生物材料的奇妙奇妙应用

生物材料的奇妙应用课程调研展示,什么是生物材料？,2020/6/6,生物材料是用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料。生物材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。生物材料通常有两个定义：狭义的生物材料是指天然生物材料，也就是由生物过程形成的材料。广义的生物材料是指用于替代、修复组织器官的天然或人造材料。,生物材料的历史,2020/6/6,生物材料的性能要求,2020/6/6,生物功能性：即该材料在机体中所扮演角色要完成的基本生物功能，具体因各种生物材料的用途而异生物相容性：一般地讲，就是材料植入人体后与人体相容程度，也就是说是否会对人体组织造成毒害作用化学稳定性：耐生物老化性（特别稳定）或可生物降解性（可控降解）。由于该材料中机体中接触人体各种体液（唾液、淋巴液、血液）时，应有良好的耐蚀性。可加工性：能够成型、消毒,生物材料的现状,2020/6/6,近年来,由于人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展，西方国家在医学上消耗的生物材料每年以10%20%的速度增长,而国内也以20%左右的速度迅速增长。目前已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种。,2020/6/6,一、医用金属材料,定义：是一种用作生物医用材料的金属或合金，又称作外科用金属材料或金属植入材料，是一类生物惰性材料。应用：通常用于整形外科、牙科等等领域，具有治疗、修复固定和置换人体硬组织系统的功能。,2020/6/6,纯钛和钛合金,性质无毒、质轻、强度高、生物相容性好耐高温、低温、耐腐蚀与骨组织连接形成物理性、化学性结合方向：消除Al和V元素的影响，并改善钛合金的机械性能、耐蚀性和生物相容性,2020/6/6,2020/6/6,医用不锈钢,性质良好的耐腐蚀性能和综合力学性能加工工艺简便、廉价镍离子析出方向：具有优良综合力学性能和抗蚀性能的无镍或低镍不锈钢,2020/6/6,无镍不锈钢,2020/6/6,医用钴基合金,性质耐腐蚀性好：比不锈钢高40倍力学性能良好：略低于不锈钢钴基合金价格较贵Co、Ni元素存在着严重致敏性方向：表面改性技术来改善钴基合金的表面特性,2020/6/6,2020/6/6,形状记忆合金,性质形状记忆特性和超弹性生物相容性、耐腐蚀、耐磨性镍离子扩散渗透方向：表面处理技术防止镍扩散,2020/6/6,骨科内固定记忆合金,2020/6/6,新型金属材料的发展,镁及镁合金多孔镍钛合金铁素体及双相医用不锈钢的开发医用低镍和无镍Cr-Mn-N型奥氏体不锈钢金属材料的表面处理,2020/6/6,二、医用高分子材料,定义：医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。应用：主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。,2020/6/6,硬组织相容性高分子材料,性质具有与替代组织类似的机械性能能够与周围组织结合在一起奇妙应用：牙科材料(蛀牙填补用树脂、假牙和人工牙根、人工齿冠材料和硅橡胶牙托软衬垫等)；人造骨、聚甲基丙烯酸甲酯关节材料,2020/6/6,软组织相容性高分子材料,性质具有适当的强度和弹性软组织相容性奇妙应用：隆鼻丰胸材料、人工肌肉(硅橡胶和涤纶织物)与韧带材料等,2020/6/6,血液相容性高分子材料,性质不引起凝血、溶血等生理反应与活性组织有良好的互相适应性奇妙应用：各种体外循环系统、介入治疗系统、人工血管(聚对苯二甲酸乙二酯)和人工心瓣等人工脏器,2020/6/6,高分子药物和药物控释高分子材料,性质使药物以最小的剂量在特定部位产生治疗药效优化药物释放速率,降低毒副作用奇妙应用：抗癌高分子药物(非靶向、靶向)、用于心血管疾病的高分子药物(治疗动脉硬化、抗血栓、凝血)、抗菌和抗病毒高分子药物(抗菌、抗病毒)、抗辐射高分子药物和高分子止血剂等。,2020/6/6,医用高分子材料发展方向,小型化便携带内埋化展望组织工程材料生物医用纳米材料药物控释材料及基因复合生物材料生物材料表面改性,三、医用无机非金属材料,定义即医用陶瓷材料，可以用来构成人体骨铬和牙齿的某些部位，甚至修复、替代人体的某种组织或器官或增进其功能的陶瓷。其特点是在人体内化学稳定性好，组织亲和性好，抗压强度高，易于高温消毒等。缺点是脆性大、抗冲击性能差、加工成型困难等。,生物惰性陶瓷,性质:化学性能稳定结构比较稳定具有较高的机械强度、耐磨性、化学稳定性如：碳(C)、氧化铝(A12O3)、氮化硅(Si3N4)、钙铝晶体(CaO-A12O3系)。奇妙应用:人工心瓣膜、碳纤维韧带、人造血管、尿管、胆管和表面透析膜等。,生物活性陶瓷,性质：优异的生物相容性，具有诱导骨细胞生长的趋势，甚至完全与生物体骨齿结合成一体的一类结合强度高、稳定性好逐步参与代谢，生物陶瓷。如：羟基磷酸钙（Ca10(PO4)6(OH)2，HAP）、磷酸三钙陶瓷（-Ca3(PO4)2,-TCP)。奇妙应用：被广泛用于牙科、口腔种植、领面骨缺损修复、耳小骨替换、骨缺损修复及整形等。,生物活性玻璃,性质：比普通玻璃含有更多的钙和磷能与骨自然牢固地发生化学结合具有较强生物活性如：日本的A-W微晶玻璃具有很高的抗折强度和优异的生物活性。奇妙应用：修复耳小骨、脊椎、肠骨等部位。美国在80年代末发明了以Y2O3-Al2O3-SiO2玻璃微珠为载体、用中子线照射杀死癌细胞的方法。,生物活性水泥,性质：具有生物活性强度低与骨的弹性模量差别较大如：与PMMA复合的磷酸盐-聚合物系水泥，现已大量临床使用，但发现长期使用后有副作用。,经典应用能治癌的玻璃！,美国在80年代末发明了以Y2O3-Al2O3-SiO2玻璃微珠为载体、用中子线照射杀死癌细胞的方法，从1992年起在美国和加拿大开始临床用于治疗肝癌。但90Y的放射线的半衰期只有64小时，对治疗效果有影响。1997年日本京都大学研制出了以磷硅酸盐玻璃为载体、用中子线照射杀死癌细胞的方法。31P的放射线的半衰期可延长至14天，提高了治疗效果。近期，京都大学小久保正教授还开展了用强磁性微晶玻璃ZnO-Fe2O3-SiO2为介质，对癌变部位进行局部加热，以杀死癌细胞的研究工作，也取得了积极的成效。,2020/6/6,优点化学稳定性好，组织亲和性好，抗压强度高，易于高温消毒等缺点脆性大、抗冲击性能差、加工成型困难前景各国科学家正在