1、生物材料生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論1第1頁 生物材料生物醫(yī)學(xué)材料發(fā)展概況生物材料分類及性能醫(yī)用金屬材料醫(yī)用高分子材料其它生物醫(yī)學(xué)材料生物醫(yī)學(xué)材料安全性生物材料發(fā)展趨勢納米醫(yī)學(xué)材料介紹2第2頁4.1 生物醫(yī)學(xué)材料發(fā)展概況 生物醫(yī)學(xué)材料是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中最新分支學(xué)科，是生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)交叉形成邊緣學(xué)科。詳細包括到化學(xué)、物理學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、生理學(xué)、藥品學(xué)、基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)等很多學(xué)科 。ISO定義，生物材料（Biomaterials）即生物醫(yī)學(xué)材料（Biomedical Materials），它是指“以醫(yī)療為目標，用于與組織接觸以形成功效無生命材料”。另有定義是：含有天

2、然器官組織功效或天然器官部分功效材料。 3第3頁生物材料開發(fā)和利用可追溯到35前，那時古埃及人就開始利用棉纖維、馬鬃作縫合線縫合傷口；印第安人則使用木片修補受傷顱骨。25前，中國和埃及墓葬中就發(fā)覺有假牙、假鼻和假耳。人類很早就用黃金來修復(fù)缺損牙齒，并沿用至今。1588年人們用黃金板修復(fù)顎骨。1775年就有用金屬固定體內(nèi)骨折記載。1851年創(chuàng)造了天然橡膠硫化方法后，有些人采取硬膠木制作了人工牙托顎骨。器官移植取得巨大進展，但有難題：排異、器官起源、法律、倫理等。所以醫(yī)學(xué)界對生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官要求日益增加。4第4頁當前被詳細研究過生物材料已超出1000種，被廣泛應(yīng)用有90各種，1800各種制品

3、。西方國家每年耗用生物材料量以1015%速度增加，1980年全球醫(yī)用生物材料及制品銷售額為200億美元，1990年達500億美元，1995年近1000億美元。我國生物材料研究起步較晚（五十年代），但發(fā)展很快。5第5頁4.2 生物材料分類及性能 兩種分類方法按應(yīng)用性質(zhì)來分類： 抗凝血材料（心血管材料）、齒科材料、骨科材料、眼科材料、吸附解毒材料（血液灌流用）、假體材料、緩釋材料、生物粘合材料、透析及超濾用膜材料、一次性醫(yī)用材料，等等。6第6頁按生物材料屬性分類：天然生物材料再生纖維、膠原、透明質(zhì)酸、甲殼素等。合成高分子生物材料硅橡膠、聚氨脂及其嵌段共聚物、滌綸、尼龍、聚丙烯腈、聚烯烴醫(yī)用金屬材料

4、不銹鋼、鈦及鈦合金、鈦鎳記憶合金等無機生物醫(yī)學(xué)材料碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃材料雜化生物材料指來自活體天然材料與合成材料雜化，如膠原與聚乙烯醇交聯(lián)雜化等復(fù)合生物材料用碳纖維增強塑料，用碳纖維或玻璃纖維增強生物陶瓷、玻璃等7第7頁生物材料是研制人工器官及一些主要醫(yī)療技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)，綜觀人工器官及醫(yī)療裝置發(fā)展史，每一個新型生物材料發(fā)覺都引發(fā)了人工器官及醫(yī)療技術(shù)飛躍。生物惰性醫(yī)用硅橡膠人工耳、人工鼻、人工頜骨等血液相容性很好各向同性碳被復(fù)材料碟片式機械心臟瓣膜血液親和性及物理機械性能很好聚氨酯嵌段共聚物促使人工心臟向臨床應(yīng)用跨越一大步可形成假生物內(nèi)膜編織滌綸管人工血管向?qū)嵱没w躍。8第8頁 4.3

