材料科学与人类文明生物医用材料.ppt

材料科学与人类文明生物医用材料现在学习的是第1页，共71页第九章 生物医用材料现在学习的是第2页，共71页韩国韩国“美女美女”都是人造的？都是人造的？该杂志拿出冬季恋歌的女主人公崔智友1998年的照片和朴松美2002年的照片，与现在对比后表示：“完全不一样。”针对裴勇俊主演的丑闻，该杂志还拿出李美淑1978年的照片和全度妍2001年的照片，并对2人也提出了质疑。此外，该杂志还拿出目前在日本很红的尹孙河1995年的照片进行比较，并主张：“可以看出她为变漂亮而所做出的努力。”女性SEVEN分析说：“韩国人非常看中外表，只要外表美丽，谁都可以在互联网上有拥护者俱乐部。因此，为了保持美女的地位，即使顶级美女也不能满足现状。”日本的演艺界人士表示，最近，部分媒体试图要打垮裴勇俊。这次女性SEVEN的矛头也是指向裴勇俊主演的冬季恋歌和丑闻的，因此，今后有可能出现争议 据韩国体育朝鲜报报道 日本著名女性周刊杂志女性SEVEN表示：“最近在日本引起轰动的韩国女明星大部分都做过整容手术”，并拿出著名演员的过去的照片与现在对比，提出了进行整容手术的疑惑。女性SEVEN把矛头指向了目前在日本人气极旺的冬季恋歌，表示：“两名女主人公都做过整容手术。”现在学习的是第3页，共71页ISO定义，生物材料定义，生物材料(Biomaterials)即生物医学材料即生物医学材料(Biomedical Materials)，指，指“以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命的材以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命的材料料”另有定义：具有天然器官组织功能或天然器官部分功能的材料另有定义：具有天然器官组织功能或天然器官部分功能的材料特征：用于与生命系统特征：用于与生命系统接触接触和发生相互和发生相互作用作用的，并能对其细胞、组织的，并能对其细胞、组织和器官进行和器官进行诊断治疗诊断治疗、替换修复替换修复或或诱导再生诱导再生的一类特殊的功能材料的一类特殊的功能材料 生物材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉渗透的领域，生物材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、生物学、解剖学、病理学、其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、生物学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科，同时还涉及工程技术和管理学科的范畴临床医学、药物学等学科，同时还涉及工程技术和管理学科的范畴生物医用材料的定义生物医用材料的定义现在学习的是第4页，共71页生物材料正在挽救和维持世界上成千上万血管患者的生命；正广泛用于伤残人肢体形态和功能的恢复；正在计划生育、控制人口、提高人们健康水平方面发挥巨大作用 生物材料不是药物，其治疗途径是以生物机体直接结合和相互作用为基本特征的现在学习的是第5页，共71页生物医用材料发展简史生物医用材料发展简史古代（利用天然物质和材料治病）古代（利用天然物质和材料治病）BC5000 黄金修复失牙黄金修复失牙BC3500 古埃及，棉花纤维、马鬃等缝合伤口古埃及，棉花纤维、马鬃等缝合伤口 印第安人使用木片修补受伤的颅骨印第安人使用木片修补受伤的颅骨BC2500 中国、埃及，假牙、假手、假鼻、假耳等人工假体中国、埃及，假牙、假手、假鼻、假耳等人工假体隋末唐初，银膏补牙隋末唐初，银膏补牙-成分是银、锡、汞、成分是银、锡、汞、铜、锌铜、锌，类似于现代牙齿填充材料汞齐合金，类似于现代牙齿填充材料汞齐合金近近 代代最先应用于临床实践的金属材料是金、银、铂等贵重金属（良好的最先应用于临床实践的金属材料是金、银、铂等贵重金属（良好的化学稳定性和易加工性）化学稳定性和易加工性）1588 1588 用黄金板修复颚骨用黄金板修复颚骨1755 1755 用金属固定体内骨折载用金属固定体内骨折载1829 通过多种金属的系统动物实验，通过多种金属的系统动物实验，发现金属铂对机体组织刺激性最小发现金属铂对机体组织刺激性最小1851 发明天然橡胶的硫化方法后，开始利用天然高分子硬橡木制作人工牙托发明天然橡胶的硫化方法后，开始利用天然高分子硬橡木制作人工牙托 和颚骨进行临床治疗和颚骨进行临床治疗1892 用硫酸钙填充骨缺损，这是陶瓷材料植入人体的最早实例用硫酸钙填充骨缺损，这是陶瓷材料植入人体的最早实例现在学习的是第6页，共71页现 代 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代不锈钢不锈钢1926 含18%铬和8%镍，首先应用于骨科治疗，随后应用于口腔科1934 