生物医学材料课件

第7章，生物医学材料，本章内容，生物医学材料的用途，基本特性和分类，1，2，3，金属生物医学材料，生物医学材料市场开发概述，生物医学高分子材料，4，组织工程用生物材料，5，生物材料准备，第一节生物医学材料用途、基本特性和分类、生物医学材料用途、受损器官或组织替代(如人工心脏瓣膜、假牙、人工血管等)；改善或恢复长期功能的材料，如隐藏的眼镜、起搏器等；用于血管内支架的介入治疗、血液透析用膜、药物载体和控制释放物质等治疗过程。第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类、人工牙齿、第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类、人造血管、第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类、人工心脏瓣膜、第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类、起搏器、第一节生物医学材料的用途，具有特殊生理功能的生物医学材料的合成、变形、加工成型和材料的特殊生理功能及其结构之间的关系。喂饱物质和有机体的细胞、组织、血液、体液、免疫、内分泌学等生理系统的相互作用及物质毒性副作用的对策。材料杀菌、消毒、医疗安全评价方法和标准、医疗材料和产品生产管理及国家规定。第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类、生物医学材料的分类、化学组成和来源分类、无机医学生物材料天然医学生物材料合成高分子医学生物材料复合生物材料、第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类、按用途分类、医学生物材料医药生物材料、第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类、以及一次性注射器、导向管等。长期接触人体的材料。人工器官、人工血浆、医用胶等。药物加工中添加的5种药物以外的非治疗物质，即药物辅料。按人体内应用领域分类，硬组织软组织材料心血管材料血液替代材料分离透析材料，生物医学材料的第一节用途，基本特性和分类，生物医学材料分类，按使用要求分类，非移植材料移植血液接触材料分解，吸收材料，第一节生物医学材料的用途，基本特性和分类，生物医学材料分类，第一节生物医学材料分类。不排除在体内，没有炎症，没有坏死，没有慢性感染，种植牙不会对周围组织产生局部或全身反应，最好结合骨骼和化学，具有生物活性。生物降解可吸收性：物质在体内发生速度调节的分解，在一定时间内可以自行吸收新陈代谢或排泄。这种物质在身体中最终需要分解消失的医疗中，仅用于吸收型缝线、药物缓释物质、人工血浆等暂时存在。第一节生物医学物质的使用，基本特性和分类，生物医学物质的基本要求化学稳定性，抗体液侵蚀，不产生有害分解物；吸水膨胀，没有软化变质作用；自己不变。，第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类，生物医学材料的基本要求-机械条件，足够的静态强度，例如弯曲、压缩、拉伸、剪切等；有适当的弹性系数和硬度。疲劳、摩擦、磨损、润滑特性。第一节生物医学材料的用途、基本特性和分类，生物医学材料的基本要求其他要求，良好的空隙，体液和硬件和软件组织容易成长；加工成型方便，操作方便；热稳定性、高温消毒及无变质等性能。第一节用于生物医学材料的用途，基本特性和分类，金属生物医学材料，第二节，金属生物医学材料，主要用于骨骼和牙齿等坚硬组织的修复和更换，心血管和软组织修复，人工器官制造的结构要素。金属生物材料必须是生物惰性材料的一种，具有：的优秀机械性能和相关物理特性优秀的抗生理腐蚀性优秀的组织相容性，临床医学用金属材料主要应用于：不锈钢、钴基合金、钛基合金等三个类别。