生物材料 第01章 绪论

1、 国际主要参考杂志国际主要参考杂志: Science; Nature; Natural materials; Natural biotechnology; Cell; PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences); ACS Nano; Nano letters; Journal of the American Chemical Society; Angewandte Chemie International; Advanced materials; Advanced functional materials; Biomaterial

2、s; Journal of materials chemistry; Nanomedicine; Journal of controlled release. 生物材料的概念 生物材料的分类 生物材料的特性 生物材料的研究 生物材料的应用 生物材料的概念 生物材料的分类 生物材料的特性 生物材料的研究 生物材料的应用 是指生物体材料和各种医用、特别是对机体的细 胞、组织和器官进行诊断、治疗、替代、修复、 诱导再生或增进其功能的特殊功能材料。 用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对 其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或 诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料， 亦称生物医用材料。

3、源自合成或天然资源，与组织、血液和体液接触 的，用于修复、诊断、治疗和贮藏而对机体及其 成分无不良影响的材料。 一种植入生命系统内或与生命系统相结合而设计 的物质，它与生命体不起药理反应第六届国 际生物材料大会。 生物医用材料又称生物材料。用以和生命系统相 接触，以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官 或增进其功能的材料。材料大辞典 ISO（International Organization for Standardization）定义：）定义： 生物材料（Biomaterials）即生物医用 材料（Biomedical Materials），以医学治 疗为目的，用于与生物体组织接触以形 成功

4、能的材料。 生物材料的概念 生物材料的分类 生物材料的特性 生物材料的研究 生物材料的应用 按生物材料的属性分类 天然高分子生物材料 合成高分子生物材料 医用金属材料 无机非金属生物医学材料 杂化生物材料 复合生物材料 按生物材料的属性分类 天然高分子生物材料 合成高分子生物材料 医用金属材料 无机非金属生物医学材料 杂化生物材料 复合生物材料 天然多糖材料天然多糖材料 天然蛋白质材料天然蛋白质材料 天然多糖材料天然多糖材料 天然蛋白质材料天然蛋白质材料 天然多糖材料天然多糖材料 植物多糖，如纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等。 动物多糖，如甲壳素、壳聚糖、肝素、硫酸软骨 素等。 琼脂多糖，如琼脂

5、、海藻酸、角叉藻聚糖等。 菌类多糖，如-葡聚糖、-半乳聚糖、甘露聚 糖等。 微生物多糖，如黄原胶、凝乳糖、出芽短梗孢糖等。 天然多糖材料天然多糖材料 天然蛋白质材料天然蛋白质材料 天然蛋白质材料天然蛋白质材料 纤维蛋白； 胶原蛋白； 氨基酸类聚合物。 按生物材料的属性分类 天然高分子生物材料 合成高分子生物材料 医用金属材料 无机非金属生物医学材料 杂化生物材料 复合生物材料 药物载体组织工程 聚alfa-羟基酸酯及其衍生物 聚酯醚及其相似聚合物 其他生物吸收性合成高分子： 聚酸酐、聚磷酸酯和脂肪族聚 碳酸酯等 硅材料药物载体硅材料药物载体 人工心脏人工心脏人工肾脏人工肾脏 人工膝关节人工膝关

6、节 PLAPLA微米载体微米载体层层自组装纳米载体层层自组装纳米载体 按生物材料的属性分类 天然高分子生物材料 合成高分子生物材料 医用金属材料 无机非金属生物医学材料 杂化生物材料 复合生物材料 银汞合金（主要成份：汞、银、铜、锡、锌） 在生物医学材料中，金属材料应用最早，已有数 百年的历史。 医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或合 金，又称外科用金属材料。它是一类生物惰性材 料，除具有较高的机械强度和抗疲劳性能，具有 良好的生物力学性能及相关的物理性质外，还必 须具有优良的抗生理腐蚀性、生物相容性、无毒 性和简易可行及确切的手术操作技术 . 医用金属材料是临床应用最广泛的承力植入材料