研制出高铬低镍单相组织的AISI302和304，在体内生理环境下的耐腐蚀性显著提高1952 开发出耐蚀性更好的AISI316不锈钢，逐渐取代AISI30220世纪60年代 为解决不锈钢晶间腐蚀问题，研制出超低碳不锈钢AISI316L和317L钴镍合金钴镍合金铸造钴镍合金首先在口腔中得到应用20世纪30年代末 应用于制作接骨板、骨钉等内固定器械 50年代 成功制成人工髋关节 60年代 研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金，提高力学性 能，并应用于临床 70年代 研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相组织的MP35N钴铬 钼镍合金，改善钴基合金抗疲劳性能，应用于临床生物医用材料发展简史生物医用材料发展简史现在学习的是第7页，共71页现 代 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代钛钛 金属钛，优异的耐蚀性、生物相容性、密度低；20世纪40年代 制作外科植入体 50年代 用纯钛制作接骨板和骨钉 70年代 Ti6A14V合金（强度比纯钛高，耐蚀性和密度与之相似）、TiSAl2.5Sn合金和钛钼锌锡等合金获得应用从而使钛和钛合金成为继不锈钢和钴基合金之后的又一类重要医用金属材料 70年代后 NiTi系为代表的形状记忆合金逐渐在骨科和口腔科得到应用，并成为医用金属材料的重要组成部分生物医用材料发展简史生物医用材料发展简史现在学习的是第8页，共71页现 代 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代生物陶瓷生物陶瓷 从20世纪60年代初开始应用于生物材料 多晶氧化铝陶瓷 低温各向同性碳 生物玻璃 羟基磷灰石（生物活性陶瓷）生物陶瓷复合材料 引入活体细胞或生长因子的生物陶瓷构架生物医用材料发展简史生物医用材料发展简史现在学习的是第9页，共71页现 代 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代生物医用高分子生物医用高分子 始于20世纪50年代有机硅聚物的发展 有机硅聚合物 聚甲基丙烯酸甲脂（骨水泥）生物医用高分子材料大发展，制作了人工心瓣膜、人工血管、人工骨、手术缝合线等20世纪90年代后，借助于生物技术和基因工程的发展，由无生物存活性材料扩展到具有生物学功能的材料领域，其基本特征是具有促进细胞分化、增殖、诱导组织再生、参与生命活动等功能生物医用材料发展简史生物医用材料发展简史现在学习的是第10页，共71页生物医用材料发展简史生物医用材料发展简史生物医用材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础生物医用材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础综观人工器官及医疗装置的发展史，每一种新型生物材料的发现都综观人工器官及医疗装置的发展史，每一种新型生物材料的发现都引起了人工器官及医疗技术的飞跃引起了人工器官及医疗技术的飞跃 生物惰性医用硅橡胶生物惰性医用硅橡胶 人工耳、人工鼻、人工颌骨等人工耳、人工鼻、人工颌骨等血液相容性较好的各向同性碳被复材料血液相容性较好的各向同性碳被复材料 碟片式机械心脏瓣膜碟片式机械心脏瓣膜血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚物血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚物 促使人工心脏向临床应用跨越促使人工心脏向临床应用跨越可形成假生物内膜的编织涤纶管可形成假生物内膜的编织涤纶管 人工血管向实用化飞跃人工血管向实用化飞跃现在学习的是第11页，共71页生物医用材料分类生物医用材料分类按材料属性按材料属性生物医用金属材料生物医用金属材料 包括不锈钢、钴基合金，钛及合金等广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等 生物医用无机材料生物医用无机材料 主要是生物陶瓷分为惰性生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷 表面生物活性陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷 可降解生物陶瓷，如-磷酸三钙陶瓷等生物医用高分子材料生物医用高分子材料天然的如多糖类、蛋白类合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、关节、药物载体等 生物医用复合材料生物医用复合材料 