十三鈦及生物醫(yī)學(xué)材料

1、 生物醫(yī)學(xué)材料是指具有生物醫(yī)學(xué)材料是指具有特殊性能、特種功能，用特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復(fù)、于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、治療疾理療康復(fù)、診斷、治療疾患，而對人體組織不會產(chǎn)患，而對人體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料。生不良影響的材料。|生物醫(yī)學(xué)材料是生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)材料是生物醫(yī)學(xué)工程支柱之一。支柱之一。|是材料科學(xué)與物理學(xué)、化學(xué)、是材料科學(xué)與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)及臨床科學(xué)越來越緊密生物學(xué)及臨床科學(xué)越來越緊密地結(jié)合的結(jié)果。地結(jié)合的結(jié)果。|為醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)及生物學(xué)等學(xué)為醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)及生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)基科的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。礎(chǔ)。|作為材料學(xué)的一個重要分

2、支，作為材料學(xué)的一個重要分支，它對于促進(jìn)人類文明的發(fā)展必它對于促進(jìn)人類文明的發(fā)展必將作出更大的貢獻(xiàn)。將作出更大的貢獻(xiàn)。q無毒性，不致癌，不致畸，不引起無毒性，不致癌，不致畸，不引起人體細(xì)胞的突變和組織細(xì)胞的反應(yīng)；人體細(xì)胞的突變和組織細(xì)胞的反應(yīng)；q與人體組織相容性好，不引起中毒、與人體組織相容性好，不引起中毒、溶血凝血、發(fā)熱和過敏等現(xiàn)象；溶血凝血、發(fā)熱和過敏等現(xiàn)象；q化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗體液、血液及酶化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗體液、血液及酶的作用；的作用；q具有與天然組織相適應(yīng)的物理機(jī)械具有與天然組織相適應(yīng)的物理機(jī)械特性；特性；q針對不同的使用目的具有特定的功針對不同的使用目的具有特定的功能。能。 |1 1

3、生物醫(yī)學(xué)金屬材料生物醫(yī)學(xué)金屬材料 |醫(yī)用金屬材料是作為生物醫(yī)醫(yī)用金屬材料是作為生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金，具有學(xué)材料的金屬或合金，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞特很高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞特性，是臨床應(yīng)用最廣泛的承性，是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。力植入材料。|主要包括鈷合金（主要包括鈷合金（Co-Cr-Co-Cr-NiNi）、鈦合金（）、鈦合金（Ti-6A1-4VTi-6A1-4V）和不銹鋼的人工關(guān)節(jié)和人工和不銹鋼的人工關(guān)節(jié)和人工骨。鎳鈦形狀記憶合金具有骨。鎳鈦形狀記憶合金具有形狀記憶的智能特性，能夠形狀記憶的智能特性，能夠用于矯形外科、心血管外科。用于矯形外科、心血管外科。|2 2 生物醫(yī)學(xué)高分子

4、材料生物醫(yī)學(xué)高分子材料|生物醫(yī)學(xué)高分子材料有天然的生物醫(yī)學(xué)高分子材料有天然的和合成的兩種。和合成的兩種。|發(fā)展得最快的是合成高分子醫(yī)發(fā)展得最快的是合成高分子醫(yī)用材料。用材料。|通過分子設(shè)計，可以獲得很多通過分子設(shè)計，可以獲得很多具有良好物理機(jī)械性和生物相具有良好物理機(jī)械性和生物相容性的生物材料。容性的生物材料。|軟性材料常用作為人體軟組織軟性材料常用作為人體軟組織如血管、食道和指關(guān)節(jié)等的代如血管、食道和指關(guān)節(jié)等的代用品；用品；|合成的硬材料可以用作人工硬合成的硬材料可以用作人工硬腦膜、籠架球形的人工心臟瓣腦膜、籠架球形的人工心臟瓣膜的球形閥等；膜的球形閥等；|液態(tài)的合成材料如室溫硫化硅液態(tài)的合

