生物醫(yī)學(xué)材料簡(jiǎn)介

生物材料簡(jiǎn)介——今日新材料2021/10/101生物材料生物材料的定義1分類特性3人體影響4發(fā)展前景5原理22021/10/1021.生物材料的定義狹義：指天然生物材料，也就是由生物過(guò)程形成的材料廣義：生物材料用于人體組織和器官的診斷、修復(fù)或增進(jìn)其功能的一類高技術(shù)材料，即用于取代、修復(fù)活組織的天然或人造材料，其作用藥物不可替代。生物材料能執(zhí)行、增進(jìn)或替換因疾病、損傷等失去的某種功能，而不能恢復(fù)缺陷部位。2021/10/1032.原理生物材料學(xué)是涉及生物材料的組成結(jié)構(gòu)、性能與制備相互關(guān)系和規(guī)律的科學(xué)。其主要目的是在分析天然生物材料微組裝、生物功能及形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，發(fā)展仿生學(xué)高性能工程材料，及用于人體組織器官修復(fù)與替代的新型醫(yī)用材料。其主要研究?jī)?nèi)容有：生物過(guò)程形成的材料結(jié)構(gòu)、生物礦化原理，材料生物相溶性機(jī)理，生物材料自主組裝、自我修復(fù)的原理。2021/10/1042.原理生物工程學(xué)生物工程學(xué)是70年代初，在分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等，他們互相聯(lián)系，其中以基因工程為基礎(chǔ)。只有通過(guò)基因工程對(duì)生物進(jìn)行改造，才有可能按人類的愿望生產(chǎn)出更多更好的生物產(chǎn)品。而基因工程的成果也只有通過(guò)發(fā)酵等工程才有可能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。2021/10/1052.原理基因工程2021/10/1062.原理2021/10/1072.原理細(xì)胞培養(yǎng)皿發(fā)酵工程設(shè)備2021/10/1083.分類、特性按材料功能劃分

血液相容性材料：如人工瓣膜、人工氣管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細(xì)胞培養(yǎng)基材等；軟組織相容性材料：隱形眼睛片的高分子材料，人工晶狀體等，用于人工皮膚、人工氣管、人工食道、人工輸尿管、軟組織修補(bǔ)等領(lǐng)域硬組織相容性材料：金屬、聚乙烯、生物陶瓷，關(guān)節(jié)、牙齒、其它骨骼；生物降解材料：甲殼素、聚乳酸等，用于縫合線、藥物載體、粘合劑等高分子多肽、胰島素、人工合成疫苗等

用于糖尿病、心血管、癌癥以及炎癥等2021/10/1093.分類、特性2.按材料來(lái)源分類自體材料同種異體器官及組織異體器官及組織人工合成材料天然材料2021/10/10103.分類、特性3.按組成和性質(zhì)分類生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用高分子：硬組織材料、軟組織材料和生物降解材料生物醫(yī)用無(wú)機(jī)非金屬材料：生物陶瓷、生物玻璃和醫(yī)用碳素材料生物醫(yī)用復(fù)合材料1.醫(yī)用不銹鋼2.鈷基合金3.醫(yī)用鈦和鈦合金4.銀汞合金……2021/10/10113.分類、特性生物陶瓷材料人工晶狀體人工皮膚可吸收縫合線2021/10/10123.分類、特性醫(yī)用鈦合金用于制造植入人體內(nèi)的醫(yī)療器件、假體或人工器官和輔助治療設(shè)備的鈦合金。主要有鈦6鋁4釩、鈦5鋁2.5錫、ELI鈦6鋁4釩等合金。它們具有比強(qiáng)度高、力學(xué)性質(zhì)接近人骨，強(qiáng)度遠(yuǎn)優(yōu)于純鈦，還具有耐疲勞、耐腐蝕及生物相容性優(yōu)良等特點(diǎn)。廣泛用于各種人工關(guān)節(jié)人工骨、骨固定器件、義齒、齒科嵌、固定橋等。2021/10/10133.分類、特性特點(diǎn)（一）：生物功能性承受或傳遞負(fù)載功能：如人造骨骼、關(guān)節(jié)和牙等，占主導(dǎo)地位控制血液或體液流動(dòng)功能：如人工瓣膜、血管等電、光、聲傳導(dǎo)功能：如心臟起博器、人工晶狀體、耳蝸等填充功能：如整容手術(shù)用填充體等2021/10/10143.分類、特性特點(diǎn)（二）：相容性生物相容性