不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，获得性能更优的材料现在学习的是第12页，共71页生物医用材料分类生物医用材料分类目前被详细研究过的生物医用材料已超过1000种，被广泛应用的有90多种材料，1800多种制品西方国家每年耗用生物医用材料量以1015%速度增长我国生物医用材料研究起步晚(20世纪50年代)，发展快现在学习的是第13页，共71页生物医用材料分类生物医用材料分类硬组织相容性材料硬组织相容性材料 主要用于生物机体的关节、牙齿及其他骨组织软组织相容性材料软组织相容性材料 主要用于人工皮肤、人工气管、人工食道等 血液相容性材料血液相容性材料 主要用于人工血管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等 生物降解材料生物降解材料 主要用于吸收型缝合线、药物载体、愈合材料、粘合剂以及组织缺损用修复材料按材料功能按材料功能现在学习的是第14页，共71页生物医用材料分类生物医用材料分类按材料来源按材料来源自体组织自体组织 如人体听骨、血管等替代组织同种异体器官及组织同种异体器官及组织 如不同人体之间的器官移植异种器官及组织异种器官及组织 如动物骨、肾替换人体器官天然生物材料天然生物材料 如动物骨胶原、甲壳素、珊瑚等人工合成材料人工合成材料 如各种人工合成的新型材料现在学习的是第15页，共71页生物医用材料分类生物医用材料分类按材料使用部位按材料使用部位硬组织材料硬组织材料 骨、牙齿用材料 软组织材料软组织材料 软骨、脏器用材料心血管材料心血管材料 心血管及导管材料血液代用材料血液代用材料 人工红血球、血浆等分离、过滤、透析膜材料分离、过滤、透析膜材料 血液净化、肾透析以及人工肺气体透过材料等现在学习的是第16页，共71页除了应具有必要的理化性能外，生物医用材料还需要满足在生理环境下的生物学要求，具有良好的生物相容性这是生物材料区别于其它材料的基本特征生物医用材料的特征与评价生物医用材料的特征与评价生物医学材料的安全性评价生物医学材料的安全性评价指采用生物学方法来检测材料对受指采用生物学方法来检测材料对受体的毒副作用，从而预测该材料在医学实际应用中的安全性；包括对局部体的毒副作用，从而预测该材料在医学实际应用中的安全性；包括对局部组织、血液与整体反应及对受体的遗传效应组织、血液与整体反应及对受体的遗传效应现在学习的是第17页，共71页生物医用材料的特征与评价生物医用材料的特征与评价对生物医用材料的基本要求对生物医用材料的基本要求对于人体组织无刺激性、无毒副作用、无致癌性对于人体组织无刺激性、无毒副作用、无致癌性唾液、血液、间质液均含唾液、血液、间质液均含Cl-、Na+、K+离子。离子。接触人体各种体液接触人体各种体液(唾液、唾液、淋巴液、血液淋巴液、血液)时，应有良好的耐蚀性时，应有良好的耐蚀性不产生吸水膨润、软化变质不产生吸水膨润、软化变质自身不变化自身不变化现在学习的是第18页，共71页对生物医用材料的基本要求对生物医用材料的基本要求具有必要的强度、耐磨性、耐疲劳、具有必要的强度、耐磨性、耐疲劳、润滑润滑性能性能如髋关节在静止状态承受体重的如髋关节在静止状态承受体重的1/2，水平步行时承受的重量为静止时的，水平步行时承受的重量为静止时的3.3倍，而跑步时则为倍，而跑步时则为4倍以上。此外，每步行倍以上。此外，每步行1km约活动约活动1000次，每年次，每年约承受约承受(1 3)106次重复负荷的作用次重复负荷的作用生物医用材料的特征与评价生物医用材料的特征与评价对生物医用材料的基本要求对生物医用材料的基本要求 生物体组织、与血液有相容性生物体组织、与血液有相容性 不引起溶血、凝血，与软、硬组织有良好的粘接性，不产生吸收物和沉淀物不引起溶血、凝血，与软、硬组织有良好的粘接性，不产生吸收物和沉淀物 不产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性不产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性生物医用材料的特征与评价生物医用材料的特征与评价现在学习的是第19页，共71页对生物医用材料的基本要求对生物医用材料的基本要求 其他要求其他要求 良好的空隙度，体液及软硬组织易于长入良好的空隙度，体液及软硬组织易于长入 易加工成形，使用操作方便易加工成形，使用操作方便 