第02课：生物医用材料知识

1、整容版生物医学生物医学材料与器材料与器官制造官制造生物医学工程2013年11月25日姓名：刘青青目录页3生物医用材料生物医用材料的发展、机遇的发展、机遇与挑战与挑战2生物材料的分生物材料的分类及应用类及应用1生物医用材料生物医用材料概念及特点概念及特点生物医学材料（生物医学材料（biomedical materials）概念1是用于与生命系统生命系统接触和发生相互作用，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，亦称生物材料特点：特点：生物功能性、生物相容性、化学稳定性、可加工性 1）生物相容性 生物相容性主要包括血液相容性、组织相容性。材料在人

2、体内要求无不良反应，不引起凝血、溶血现象，活体组织不发生炎症、排斥、致癌等。 （2）力学性能 材料要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等医用要求。 3）耐生物老化性能 材料在活体内要有较好的化学稳定性，能够长期使用，即在发挥其医疗功能的同时要耐生物腐蚀、耐生物老化。 （4）成形加工性能 容易成形和加工，价格适中。特点目录页3生物医用材料生物医用材料的发展、机遇的发展、机遇与挑战与挑战1生物医用材料生物医用材料定义及发展概定义及发展概况况2生物材料的分生物材料的分类及应用类及应用医用金属材料医用无机材料医用高分子材料医用复合材料属性属性使用部位使用部位

3、硬组织材料软组织材料心血管材料血液代用材料分离、过滤、透析膜材料来源来源功能功能自体组织同种异体器官及组织异种器官及组织天然生物材料人工合成材料硬组织相容性材料软组织相容性材料血液相容性材料生物降解材料生物医学材料分类生物医学材料分类分类2全球生物医用材料市场全球生物医用材料市场市场205 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 02 5 0 03 0 0 03 5 0 0年2 0 0 52 0 0 22 0 0 03 2 7 52 3 0 01 6 5 02 0 %1 2 %单位: 亿 美 元 世界医疗器械市场 生物 材 料 和 制品其他医疗器械制品其他医疗器械制品其他生物材料和制其他

4、生物材料和制品品药物缓释材料药物缓释材料人造皮肤、组织粘人造皮肤、组织粘合剂及术后防粘连合剂及术后防粘连制品制品矫形外科修复材料矫形外科修复材料和制品和制品心血管系统修复材心血管系统修复材料、血液净化材料料、血液净化材料工程化组织和器官工程化组织和器官增长率增长率26%增长率增长率45%市场将达市场将达800亿美元亿美元高速增长高速增长高速增长高速增长全球生物医用材料细分市场发展全球生物医用材料细分市场发展2市场发展人造器官人造器官应用l人工器官是生物医学工程专业中一门新的学科。它主要研究模拟人体人工器官是生物医学工程专业中一门新的学科。它主要研究模拟人体器官的结构和功能，用人工材料和电子技术

5、制成部分或全部替代人体器官的结构和功能，用人工材料和电子技术制成部分或全部替代人体自然器官功能的机械装置和电子装置。当人体器官病损而用常规方法自然器官功能的机械装置和电子装置。当人体器官病损而用常规方法不能医治时，有可能给病人使用一个人工制造的器官来取代或部分取不能医治时，有可能给病人使用一个人工制造的器官来取代或部分取代病损的自然器官，补偿或修复或辅助其功能。代病损的自然器官，补偿或修复或辅助其功能。3500年前年前20年代出现用高分子材料制造人造器官，年代出现用高分子材料制造人造器官，70年代，人工晶体、角年代，人工晶体、角膜、骨、人工肾脏、心脏等相继成功诞生膜、骨、人工肾脏、心脏等相继成

6、功诞生人造器官人造器官发展史1.耐生物老化性。对于长期植入的医用高分子材料，生物稳定性要好，但对耐生物老化性。对于长期植入的医用高分子材料，生物稳定性要好，但对于暂时植入的医用高分子材料，则要求能够在确定时间内降解为无毒的单体于暂时植入的医用高分子材料，则要求能够在确定时间内降解为无毒的单体或片断，通过吸收、代谢过程排出体外。或片断，通过吸收、代谢过程排出体外。2.物理和力学稳定性。针对不同的用途，在使用期内医用高分子材料的强度、物理和力学稳定性。针对不同的用途，在使用期内医用高分子材料的强度、弹性、尺寸稳定性、耐曲挠疲劳性、耐磨性应适当。对于某些用途，还要求弹性、尺寸稳定性、耐曲挠疲劳性、耐

7、磨性应适当。对于某些用途，还要求具有界面稳定性。具有界面稳定性。3.易于加工成型。易于加工成型。4.材料易得，价格适当。材料易得，价格适当。5.便于消毒灭菌。便于消毒灭菌。材料要求1 对医用高分子材料本身性能的要求对医用高分子材料本身性能的要求2、对医用高分子材料的人体效应的要求、对医用高分子材料的人体效应的要求材料要求 主要是生物相容性主要是生物相容性 生物相容性是描述生物医用材料与生物体相互作用情况的概念。生物相容性是描述生物医用材料与生物体相互作用情况的概念。如果说某种材料的生物相容性好，是指这种材料能够与肌体相互如果说某种材料的生物相容性好，是指这种材料能够与肌体相互适应，即材料对肌体

