生物材料课件PPT课件

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没有真正意义上的药物作用，但可以是载体。 如现在的纳米药物载体材料。
根据纳米颗粒表面和药物表面之间电位差异或 化学位差异，使两者之间产生电学性质的结合 或共价键性质的结合，将药物包裹在载体之间 或吸附在表面，同时也在颗粒表面偶联特异性 的靶向分子。通过靶向分子与细胞表面特异性 受体结合，使颗粒进入细胞内，实现安全有效 的靶向性药物治疗。
感染问题趋向恶化
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20世纪初：金属骨骼板；钒钢
20世纪30年代：不锈钢和钴铬合金（固定 骨折，人工关节）
第二次世界大战时期：高分子聚合物材料； 有机玻璃（眼角膜，受损头骨部分的植入）
20世纪50年代：血管植入
20世纪60年代：心脏瓣膜；骨水泥固定人 工关节的植入
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20世纪70年代：羟基磷灰石（人体骨，牙齿，
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复合材料
部分克服上述缺点，不容易制造 涂层材料、复合材料
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金属材料、有机高分子材料、 无机非金属材料的性能比较
性能 生物相容性 化学稳定性
耐热性 热膨胀系数 热传导性
硬度 拉伸系数 可成形性 压缩系数
金属材料 中等 低 中等 中等 好 中等 大 中等 中等
有机高分子材料 中等 中等 差 大 差 低 中等 易 大
钛合金：韧性好，比强度高 牙根种植体、颅骨
CoCrMo合金：强度高，耐磨性好， 重、耐腐蚀 人工关节
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有机高分子材料
又叫高分子化合物。是由一种或几种 结构单元多次重复连接起来的化合物。 它们的组成元素不多，主要是碳、氢、 氧、氮等，但是相对分子质量很大
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尼龙：弹性好，强度低 手术线、导管各种
核心是建立由细胞和生物构成的三维空 间复合体
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引入生物支架—活性细胞
利用生物要素和功能去构建所希望的材 料
核心是建立由细胞和生物构成的三维空 间复合体
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生物材料发展背景
早在5000年前，就有应用 早期外科手术失败原因：感染
19世纪60年代，李斯特，无菌外科手术
生物材料获得实际应用
植入导致免疫组织相容性较差
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根据材料的属性
金属材料 有机高分子材料 无机非金属材料 以上几种材料的复合材料
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金属材料
金属材料是指金属元素或以金属元素 为主构成的具有金属特性的材料的统称。 包括纯金属、合金、金属材料金属间化 合物和特种金属材料等
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SUCCESS
THANK YOU
2020/6/22
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不锈钢：强度高，存在腐蚀作用 人工关节、接骨板
定义：应用工程材料学和生命科学原理、 方法，研究哺乳动物正常组织或病理组 织结构和功能的关系，开发对器官和组 织功能有保存、维持、提高作用的生物 学替代物的科学
器官移植 制造组织和器官 目标:利用细胞与生物支架材料的复合培 养再生组织与器官,达到修复的作用.
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引入生物支架—活性细胞
利用生物要素和功能去构建所希望的材 料
-TCP生物降解陶瓷 降解性高分子生物材料（聚乳酸、聚酰胺等）
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生物复合材料
又称生物医用复合材料，它是有两种或 两种以上不同材料复合而成的生物医学 材料
主要用于修复及替换人体组织，器官或增进其功能 根据不同基材分为：高分子基；金属基；陶瓷基 生物医用复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料 开辟了广阔途径
无机非金属材料 良好 高 好 小 中等 高 中等 难 小
生物性材料 ：结构匹配性好
骨修复材料 牛骨、猪骨、人骨、 骨库（异体骨置换） 丝蛋白等（人工皮肤，硬脑膜修复） 猪心包等（心脏瓣膜） 骨形态发生蛋白（新鲜骨折，骨缺损，
生物材料学
Biomaterials Science
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目录
1：绪论 2：金属植入材料 3：陶瓷植入材料 4：医用高分子植入材料 5：人体组织对植入材料的反应 6：软组织替代与植入 7：硬组织替代与修复
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本课程目的：
为从事生物工程、临床医学、基础研究的 人们，建立起材料科学与工程的基础理论、 基本概念、材料过程基本方法、材料性能 与结构、以及应用的基础知识。
血管
气管
肌腱
羟基磷灰石 √ √ √ √
氧化铝 √ √ √
碳
√√
√√√√
磷酸钙 √
√√
磷酸盐骨水
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泥
P2O5系生物
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√
玻璃
氧化锆
√√
生物材料的分类与基本性质
根据材料的生物性能
生物惰性材料 生物活性材料 生物降解材料 生物复合材料
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生物惰性材料
在生物环境中能够保持稳定，不 发生或仅发生微弱化学反应的生 物医学材料
橡胶：易塑性加工，易老化 软组织替代、软性垫高
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无机非金属材料
是以某些元素的氧化物、碳化物、氮 化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、 铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的 材料。是除有机高分子材料和金属材料 以外的所有材料的统称
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Al2O3：
最早使用的陶瓷材料 生物性能好，相容性好 强度低、脆性 牙、损伤骨的固定材料
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与体内组织直接接触
体外部分： 助听器、框架眼镜、假肢（指为皮肤隔开）
体内部分
（应用不同功效）
取代身体某一部分：眼角膜 长期进入身体部分：骨钉 短期进入身体部分：注射器、导管
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传统意义生物材料功能非常有限：
如不可能
有肝的生化功能 有神经网络的电化学功能
简单的机械、结构、视觉和化学的作用
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组织工程 ：
涂层）
20世纪80年代：生物玻璃（骨头结合剂的填料，
牙齿的填充，涂层）
20世纪90年代：硅橡胶（隐形眼镜，隆鼻）
世纪支交：纳米技术
21世纪：组织工程材料（具有全面生理功能的
人工器官和组织）
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生物陶瓷材料的临床应用范围
材料
人 人工 人 骨填 心脏 人工 人工 人工
工 关节 骨
工 齿 根
充材 料
瓣膜
与组织结合是机械啮合 主要是惰性生物陶瓷类和医学金属及合金类材料 应用最广泛
.Байду номын сангаас
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生物活性材料
由材料表面/界面引起特殊生物或化 学反应，促进或影响组织和材料之间 的连接，诱发细胞活性或新组织再生 的生物材料。
羟基磷灰石材料 磷酸钙生物活性材料 磁性生物陶瓷材料 生物玻璃等
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生物降解材料
植入人体后，能够不断发生降解，解产 物能够被生物体所吸收或排出体外的一 类材料
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第一章、绪论
生物材料学：
研究用于修复人体缺陷的各类材料的基 本结构、基本特征和人体组织及器官对材 料的反应，从基本原理上探索生物材料与 细胞间的相互作用，研究材料过程 - 材 料结构 - 材料性能之间的关系。
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生物材料：
植入人体体内，且与体内组织直接接 触并起到某一特定作用的材料，是一种 无药理学和无生命性质的物质