热稳定好，高温消毒不变质等性能热稳定好，高温消毒不变质等性能生物医用材料的特征与评价生物医用材料的特征与评价现在学习的是第20页，共71页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全球医药全球医药市场市场全球释药全球释药市场销售额市场销售额全球释药市场份额20022002年年4000400040240210%20052005年年720072001043104314%全球释药系统市场（单位：亿美元）全球释药系统市场（单位：亿美元）中国释药市场中国释药市场2002年药品市场达年药品市场达140亿美元，按亿美元，按10%比例估算，其中释药市场为比例估算，其中释药市场为14亿亿美元美元随着人民购买力提高，保健意识增强，今后国内药品市场每年将以随着人民购买力提高，保健意识增强，今后国内药品市场每年将以5000万美元幅度增加万美元幅度增加现在学习的是第21页，共71页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我国生物材料和制品所占世界市场份额不足我国生物材料和制品所占世界市场份额不足1.5产品技术水平处于初级阶段，且产品单一产品技术水平处于初级阶段，且产品单一同类产品与国外产品比，基本上属于仿制，自主知识产权较少同类产品与国外产品比，基本上属于仿制，自主知识产权较少生物医用材料与制品生物医用材料与制品70-80%要依靠进口要依靠进口产业处于起步阶段产业处于起步阶段我国生物医用材料产业现状我国生物医用材料产业现状现在学习的是第22页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料人工关节人工关节 1890 Gluck首先应用象牙制造下颌关节 1938 Wiles用不锈钢作髋臼与股骨头 而后 Moor开展了人工股骨节置换术 1940 Wder兄弟用合成树脂制造人工关节 1951 开始全髋人工关节置换术 1952 Habowsh用固定牙的丙烯酸脂固定人工髓关节，合成树脂开始用于人工关节与骨的结合 1958 Charnhey根据重体环境滑润理论，用聚四氟乙烯髋臼 和金属股骨头制成低磨擦的人工关节 1962 Charnley把高密度聚乙烯髋臼和直径为22毫米的金属股骨头组成全髋人工关节，并用骨水泥（甲基丙烯酸脂）固定，获得较满意的效果 自此，人工关节置换术进入实际应用的新阶段。现在学习的是第23页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料人工关节人工关节 现已研制出膝、髋、肘、肩、指、趾关节假体用于临床 欧美等国家每年全髋置换超过80万例 我国人工关节置换术达25万例髋关节髋关节人工髋关节人工髋关节现在学习的是第24页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料人工关节人工关节磨损病因磨损病因无菌松动无菌松动是人工关节置换后最常见的并发症和最终失效的主要因素 磨损产物磨损产物磨屑磨屑是导致无菌松动的原因人工关节长期使用后，一方面磨损后影响置换关节的装人工关节长期使用后，一方面磨损后影响置换关节的装配性能；更重要的是产生大量磨屑，其中较小的磨屑被配性能；更重要的是产生大量磨屑，其中较小的磨屑被组织细胞吞噬，较大的磨屑被组织细胞包绕。从而使组组织细胞吞噬，较大的磨屑被组织细胞包绕。从而使组织细胞激活，并分泌大量溶滑性因子，引起骨溶解，导织细胞激活，并分泌大量溶滑性因子，引起骨溶解，导致人工关节松动。而松动的人工关节又加重了磨损，产致人工关节松动。而松动的人工关节又加重了磨损，产生更多的磨屑，形成恶性循环，最终使置换关节失效生更多的磨屑，形成恶性循环，最终使置换关节失效现在学习的是第25页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料生物医用金属材料生物医用金属材料是临床应用最广泛的承力植入材料是临床应用最广泛的承力植入材料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外，还必须具有优良的抗生理腐蚀性、生有良好的生物力学性能外，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物相容性、无毒性和简易可行及确切的手术操作技术金属材料种类很多，但能在人体生理环境条件下长金属材料种类很多，但能在人体生理环境条件下长期期安全服役的却不多安全服役的却不多经过长期研究和期研究和临床床筛选而得到而得到广泛广泛应用的金属用的金属材料主要有材料主要有不锈钢不锈钢钴基合金钴基合金钛及其合金钛及其合金形状记忆合金形状记忆合金贵金属贵金属钽、铌、锆钽、铌、锆磁性合金磁性合金外科用金属材料外科用金属材料现在学习的是第26页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料不锈钢不锈钢成本低，但在体内有腐蚀和组织反应等成本低，但在体内有腐蚀和组织反应等 不锈钢中添加不锈钢中添加Mo可克服铬钝化膜在氧化环境中耐腐蚀性能可克服铬钝化膜在氧化环境中耐腐蚀性能,降低碳含量，降低碳含量，可防止晶间腐蚀可防止晶间腐蚀常用来制作各种人工关节和骨折内固定器、截骨连接器等，也用于牙科常用来制作各种人工关节和骨折内固定器、截骨连接器等，也用于牙科等各种器件等各种器件(针、钉、髓内针、齿冠、三棱钉针、钉、髓内针、齿冠、三棱钉)制造制造 