5、醫(yī)用金屬材料 在生物醫(yī)學(xué)材料中，金屬材料應(yīng)用最早，已經(jīng)有數(shù)百年歷史。唐代就用銀汞合金（主要成份：汞、銀、銅、錫、鋅）來補牙。醫(yī)用金屬材料是指一類用作生物材料金屬或合金，又稱外科用金屬材料。它是一類生物惰性材料，除含有較高機械強度和抗疲勞性能，含有良好生物力學(xué)性能及相關(guān)物理性質(zhì)外，還必須含有優(yōu)良抗生理腐蝕性、生物相容性、無毒性和簡易可行及確切手術(shù)操作技術(shù) .9第9頁該材料是臨床應(yīng)用最廣泛承力植入材料，因為有較高強度和韌性，已成為骨和牙齒等硬組織修復(fù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造主要材料。化學(xué)周期表中大部分金屬不符合生物材料要求，僅有小部分或經(jīng)處理過可用于臨床。當前在臨床使用醫(yī)用金屬材

6、料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類，另外還有記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮和鋯等。 10第10頁慣用醫(yī)用金屬材料不銹鋼鈷（Co）基合金 鈦（Ti）基合金 形狀記憶合金 貴金屬純金屬鉭純金屬鈮純金屬鉻11第11頁4.3.1 不銹鋼鐵基耐蝕合金（普通由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、硅組成），易加工、價格低廉 。不銹鋼耐蝕性和屈服強度能夠經(jīng)過冷加工而提升，防止疲勞斷裂。 普通不銹鋼制成各種形體，如針、釘、髓內(nèi)針、齒冠、三棱釘?shù)绕骷腿斯ぜ袤w而用于臨床，不銹鋼還用于制作各種醫(yī)療儀器和手術(shù)器械。12第12頁器 械 包13第13頁4.3.2 鈷（Co）基合金 含有較高鉻和鉬，又稱鈷鉻鉬合金，含有極為優(yōu)異耐腐

7、蝕性（比不銹鋼高40倍）和耐磨性，綜協(xié)力學(xué)性能和生物相容性良好，可經(jīng)過精密鑄造成形狀復(fù)雜精密修復(fù)體，有硬、中、軟三種類型。臨床上主要用于人工關(guān)節(jié)（尤其是人體中受載荷最大髖關(guān)節(jié)）人工骨及骨科內(nèi)處固定器件制造齒科修復(fù)中義齒，各種鑄造冠、嵌體及固定橋制造心血管外科及整形科等因為其價格較高，加工困難，應(yīng)用尚不普及。14第14頁 人造髖關(guān)節(jié)頭桿部分。從股骨上端插進金屬桿，桿頭有一個金屬頭，它嵌在粘于髖骨窩中一個塑料臼中。 15第15頁16第16頁17第17頁18第18頁4.3.3 鈦（Ti）基合金 臨床應(yīng)用廣泛，其質(zhì)輕、比強度高、力學(xué)性質(zhì)靠近人骨、強度遠低于純鈦，耐疲勞、耐蝕性均優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金，且

8、生物相容性和表面活性好，是較為理想一個植入材料。抗斷裂強度較低，耐磨性能不盡人意，加工困難。冶煉及成型工藝復(fù)雜，要求條件較高。主要用于：修補顱骨，制成鈦網(wǎng)或鈦箔用于修復(fù)腦膜和腹膜、人工骨、關(guān)節(jié)、牙和矯形物、人工心臟瓣膜支架、人工心臟部件和腦止血夾、口腔頜面矯形頜修補、手術(shù)器械、醫(yī)療儀器頜人工假肢等。19第19頁頭顱微型鋼板20第20頁鈦 板21第21頁4.3.4 形狀記憶合金 自1951年美國首次報道Au-Cd（金-鎘）合金含有形狀記憶效應(yīng)以來，當前已發(fā)覺有20各種記憶合金，其中以鎳鈦合金在臨床上應(yīng)用最大。它在不一樣溫度下表現(xiàn)為不一樣金屬結(jié)構(gòu)相。如低溫時為單斜結(jié)構(gòu)相，高溫時為立方體結(jié)構(gòu)相，前者

