训一、实训目的本次实训旨在通过实际操作学习生物医用材料的基本知识和实验方法,了解不同材料的特性与应用,并提高我们对生物医用材料的理解和应用能力。
二、实训内容1. 实验仪器与材料准备在实训开始前,我们首先准备了实验所需的仪器和材料,包括pH计、显微镜、生物医用材料样品等。
2. 材料特性测试我们选择了几种常见的生物医用材料,并通过不同的测试方法来了解其特性。
a. 物理性能测试:我们使用拉伸试验机来测试材料的拉伸强度和断裂伸长率,了解其抗拉性能和延展性。
b. 生物相容性测试:我们通过培养细胞在材料上,观察细胞的粘附和生长情况,进一步了解材料的生物相容性。
c. 表面形貌观察:我们使用显微镜观察不同材料的表面形貌,了解不同材料的表面特性。
3. 实验数据分析与讨论在完成实验后,我们对实验数据进行了分析和讨论。
通过对不同材料的测试结果进行比较,我们可以得出不同材料的优缺点,并思考其在生物医学领域的应用潜力。
三、实训收获与总结1. 理论知识的实践应用:通过本次实训,我们将课堂上学到的生物医用材料的理论知识与实际操作相结合,更加深入地理解了生物医用材料的基本特性和应用。
2. 实验技能的提高:通过操作实验仪器和进行实验操作,我们的实验技能得到了锻炼和提高,学会了如何进行材料测试和数据分析。
3. 团队合作意识的培养:在实训过程中,我们相互协作,相互帮助,培养了良好的团队合作意识,提高了团队工作效率。
通过本次实训,我们不仅加深了对生物医用材料的理解和应用能力,同时也为今后的学习和研究打下了坚实的基础。
我们相信,在今后的学习和工作中,我们将能更好地应用所学知识,为生物医学领域的发展做出贡献。
实训报告实训名称:生物医用材料导论实训实训日期:xxxx年xx月xx日实训地点:xxxx实验室一、实训目的1.了解生物医用材料的基本概念和分类;2.学习生物医用材料的制备方法和特点;3.熟悉生物医用材料的性能测试和评价方法;4.掌握生物医用材料的应用领域和未来发展方向。
生物医学工程导论之生物材料
![生物医学工程导论之生物材料](https://img.taocdn.com/s3/m/1752ffae534de518964bcf84b9d528ea81c72f84.png)
4. 生物医用复合材料
生物医用复合材料是由二种或二种以上不 同材料复合而成的。
按基材分为:高分子基、陶瓷基、金属基 等生物医用复合材料。
按增强体形态和性质分为纤维增强、颗粒 增强、生物活性物质充填生物医用复合材料。
按材料植入体内后引起的组织与材料反应 分为:生物惰性、生物活性和可吸收性生物医 用复合材料。
医用不锈钢在骨外科和齿科中应用较多。
(2) 钴基合金
钴基合金人体内一般保持钝化状态,与不锈
钢比较,钴基合金钝化膜更稳定,耐蚀性更好。 在所有医用金属材料中,其耐磨性最好,适合于 制造体内承载苛刻的长期植入件。
在整形外科中,用于制造人工髋关节、膝关
节以及接骨板、骨钉、关节扣钉和骨针等。在心 脏外科中,用于制造人工心脏瓣膜等。
Ti-Ni记忆合金血管支架
2. 生物医用高分子
按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、 硬组织材料和生物降解材料。其可满足人体组织器 官的部分要求,因而在医学上受到广泛重视。目前 已有数十种高分子材料适用于人体的植入材料。
▪ 软组织材料:故主要用作为软组织材料,特别 是人
工脏器的膜和管材。聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡胶膜
右为具有活性涂层的钛合计人工齿示意图
Fig. Schematic diagram of the screwshaped artificial tooth.