生物医用金属材料生物医用金属材料现在学习的是第27页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料含含Mo钴基合金钴基合金，已用于生物体中，已用于生物体中Co-Cr-Ni-Fe-Mo合金耐腐蚀性是一般不锈钢如合金耐腐蚀性是一般不锈钢如316的的40倍，已用于牙科、整形外倍，已用于牙科、整形外科科钴基铬钼合金的生物相容性超过铁铬镍和钴铬合金钴基铬钼合金的生物相容性超过铁铬镍和钴铬合金与不锈钢相比，钴基合金的钝化膜更稳定，耐蚀性更好，植入体内不会产生明显的组织反应与不锈钢相比，钴基合金的钝化膜更稳定，耐蚀性更好，植入体内不会产生明显的组织反应钴基合金的耐磨性是所有医用金属材料中最好的，与不锈钢相比，更适于制造体内承载苛刻钴基合金的耐磨性是所有医用金属材料中最好的，与不锈钢相比，更适于制造体内承载苛刻的长期植入件的长期植入件 生物医用金属材料生物医用金属材料现在学习的是第28页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料含含Mo钴基合金钴基合金铸造钴铬钼合金最先在口腔科得到应用铸造钴铬钼合金最先在口腔科得到应用 2020世纪世纪3030年代末年代末 接骨板、骨钉等固定器械接骨板、骨钉等固定器械 2020世纪世纪5050年代年代 人工髋关节人工髋关节2020世纪世纪6060年代，为提高力学性能，研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金年代，为提高力学性能，研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金2020世纪世纪7070年代，为改善疲劳性能，研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相年代，为改善疲劳性能，研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相组织的组织的MP35NMP35N钴铬钼镍合金钴铬钼镍合金生物医用金属材料生物医用金属材料人工关人工关节（特（特别是受是受载荷最大的荷最大的髋关关节）人工骨及骨科内人工骨及骨科内处固定器件固定器件齿科修复中的科修复中的义齿，各种，各种铸造冠、嵌体及固定造冠、嵌体及固定桥心血管外科及整形科等心血管外科及整形科等由于其价格由于其价格较高，加工困高，加工困难，应用尚不普及用尚不普及应用于用于现在学习的是第29页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料含含Mo钴基合金钴基合金生物医用金属材料生物医用金属材料人造髋关节的头杆部分。从股骨上端插进金属杆，杆头有人造髋关节的头杆部分。从股骨上端插进金属杆，杆头有一个金属头，嵌在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中一个金属头，嵌在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中现在学习的是第30页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料钛合金钛合金强度不如钴合金，但耐腐蚀性好，与人体组织反应很弱，钛合强度不如钴合金，但耐腐蚀性好，与人体组织反应很弱，钛合金密度小，弹性金密度小，弹性模量低，接近于天然骨模量低，接近于天然骨耐疲劳、耐蚀性均优于不锈钢和钴基合金，且生物相容性和表面活耐疲劳、耐蚀性均优于不锈钢和钴基合金，且生物相容性和表面活性好，是较为理想的一种植入材料性好，是较为理想的一种植入材料Ti易形成致密稳定的氧化膜，有很好的钝化作用。易形成致密稳定的氧化膜，有很好的钝化作用。Ti合金具有很强的耐蚀合金具有很强的耐蚀性性缺点：缺点：Ti合金的磨损与应力腐蚀较明显合金的磨损与应力腐蚀较明显生物医用金属材料生物医用金属材料广泛用于广泛用于修修补颅骨，制成骨，制成钛网或网或钛箔用于修复箔用于修复脑膜和腹膜、人工心膜和腹膜、人工心脏瓣膜支架、口腔瓣膜支架、口腔颌面面矫形形颌修修补，制作各种人工关制作各种人工关节、接骨板、骨螺、接骨板、骨螺钉与骨折固定与骨折固定针等，也用于制作牙根种植体等等，也用于制作牙根种植体等现在学习的是第31页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料生物医用金属材料生物医用金属材料自自19511951年首次年首次报道道Au-CdAu-Cd合金具有形状合金具有形状记忆效效应以来，目前已以来，目前已发现2020多种多种形状形状记忆合金合金其中以其中以镍钛合金在合金在临床上床上应用最大用最大镍钛合金合金在不同的温度下表在不同的温度下表现为不同的金属不同的金属结构相。如低温构相。