9、柔軟可隨意變形，如拉直式屈曲，而后者剛硬，可恢復(fù)原來形狀，并在形狀恢復(fù)過程中產(chǎn)生較大恢復(fù)力。22第22頁23第23頁24第24頁形狀記憶合金能夠分為三種：單程記憶效應(yīng)雙程記憶效應(yīng)全程記憶效應(yīng)25第25頁特點：奇特形狀記憶功效、質(zhì)輕、磁性微弱、強度較高、耐疲勞性能、高回彈性和生物相容性好等。應(yīng)用：管腔狹窄治療（喉氣管狹窄、食管狹窄、膽道狹窄、尿道狹窄及閉鎖等）：支架安入管腔狹窄部位后，能將狹窄管腔撐開，并與管壁相貼緊，固定好；其生物相容性好，長久安放對黏膜無顯著損傷；其高回彈性能順應(yīng)管道彎曲，對人體刺激小?？谇豢疲河眠@種材料做成種植牙含有齒槽骨切口小，固定牢靠等優(yōu)點。骨科：人工關(guān)節(jié)，斷骨連接、彎

10、曲脊柱矯正。血管外科：治療主動脈瘤、冠狀動脈和椎動脈狹窄等。 26第26頁27第27頁28第28頁29第29頁4.3.5 貴金屬（noble metal） 是一個金屬或合金，如金子含有極高抗氧化性和抗腐蝕性。貴金屬含有獨特穩(wěn)定物理和化學(xué)性能、優(yōu)異加工特征、對人體組織無毒副作用、刺激小等優(yōu)良生物學(xué)性能。主要用于口腔科齒科修復(fù)，也可用于小型植入式電子醫(yī)療器械。30第30頁4.3.6 純金屬鉭（Ta）含有良好抗生理腐蝕性和可塑性，獨特表面負電性使其含有優(yōu)良抗血栓性能和生物相容性，還有很高抗缺口裂紋能力。植入骨內(nèi)能和周圍新骨形成骨性結(jié)合；植入軟組織中，肌肉等組織可依附在鉭條上正常生長。退火后純鉭很軟，

11、可加工成板、帶、箔、絲等使用。主要用作接骨板、顱骨板、骨螺釘、種植牙根、頜面修復(fù)體、義齒及外科手術(shù)縫線和縫合針； 鉭網(wǎng)可用于肌肉缺損修補；鉭絲和箔用于縫合修補受損神經(jīng)、肌腱和血管；鉭還能夠用于血管內(nèi)支架及人工心臟、植入型電子裝置；鉭同位素可用于放射治療。只是因為鉭資源少、價格較高，使其推廣受很大限制。31第31頁4.3.7 純金屬鈮（Nb） 性能和應(yīng)用范圍與鉭非常相同，用于修補顱骨和制作醫(yī)療器械。但因為起源困難，價格昂貴，使用受到限制，主要用于制造髓內(nèi)釘?shù)取?2第32頁4.3.8 純金屬鉻（Cr）化學(xué)性能與金屬鈦相同，耐蝕性能、加工性能、穩(wěn)定性和生物相容性都很好，主要用于人工骨和修補顱骨，可加

12、工成各種板、帶、線材在臨床上使用。醫(yī)用鉻可與鈦等同使用，但其價格較貴，在臨床中較難推廣。33第33頁4.4 醫(yī)用高分子材料低分子：分子量低于一千,如煤、糖、油、水泥、和抗菌素等。 中分子：分子量在數(shù)千范圍，如維生素B12等。高分子：分子量在幾萬至幾百萬，如蛋白質(zhì)、棉、毛、木材、松香、橡膠、塑料、合成纖維。醫(yī)用高分子材料：在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用、尤其能在機體內(nèi)使用高分子材料。天然樹脂：如松香。合成樹脂：由低分子量化合物經(jīng)過各種化學(xué)反應(yīng)而制得高分子量樹脂狀物質(zhì)，如聚氯乙烯、聚乙烯。塑料主要成份就是合成樹脂。34第34頁一些高分子與低分子化合物分子量 一些高分子與低分子化合物分子量 一些高分子與低分子化合物分

13、子量 35第35頁命名：通俗命名法，最簡單命名法，是依據(jù)制作高分子化合物單體名稱，前面冠以“聚”字而成。如聚乙烯、聚丙烯習慣名稱或商品名稱來命名：如有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯）等。醫(yī)用高分子制品研究，包含人工器官、醫(yī)療用具（輸血輸液用具、注射器、心導(dǎo)管、主動脈氣囊反搏器、角膜接觸鏡、中心靜脈插管、膀胱造瘺管、醫(yī)用粘合劑以及各種醫(yī)用導(dǎo)管、醫(yī)用膜、創(chuàng)傷包扎材料和各種手術(shù)、護理用具等 ）和藥用高分子（作為賦形劑 、合成新型藥品 ）三大類。 36第36頁4.4.1 天然高分子生物材料 人類機體皮膚、肌肉、組織和器官都是由高分子化合物組成，天然高分子生物材料是人類最早使用醫(yī)

