4.1 生物陶瓷材料前言课件

20.6.7,4.1生物陶瓷材料-前言王亚明,办公室：特陶所409室电话：864020408403Email:wangyaming,20.6.7,生物医用陶瓷,天然生物陶瓷,前言,20.6.7,追求健康长寿是人类永恒的目标。在人体器官发生病变或受到损伤后，希望新的器官来替换，于是有意识地开发了人体软硬器官置换材料来进行器官移植，这就是生物医用材料。材料移植入人体后，一个关心的问题是植入物与周围活组织是否具生物相容性要求，这是植入成功的前提。先看一个动脉血管支架植入的例子：,0.0前言,20.6.7,举例：动脉支架,正常,20.6.7,20.6.7,Materials:StainlesssteelTitaniumNi-Tialloy(Nitinol)Polymer-based,20.6.7,术后再狭窄,弹性回缩（elasticcoil）内膜增生（neointimalhyperplasia）,20.6.7,再狭窄的处理,球囊扩张：支架植入：药物洗脱支架（DES)切割球囊：旋磨术：血管内放射治疗（见图）：CABG,20.6.7,再狭窄的预防,临床特征：女性、糖尿病病变特征：长病变、成角病变、钙化病变、弥漫性病变、开口病变、前降支、小血管等手术技巧：支架选择、充分释放药物涂层支架（见图）：Cypher（雷帕霉素）TAXUS（紫杉醇）革命性的进展药物：安体舒通、ACEI、降脂（他汀类药物）,20.6.7,药物缓释涂层(PLGA+雷帕霉素)微球囊,内膜增生,再狭窄,20.6.7,左图为Firebird药物支架植入30天后的病理照片右图为Cypher药物支架植入30天后的病理照片。,20.6.7,历史悠久，但快速发展于当代早期的生物材料:黄金:Malleable,inertmetal(doesnotoxidize);usedindentistrybyChineseandRomans-dates2000years铁,黄铜：highstrengthmetals;rejoinfracturedfemur(1775)玻璃:Hardceramic;usedtoreplaceeye(purelycosmetic)木头:Naturalcomposite;highstrengthtoweight;usedforlimbprosthesesandartificialteeth蚂蚁螯：CentralAmericanIndiansusedtosuturewounds涤纶：仿造动脉血管1892年，硫酸钙填充骨缺损，是陶瓷材料植入人体最早实例。聚已烯、不锈钢Polyethyleneandstainlesssteelbeingusedforhipimplants1960-,1.1生物材料历史,20.6.7,1、“与活体结合的人工非生命材料”美国Clemson大学生物材料顾问委员会80年代末,1.2生物材料定义,“Biomaterial”一词出现,美国Clemson大学生物材料讨论会20世纪60年代末70年代初,生物材料多种定义,2、“用于取代、修复活组织的天然或人造材料”美国J.Black教授1992年,3、“活组织中的天然材料和用于修复人体的材料”美国S.I.Stupp教授1997年,天然生物材料(biologicalmaterials)如：结构蛋白（胶原纤维、蚕丝），生物矿物（骨、牙、贝壳等）生物医用材料(biomedicalmaterials)如：金属、聚合物、陶瓷、复合材料等,20.6.7,20.6.7,生物材料又叫做生物医用材料，分别来自于Biomaterials和BiomedicalMaterials的译名。目前国际上两本最主要的学术期刊是英国的Biomaterials和美国的JournalofBiomedicalMaterialsResearch，两个期刊所涉及的内容是相同的，由此可见BiomedicalMaterials和Biomaterials两词是指相同的材料。,20.6.7,1.3生物材料应用与市场,20.6.7,美国与我国生物材料产品市场,美国：用于健康保健年消耗6000亿美元，研发经费200多亿美元医疗器械从业人员200多万人，注册医疗器械企业19000家，医疗器械年销售额84亿美元年人工关节置换数130万例，人工晶状体置换数100万例，心脏瓣膜起搏器置换数50万例,国内：我国人口基数大（13亿），生物材料发展不可限量到2000年，注册医疗器械企业5000家创伤住院人数占总住院人数的第二位，年增长率达7.2%骨损伤患者300万人，肢残患者775万人，关节病患者近1亿人，心血管病患者达2000万人造关节年需求量超过100万套，实际安装不到10万套。目前进口1套人工关节价格为3000美元（国产价格低于其一半）,全球生物材料市场：近10年来，每年15-20%高速增长，1997年700亿美元，美国占365亿美元,20.6.7,表2体内植入生物材料制品的市场需求,生物材料的市场需求巨大！急需研发具有我国自主知识产权的生物材料，以摆脱依赖进口的被动局面。,20.6.7,1.4生物材料的发展,20.6.7,第一代生物材料,20世纪5070年代“惰性”生物材料已在临床大量使用,ExamplesFirstGenerationImplants,木质牙齿、PMMA假牙钢、黄金、象牙等骨板人工晶体人工涤纶血管,20.6.7,3种基本材料-PMMA,acrylic,silicone,眼内晶状体（IntraocularLens）,20.6.7,人工义眼,20.6.7,人工血管（VascularGrafts）,20.6.7,ArtificialHeart,OnJuly2,2001,theworldsfirstself-containedartificialheart(ABIOCOR)wassuccessfullyimplantedintohumanbody.FivepatientsreceivedtheAbioCorheartin2001.,Biomaterialsinthe21stCentury,Materials:Titanium&Polyurethane,20.6.7,第二代生物材料,生物活性材料指在生理条件下发生可控的反应，并作用于人体如羟基磷灰石（HA）金属假体涂层,ExamplesSecondgenerationimplants,20世纪8090年代生物“惰性”材料向生物活性和可降解材料发展临床上有所应用,生物可降解材料指在生理条件下可发生降解，使植入材料部位和宿主组织不再有明显的界面如聚乳酸和聚乙醇酸制成的缝合线,20.6.7,/Hip.jpg,人造脊关节（ArtificialHipJoints）,20.6.7,第三代生物材料,Example-Thirdgenerationimplants,20世纪90后期在分子水平上刺激细胞产生特殊的应答反应将生物活性与可降解材料结合，在降解材料上进行分子修饰，引起细胞整合素的相互作用，诱导细胞的增殖、分化，以及细胞外基质的合成与组装，从而启动