5、成材料如室溫硫化硅橡膠可以用作注入式組織修補(bǔ)橡膠可以用作注入式組織修補(bǔ)材料。材料。|3 3 生物醫(yī)學(xué)無機(jī)非金屬材料生物醫(yī)學(xué)無機(jī)非金屬材料或生物陶瓷或生物陶瓷 |生物醫(yī)用陶瓷材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)生物醫(yī)用陶瓷材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的生物相容性。定，具有良好的生物相容性。|生物陶瓷主要包括兩類。生物陶瓷主要包括兩類。惰性生物陶瓷（如氧化鋁等）。惰性生物陶瓷（如氧化鋁等）。具有較高的強(qiáng)度，耐磨性能良好。具有較高的強(qiáng)度，耐磨性能良好。生物活性陶瓷（如羥基磷灰石生物活性陶瓷（如羥基磷灰石等）。等）。 具有能在生理環(huán)境中逐步降解和具有能在生理環(huán)境中逐步降解和吸收，或與生物機(jī)體形成穩(wěn)定的化吸收，或與生物機(jī)體形成

6、穩(wěn)定的化學(xué)鍵結(jié)合的特性，因而具有極為廣學(xué)鍵結(jié)合的特性，因而具有極為廣闊的發(fā)展前景。闊的發(fā)展前景。|4 4 生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料 |生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料是由兩生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同材料復(fù)種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料。合而成的生物醫(yī)學(xué)材料。|主要用于修復(fù)或替換人體主要用于修復(fù)或替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能組織、器官或增進(jìn)其功能以及人工器官的制造。以及人工器官的制造。|分類分類v鈷合金和聚乙烯組織的假體常鈷合金和聚乙烯組織的假體常用作關(guān)節(jié)材料；用作關(guān)節(jié)材料；v碳碳- -鈦合成材料是臨床應(yīng)用良鈦合成材料是臨床應(yīng)用良好的人工股骨頭；好的人工股骨頭；v高分子材料與生

7、物高分子（如高分子材料與生物高分子（如酶、抗源、抗體和激素等）結(jié)酶、抗源、抗體和激素等）結(jié)合可以作為生物傳感器。合可以作為生物傳感器。|5 5 生物醫(yī)學(xué)衍生材料生物醫(yī)學(xué)衍生材料 |生物衍生材料是經(jīng)過特殊處理生物衍生材料是經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)的天然生物組織形成的生物醫(yī)學(xué)材料。學(xué)材料。|經(jīng)過處理的生物衍生材料是無經(jīng)過處理的生物衍生材料是無生物活力的材料，但是由于具生物活力的材料，但是由于具有類似天然組織的構(gòu)型和功能，有類似天然組織的構(gòu)型和功能，在人體組織的修復(fù)和替換中具在人體組織的修復(fù)和替換中具有重要作用。有重要作用。|主要用作皮膚掩膜、血液透析主要用作皮膚掩膜、血液透析膜、人工

8、心臟瓣膜等。膜、人工心臟瓣膜等。 在保證安全性的前提下在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、耐腐尋找組織相容性更好、耐腐蝕、持久性更好的多用途生蝕、持久性更好的多用途生物醫(yī)學(xué)材料。物醫(yī)學(xué)材料。 組織相容性：組織相容性：材料與活體組材料與活體組織之間相互容納的程度?？椫g相互容納的程度。|1 1 提高生物醫(yī)學(xué)材料的組提高生物醫(yī)學(xué)材料的組織相容性織相容性|組織的生物學(xué)反應(yīng)除了全身性組織的生物學(xué)反應(yīng)除了全身性的毒性外，更多的是材料周圍的毒性外，更多的是材料周圍組織的局部反應(yīng)。組織的局部反應(yīng)。|當(dāng)材料作為一種異物或抗原與當(dāng)材料作為一種異物或抗原與機(jī)體接觸時，會引起機(jī)體產(chǎn)生機(jī)體接觸時，會引起機(jī)體產(chǎn)生一

9、系列防御反應(yīng)，包括體液和一系列防御反應(yīng)，包括體液和細(xì)胞反應(yīng)及補(bǔ)體活化，臨床表細(xì)胞反應(yīng)及補(bǔ)體活化，臨床表現(xiàn)為過敏性反應(yīng)特征?，F(xiàn)為過敏性反應(yīng)特征。|這就提示了人們對生物材料致這就提示了人們對生物材料致免疫特性研究的必要性。免疫特性研究的必要性。|2 2 醫(yī)學(xué)材料的生物功能醫(yī)學(xué)材料的生物功能化和生物智能化化和生物智能化五五 未來發(fā)展方向未來發(fā)展方向 原理：原理：對材料表面進(jìn)行分子生物對材料表面進(jìn)行分子生物學(xué)設(shè)計學(xué)設(shè)計。 主要方法：主要方法：將一些有生理功能的將一些有生理功能的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多肽、酶和細(xì)胞物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多肽、酶和細(xì)胞生長因子等固定在材料表面，充生長因子等固定在材料表面，充當(dāng)鄰近細(xì)胞、基