7、，由于有较高的强度和韧性，已成为骨和牙齿等 硬组织修复和替换、心血管和软组织修复以及人 工器官制造的主要材料。 化学周期表中的大部分金属不符合生物材料的要 求，仅有小部分或经处理过的可用于临床。目前 在临床使用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基 合金和钛基合金三大类，另外还有记忆合金、贵 金属以及纯金属钽（tan）、铌（ni）、铬（ge） 和锆(gao)等。 按生物材料的属性分类 天然高分子生物材料 合成高分子生物材料 医用金属材料 无机非金属生物医学材料 杂化生物材料 复合生物材料 按成分性质分：按成分性质分： 生物陶瓷材料，如单晶/多晶氧化铝、羟基磷灰石； 生物玻璃，如45S5玻璃； 生物玻

8、璃陶瓷 医用骨水泥，TCP（Tricalcium phosphate ）； 复合无机材料，HA+TCP，碳纤维增强无机骨水泥； 按来源分：按来源分： 天然钙化物，钙化的贝壳、珍珠； 合成无机材料,如TCP人工骨（复合无机材料）； 衍生材料,冻干骨片。 按生物材料的属性分类 天然高分子生物材料 合成高分子生物材料 医用金属材料 无机非金属生物医学材料 杂化生物材料 复合生物材料 生物材料的概念 生物材料的分类 生物材料的特性 生物材料的研究 生物材料的应用 生物医用材料与人们的健康密切相 关，因此对进入临床使用阶段的医用 高分子材料具有严格的要求，要求有 十分优良的特性。 （1）化学隋性，不会因

9、与生物体接触而发生反应 1)体液引起材料的降解、交联和相转变； 2)体内的自由基引起材料的氧化反应； 3)生物酶引起的聚合物分解反应； 4)血液、体液中的类脂质、类固醇及脂肪等物 质渗入材料，使材料增塑，强度下降。 （2）对人体组织不会引起炎症或异物反应 有些材料本身对人体组织无不良影响，但在合 成、加工过程中不可避免地会残留一些单体，或 使用一些添加剂。当材料植入人体以后，这些单 体和添加剂会慢慢进入生物体，从而对周围组织 发生作用，引起炎症或组织畸变，严重的可引起 全身性反应。 （3）不会致癌 材料的可滤出性化学物质 材料的降解产物 材料的物理特征 (表面光结度, 埋植物大小等) （4）具

10、有良好的血液相容性 当材料植入人体后，必然要与体内的血液接触。 生物材料对血液的相容性是所有性能中最重要的。 血液相容性已成为一个十分活跃的研究课题，但 至今尚未制得一种能完全抗血栓的生物材料。 （5）长期植入体内不会减小机械强度 许多生物材料一旦植入体内，将长期存留，有些 甚至伴随人们的一生。因此，要求植入体内的材料 在极其复杂的人体环境中，不会很快失去原有的机 械强度。 我们仅希望变化尽可能少一些，或者说寿命尽可 能长一些。 （6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性 材料在植入体内之前，都要经过严格的灭菌消毒。 目前灭菌处理一般有三种方法：蒸汽灭菌、化学灭 菌、射线灭菌。国内大多采用前两

11、种方法。 因此在选择材料时，要考虑能否耐受得了。 （7）易于加工成需要的复杂形状 人工脏器往往具有很复杂的形状，因此，用于人 工脏器的高分子材料应具有优良的成型性能。否则， 即使各项性能都满足医用高分子的要求，却无法加 工成所需的形状，则仍然是无法应用的。 在材料进入临床应用之前，都必须 对材料本身的化学性能、机械性能以 及材料与生物体及人体的相互适应性 进行全面评价，然后经国家管理部门 批准才能进入临床使用。 生物材料的概念 生物材料的分类 生物材料的特性 生物材料的研究 生物材料的应用 Tissue engineering is the use of a combination of cells, engineering and materials methods, and suitable biochemical and physio-chemical factors to improve or replace biological functions. Tissue engineering is an emerging multidisciplinary field involving biology, medicine, and engineering that is likely to re