如低温时为单斜斜结构相，柔构相，柔软可随意可随意变形；高温形；高温时为立方体立方体结构相，构相，刚硬，硬，可恢复原来的形状，并在形状恢复可恢复原来的形状，并在形状恢复过程中程中产生生较大的恢复力大的恢复力特点：奇特的形状记忆功能、质轻、磁性微弱、强度较高、耐疲劳性能、高回弹性和特点：奇特的形状记忆功能、质轻、磁性微弱、强度较高、耐疲劳性能、高回弹性和生物相容性好等。生物相容性好等。用于管腔狭窄的治疗。支架安入管腔狭窄的部位后，能将狭窄管腔撑开，并用于管腔狭窄的治疗。支架安入管腔狭窄的部位后，能将狭窄管腔撑开，并与管壁相贴紧，固定好；其生物相容性好，长期安放对黏膜无明显损伤；其与管壁相贴紧，固定好；其生物相容性好，长期安放对黏膜无明显损伤；其高回弹性能顺应管道的弯曲，对人体刺激小高回弹性能顺应管道的弯曲，对人体刺激小现在学习的是第32页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料形状记忆合金形状记忆合金用于制作脊椎侧弯症矫形器械、牙科器件、血栓过滤器、血管扩用于制作脊椎侧弯症矫形器械、牙科器件、血栓过滤器、血管扩张支架、血管栓塞器等张支架、血管栓塞器等 生物医用金属材料生物医用金属材料常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料贵金属贵金属指金、银、铂及其合金，耐腐蚀、抗蠕变，对机指金、银、铂及其合金，耐腐蚀、抗蠕变，对机体组织无毒，刺激性小，体组织无毒，刺激性小，导电性好导电性好金合金主要用于口腔科金合金主要用于口腔科生物医用金属材料生物医用金属材料现在学习的是第33页，共71页多孔结构多孔结构常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料钽、铌、锆钽、铌、锆的耐蚀性、生物相容性好，无毒性的耐蚀性、生物相容性好，无毒性可加工成板、带、丝等用于骨科、心血管方面的治疗可加工成板、带、丝等用于骨科、心血管方面的治疗生物医用金属材料生物医用金属材料钽、铌、锆钽、铌、锆用于制作牙根种植体、义齿、牙床、托环、牙桥、牙冠等用于制作牙根种植体、义齿、牙床、托环、牙桥、牙冠等从材料学角度来说，骨是由无机矿物与生物大分子规则排列所组成的复合材料。骨的有机成分主要是型胶原纤维，约占总重量的24%，是由三股螺旋结构的多肽链相互缠绕而形成，无机成分主要是磷酸钙盐，约占总重量的65%；其余为水。骨中的矿物质呈片状，尺寸约为5nm20nm40nm，位于原胶原分子的间隙孔之内，晶体的C轴平行与胶原纤维，这样就构成骨的基本结构。所以生物陶瓷 现在学习的是第34页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料根据生理环境下的化学活性和性质可分为四类根据生理环境下的化学活性和性质可分为四类近似于惰性近似于惰性：Al2O3、氧化锆等氧化物生物陶瓷，、氧化锆等氧化物生物陶瓷，Si3N4、钛酸钡等非氧化物生物、钛酸钡等非氧化物生物陶瓷、医用碳素等，生理环境下能长期保持稳定陶瓷、医用碳素等，生理环境下能长期保持稳定 表面活性表面活性：羟基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻璃陶瓷，在生理环境中可通过其表面：羟基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻璃陶瓷，在生理环境中可通过其表面发生的生物化学反应与组织形成化学键性结合，起到了适合新生骨沉积的生理支架作用，发生的生物化学反应与组织形成化学键性结合，起到了适合新生骨沉积的生理支架作用，也就是所谓的也就是所谓的“骨引导骨引导”和和“骨传导骨传导”作用作用可吸收型可吸收型：如石膏、磷酸三钙陶瓷，在生理环境中可逐渐被降解吸收，诱：如石膏、磷酸三钙陶瓷，在生理环境中可逐渐被降解吸收，诱导骨质生长，并随之被新组织所替代，达到修复或替换病损组织的目的导骨质生长，并随之被新组织所替代，达到修复或替换病损组织的目的复合型复合型：生物陶瓷与生物陶瓷或与其他无机材料、有机材料复合而成的复合型材料：生物陶瓷与生物陶瓷或与其他无机材料、有机材料复合而成的复合型材料生物医用陶瓷材料生物医用陶瓷材料现在学习的是第35页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料在临床上，生物医用陶瓷主要用于肌肉在临床上，生物医用陶瓷主要用于肌肉-骨骼系统的修复和替换，骨骼系统的修复和替换，也可用于心血管系统的修复、制作药物释放和传递的载体也可用于心血管系统的修复、制作药物释放和传递的载体复合型生物陶瓷还可用于制造人工腱、韧带复合型生物陶瓷还可用于制造人工腱、韧带生物医用陶瓷材料生物医用陶瓷材料能承受能承受负载的的矫形材料，用在骨科、牙科及形材料，用在骨科、牙科及颌面上面上：Al2O3陶瓷、陶瓷、稳定定ZrO2陶瓷、生物陶瓷、生物活性玻璃、生物微晶玻璃等活性玻璃、生物微晶玻璃等种植