生物-biomaterial第一部分材料概述

内ShanghaiJiaoTong内第一部分生物ShanghaiJiaoTong生物材料实例44ShanghaiJiaoTong眼眼

生物材料实例假假假假ShanghaiJiaoTong

生物材料实例人工人造

人造关6ShanghaiJiaoTong

生物材料的(biologicalmaterials),也就)、生物矿物）（木）。另一种是指生物医用材料（biomedical，其定义随着医用材料的快速发展而演1997年，S.I.Stupp教授在其在《Science》杂志上的中，就把生物材料定义为活组织中的天然材料和用于修复的材料。生生物材7ShanghaiJiaoTong

生物材料的发早发展

●●●●● ShanghaiJiaoTong飞速发

期，产生了，如药物释放、生物传感器、人、仿生材料、智能材料的多学科交叉、多应

ShanghaiJiaoTong"(ChineseCommittee,。ShanghaiJiaoTong

生物材料的分类 三是仿生和组织工程材料，它是生物材料学与化、工程学交叉的部分，包括各种仿生材料、智能料和组织工程材料ShanghaiJiaoTong

生物材料的分类按生物材料的属性分类天然生物材料—再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等合成高分子生物材料硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、医用金属材料—不锈钢、钛及钛合金、钛 合金无机生物医学材料—碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃杂化生物材料—指来 的天然材料与合成材料的杂，如胶原与聚乙烯醇的交联杂复合生物材料—维增强的生物陶瓷、玻璃 ShanghaiJiaoTong

各类生物材料材料材料特金陶生物相容不太较很耐侵蚀定，耐侵蚀，不易氧化、水耐热较好，耐热冲强很差很耐磨不太好，磨损产染周围组不耐耐磨性好，有一滑性加工及成性非常好，可加工形状，延展性良可加工性好有一定韧塑形性好，脆性无延展ShanghaiJiaoTong

参考第二部分天然ShanghaiJiaoTong

人类机体的皮肤、肌肉、组织和都是由高分天然多糖类材料天然蛋白质材料ShanghaiJiaoTong

葡萄糖经由糖苷键连结的高分子化合物。它具有不同的构型和结晶形式，是构成植物细胞壁的主不同的天然纤维素其结晶度有明显差异，随着结晶度的ShanghaiJiaoTong

不同纤维素的用粘胶纤维（人造丝）或赛珞玢（玻璃纸）管醋酸纤维素膜：主要用于血透全氟代酰基纤维素：用于制造代膜式肺、人工心瓣ShanghaiJiaoTong

醋酸纤维（Acetate纤维素为原料经酯化反应制得的。包括纤维素三感柔软滑爽、质地轻，回潮率低、弹性好、不易起皱，具有良好的悬垂性、热塑性、尺寸稳定性，可用作衣服里子 ）、烟用滤嘴（弹性好、无毒、无味、热稳定性好、吸阻小、截滤效果显著、能选择性地吸附卷烟ShanghaiJiaoTong

彩色 ShanghaiJiaoTong

彩色棉的优. 的品味需求，由于它任何化学处理，体现着生ShanghaiJiaoTong颜色浅，不够鲜艳，且品种少：ShanghaiJiaoTong彩棉---在相当长的时间内，天然彩色棉在绿色纺织品ShanghaiShanghaiJiaoTongShanghaiJiaoTong

竹纤维的性能优良、风格独特竹速ShanghaiJiaoTong纤维，其生产工艺与粘胶的生产类似。ShanghaiJiaoTong

原生竹 ShanghaiJiaoTong再生竹ShanghaiJiaoTong天竹纤维纺纱及在各领域ShanghaiJiaoTong医用。ShanghaiJiaoTongShanghaiJiaoTong竹纤维存在的主要问竹纤维细化比较，特别是原生竹纤维。竹纤维制品的抗皱性和保形性比较差，下水如如何解ShanghaiJiaoTong

甲壳素与壳聚 动物组织中的纤维成分,甲壳素兼有高等动能,对动、植物都具有良好的适应性,同时还具有生物可降解性和口服无毒性,因此近年来它已成为一种用途广泛然资源,每年生物合成近10亿吨之多,是继纤维 壳聚糖(Chitosan)是甲壳素最重要的衍生物,是甲壳素乙酰度达到70%以上的产ShanghaiJiaoTong

