《生物材料》课件 第01章 绪论

1、2课程说明1、教材与参考书生物材料与组织工程熊党生主编，2010，科学出版社生物材料Temenoff,J.S.主编，2010，科学出版社生物医用高分子材料赵长生主编，2009，化学工业出版社2、授课时间 周一（7、8）（18周）（西楼506）； 周三（3、4）（后9周）（西楼401）3、成绩评定 平时情况：10%（课后作业，课堂提问，思考听课） 文献阅读：20% （学期间每人阅读的文献情况） 期终考试：70%（笔试，闭卷考试） 国际主要参考杂志: Science; Nature; Natural materials; Natural biotechnology; Cell; PNAS(Proc

2、eedings of the National Academy of Sciences); ACS Nano; Nano letters; Journal of the American Chemical Society; Angewandte Chemie International; Advanced materials; Advanced functional materials;Biomaterials; Journal of materials chemistry; Nanomedicine; Journal of controlled release. 生物材料的概念生物材料的分类

3、生物材料的特性生物材料的研究生物材料的应用 人类正在进入材料时代新时代，新生活新工艺，新产品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。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

4、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： 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

5、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蛋白质材料天然多糖材料天然蛋白质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、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

6、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人工心脏人工肾脏人工膝关节PLA微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

7、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，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： 生物陶瓷材料，如单晶/多晶氧化铝、羟

8、基磷灰石； 生物玻璃，如45S5玻璃； 生物玻璃陶瓷 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： 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

9、，不会因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）具有良好的血

10、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。国内大多采用前两种方法。 因此在选择材料时

11、，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