种植齿、牙、牙齿增高增高：Al2O3陶瓷、氟聚合物陶瓷、氟聚合物/金属基复合材料、生物活性玻璃、自固化磷金属基复合材料、生物活性玻璃、自固化磷酸酸盐水泥和玻璃水泥、活性涂水泥和玻璃水泥、活性涂层材料等材料等耳鼻喉代用材料耳鼻喉代用材料：Al2O3陶瓷、生物活性玻璃、生物活性微晶玻璃、磷酸陶瓷、生物活性玻璃、生物活性微晶玻璃、磷酸盐陶瓷陶瓷人工肌人工肌键和和韧带：PLA-碳碳纤维复合材料复合材料人工心人工心脏瓣膜瓣膜：热解碳涂解碳涂层可供可供组织长入的涂入的涂层（心血管、（心血管、矫形、牙、形、牙、额面修复）：多用面修复）：多用Al2O3陶瓷陶瓷骨充填料骨充填料：磷酸：磷酸钙及磷酸及磷酸钙盐粉末或粉末或颗粒粒脊椎外科脊椎外科：生物活性玻璃或生物活性玻璃陶瓷：生物活性玻璃或生物活性玻璃陶瓷眼眼：生物玻璃、：生物玻璃、羟基磷灰石基磷灰石现在学习的是第36页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料生物陶瓷材料在生物体内极为稳定，与生物组织有良好的亲和性，生物陶瓷材料在生物体内极为稳定，与生物组织有良好的亲和性，特别适于作人体硬组织如骨和齿的替换修补材料，能与人体骨生特别适于作人体硬组织如骨和齿的替换修补材料，能与人体骨生长在一起，形成化学结合长在一起，形成化学结合 生物医用陶瓷材料生物医用陶瓷材料现在学习的是第37页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料磷酸钙陶瓷磷酸钙陶瓷具有生物降解性，并能被人体吸收具有生物降解性，并能被人体吸收羟基磷灰石羟基磷灰石CaCa1010(PO(PO4 4)6 6(OH)(OH)2 2 是骨组织与牙组织的无机组成部分，其单位晶胞与是骨组织与牙组织的无机组成部分，其单位晶胞与人体骨组织相同，具有非常好的生物活性，但性脆、强度不高，不能直接用于人体骨组织相同，具有非常好的生物活性，但性脆、强度不高，不能直接用于承受载荷大的种植体，可用于低载荷多孔种植体，当人骨组织长入羟基磷灰石承受载荷大的种植体，可用于低载荷多孔种植体，当人骨组织长入羟基磷灰石孔洞中后可起加强作用孔洞中后可起加强作用羟基磷灰石与聚合物复合用于人造骨，效果更好，已有基磷灰石与聚合物复合用于人造骨，效果更好，已有羟基磷灰石基磷灰石/聚乙聚乙烯复合材复合材料料羟基磷灰石作基磷灰石作为金属种植体表面涂金属种植体表面涂层，能大大提高人体骨，能大大提高人体骨长入孔洞的速度入孔洞的速度羟基磷灰石覆盖钛合金假牙羟基磷灰石覆盖钛合金假牙生物医用陶瓷材料生物医用陶瓷材料现在学习的是第38页，共71页采用增强含微孔羟基磷灰石采用增强含微孔羟基磷灰石(HA)陶瓷制成人工听小骨假体，在语言频陶瓷制成人工听小骨假体，在语言频率范围，平均提高病人的听力率范围，平均提高病人的听力2030dB，在特定语言频率范围提高，在特定语言频率范围提高4560dBHA中耳通气引流管界面润湿角小、毛细管力大、引流效果好，适用中耳通气引流管界面润湿角小、毛细管力大、引流效果好，适用于于分泌性中耳炎患者分泌性中耳炎患者置管后患者鼓膜多自行愈合，且能明显改善听力，是一种较为理置管后患者鼓膜多自行愈合，且能明显改善听力，是一种较为理想的通气引流管想的通气引流管常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料生物医用陶瓷材料生物医用陶瓷材料现在学习的是第39页，共71页常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料非活性生物玻璃非活性生物玻璃及生物玻璃陶瓷及生物玻璃陶瓷将某些玻璃在适当高温进行晶化处理，玻璃中可析出大量微小晶体，这将某些玻璃在适当高温进行晶化处理，玻璃中可析出大量微小晶体，这样的玻璃称为微晶玻璃、结晶化玻璃或玻璃陶瓷样的玻璃称为微晶玻璃、结晶化玻璃或玻璃陶瓷人工骨用生物医学玻璃，具有良好的耐酸碱腐蚀特性、生物相容性和耐人工骨用生物医学玻璃，具有良好的耐酸碱腐蚀特性、生物相容性和耐磨性能磨性能治疗用生物医学玻璃，可埋入肿瘤部位，通过在磁场下发热的治疗用生物医学玻璃，可埋入肿瘤部位，通过在磁场下发热的特性或其内部的同位素放出的射线杀死癌细胞，也有良好的生特性或其内部的同位素放出的射线杀死癌细胞，也有良好的生物相容性物相容性人工齿冠用生物医学玻璃陶瓷，具有制作容易、审美性高、强度高、人工齿冠用生物医学玻璃陶瓷，具有制作容易、审美性高、强度高、适应性好、生物相容性好、类似天然齿等优点适应性好、生物相容性好、类似天然齿等优点生物医用陶瓷材料生物医用陶瓷材料现在学习的是第40页，共71页断在BGC侧断在骨头侧替换猴替换猴子部分子部分骨骼的骨骼的45S5玻玻璃陶瓷璃陶瓷(BGC)受冲击受冲击扭转载扭转载荷断口荷断口常用硬组织替代材料常用硬组织替代材料生物活性玻璃生物活性玻璃通常要求通常要求SiOSiO2 