14、用材料之一。天然材料含有不可替換優(yōu)點：功效多樣性、與機體相容性、生物可降解性以及對其進行改性與復(fù)合和雜化等研究。當前天然高分子生物材料主要有：天然蛋白質(zhì)材料：膠原蛋白和纖維蛋白兩種天然多糖類材料：纖維素、甲殼素和殼聚糖等它們因為結(jié)構(gòu)和組成差異，表現(xiàn)出不一樣性質(zhì)，應(yīng)用于不一樣方面。37第37頁4.4.1.1 天然蛋白質(zhì)材料膠原蛋白脊椎動物主要結(jié)構(gòu)蛋白，是支持組織和結(jié)構(gòu)組織（皮膚、肌腱和骨骼有機質(zhì)）主要組成成份。膠原起源廣泛，被廣泛應(yīng)用。因為膠原與人體組織相容性好，不易引發(fā)抗體產(chǎn)生，植入人體后無刺激性無毒性反應(yīng)，能促進細胞增殖，加緊創(chuàng)口愈合并含有可降解性，可被人體吸收，降解產(chǎn)物也無毒副作用?；締?/p>

15、位為原膠原蛋白，由三條肽鏈相互擰成三股螺旋狀結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，其分子量為30萬左右。由不一樣種類動物分離出來膠原結(jié)構(gòu)極其相同。38第38頁膠原分散體含有再生特征，能夠?qū)⑵浼庸こ刹灰粯有螤钪破范糜谂R床，并越來越受到人們重視。膠原凝膠用作創(chuàng)傷敷料粉末用于止血劑和藥品釋放系統(tǒng)紡絲纖維用作人工血管、人工皮、人工肌腱和外科縫線薄膜用于角膜、藥品釋放系統(tǒng)和組織引導(dǎo)再生材料管用于人工血管、人工膽管和管狀器官空心纖維用于血液透析膜和人工肺膜海綿用于創(chuàng)傷敷料和止血劑等。39第39頁4.4.1.1 天然蛋白質(zhì)材料纖維蛋白 是纖維蛋白原在生理條件下凝固而成一個材料。 纖維蛋白可用不一樣方法進行化學(xué)改性，其中包含放射性碘

16、化法、與合成高分子進行接枝和在纖維蛋白上進行酶固定等。纖維蛋白主要起源于血漿蛋白，所以含有顯著血液和組織相容性，無毒副作用和其它不良影響。作為止血劑、創(chuàng)傷愈合劑和可降解生物材料在臨床上已經(jīng)應(yīng)用很久；它主要生理功效為止血，另外還可顯著促進創(chuàng)傷愈合；還可作為一個骨架，促進細胞生長；并含有一定殺菌作用。 40第40頁纖維蛋白在臨床上比較普遍使用應(yīng)用形式：纖維蛋白原就地凝固，用于眼科手術(shù)組織粘合劑，肺切除后胸腔填充物和外科手術(shù)中止血纖維蛋白粉末，用作止血劑，能夠與抗菌素共用，用作充填慢性骨炎和骨髓炎手術(shù)后骨缺損纖維蛋白海綿，用作止血劑、扁平瘢治療和唾液腺外科手術(shù)后填充物組織代用具，商品名Bioplas

17、t，主要用于關(guān)節(jié)成型術(shù)、視網(wǎng)膜脫離、眼外科治療、肝臟止血及疝氣修復(fù)等纖維蛋白薄膜，用于神經(jīng)外科：替換硬腦膜和保護末梢神經(jīng)縫線；用于燒傷治療：消除頜面竇和口腔間穿孔。41第41頁4.4.1.2 天然多糖類材料 多糖是由許多單糖分子經(jīng)失水縮聚，經(jīng)過糖苷鍵結(jié)合而成天然高分子化合物。均聚糖：多糖水解后只產(chǎn)生一個單糖，如纖維素、淀粉雜聚糖：水解產(chǎn)物是兩種或兩種以上單糖，如菊粉等。自然界廣泛存在多糖主要有：植物多糖，如纖維素、半纖維素、淀粉、果膠等；動物多糖，如甲殼素、殼聚糖、肝素、硫酸軟骨素等；瓊脂多糖，如瓊脂、海藻酸、角叉藻聚糖等；菌類多糖，如D葡聚糖、D半乳聚糖、甘露聚糖等；微生物多糖，如右旋糖酐、

