医用功能复合材料

1,医用功能复合材料,2,第一节概述,医用复合材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。,3,研究背景：,传统医用金属材料和高分子材料不具生物活性，与组织不易牢固结合，在生理环境中或植入体内后受生理环境的影响，导致金属离子或单体的释放，造成对机体的不良影响。单一材料不能很好的满足临床应用的要求。利用不同性质的材料复合而成的医用复合材料，不仅兼具组分材料的性质，而且可以得到单体组分材料不具备的新性能。,4,复合材料能作为医用材料的基本要求：,一、无毒性，不致癌，不致畸，不引起人体细胞的突变和组织细胞的反应二、与人体组织相容性好，不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象；化学性质稳定，抗体液、血液及酶的作用三、具有与天然组织相适应的物理机械特性且针对不同的使用目的具有特定的功能,5,医用硅橡胶人工骨天然纤维增强医用复合材料,第二节医用复合材料应用,6,第二节医用复合材料的应用,2.1医用硅橡胶,硅橡胶为一特种合成橡胶，它是由二甲基硅氧烷单体及其它有机硅单体，在酸或碱性催化剂作用下聚合成的一类线型高聚合物，经过混炼、硫化，可以相互交联成为橡胶弹性体，其基本结构链节为表示通式：用做医药材料的硅橡胶，主要是已交联并呈体型结构的聚烃基硅氧烷橡胶：,7,医用硅橡胶的特点：,由于其结构对称性,分子主链呈螺旋状，使硅氧单键的极性相互抵消,且侧链的R一般都是低极性或非极性基团,所以整个大分子极性很低,使硅橡胶表现出疏水性、耐氧化以及抗老化性。此外,主链中Si2O键和侧链中的C2Si键的极性都近似于离子键,在正常使用温度(250C以下)不发生裂解、氧化等反应,故又具有优异的耐热性。硅橡胶还具有耐高低温、耐老化、透明度高、生理惰性、与人体组织和血液不粘连、生物适应性好、无毒、无味、不致癌等一系列优良的特性。,8,医用硅橡胶的应用,作为人造器官在整容和修复方面的应用在医疗器械上的应用在药物缓释体系的应用,9,隐形眼镜,人工心肺机泵管,10,第二节医用功能材料应用,2.2人工骨,人工骨是指用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料。人工骨材料主要有高分子合成材料如聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜等、无机材料如磷酸三钙、羟基磷灰石、氧化铝生物陶瓷等。理想的人工骨复合材料应该具有良好的生物相容性和生物可降解性，并能够促进新骨细胞的生成。,11,人工骨应用：,12,聚合物复合人工骨接骨材料,生物降解聚合物是近年生物材料研究领域中的一个热点,通过技术工可合成各种结构形态,一定的生物降解特性的各种聚合物。但它们无骨诱导活性,需与其它骨诱导因子复合应用才能取得良好效果。Jeonetal用含3grhBMP-2（重组人骨形态发生蛋白）的PLGA（聚乳酸-羟基乙酸共聚物）胶囊修复5mm大的鼠股骨缺损,术后4周及8周取标本作X线检查及组织学检查,结果显示:PLGA-BMP组已形成骨愈合。对照组无骨连接。,13,聚乳酸：,聚乳酸具有良好的生物相容性和可降解性,但材料还缺乏骨结合能力,对X光具有穿透性,不便于临床上显影观察。将聚乳酸与HA（羟基磷石灰）颗粒复合有助于提高材料的初始硬度和刚性,延缓材料的早期降解速度,便于骨折早期愈合。随着聚乳酸的降解吸收,HA在体内逐渐转化为自然骨组织,从而提高材料的骨结合能力和材料的生物相容性;此外可提高材料对X-射线的阻拒作用,便于临床显影观察。,14,2.3天然纤维增强医用复合材料,纤维增强生物医用复合材料是以纤维为增强体而形成的一类生物医用复合材料，作为增强体的纤维主要有天然纤维、碳纤维、玻璃纤维、金属纤维、高分子纤维和陶瓷纤维等。天然纤维直接来源于各种植物动物矿物等，不会对环境造成污染有的还可以持续地利用，是一种环保的生物质材料。与玻璃金属等对环境造成日益严重负担的材料相比，天然材料的优势将越来越明显，其中植物纤维增强可完全降解的树脂材料已经成为国内外的研究热点之一。,第二节医用复合材料应用,15,蚕丝是熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的连续长纤维，也称天然丝，是一种天然纤维。它是人类利用最早的动物纤维之一。蚕丝主要由丝素和丝胶组成，每根蚕丝由2根平行单丝靠丝胶黏合而成。单丝中间为丝素纤维，外围为丝胶。蚕丝蛋白结构与人体的角质和胶原十分相近因此，具有极好的人体生物相容性。我国早在1957年就开始研制桑蚕丝人造血管，并试用于临床。蚕丝在长轴方向既具有极大的刚性和较高的强度，又具有一定的延展性，综合力学性能远优于通常的合成纤维，很久以前就被用做手术缝合线材料。,蚕丝纤维复合材料：,16,蚕丝制造的人造血管：,17,医用材料为挽救生命和提高人民