第二节金属生物医学材料、不锈钢，根据其显微结构可分为：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢等类型，耐蚀性随着碳含量的降低和铬含量的增加而增加；增加碳含量，形成马氏体组织，有助于提高硬度；目前主要用于医疗机构。铁氧体和马氏体不锈钢的主要成分为Fe、Cr、c、第二节金属生物医学材料，定型：各种人工关节和骨折内部固定架；牙科：牙科、矫正和植根等设备；心血管系统：传感器外壳和电线、介入治疗指南和血管内支架等。奥氏体不锈钢，耐腐蚀性较好；具有高塑性，容易加工变形，制造各种形状，没有磁性，韧性好。广泛使用，具有良好的生物相容性和综合机械性能。性能，第二节金属生物医学材料，第二节金属生物医学材料，不锈钢镊子，医用不锈钢针，钴基合金，锻造钴铬钼铁合金，MP35N钴铬钼镍合金的开发和临床应用，锻造钴铬第二节金属生物医学材料、第二节金属生物医学材料、钴基合金应用、整形外科：用于人工髋关节、膝关节和接骨板、骨钉、关节扣钉等心脏外科制造：人工心脏瓣膜等、人工髋关节、钛合金、Ti密度低、强度(强度/密度比)高3Ti和氧反应形成的氧化膜致密、稳定、钝化效果好，Ti合金耐蚀性强。对人体毒性小、密度小、弹性系数接近天然骨的纯钛及钛合金植入物与周围组织反应不大，使用钛基合金有助于进一步提高种植金属材料的特性。各种人工关节、骨板、根种植体、牙科床、人工心脏瓣膜、头部盖修补等，应用，第二节金属生物医学材料、人工髋关节头部分从股骨插入金属棒，极头有金属头，它嵌在骨盆窝的塑料臼里。，人工关节感染图，育儿和脓，人工关节，骨水泥，第二节金属生物医学材料，银汞合金的主要成分3360银，锡，铜，铅，固定骨头的螺钉和夹板，第二节金属生物医学材料，陶生医学材料，第三节，塞拉，陶瓷成型使用方便，可根据使用要求，以各种形式和尺寸制作；随着加工设备及技术的进步，现在陶瓷切削、研磨、抛光等是成熟的工艺。第三节陶瓷生物医学材料、各种生物材料的比较，第三节陶瓷生物医学材料、生物陶瓷材料与有机组织的关系，使氧化铝陶瓷和蓝宝石、碳、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等对体内组织反应不大或反应不大的惰性生物陶瓷；活性生物陶瓷，在生理环境中与组织界面的作用，化学结合形成，骨骼结合。羟基磷灰石等陶瓷和生物活性玻璃，生物活性微晶玻璃；在体内逐渐分解并被骨组织吸收的可吸收生物降解陶瓷是磷酸三钙等骨骼的重建物质。第三节陶瓷生物医学材料、临床应用中的各种生物陶瓷、Al2O3陶瓷、生物活性玻璃和生物活性玻璃-陶瓷、磷酸盐陶瓷、PLA-碳纤维复合材料、Al2O3陶瓷、氟聚合物/金属基复合材料、生物活性玻璃、自硬磷酸盐水泥和玻璃水泥、以及摩擦系数小，根据惰性生物材料氧化铝陶瓷，可分为：单晶氧化铝、多晶氧化铝、多孔氧化铝三种。对于多晶氧化铝，只有高纯度(99.5%)、高密度(3.90g/cm3)、小、均匀颗粒(平均粒度7m)的氧化铝陶瓷具有良好的生物相容性、较小的摩擦系数、耐磨性、抗疲劳、耐腐蚀性等生物，与多晶氧化铝陶瓷相比，机械特性更为突出的单晶氧化铝陶瓷在c轴方向具有相当高的弯曲强度(1300MPa)，因此临床应用于耐磨性高、耐磨性高的部分，但加工难度更高。使用第三节陶瓷生物医学材料、多孔氧化铝，可以更好地解决氧化铝陶瓷与骨骼结合不好的问题，使氧化铝陶瓷呈多孔形态，使骨组织生长在其空隙，固定种植体，保证种植体与骨骼的结合。但是，这减少了陶瓷的机械强度，多孔氧化铝陶瓷的强度随着空隙的增加而急剧下降。因此，只能用于没有重量或重量轻的部分。为了改善多孔氧化铝陶瓷种植体的强度，金属和氧化铝可以结合在金属表面形成多孔氧化铝的薄层，这种复合材料同时保证了强度和孔隙度。，氧化铝的几个问题：1，与骨骼的化学结合不发生的长时间，与骨骼的固定可以缓解；2、机械强度不高；其他第三节陶瓷生物医学材料、碳材料、轻碳材料、良好的润滑性和疲劳特性、弹性系数和与人骨几乎相同的弹性系数；碳材料具有良好的生物相容性，特别是抗凝剂好，与血细胞元素的相容性好，不影响血浆中蛋白质和酶的活性。