18、凝乳糖、出芽短梗孢糖等。研究較多多糖類材料為纖維素、甲殼素和殼聚糖。42第42頁4.4.1.2 天然多糖類材料 纖維素 葡萄糖經(jīng)由糖苷鍵連結(jié)高分子化合物。它含有不一樣構(gòu)型和結(jié)晶形式，是組成植物細胞壁主要成份，是存在于自然界中數(shù)量最多碳水化合物。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，至今仍未被完全了解。天然纖維素屬于纖維型，再生纖維素屬于纖維型，后者結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。不一樣天然纖維素其結(jié)晶度有顯著差異，伴隨結(jié)晶度提升，其抗張強度、硬度、密度增加，但彈性、韌性、膨脹性、吸水性和化學(xué)反應(yīng)性下降。 43第43頁在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用形式主要是制造各種醫(yī)用膜：硝酸纖維素膜：用于血液透析和過濾，但因為制膜困難及不穩(wěn)定等缺點，已逐步被其它材料取代粘

19、膠纖維（人造絲）或賽珞玢（玻璃紙）管：用于透析，但因為含有磺化物及尿素、肌酐透析性不好等原因，作為透析用賽珞玢逐步被淘汰再生纖維素（銅珞玢）：是當前人工腎使用較多透析膜材料，對溶質(zhì)傳遞，纖維素膜起到篩網(wǎng)和微孔壁壘作用醋酸纖維素膜，主要用于血透析系統(tǒng)全氟代?；w維素：用于制造代膜式肺、人工心瓣膜、人工細胞膜層，各種導(dǎo)管、插管和分流管等44第44頁4.4.1.2 天然多糖類材料 甲殼素化學(xué)名稱為聚N-乙酰-D葡萄糖胺，分子式為（C3H13NO5）n，屬于氨基多糖，是僅有含有顯著堿性天然多糖。廣泛存在于低等植物及甲殼動物外殼中，其每年生物合成資源最高達1000億噸，是地球上僅次于植物纖維第二大生物資

20、源。是一個起源于動物天然多糖，普遍存在于蝦、蟹等低等動物及昆蟲等節(jié)肢動物外殼中。將甲殼動物外殼經(jīng)過酸堿處理，脫去鈣、鹽和蛋白質(zhì)，即得到甲殼質(zhì)。 45第45頁被科學(xué)家譽為繼蛋白質(zhì)、糖、脂肪、維生素、礦物質(zhì)以外第六生命要素。甲殼素有強化免疫、降血糖、降血脂、降血壓、強化肝臟機能、活化細胞、調(diào)整植物神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)等功效，還可作為保健材料，用于健康無害煙、護膚產(chǎn)品、保健內(nèi)衣等。作為醫(yī)用生物材料可用于：醫(yī)用敷料：甲殼素含有良好組織相容性，可滅菌、促進傷口愈合、吸收傷口滲出物且不脫水收縮藥品緩釋劑： 基本為中性，可與任何藥品配伍止血棉、止血劑：在血管內(nèi)注射高粘度甲殼素，可形成血栓口愈合劑，使血管閉塞

21、，從而在手術(shù)中到達止血目標，較注射明膠海綿等常規(guī)止血方法，操作輕易，感染少。46第46頁47第47頁 甲殼素縫線電鏡照片 48第48頁甲殼素人工皮電鏡照片 49第49頁4.4.1.2 天然多糖類材料 殼聚糖是甲殼素去除部分乙酸基后產(chǎn)物（甲殼素衍生物），甲殼素繼續(xù)用濃堿乙酸基化則得到殼聚糖，含有一定粘度，無毒、無害、無副作用。不溶于水和堿液，但可溶于各種酸溶液中。它含有較多側(cè)基官能團，可進行酯化、醚化、氧化、磺化以及接枝交聯(lián)等反應(yīng)對其進行改性。尤其是磺化產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)與肝素極其相同，可作為肝素代用具作抗凝劑。50第50頁適用廣，生物相容性良好新型生物材料正在受到人們普遍重視，當前在醫(yī)學(xué)多上用于：可