10、質(zhì)或可溶性因子當(dāng)鄰近細(xì)胞、基質(zhì)或可溶性因子的配基或受體，使表面形成一個的配基或受體，使表面形成一個能與生物活體相適應(yīng)的過渡層。能與生物活體相適應(yīng)的過渡層。 效果：效果：傳統(tǒng)的生物材料經(jīng)表面分傳統(tǒng)的生物材料經(jīng)表面分子設(shè)計后，增加了界面相容性，子設(shè)計后，增加了界面相容性，使異物反應(yīng)減至最小，有效地改使異物反應(yīng)減至最小，有效地改變了與組織、細(xì)胞結(jié)合的能力。變了與組織、細(xì)胞結(jié)合的能力。 |3 3 金屬材料在生物醫(yī)用金屬材料在生物醫(yī)用材料中的應(yīng)用材料中的應(yīng)用|隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和外科醫(yī)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和外科醫(yī)療水平的提高，先后開發(fā)了不療水平的提高，先后開發(fā)了不銹鋼、鈷合金、工業(yè)純鈦及鈦銹鋼、鈷合金、工

11、業(yè)純鈦及鈦合金等一系列金屬生物醫(yī)學(xué)材合金等一系列金屬生物醫(yī)學(xué)材料。料。|金屬生物材料必須滿足生物、金屬生物材料必須滿足生物、化學(xué)和機(jī)械力學(xué)等各項性能的化學(xué)和機(jī)械力學(xué)等各項性能的要求。要求。|鈦和鈦合金鈦和鈦合金的彈性模量最低，的彈性模量最低，與人骨最為接近，有利于降與人骨最為接近，有利于降低或消除植入物與人骨界面低或消除植入物與人骨界面的應(yīng)力屏蔽，避免假體松動，的應(yīng)力屏蔽，避免假體松動，降低表面銹蝕。另外鈦金屬降低表面銹蝕。另外鈦金屬強(qiáng)度高、無毒、生物相容性強(qiáng)度高、無毒、生物相容性好和抗腐蝕、抗疲勞，因而好和抗腐蝕、抗疲勞，因而成為矯形外科、骨骼置換和成為矯形外科、骨骼置換和關(guān)節(jié)修復(fù)等外科手術(shù)

12、中最引關(guān)節(jié)修復(fù)等外科手術(shù)中最引人注目的金屬材料。人注目的金屬材料。|4 4 生物醫(yī)用材料的治療生物醫(yī)用材料的治療特性增強(qiáng)特性增強(qiáng)|生物醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展不僅局限生物醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展不僅局限于作為人體相應(yīng)器官的假體和于作為人體相應(yīng)器官的假體和代用品，利用多種學(xué)科的交叉代用品，利用多種學(xué)科的交叉研制具有治療特性的生物醫(yī)學(xué)研制具有治療特性的生物醫(yī)學(xué)材料也是未來的重要方向。材料也是未來的重要方向。|研究表明，腫瘤部位的神經(jīng)和研究表明，腫瘤部位的神經(jīng)和血管都不發(fā)達(dá)，其血流量僅為血管都不發(fā)達(dá)，其血流量僅為正常組織的正常組織的1%-15%1%-15%。在腫瘤部。在腫瘤部位注入或植入陶瓷材料熱種子，位注入或植入陶瓷材料熱種子，在交變磁場作用下通過磁滯加在交變磁場作用下通過磁滯加熱可使癌細(xì)胞死亡，其定位準(zhǔn)熱可使癌細(xì)胞死亡，其定位準(zhǔn)確、安全可靠。確、安全可靠。 通常鐵磁材料不具備生物活通常鐵磁材料不具備生物活性，加熱后要用外科手術(shù)的方性，加熱后要用外科手術(shù)的方法植入或除去，而法植入或除去，而鐵磁微晶玻鐵磁微晶玻璃璃有良好的生物相容性，即使有良好的生物相容性，即使長期留在人體內(nèi)也無不良影響，長期留在人體內(nèi)也無不良影響，同時滿