生物医用材料.ppt

生物医用材料 生物医用材料 用于与生命系统接触和发生相互作用的 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 医用硅胶 生物医学材料发展简史 公元前5000年 黄金修复失牙 公元前3500年 古埃及 棉花纤维 马鬃等缝合伤口 印第安人使用木片修补受伤的颅骨 公元前2500年 中国 埃及 假手 假鼻 假耳等人工假体 隋末唐初 银膏补牙 成分是银 锡 汞 与现代牙齿填充材料汞齐合金类似 生物医学材料发展简史 1926年 含18 铬和8 镍的不锈钢首先应与于骨科治疗 随后应与于口腔科 20世纪30年代铸造钴镍合金首先在口腔中得到应用 50年代用纯钛制作接骨板和骨钉 50年代开始医用高分子材料有机硅聚物开始发展 制作了人工心瓣膜 人工血管 人工骨 手术缝合线等 60年代初生物陶瓷开始应用于生物材料 生物医用材料分类 按材料属性 医用金属材料 包括不锈钢 钴基合金 钛及合金等 广泛应用于人工假体 人工关节 医疗器械等 医用无机材料 主要是生物陶瓷 分为惰性生物陶瓷 如氧化铝生物陶瓷 表面生物活性陶瓷 如磷酸钙基生物陶瓷 可降解生物陶瓷 如 磷酸三钙陶瓷等 医用高分子材料 根据来源分为天然的和合成的 天然的如多糖类 蛋白类 合成的聚氨酯 聚乙烯 聚乳酸 聚四氟乙烯等 用于人体器官 组织 关节 药物载体等 医用复合材料 不同种材料的混合或结合 克服单一材料的缺点 可获得性能更优的材料 生物金属材料 金属材料虽种类很多 但能在人体生理环境条件下长期安全服役的却不多 经过长期研究和临床筛选而得到广泛应用的金属材料主要有不锈钢 钴基合金 钛及其合金 形状记忆合金和贵金属 此外还有钽 铌 锆和磁性合金等 不锈钢 不锈钢成本低 但在体内有腐蚀和组织反应等 不锈钢中添加Mo可克服铬钝化膜在氧化环境中耐腐蚀性能 如加Mo的316 317 降低碳含量 如的316L可防止晶间腐蚀 常用来制作各种人工关节和骨折内固定器 截骨连接器等 也用于牙科等各种器件制造 使用超低碳 加Mo的钴基合金 已用于生物体中 例如Co Cr Ni Fe Mo合金用在牙科和整形外科 这种合金的耐腐蚀性是一 钴基合金 般不锈钢如316的40倍 钴基铬钼合金的生物相容性超过铁铬镍和钴铬合金 钴基合金的耐磨性是所有医用金属材料中最好的 与不锈钢相比 更适于制造体内承载苛刻的长期植入件 钛与钛合金 以纯钛和TC4 Ti 6Al 4V 为主 这类合金强度不如钴合金 但耐腐蚀性好 与人体组织反应很弱 钛合金的密度小 弹性模量低 接近于天然骨 广泛用于制作各种人工关节 接骨板 骨螺钉与骨折固 定针等 也用于制作牙根种植体等 呈现出良好的耐疲劳性能 在未来20 30年内 生物医用材料和植入器械科学和产业将发生革命性变化 一个为再生医学提供可诱导组织或器官再生或重建的生物医用材料和植入器械新产业将成为生物医用材料产业的主体 表面改性的常规材料和植入器械作为其重要的补充 保守估计 2030年左右两者可能导致世界高技术生物