22、吸收性縫合線，用于消化道和整形外科人工皮，用于整形外科、皮膚外科，用于、度燒傷，采皮傷和植皮傷等細胞培養(yǎng)，制備不一樣形狀微膠囊，培養(yǎng)高濃度細胞，如包封是活細胞，則組成人工生物器官海綿，用于拔牙患 、囊腫切除、齒科切除部分保護材料眼科敷料，可生成較多成膠原和成纖維細胞隱形眼鏡膜，用于藥品釋放系統(tǒng)和組織引導(dǎo)再生材料固相酶載體 51第51頁52第52頁4.4.2 合成高分子生物材料合成高分子材料已經(jīng)快速地取代了除了食品以外許多寶貴天然資源。合成高分子生物材料是指利用聚合方法制備一類生物材料。因為合成高分子能夠經(jīng)過組成和結(jié)構(gòu)控制而含有各種多樣物理和化學(xué)性質(zhì)。醫(yī)用高分子材料科學(xué)是一門新興邊緣學(xué)科，是生物

23、醫(yī)學(xué)工程一個主要分支，合成高分子材料已成為制造各種人工器官、軟硬組織修復(fù)體、醫(yī)用粘結(jié)劑、縫合線、人造血液等最主要也是用量最大生物材料。53第53頁合成高分子材料組成物（單體，添加劑等）可能向生物環(huán)境釋放，有可能造成毒性反應(yīng)。其彈性模量低和彈性常使其不能用于承受較大負荷體位修復(fù)。合成高分子生物材料可分為：生物不可降解：硅橡膠、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯水凝膠、一氰基丙烯酸酯類、聚酸胺和飽和聚酯等。生物可降解：聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙內(nèi)酯、乳酸一乙醇酸共聚物和聚一羥基丁酸酯等。 54第54頁4.4.2 合成高分子生物材料硅橡膠平均分子量40萬，

24、有機硅彈性體主要成份，是含有硅原子特種合成橡膠總稱。它含有優(yōu)異生理特征：無毒無味、生物相容性好、耐生物老化、很好抗凝血性、長久植入體內(nèi)物理性能下降甚微、耐高溫嚴寒（ -90 250）良好電絕緣性、耐氧老化性、耐光老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性等。在醫(yī)學(xué)上主要用于粘合劑、導(dǎo)管、整形和修復(fù)外科（人工關(guān)節(jié)、皮膚擴張、燒傷皮膚創(chuàng)面保護、人工鼻梁、人工耳廓和人工眼環(huán)）、緩釋和控釋等。 55第55頁防噪音耳塞：佩戴舒適，阻隔噪音，保護耳膜。胎頭吸引器：操作簡便，使用安全，可依據(jù)胎兒頭部大小變形，吸引時胎兒頭皮不會被吸起，可防止頭皮血腫和顱內(nèi)損傷等弊病，能大大減輕難產(chǎn)孕婦分娩時痛苦。人造血管：含有特殊生理機能

25、，能做到與人體“親密無間”，人機體也不排斥它，經(jīng)過一定時間，就會與人體組織完全事例起來穩(wěn)定性極為良好。 鼓膜修補片：其片薄而柔軟，光潔度和韌性都良好。是修補耳膜理想材料，且操作簡便，效果頗佳。 另外還有硅橡膠人造氣管、人造肺、人造骨、硅橡膠十二指腸管等，功效都十分理想。 56第56頁硅橡膠醫(yī)用導(dǎo)管類 57第57頁4.4.2 合成高分子生物材料聚氨酯（PU，Polyurethane）是聚醚、聚酯和二異氰酸酯總稱。含有良好延伸性和抗撓曲性，強度高、耐磨損，血液相容性、抗血栓性能好，且不損傷血液成份，使其在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。主要用于人工心臟搏動膜、心血管醫(yī)學(xué)元件、人工心臟、輔助循環(huán)、人工血管、體