甲壳素和纤维素ShanghaiJiaoTong 甲壳 壳聚ShanghaiJiaoTong

壳聚糖的抗菌用壳聚糖制成的纤维，具有抗菌“消炎”、止“吸湿等功能，故们称作为“型纤维”ShanghaiJiaoTong

甲壳素/壳聚糖纤 分舒适，其吸湿率可达400-500%，是纤维 动服和汗衫出售:Hirano等用甲壳素-丝的丝ShanghaiJiaoTong应用实

组织生长等功体吸收ShanghaiJiaoTong

壳聚糖纤维的ShanghaiJiaoTong

甲壳素甲壳素在的代谢途径有式 吸收利用ShanghaiJiaoTong

甲壳素 ShanghaiJiaoTong

当甲壳工皮与创口贴附时，创口渗出液中的血浆蛋； ShanghaiJiaoTongUniversity蚕丝是蚕体在蚕体内有

蚕ShanghaiJiaoTong

桑蚕丝和柞蚕丝丝素的组元碳氢氧氮ShanghaiJiaoTong

丝胶的丝胶中的元素组成与丝素略有差异，丝胶由ShanghaiJiaoTong

丝胶的结构与丝胶结构中支化程度ShanghaiJiaoTong

蚕丝新防缩免烫真丝绸：染整处理；膨松真丝面料：生丝膨化剂处理；利用遗传工程改良蚕丝，吐出“蛛丝”，其强度ShanghaiJiaoTong

ShanghaiJiaoTong

蜘蛛丝的分类和牵引丝：蜘蛛用于搭建蛛网的丝，在各种蛛丝中最为②③④ShanghaiJiaoTong

蜘蛛丝的组蜘蛛丝由多种α氨基酸（约17种）ShanghaiJiaoTong

蜘蛛丝的力学材强比强断裂蜘蛛牵引蚕棉300-2.0-5-芳钢2ShanghaiJiaoTongShanghaiJiaoTong

蜘蛛丝的理化热稳定性：200℃以下稳定，300℃以上变黄（ShanghaiJiaoTong

蜘蛛丝的人工 ①蚕吐蜘蛛丝：蜘蛛丝的 ②动、植物合成蜘蛛丝：蛛丝蛋 ③微生物合成蜘蛛丝：蛛丝蛋 ShanghaiJiaoTong

动物毛绒 绒的主要产地 最优。每头羊每年可产200克左右的绒，个别可达600克/羊， 、欧洲（英国） 为主消费国ShanghaiJiaoTong特性，是品质极优的毛纤维。国外称其为“纤维。可制成各种高档名贵纺织品o 绒不使用。ShanghaiJiaoTong

兔 ShanghaiJiaoTongShanghaiJiaoTong

ShanghaiJiaoTong彩色长毛兔：是美国加州动物专家经20 多年选有利用DNA转法培育成的新毛兔品色有黑、褐、、灰、棕五种ShanghaiJiaoTong

毛长度达200mm，平均直径为150μm50mm左右，平均直径为20～25μm左右。羊驼毛比马海毛更柔软ShanghaiJiaoTong

改性羊A、拉伸细化绵羊澳大利亚的Optim拉伸技术可将纤维拉长，细度降低2～3μmB、超卷曲羊％ShanghaiJiaoTongC、丝光羊毛和防缩羊方法：剥鳞片减量法、树脂添加D、彩色羊、金黄色及浅灰色等奇异颜色的彩色绵羊毛第三部分生物合ShanghaiJiaoTong

传统塑料与环境二十世纪七十年代以来塑料工业得到迅猛的发 无化学合成塑料在自然环境，会被腐蚀燃烧处理又会产生有害气体，塑料垃 ShanghaiJiaoTong ShanghaiJiaoTong

生物可降解年月日，中民 用塑料购物袋》。ShanghaiJiaoTong

生物可降解塑料的ShanghaiJiaoTong国内外出现的生物可降解PCL-聚已内酰胺;PVA-聚乙烯醇;PE-聚乙ShanghaiJiaoTong

生物材料丁二酸、烯PBS、聚乙丁二酸、烯PBS、聚乙ShanghaiJiaoTong 生物基乙乙烯被誉为“石油化工之母”。年我国乙烯生产能力达代石油乙烯路催石脑 乙裂石生物乙烯路发

催乙 乙脱南工大863计划重点项ShanghaiJiaoTong

丁二酸

固定 丁二C6H12O6+ 利用温室气体，而且原子经济性高，相对葡萄糖理论质量收率为131%工业 合江苏常茂生化已进行了年产500吨的中试实验ShanghaiJiaoTong

利用复杂糖原料生产PBS塑农用农用PBS是丁二酸和1,4-丁二醇共聚市政工PBS具有优良的热塑和可加市政工Bionolle® 组分为PBS葡葡萄糖、木糖、纤维二O

固定O+

Actinobacillus包装材包装材H1,4丁二O O

昭和ShanghaiJiaoTong

PHAs的生物合成与应采用微生物发酵法生产的脂肪族聚酯(简称PHAs)，成为应用环境生物学方面的一个研究3-羟基丁酸脂与3-羟基戊酸脂的共聚物—

ShanghaiJiaoTong

聚合在一定条件下两种或两种以上的单体还能形成共聚物，其典型代表是3HB和3HV组成的共聚物ShanghaiJiaoTong

PHA和PHB的优原

降如、结晶度、抗张强度等，而大、透氧率低和抗紫外线照射以及具有光学活性、阻湿性等则是ShanghaiJiaoTong

PHAsShanghaiJiaoTong PHAs工业化和研究进 等聚β-羟基丁酸和聚β-羟基戊酸无序共聚物P(HB-HV)。PHB价格 ShanghaiJiaoTong工业化生产PHAs真养产碱杆菌(Ralstoniaeutropha)为革兰氏 的兼积累PHB可达细胞干重的90%以能利用糖加丙酸或戊酸产生P(3HB-co-改变基质该菌还能将和结合到的结构中去，形成或的共聚物。ShanghaiJiaoTong

