新建 生物医用材料论文.doc

生物医用材料目前临床常用的五类生物医用材料即医用金属和合金、医用高分子、生物陶瓷、生物衍生材料、生物医用复合材料各自的特性、优缺点和前景。1医用金属和合金主要包括三大类: 医用不锈钢( 316L, 317L 等) ; 医用钴基合金; 医用钛和钛合金。此外Ni- Ti 记忆合金亦日益广泛地用于临床。医用金属类材料在诸多生物医用材料中由于具有较高的机械强度, 作为承受应力部位的人工骨、人工关节等材料独树一帜。实践已证明, 在所有金属类材料中, 以钛及其合金的生物相容性最好，采用钛及钛合金制造的上百种金属件移植到人体中, 取得了良好的效果, 被医学界给予了很高的评价。除了钛及其合金以外, 不锈钢、钴- 铬合金等也为临床所常用。2 医用高分子医用高分子材料种类繁多,总体来说这类材料有强度低、易感染的缺点, 但其加工性和弹塑性好, 因此在当前临床生物材料的运用中显示出极为旺盛的生命力 12。高分子材料可分为非降解和可降解两大类。非降解高分子材料，其在生理环境中能长期保持稳定, 不发生降解、交联或物理磨损等, 并具有良好的力学性能。虽然不存在绝对稳定的聚合物, 但要求其本身和降解产物不对机体产生明显的毒副作用, 同时材料不发生灾难性破坏。该类材料主要用于人体软硬组织修复和制造人工器官、人造血管、接触镜和黏结剂等。可降解高分子材料能在生理环境中发生结构性破坏, 且降解产物通过正常的新陈代谢被机体吸收或排出体外, 主要用于药物释放载体及非永久性植入器械。3生物陶瓷生物陶瓷指用作生物医学材料的陶瓷材料。主要包括强度高、耐磨性好的氧化铝、氧化锆、生物活性玻璃陶瓷、磷酸钙陶瓷以及碳素材料等。主要用于人体骨骼- 肌肉系统的修复和替换, 也用于心血管系统的修复以及药物运达和缓释载体 34。4 生物衍生材料经特殊处理的生物组织所形成的一类材料, 包括维持组织原有构型, 仅消除其免疫排斥反应的较轻微处理过的组织, 如经戊二醛处理定型的猪心瓣膜、牛心包、人颈动脉、脐动脉、冻干的骨片等, 以及经拆散原有构型处理的再生胶原、壳聚糖、透明质酸等的粉体、纤维膜、海绵体、凝胶等。其结构与人体组织极为相似, 生物相容性好, 但是目前尚处于起步阶段。其制备的困难和临床运用仍是今后研究的主要方向 57。5 生物医用复合材料由两种或两种以上材料组合而成的生物医用材料,该种材料综合性能优良, 主要用于修复或替换人体软、硬组织和器官或增进其功能。虽然羟基磷灰石 Ca10 ( PO4 ) 6 ( OH) 2, 简称HA 、磷酸三钙等生物陶瓷材料的出现比过去长期使用的金属材料、有机材料是一大进步, 但是它本身也存在着脆性大、缺乏骨诱导性等缺点, 为此生物医用陶瓷复合材料的研究工作也就随之展开, 归纳起来有以下几个方面。5. 1 生物活性陶瓷之间的复合由于羟基磷灰石与骨组织中无机矿物在组成上的相似性, 第一种被研究用作骨组织替代材料的磷酸盐就是致密的HA 陶瓷, HA 陶瓷有良好的生物相容性, 能与骨形成良好的结合 8。但是与骨的结合强度低于生物活性玻璃与骨的结合度, 在可降解性方面不如HA/ - TCP( 生物可降解磷酸三钙) 9 。 5. 2在生物高分子生物活性陶瓷与生物高分子材料的复合材料中加入生物活性陶瓷, 利用陶瓷材料去调节高分子材料的刚性, 赋予高分子材料生物活性, 调节生物陶瓷瓷粉的掺入量可以改变这种复合材料的力学性能以致获得与人体骨相近的机械强度。5. 3生物活性陶瓷与人体组织中的有机质复合在多孔的磷酸钙陶瓷中添加骨髓细胞, 可以诱导骨细胞的形成, 甚至在骨生长部位以外也能够产生骨组织。我国第一军医大学裴国献教授领导的研究小组, 在体外培养增殖羊的骨髓细胞, 再接种于大孔的OH 陶瓷中, 经体外骨组织人工培养, 成功地产生了带血管的活体骨组织, 并使用这种带血管蒂的人造羊骨, 成功地进行了羊胫骨缺损的修复实验。相关实验也有几篇文献报道 10, 11 , 一定形态的多孔磷酸钙陶瓷具有骨诱导性能, 但磷酸钙陶瓷的骨诱导能力没有得到足够的证实。6展望现代医学正向再生和重建被损坏的人体组织和器官, 恢复和增进人体生理功能, 个性化和微创治疗等方向发展。