26、外循環(huán)血液路、藥品釋放體系、縫合線與軟組織粘合劑繃帶、敷料、吸血材料、人工軟骨和血液凈化器具密封劑等。58第58頁4.4.2 合成高分子生物材料環(huán)氧樹脂（Epoxy Resin）基本特征是所用單體中最少含有一個環(huán)氧基團。環(huán)氧基可與含有“活潑氫”化合物發(fā)生反應(yīng)，所以可用適當胺或一些酸類催化作均聚反應(yīng)。主要用途：與玻璃布一起用于骨折開放性復(fù)位和固定，粘合骨頭加強氧化鋁髖關(guān)節(jié)髁，牙科充填材料，電子起搏器與體液分開保護層（灌封）。眼瞼修補術(shù)和加固顱動脈瘤和腦電極探針絕緣等。59第59頁4.4.2合成高分子生物材料聚氯乙烯（PVC，氯綸）是由單體氯乙烯聚合而成合成樹脂，是用量最大醫(yī)用高分子材料。原料豐富

27、、聚合輕易、抗凝血性能良好，但耐熱性不高（70）。經(jīng)過添加物應(yīng)用可使改變?yōu)楹锌汕鼡闲阅?。在醫(yī)學(xué)中用量最大是制作塑料輸血輸液袋，可提升紅細胞和血小板生存率；還可用于醫(yī)用導(dǎo)管、人工輸尿管、膽管和心臟瓣膜、血泵隔膜、增補面部組織、青光眼引流管和中耳孔等。軟質(zhì)PVC毒性問題仍有爭議，當前只能用于制造與人體短期接觸制品。 60第60頁聚氯乙烯樹脂61第61頁4.4.2合成高分子生物材料聚四氟乙烯（PTFE）又名泰氟?。═eflon），熱塑性塑料，最好耐高溫塑料，結(jié)晶熔點高達327，幾乎完全是化學(xué)惰性，含有自潤滑性或非粘性，不易被組織液浸潤。主要用于人工輸尿管、膽管、氣管、喉、韌帶和肌腱人工血液、人工心

28、臟瓣膜、下頜骨、髖關(guān)節(jié)和皮膚、增強皮膚、修復(fù)眼眶骨、組織引導(dǎo)再生材料、人工血管、滌綸縫線和涂層、外科用引流管及插管、鞏膜系扣和在耳鼻手術(shù)上作為插入薄膜以預(yù)防粘連；食管擴張器、心臟瓣膜縫合環(huán)、血液相容性絲絨、修補肺動脈和室間隔缺損、血管閉塞物、縫線及動脈修補、包裹動脈癌及內(nèi)淋巴液分流器等。 62第62頁4.4.2 合成高分子生物材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）又稱有機玻璃，屬于丙烯酸類塑料，是當前塑料中透明度最好一個。含有良好生物相容性、耐老化性，機械強度較高。用于剜出后植入物、隱形眼鏡、可植入透鏡、人工角膜和假牙、人工喉、食管和腕骨、閉塞器、喉支持膜、牙科夾板、氣管切開導(dǎo)管和吻合鈕、鼻竇植入性

29、引管、經(jīng)皮裝置和用于試驗標本箱及人工器官外殼等；增補面部軟和硬組織，尤其是修補眼窩爆裂骨折；顱骨缺損時替換骨片；充填乳突切除后遺留腔隙；聽小骨部分替換物和脊椎鼓節(jié)段固定，顱內(nèi)動脈瘤加固和充填靜脈瘤囊以使之穩(wěn)定，牙科一些直接充填樹脂基礎(chǔ)等。 63第63頁愛爾康一片式PMMA人工晶體 64第64頁Acrysof 丙烯酸酯折疊人工晶體65第65頁4.5其它生物醫(yī)學(xué)材料4.5.1無機生物醫(yī)學(xué)材料18世紀初開始應(yīng)用。無毒、與生物體組織有良好生物相容性、耐腐蝕。包含生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大類，主要用于齒科、骨科修復(fù)和植入材料。基本都是脆性材料，輕易破裂，發(fā)展方向應(yīng)向開發(fā)復(fù)合（多相）生物材料以及在金