五、生物医用材料性能评价
1. 生物材料机械性能评价
测试标准
ASTM(the American Society for Testing and Materials) 例如:拉伸强度测试标准
金属 ASTM E8 橡胶 ASTM D412 刚性塑料 ASTM D638
1、医用金属作为受力期间,在人体内 服役,其受力状态及其复杂,如人工关节, 每年要承受约3.6×106次、且数倍于人体重 量的载荷冲击和磨损。
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42)HA
43)PMMA
44)PLA
45)PGA
46)45S5
47)杂化材料
39)成体干细胞生物学特性:①具有自我更新和分化潜能。②数量少。③存在于特定的微环境中。④处于相对静止状态。⑤体积小,细胞浆小,细胞核较大。⑥成体干细胞数量和活性随年龄增加。
40)干细胞工程的临床应用:①多能干细胞可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件,确定参与导致细胞特化的决定因素。②人体多能干细胞研究能大大地改变研制药品和进行安全性实验的方法。③人体多能干细胞最为深远的用途是生产细胞和组织,许多疾病及功能失调往往是由于干细胞功能失调或组织破坏引起的。④体细胞核转移(SCNT)方法(治疗性克隆)是克服某些患者的组织不相容的一个方法。患者可以用自己的遗传物质制造适合自己的细胞。
20)生物活性医用无机材料从广义上讲又称为生物活性陶瓷,在体内有一定溶解度,能释放对机体无害的某些离子,能参与体内代谢,对骨质增生有刺激或诱导作用,能促进缺陷组织的修复,显示有生物活性。
21)将生物活性玻璃陶瓷也称为生物活性微晶玻璃,它是一种多相复合材料,含有一种以上的结晶相及玻璃相。
22)生物活性骨水泥作为一种医用材料,必须满足如下要求:①浆体易于成型,可填充不规则的骨腔。②在环境中能自行凝固,硬化时间要合理。③有优良的生物活性和骨诱导潜能(可吸收,不影响骨重塑或骨折愈合过程,能被骨组织爬行代替)。④良好的机械性能(以松质骨力学性能的中介值为标准,抗压强度大于5MPa,压缩模量45~100MPa)和耐久性能。⑤无毒和具有免疫性。
36)生物医用材料和器材主要有三个方面的用途:诊断、治疗和康复。
37)生物医用材料标准是用于评价和生产生物医用材料及其制品的技术规范,是由官方或民间组织提出的或得到公众认可的法规性文件。它包含生物学性能评价标准和非生物学性能评价标准。
38)干细胞生物学:是未成熟细胞。它未充分分化,具有再生各ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组织和器官和人体潜在功能,医学上称之为“万能细胞”。
23)巨噬细胞对β-TCP陶瓷的降解包括细胞内降解(吞噬)和细胞外降解两个方面。
24)生物医用高分子材料,顾名思义,是和医学、生物学发展有关的高分子的材料总称。生物医用材料是以医用为目的,用于和活体组织接触,具有功能的无生命材料。以医用为目的,用于和活体组织接触,具有诊断、治疗或替换基体中组织、器官或增进其功能的无生命高分子材料,即“与生物相关的高分子材料”,亦称生物医用高分子材料。
12)生物医用金属材料最重要的应用有:骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等。
13)金属材料的毒性:金属的毒性主要作用于细胞,可抑制酶的活动,阻止酶通过细胞膜的扩散和破坏溶酶体。
14)生物医用金属材料在人体生理环境下的腐蚀主要有八种类型:均匀腐蚀、点腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、磨蚀、疲劳腐蚀和应力腐蚀。
18)生物惰性医用无机材料,主要是指化学性能稳定,生物相容性好的无机材料。
