材料科学与工程分方向介绍(生物材料).ppt

生物材料专业生物材料专业 杨宁 副教授 天津工业大学材料科学与工程学院 一、生物材料及其应用 对生物体进行诊断、治疗和 置换损坏组织、器官或增进 其功能的材料。 生物医用材料 诊断现代诊断系统 治疗 修复、 置换、 增进 组织器 官功能 先进控制释放系统 通用生物医用材料 组织工程生物医用材料 荧光探针研究用于疾病检测 诊断-现代诊断系统 生物医用材料 诊断现代诊断系统 治疗 修复、 置换、 增进 组织器 官功能 先进控制释放系统 通用生物医用材料 组织工程生物医用材料 l治疗-先进控制释放载体材料 l控释目的： l使药物在一定时间和时间间隔内将所需 剂量释放至特定部位，防止药物失活， 降低药物毒性。 控释药物的剂型与技术控释药物的剂型与技术 口服口服 注射制剂注射制剂 植入制剂植入制剂 喷雾剂喷雾剂 经皮给药经皮给药 粘膜贴剂粘膜贴剂 l l 缓释技术缓释技术 l l 靶向技术靶向技术 l l 纳米技术纳米技术 l l 智能控制释放智能控制释放 l l 口服缓释片剂、胶囊口服缓释片剂、胶囊 植入型药物缓释棒植入型药物缓释棒 靶向纳米微球靶向纳米微球 细胞表面受体靶向细胞表面受体靶向, ,脂质体抑制肿痛在体内生长脂质体抑制肿痛在体内生长 (C.A. Nartchow (C.A. Nartchow et al.et al. Targesome Inc., USA) Targesome Inc., USA) pHpH 敏敏 感感 型型 控控 释释 制制 剂剂 生物医用材料 诊断现代诊断系统 治疗 修复、 置换、 增进 组织器 官功能 先进控制释放系统 通用生物医用材料 组织工程生物医用材料 通用生物医用材料 15 氧化铝：18002000元 。 氧化锆： 300012000元。 镍铬合金： 400600元 钛合金：600800元 纯钛：10001200元 贵金属： 14002000元 牙科： 17 固体硅橡胶液体硅橡胶 外科： 注射胶原蛋白 医用胶体敷料产品展示 胃癌手术术后涂抹成膜 胃癌术术后三天 术术后涂抹成膜 术术后三天、无渗出、一级级愈合 病人术后第 六天出院， 实际愈合时 间为五天， 较平时提早 两天出院。 人工关节人工关节 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 珊瑚骨修复材料珊瑚骨修复材料 脊脊 柱柱 修修 复复 支支 架架 Interpore Cross International Inc. SynergyTM IQ Low Back System 人造血管人造血管 心脏起搏器心脏起搏器 人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜 生物医用材料 诊断现代诊断系统 治疗 修复、 置换、 增进 组织器 官功能 先进控制释放系统 通用生物医用材料 组织工程生物医用材料 Source: Integra LifeSciences Corporation 双层人工皮肤双层人工皮肤ApligrafApligraf 组织工程人工骨缺损修复示意图组织工程人工骨缺损修复示意图 世界第一例世界第一例3D3D打印技术用于临床打印技术用于临床 俄亥俄州的小男孩Kaiba Gionfriddo，极端罕见的先天性气 管支气管软化症，无法自主呼吸， 每日面临死亡威胁。密西根大学医 学院根据CT影像利用3D打印机打 印了一个气管支架植入体内，7天 后撤离呼吸机自主呼吸。2013年5 月23日发表在新英格兰医学杂志。 2013年11月7日，来自美国一家生物技术公司Organovo用 3D打印机打印出功能正常的肝脏组织并存活了长达40天之 久，再次打破该公司于5月份创造的存活5天的记录。 三、生物医用材料三、生物医用材料 市场发展概况市场发展概况 全球生物医用材料全球生物医用材料 细分市场发展细分市场发展 增长率26% 增长率45% 市场将达 800亿美元 高速增长 高速增长 l我国生物医学材料的生物医学工程产业 的市场增长率高达 28(全球市场增长率 20%),居全球之首。 l我国人工关节 替换年增长率高达30， 远高于美国的4。 -国家科技部资料 中国生物医用材料市场中国生物医用材料市场 l美国在“先进材料加工计划”中，将生物 医学材料列为第一位发展的材料； l日本将生物医学材料列入高技术新材料 发展的前沿； l我国国家中长期科学和技术发展规划 纲要(20062020年)也将“先进医疗设备 与生物医用材料”列为优先主题。 l为了适应社会需求和交叉学科的快速发 展，以及为我国生物材料研发和应用注 入更多后备力量，我院特别设置了生物 学、医学和材料学交叉的生物材料专业 。 四、学习课程及内容四、学习课程及内容 l本专业方向大学一、二年级的课程与材料 与工程专业其他方向一致。 l大三年级增设生物化学、生物医学 材料学和生物材料概论等学科方向 课程。 l增加选修课程，如组织工程学、控 制释放理论与应用、生物可降解高分 子等。 五、培养目标五、培养目标 l具备高分子材料基生物材料科学与工程的 基础知识和专业知识，具有材料学、生物 学和医学多学科综合知识和创新能力的， 具有国际视野和医学伦理观念，能在生物 材料的制备、改性、加工成型及应用等领 域从事科学研究、技术开发、工艺设计、 生产及经营管理的、素质优良、有创新精 神的综合型高级专门人才。 六、就业方向六、就业方向 l由于生物功能材料是一门正在高速发展的 交叉学科，因此随着相关研究和技术的进 步，本专业毕业生就业、继续升学和出国 深造的前景广阔。 教师介绍教师介绍 研究领域： 主要从事生物高分子材料 、智能高分子分离膜、高 分子凝胶等智能高分子材 料，以及智能材料及其在 生物、医学、环境等各个 领域的应用研究。 l研究领域：高性能复 合膜及其分离过程研 究;化学纤维成形原 理与工艺；特种纤维 成形加工技术。 l人工肺微孔中空纤维 的研制 l主要研究方向： 膜材 料与中空纤维膜制备 技术 l高生物相容性聚醚砜 中空纤维血液透析膜 研究 l1.有机/无机纳米复合材料 、 l2.功能吸附性材料、 l3.仿生材料、 l4.生物医用高分子材料、 l5.微生物多孔材料、 l6.药物释放微凝胶和宏观 凝胶 l1. 蛋白质分子印迹膜材料及表面分子印迹技术 ； l2. 海藻酸盐杂化复合材料的制备及其在吸附分 离、控制释放、催化降解中的应用； l3. 自支撑或接枝水凝胶过滤膜的制备及在水处 理中的