碳材料在人体内不发生反应或溶解，生物友好，耐腐蚀，对人体组织的机械刺激较小。碳材料是1967年用生物材料开发的，第三节陶瓷生物医学材料，根据不同的生产工艺，可以得到不同结构的碳材料。主要类型有三种，玻璃碳材料通过加热预成型的原因聚合物，挥发挥发性成分制造。材料的剖面厚度通常为7mm低于。甲烷和丙烷等碳氢化合物通过硫化床，在1000 2400 下进行热分解、沉淀等。沉积层的厚度一般为1mm是。通过热分解碳(LTI碳)、电弧等离子溅射或电子束加热碳源而制成的各向同性碳膜，其膜厚一般为1m左右，低温气相沉积碳是修复心血管系统的理想材料，至今已有近百万患者移植了LTI碳的人工心脏瓣膜。碳纤维和聚合物结合的材料可用于制造人工肌肉结合、人工韧带、人工食管等；玻碳、热分解碳可用于制造人工根和人工骨等。碳材料是恢复心血管系统的理想材料，缺点是在体内长时间发生碳离子扩散，对周围组织进行染色，但还没有发现其对身体的不利影响。应用，可吸收生物陶瓷，材料代替暂时性骨骼，材料在人体移植后逐渐被吸收，同时，新骨骼逐渐成长和替换，这种效果称为分解效应，具有分解作用的陶瓷材料称为可吸收生物税；主要用作脸部和额头的骨缺损、牙周空白填充，也可以用作药物的载体；最先使用的生物降解材料是石膏。石膏的相容性很好，但吸收太快，通常新骨头不会消耗太久，导致崩溃。生物活性陶瓷，包括多种生物活性玻璃和羟基磷灰石等磷酸盐物质；羟基磷灰石(又称ha)(Ca10(PO4)6(OH)2，因为ha占人类骨骼的70-97%)，修复骨组织下比金属和聚合物效果更好；下移植骨组织后，通过外延生长和骨骼产生强烈的化学结合，即骨结合；生物体中形成了与骨组织紧密的化学结合层，该结合层防止了种植材料的腐蚀，耐久性强，抗疲劳能力强。第三节陶瓷生物医学材料，一类叫生物活性玻璃陶瓷，磷灰石微晶玻璃材料；这些物质能形成自然骨骼和化学键。生物活性微晶玻璃的制备工艺比较简单。首先通过混合和熔化获取均质玻璃熔体，然后根据对产品性能的要求，选择其他成型方法(如浇注成型方法、粉末烧结法)进行种植。在临床实践中，生物玻璃成功地用于制作耳骨、胯部、脊椎和骨骼的填充物。磷灰石层与骨骼的结合是生物活性物质的本质。第三节陶瓷生物医学材料，例如：在由LiFe3O5和-Fe2O3和Al2O3-SiO2-P2O5玻璃复合材料制成的高密度玻璃中具有热磁性。将胃玻璃珠注射到肿瘤周围，放置在频率10kHz，磁场世纪500Oe的交变磁场中，通过磁滞损耗将肿瘤部位加热到43 以上，有效地治疗癌症，恢复骨组织的功能和形状。，生物陶瓷不仅可以用于替换受损的组织，还可以原位杀死癌细胞，去除受损的组织，在不去除受损组织的情况下使其康复；生物陶瓷的生物相容性和铁磁可以作为癌症治疗的热源。第三节陶瓷生物医学材料，生物高分子材料，第四节，指生物或治疗过程中使用的高分子材料，可以按来源分为：天然高分子材料和人工合成高分子材料，低强度、硬度、软组织替代品；不会发生生理腐蚀。制作上容易成型，优点、缺点、体液或血液中的多种离子、蛋白质、酶的作用，使聚合物断链和分解。耐磨性、蠕变和其他特性也不如金属材料。第4节，生物高分子材料、药物控制释放系统、药物释放系统(DDS-Drugdeliverysystem)在指定的时间内将药物释放到身体或身体内的特定部位，可以在一定的时间内保持一定的药物浓度。第四节生物高分子材料，存储设备DDS:将药物粒子包裹在高分子膜上，药物粒子的大小可以根据使用目的从微米到纳米进行调节；基板DDS:将药物嵌入聚合物基板。此时药物的释放速度和释放分布可以由基板的形状、基板上的药物分布、高分子材料的化学、物理和生物学特性控制。药物释放类型、第四节生物高分子材料、药物释放系统用高分子材料、一般水凝胶是合成材料，如聚羟基乙基甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷或聚乙二醇，以及一些天然水凝胶；水凝胶的生物相容性，气孔分布控制；一般来说，天然聚合物(多糖和蛋白质)可以被酶或微生物分