19)大量动物实验及临床应用证明,LTI碳作为最理想的人工机械瓣膜材料,有以下优点:①LTI碳涂层有足够的强度,十分耐磨,心脏耐磨模拟实验结果表明可耐用数十年。②具有优异的血液相容性,不产生血凝和血栓。原因是Si-LTI碳与血液之间能生成一种蛋白质中间吸附层,此层不引起蛋白质的改变。③抛光后的Si-C涂层,是致密不透性的,不会引起降解反应。④无毒,无刺激性,不致癌。
34)仿生研究主要包括仿生分析、设计和制备三个步骤。
35)组织工程学原理:
应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常的和病理的哺乳类组织的结构——功能的关系,并研制活的生物组织代用品,用于修复、维持、改善人体组织的功能。
以生物替代为目的,研究和开发关于修复和改善人体组织(包括部分器官)功能和形态的新兴学科即组织工程学。
25)生物医用高分子材料根据来源,可分为天然生物医用高分子材料和合成生物医用高分子材料。
26)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,它主要用于人体组织的修复、替换和人工器官的制造。
27)生物医用复合材料根据复合材料的三要素分类如下:①按基体材料分类,有陶瓷基生物医用复合材料、高分子基生物医用复合材料、金属基生物医用复合材料。②按材料植入体内后引起的组织材料反应分类,有近于生物惰性的复合材料、生物活性复合材料和可吸收生物医用复合材料。③按增强体的形态和性质分为纤维增强生物医用复合材料和颗粒增强生物医用复合材料。
28)生物医用复合材料的特点:比强度、比模量高;抗疲劳性能好;抗生理腐蚀性好;力学相容性能好;组成多元。
29)界面的结合力:机械结合力(摩擦力)、物理结合力(范德华力和氢键)和化学结合力(化学键)。
30)界面结合类型:机械结合、溶解和润湿结合、反应结合、混合结合。
31)生物医用敏感材料属于敏感材料范畴,是功能材料在医学上的一个重要分支。(电磁声光热)。
9)生物医用材料按材料来源分为:自体组织、同种异体器官及组织、异种器官及组织、天然生物材料和人工合成材料。
10)生物医用材料按使用部位分为:硬组织材料、软组织材料、心血管材料、血液代用材料和分离、过滤、透析膜材料。
11)当前研究比较活跃的生物材料主要有:高抗凝血材料、生物活性陶瓷及玻璃、钛及钛合金、钛镍记忆合金、生物活性缓释材料及描靶药物载体材料、生物粘合剂、可生物降解与可吸收性生物材料、智能与杂化材料和血液净化材料。
5)材料与生物体的相互作用主要包括血液反应、组织反应和免疫反应。
6)原子示踪方法分为:简单示踪法、物理混合示踪法和标记化合物示踪法。@
7)生物医用材料按材料的组成和性质分为:医用金属材料、高分子材料、无机材料和复合材料。
8)生物医用材料按材料的功能分为:血液相容性材料、软组织相容性材料、硬组织相容性材料、生物降解材料和高分子药物。
15)医用金属材料的表面处理没明确说明指的是钛和钛合金。
16)医用金属材料的表面改性方法:等离子喷涂涂层、烧结涂层、溶胶-凝胶法涂覆的烧结涂层、表面化学热处理诱导羟基磷灰石涂层、电泳沉积法、离子束增强沉积、水热反应法、热分解法、电化学沉积法、表面修饰法、激光熔覆涂层、类金刚石碳膜。
17)生物医用无机材料的基本条件与要求:良好的生物相容性、杂质元素及溶出物含量低、有效性、成型加工功能、良好的耐消毒灭菌性。
1)生物医用材料的生物相容性是指材料在生理环境中,生物体对植入的生物材料的反应和产生有效作用的能力,用以表征材料在特定应用中与生物机体相互作用的生物学行为。
2)生物医用材料的生物相容性具体包括血液相容性、组织相容性和力学相容性。
3)材料设计大体可分为三个层次:微观层次、亚微观层次和宏观层次。
4)生物医用复合材料的结构设计可采用结构仿生和功能梯度材料的结构设计方法进行材料的结构设计。
32)生物医用敏感材料按用途可分为两大类型:治疗用医用敏感材料、检测用的敏感材料。
33)仿生学是研究生物系统的结构性质、能量转换和信息传递与处理的原理,它将所获得的知识,用来改进和完善现有科学设备、装置,以及为创造新科学技术装置、建筑结构和新工艺提供原理、设计思想或规划蓝图。它运用生物系统的方法来解决工程问题,是系统设计的一种新方法。