传统的无生命的医用金属、高分子、生物陶瓷等常规材料已不能满足医学发展的要求, 生物医学材料科学与工程面临着新的挑战。由于材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展, 深化了材料及植入体与机体相互作用的认识, 加之医学进展和需求的驱动, 当代生物医学材料的发展已进入一个崭新的阶段, 并处于实现意义重大突破的边沿。预计20 年内医用生物医用材料的市场占有率将赶上药物。因此, 加强医用生物医用材料的临床应用研究和推广应用, 重点发展我国医用生物医用材料的研究、开发、生产、营销紧密结合的一体化体系是当务之急。虽说目前无法开发出具有与人体材料完全类似的替换材料, 但随着智能材料、纳米材料的出现, 相信在不久的将来, 医用生物材料的发展将给材料科学和生命工程学带来一次新的革命。,生物医用材料是生命科学和材料科学的交叉学科，其研究内容涉及材料医学、生物学、力学、工程学等诸多领域。当今，生物医用材料已从20世纪的第一代和第二代生物医用材料发展到基于细胞和分子水平的第三代生物医用材料。在现今社会人口老龄化，这种新的治疗方法有可能创造出巨大的经济效益，并能根据特定的患者和疾病设计出相应的基因活化材料。基于患者自身细胞制造的组织工程医疗产品也为组织和器官修复开辟了新的道路。综合国内外生物医用材料的研究现状，生物医用材料的研究将集中在一下几方面：1、对第一、二代生物医用材料的改性研究，提高到由第一、二代生物医用材料制备的器械性能，延长其使用寿命。2、第三代生物医用材料的研发，特别是在材料中含特定生长因子和基因，促进组织的再生。3、利用组织工程技术，通过将正常宿主组织细胞与可降解材料相融合，最终建立有特定工程和形态的新的组织和器官，从而达到修复和再造的治疗目的。4、纳米技术和生物医用材料相结合。纳米生物医用材料以其独特的性能，展现出引人注目的应用前景。参考文献: 1 宋晓艳, 张玉清, 张杰, 等. 聚氨酯弹性体/ 蒙脱土纳米复合材料的合成与性能 J . 高分子学报, 2004, 4 ( 5) : 69 -71. 2陈清宇, 翁杰. 纳米羟基磷灰石/ 聚乳酸复合材料力学性能 J . 化工新型材料, 2007, 35( 10) : 80- 81. 3 高淑雅, 刘新年, 高档妮, 等. 生物玻璃材料增韧方法的研究进展 J . 陕西科技大学学报, 2005, 23( 3) : 111- 116. 4 张亚东, 王刚, 张长青, 等. 新型硼酸盐生物玻璃修复节段性骨缺损 J . 中国组织工程研究与临床康复, 2009, 13( 8) : 1463- 1467. 5 朱振安, 毛远青. 生物骨科材料与临床研究 J . 骨科生物医用材料, 2005, 2( 3) : 28- 32.6 李彦林, 杨浩, 韩睿, 等. 三种生物骨衍生材料修复节段性骨缺损的实验研究 J . 中国修复重建外科杂志, 2005, 19( 2) : 118- 123.7 Wilson GJ, Courtman DW, Klement P, et al. Acellular matrix: a biomater ials approach for co ronary artery bypass and heart v alve r eplacement J . Ann Thorac Surg , 1995, 60( 2 Suppl) : S353- 358. 8 熊信柏, 李贺军, 黄剑锋, 等. 表面生物活性改性研究进展 J . 稀有金属快报, 2004, 23( 3) : 4- 8. 9 张士华, 熊党生. - 磷酸三钙多孔生物陶瓷的制备与表征 J . 南京理工大学学报: 自然科学版, 2005, 29( 2) : 231- 235.10 唐晓军, 归来, 吕晓迎, 等. 天然羟基磷灰石/ 壳聚糖复合材料骨相容性研究 J . 中国美容医学, 2007, 16( 1) : 31-34,11张利, 李玉宝, 杨爱萍, 等. 骨组织工程用纳米羟基磷灰石/ 壳聚糖多孔支架材料的制备及性能表征 J . 功能材料, 2005, 36( 2) : 314- 317.12中国医疗器械信息2006年第12卷第5期 Vo1.12