重组 工程细在分子水平进行了详细的研究，PHA生物合 ShanghaiJiaoTong

国内外从事PHAs研究 工系均已有批量生产技术。宁波天安生物材料 ShanghaiJiaoTongShanghaiJiaoTong

混凝土添加剂威兰胶的生物筛选的产碱杆菌，威兰胶产量高达22威兰胶的应用前景十分广阔，潜力巨大 ShanghaiJiaoTong

生物材料的知 竞争问聚乳酸的关 丙交酯专利由国数0

中 韩 德 法国巴

专利数0

中国德国韩国法国其他各国PBS的专利申请情况统计分 各国聚乳酸的专利申请情况统计分 第四部分生物ShanghaiJiaoTong

生物材材料反应：即系统对材料的作用，包括生物环境对材料的腐蚀、降解、磨损和性质，甚至破坏．宿主反应：即材料对系统的作用，包括局部和全身反应，如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、、畸形和免疫反应等．其结果可能导致机体及机体对ShanghaiJiaoTong

生物医 ShanghaiJiaoTong；热稳定好，高 ShanghaiJiaoTong

生物医学材料的市场及发诊 现代诊断系生物医修复、用置换、材增进料

先进控制释放通用生物医用组织工程生物医通用生物医用材料产品及ShanghaiJiaoTong Tritan钛铸造金DentaurumInpringen,EFUCERA-A义YamahachiDentalMFGCo.,珊瑚骨移植InterporeInternational,Irvine,CA,USA生物工程胶原基质FortaPerm,FortaGenOrganogenesisInc.,Massa,酪氨酸衍生聚碳酸IntergraLifeScience,NJ,Oxinium*,Accuris*膝关Smith&Nephew,SynergyTM脊柱修复支InterporeCrossInternationalInc.,USAShanghaiJiaoTong中国生物医用材料增长率28％(全球市场增长率20%),居全球我国换年增长率高达30％，远高于----国家科技ShanghaiJiaoTong775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者 需要大量骨修复材2000万心血管病患者 每年需要24万套人肾衰患者 每年需要12万个肾……ShanghaiJiaoTong

全球生物医用材料细分市场矫形外科修复材料和制品

增长率心血管系统修复材高速增料、血液净化材工程化组织 市场将800人造皮肤、组织粘合剂及术后防粘连增长率制品其他医疗器械制品

药物缓释材料

高速增其他生物材料和制品ShanghaiJiaoTong

医用金属材最先用于临床的金属材料：金、银、铂等贵．应用于临床的三大类医用金属材不锈钢钴基合钛基合换，心血管和软组织修复，人工制造ShanghaiJiaoTong

医学上应用的高分用途材料用途材料肺鼻ShanghaiJiaoTong

钴基合金人工关节ShanghaiJiaoTong

ShanghaiJiaoTong常见医用金属材料特点（优点常见医用金属材料特点（优点

钛合

贵金

不锈

耐腐蚀综合衡量,它是最 钴良的材料之 合

中,由于具有较高强度和韧性, ShanghaiJiaoTong

生物陶瓷惰性生物陶瓷这种生物陶瓷在生物体内与组织几乎不发材料:氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳素材料、氮化硅陶瓷等活性生物陶瓷在生理环境下与组织界面发生作用，形成材料:羟基磷灰石(分子式:Ca10(PO4)6(OH)2)等陶瓷生物活性陶瓷玻璃(Na2O-CaO-SiO2-P2O5系列玻璃可被吸收的生物降解陶瓷这类陶瓷在生物体内可被逐渐材料:β-磷酸三钙(化学式:Ca3(PO4)2)等ShanghaiJiaoTong 和植入体的高分子材料:赛璐珞(肝脏),硅橡胶(肺、心脏),聚甲基丙稀酸甲酯(角膜、关节、骨),聚四氟乙稀(气管、喉头)等在医学上高分子材料不仅被用来修复损伤的组织和，恢复其功能，而且还可以用来制作人工来取代全部或部分功能；ShanghaiJiaoTong异体

组织工程的移 重建合成材

外 生体源材 人

科 免 膜

杂化人 (生物 自体细人工细胞外基生长因子载

组织重 ShanghaiJiaoTong组织工程相 人工细胞外基 大量细胞分离、培养、保存技 细胞组建

功能评价中甚至装入了记录触觉的ShanghaiJiaoT