可概括為材料和活體之間的相互關(guān)系，主要包括血液相容性和組織相容性（無(wú)毒性、無(wú)致癌性、無(wú)熱原反應(yīng)、無(wú)免疫排斥反應(yīng)等）。力學(xué)相容性負(fù)荷情況下，材料與所處部位的生物組織的彈性形變相匹配的性質(zhì)和能力。取決于組織-界面的性質(zhì)和所承受負(fù)荷的大小。2021/10/10153.分類、特性常見(jiàn)缺陷（材料反應(yīng)）：（1）金屬腐蝕生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：①含鹽的溶液是極好的電解質(zhì)，促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕和水解；②組織中存在具有催化或迅速破壞外來(lái)成分能力的多種分子和細(xì)胞。將對(duì)生物金屬材料產(chǎn)生腐蝕。雖然金屬材料在生物體內(nèi)保持惰性狀態(tài)，但仍然可能會(huì)有物質(zhì)溶入生物組織中，并對(duì)生物體組織產(chǎn)生毒性反應(yīng)，造成組織的損害。如不銹鋼中溶出的Cr+6生物組織的毒性2021/10/10163.分類、特性常見(jiàn)缺陷（材料反應(yīng)）：（2）聚合物降解聚合物在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、酸堿及微生物等因素作用，逐漸失去彈性，出現(xiàn)裂紋，變硬、變脆或變軟、發(fā)粘、變色等，從而使它的物理機(jī)械性能越來(lái)越差的現(xiàn)象。聚合物老化易形成的碎片、顆粒、小分子量單體物質(zhì)，因此使用它時(shí)必須謹(jǐn)慎，對(duì)耐久性器件，必須保持一定強(qiáng)度和其它機(jī)械性能，老化產(chǎn)物不能對(duì)周?chē)M織有毒害作用。2021/10/10173.分類、特性常見(jiàn)缺陷（材料反應(yīng)）：（3）磨損植入器件之間切向反復(fù)的相對(duì)滑動(dòng)造成表面磨損。例如：人工關(guān)節(jié)由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人體后，磨損造成在關(guān)節(jié)周?chē)M織形成黑褐色稠物，從而引起疼痛。2021/10/10184.人體影響（1）局部組織反應(yīng)①排異反應(yīng)生物材料植人體內(nèi)后，可在植人物周?chē)l(fā)生不同程度的炎癥反應(yīng)。這是機(jī)體對(duì)異物進(jìn)行酶解和消化的結(jié)果。②鈣化：生物材料表面形成鈣化經(jīng)常導(dǎo)致材料喪失功能。③感染：感染是植入材料最常見(jiàn)的并發(fā)癥。植入材料常常增加臨床手術(shù)的感染發(fā)生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面，植入材料本身具有很強(qiáng)的加重組織感染的易感性，④腫瘤⑤血液反應(yīng)：主要是血栓2021/10/10194.人體影響（2）免疫反應(yīng)有些生物材料植入后可導(dǎo)致全身性的免疫反應(yīng)，包括體液免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)。常見(jiàn)于應(yīng)用接觸血液的生物醫(yī)學(xué)材料，如人工透析使用的透析膜等。在臨床上可表現(xiàn)為過(guò)敏反應(yīng)，容易感染，惡性腫瘤發(fā)生率高，軟組織鈣化或纖維化，特別是肺纖維化、鈣化及動(dòng)脈硬化等。2021/10/10205.發(fā)展前景