8、没有显著或严重的不良反应，肌体也不引起适应，即材料对肌体没有显著或严重的不良反应，肌体也不引起材料性能的改变。材料性能的改变。 生物相容性包括血液相容性、组织相容性和生物降解吸收性。生物相容性包括血液相容性、组织相容性和生物降解吸收性。 生物降解吸收性指材料在活体环境中可发生速度能控制的降解，并能被活体生物降解吸收性指材料在活体环境中可发生速度能控制的降解，并能被活体在一定时间内自行吸收代谢或排泄。在一定时间内自行吸收代谢或排泄。 按照在生物体内降解方式可分为水解型和酶解型两种。按照在生物体内降解方式可分为水解型和酶解型两种。材料要求3、生物降解吸收性、生物降解吸收性具有显示其医用效果的功能，

9、即生物功能性。具有显示其医用效果的功能，即生物功能性。 1.1.可检查、诊断疾病可检查、诊断疾病 2 2可辅助治疗疾病如注射器、缝合线和手套等手术用品材料可辅助治疗疾病如注射器、缝合线和手套等手术用品材料 3.3.可分别满足各脏器对维持或延长生命功能的性能要求可分别满足各脏器对维持或延长生命功能的性能要求 4.4.具备支持活体、保护软组织、脑和内脏的功能等。具备支持活体、保护软组织、脑和内脏的功能等。 5.5.具备可改变药物吸收途径，控制药物释放速度、部位，并满足疾病治具备可改变药物吸收途径，控制药物释放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能。疗要求的功能。材料要求4、具备效果显示功能、具备效果

10、显示功能 要防止在医用高分子材料生产、加工工程中引入对人体有害的物质。要防止在医用高分子材料生产、加工工程中引入对人体有害的物质。1.1.严格控制用于合成医用高分子材料的原料的纯度，不能代入有害杂质，重金属严格控制用于合成医用高分子材料的原料的纯度，不能代入有害杂质，重金属含量不能超标。含量不能超标。2.2.医用高分子材料的加工助剂必须是符合医用标准。医用高分子材料的加工助剂必须是符合医用标准。3.3.对于体内应用的医用高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别。对于体内应用的医用高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别。材料要求1 对医用高分子材料生产与加工的要求对医用高分子材料生产与加工

11、的要求目录页1生物医用材料生物医用材料定义及发展概定义及发展概况况2生物材料的分生物材料的分类及应用类及应用3生物医用材料生物医用材料的发展、机遇的发展、机遇与挑战与挑战人工器官市场需求状况 我国是一个拥有我国是一个拥有13亿多人口和亿多人口和6000万残疾人的大国。据民政部门报告，我万残疾人的大国。据民政部门报告，我国现有的肢体不自由患者已超过国现有的肢体不自由患者已超过1500万，其中残肢者约万，其中残肢者约800万，由类风湿引发的万，由类风湿引发的大骨节病患者有数百万大骨节病患者有数百万;冠心病患者已超过冠心病患者已超过1000万，白内障盲人约万，白内障盲人约500万，牙缺万，牙缺损和牙

12、缺失患者高达损和牙缺失患者高达3亿亿-4亿人，约占全国人口的亿人，约占全国人口的1/4-1/3。此外，我国正步入老。此外，我国正步入老龄化社会，龄化社会， 2011年年60岁以上的老年人口已达岁以上的老年人口已达1.85亿人，约占全国人口的亿人，约占全国人口的13.7%。年老。年老体迈不断引发机体组织和器官病变，需要及时治疗，为此需要提供大量优质的体迈不断引发机体组织和器官病变，需要及时治疗，为此需要提供大量优质的生物材料制品。生物材料制品。中国人工器官的供求状况中国人工器官的供求状况发展概况 国内体内植入生物医用材料制品的市场需求国内常用生物医用材料制品的市场需求 根据2007年统计的数据，

13、国际生物医用材料及其医用植入器械等制品占医疗器械产品市场的份额大于40，而在我国只占市场比例约17，其中技术含量高的产品90以上依靠进口。2012年2月，工信部发布新材料产业“十二五”发展规划，生物医用材料专项工程成为其中被重点支持发展的新材料产业之一。规划预计到2015年，我国将需要人工关节50万套/年、血管支架120万个/年，眼内人工晶体100万个/年，医用高分子材料、生物陶瓷、医用金属等材料需求将大幅增加。国家的政策扶植国家科学、技术、产业发展的一个重点领域1、国家重点基础研究发展（973)计划、国家高技术研究发展计划（863）、科技攻关计划、星火计划、火炬计划、科技型中小企业技术创新基

14、金、国家重点新产品计划；国家自然科学基金面上、重点与重大项目；国家计委高技术产业化新材料专项，国家工程中心；国家教育部科技基础项目。2、国家中长期规划的第8（人口与健康），13（战略高技术与高新技术产业化），14（基础科学）三个专题中均有生物医用材料领域相关内容。市场：社会老龄化对生物医用材料的要求 心血管、脑血管、癌症、艾滋病等 的治疗 常见病和传染性疾病的预防与治疗 竞争：市场竞争、产业发展与高新 技术及产品 性价比 技术： 安全 功能 组织相容性机遇与挑战机遇机遇与与挑战挑战学科交叉融合角度构思生物医用材料，形成学科交叉平台；学科交叉融合角度构思生物医用材料，形成学科交叉平台；增加开放度，加强国内外的合作；