2含量含量60%4040万，是含有硅原子的特种合成橡胶的总称万，是含有硅原子的特种合成橡胶的总称具有优异的生理特性：无毒无味、生物相容性好、耐生物老化、较好的抗凝血性、长期植入体具有优异的生理特性：无毒无味、生物相容性好、耐生物老化、较好的抗凝血性、长期植入体内物理性能下降甚微、耐高温严寒（内物理性能下降甚微、耐高温严寒（-90-90250250 C C）良好的电绝缘性、耐氧老化性、耐）良好的电绝缘性、耐氧老化性、耐光老化性以及防霉性、化学稳定性等光老化性以及防霉性、化学稳定性等在医学上主要用于粘合剂、导管、整形和修复外科（人工关节、皮肤扩张、烧伤的在医学上主要用于粘合剂、导管、整形和修复外科（人工关节、皮肤扩张、烧伤的皮肤创面保护、人工鼻梁、人工耳廓和人工眼环）、缓释和控释等皮肤创面保护、人工鼻梁、人工耳廓和人工眼环）、缓释和控释等 防噪音耳塞：佩戴舒适，阻隔噪音，保防噪音耳塞：佩戴舒适，阻隔噪音，保护耳膜耳膜人造血管：具有特殊的生理机能，与人体人造血管：具有特殊的生理机能，与人体“亲密无密无间”，无排异反无排异反应鼓膜修鼓膜修补片：柔片：柔软，光，光洁度和度和韧性良好，是修性良好，是修补耳膜的耳膜的理想材料理想材料人造气管、人造肺、人造骨、十二指人造气管、人造肺、人造骨、十二指肠管等管等现在学习的是第59页，共71页常用软组织替代材料常用软组织替代材料合成高分子生物医用材料合成高分子生物医用材料聚氨酯聚氨酯是聚醚、聚酯和二异氰酸酯的总称是聚醚、聚酯和二异氰酸酯的总称具有良好的延伸性和抗挠曲性，强度高、耐磨损，血液相容性、抗血具有良好的延伸性和抗挠曲性，强度高、耐磨损，血液相容性、抗血栓性能好，且不损伤血液成分，使其在医疗领域得到广泛应用栓性能好，且不损伤血液成分，使其在医疗领域得到广泛应用主要用于人工心脏搏动膜、心血管医学元件、人工心脏、辅助循主要用于人工心脏搏动膜、心血管医学元件、人工心脏、辅助循环、人工血管、体外循环血液路、药物释放体系、缝合线与软组环、人工血管、体外循环血液路、药物释放体系、缝合线与软组织粘合剂绷带、敷料、吸血材料、人工软骨、血液净化器具的密织粘合剂绷带、敷料、吸血材料、人工软骨、血液净化器具的密封剂等。封剂等。现在学习的是第60页，共71页常用软组织替代材料常用软组织替代材料合成高分子生物医用材料合成高分子生物医用材料聚氯乙烯聚氯乙烯是由单体氯乙烯聚合而成的合成树脂，是用量最大的医是由单体氯乙烯聚合而成的合成树脂，是用量最大的医用高分子材料用高分子材料原料丰富、聚合容易、抗凝血性能良好，耐热性不高原料丰富、聚合容易、抗凝血性能良好，耐热性不高(70(70 C C),),通过通过增塑可赋予可屈挠性增塑可赋予可屈挠性在医学中用量最大的是制作塑料输血输液袋，可提高红细胞和血小板的在医学中用量最大的是制作塑料输血输液袋，可提高红细胞和血小板的生存率；还可用于医用导管、人工输尿管、胆管和心脏瓣膜、血泵隔膜、生存率；还可用于医用导管、人工输尿管、胆管和心脏瓣膜、血泵隔膜、增补面部组织、青光眼引流管和中耳孔等增补面部组织、青光眼引流管和中耳孔等软质软质PVCPVC的毒性问题仍有争议，目前只能用于制造与人体短期接触的的毒性问题仍有争议，目前只能用于制造与人体短期接触的制品制品现在学习的是第61页，共71页常用软组织替代材料常用软组织替代材料合成高分子生物医用材料合成高分子生物医用材料聚四氟乙烯，又名泰氟隆(Teflon)，是耐高温最好的热塑性塑料，结晶熔点高达327，几乎完全是化学惰性的，具有自润滑性或非粘性，不易被组织液浸润主要用于人工输尿管、胆管、气管、喉、韧带和肌腱人工血液、人工心脏瓣膜、下颌骨、髋关节和皮肤、增强皮肤、修复眼眶骨、组织引导再生材料、人工血管、涤纶缝线和涂层、外科用引流管及插管、巩膜的系扣和在耳鼻手术上作为插入的薄膜以防止粘连；食管扩张器、心脏瓣膜的缝合环、血液相容性丝绒、修补肺动脉和室间隔的缺损、血管闭塞物、缝线及动脉修补、包裹动脉癌及内淋巴液分流器等 现在学习的是第62页，共71页常用软组织替代材料常用软组织替代材料合成高分子生物医用材料合成高分子生物医用材料聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯，又称又称有机玻璃有机玻璃，是目前塑料中透明度最好，是目前塑料中透明度最好的一种。具有良好的生物相容性、耐老化性，机械强度较高的一种。具有良好的生物相容性、耐老化性，机械强度较高用于隐形眼镜、可植入透镜、人工角膜和假牙、人用于隐形眼镜、可植入透镜、人工角膜和假牙、人工喉、食管和腕骨、闭塞器、喉支持膜、牙科夹板、工喉、食管和腕骨、闭塞器、喉支持膜、牙科夹板、气管切开导管和吻合钮、鼻窦的植入性引管气管切开导管和吻合钮、鼻窦的植入性引管增补面部软硬组织，特别是修补眼窝的爆裂骨折增补面部软硬组织，特别是修补眼窝的爆裂骨折颅骨缺损时的替代骨片颅骨缺损时的替代骨片充填乳突切除后的遗留腔隙充填乳突切除后的遗留腔隙听小骨部分的替代物和脊椎鼓节段的固定，颅内动