30、屬基體上加涂無機生物陶瓷涂層（薄膜）材料方面引導(dǎo)。 66第66頁4.5.1無機生物醫(yī)學(xué)材料生物陶瓷有各種不一樣化學(xué)成份，依據(jù)其在生理環(huán)境中化學(xué)活性和性質(zhì)可分為四類：近似于惰性：三氧化二鋁、氧化鋯等氧化物生物陶瓷，Si3N4、鈦酸鋇等非氧化物生物陶瓷以及醫(yī)用碳素等，這類材料長久暴露于生理環(huán)境下能保持穩(wěn)定。 表面活性：羥基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻璃陶瓷，在生理環(huán)境中可經(jīng)過其表面發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)與組織形成化學(xué)鍵性結(jié)合，起到了適合新生骨沉積生理支架作用，也就是所謂“骨引導(dǎo)”和“骨傳導(dǎo)”作用。67第67頁可吸收性：如石膏、磷酸三鈣陶瓷，在生理環(huán)境中可逐步被降解吸收，誘導(dǎo)骨質(zhì)生長，并隨之被新組織所替

31、換，從而到達修復(fù)或替換病損組織目標 。復(fù)合型：生物陶瓷與生物陶瓷或與其它無機材料、有機材料復(fù)合而成復(fù)合型材料。依據(jù)臨床不一樣要求能夠制成不一樣類型復(fù)合材料。 在臨床上生物陶瓷主要用于肌肉一骨骼系統(tǒng)修復(fù)和替換，也可用于心血管系統(tǒng)修復(fù)、制作藥品釋放和傳遞載體。復(fù)合型生物陶瓷還能夠用于制造人工腱和韌帶等。68第68頁 Al2O3-金屬組合全髖關(guān)節(jié) 69第69頁4.5.1 無機生物醫(yī)學(xué)材料生物玻璃是經(jīng)尤其設(shè)計化學(xué)組成可誘發(fā)生物活性含氧化硅化合物。普通把原料粉末按成份要求配比混合均勻，將粉末在高溫爐內(nèi)熔化，再將融化好玻璃澆注成型（板、條、塊等形狀），然后在適當溫度進行退火處理（消除應(yīng)力），即可得到玻璃。

32、如將一些玻璃在適當高溫進行晶化處理，則玻璃中可析出大量微小晶體，這么玻璃稱為微晶玻璃、結(jié)晶化玻璃或玻璃陶瓷。70第70頁生物玻璃材料大致可分為兩類：非活性近似惰性和生物活性。在非活性生物玻璃及生物玻璃陶瓷中包含：人工骨用生物醫(yī)學(xué)玻璃，它含有良好耐酸堿腐蝕特征、生物相容性和耐磨性能；治療用生物醫(yī)學(xué)玻璃，可埋入腫瘤部位，經(jīng)過在磁場下發(fā)燒特征或其內(nèi)部同位素放出射線殺死癌細胞，也有良好生物相容性；人工齒冠用生物醫(yī)學(xué)玻璃陶瓷，含有制作輕易、審美性高、強度高、適應(yīng)性好、生物相容性好、類似天然齒等優(yōu)點。71第71頁活性生物玻璃及生物玻璃陶瓷，通常要求SiO2含量低于60%，同時含有NaO以及CaOP2O5。

33、這種材料生物相容性好，植入體內(nèi)后能在界面上經(jīng)過一系列離子交換和溶解沉淀反應(yīng)，在其表面形成磷灰石晶體，殘留下玻璃被巨嗜細胞侵蝕，玻璃表面被基質(zhì)類物質(zhì)覆蓋，玻璃附近軟骨芽細胞和造骨細胞增殖趨于活躍，很快就形成了骨膠原纖維和磷灰石結(jié)晶，從而和軟組織及組織成骨鍵合，骨組織和軟組織很輕易在其表面生長，其生物活性主要與化學(xué)組成相關(guān)。這種材料強度低，斷裂韌性差，主要用于非承力骨、指骨、牙齒等，也可作為鈦合金牙種植體表面涂層。 72第72頁4.5.1 無機生物醫(yī)學(xué)材料碳素材料指作為生物醫(yī)學(xué)使用各種碳素及其復(fù)合材料含有極好抗血栓性，作為生物醫(yī)學(xué)材料使用主要有三種：玻璃碳、低溫各向同性碳和超低溫各向同性碳。這三種

34、碳在生理環(huán)境中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，也不發(fā)生疲勞破壞，是生物相容性非常好一類惰性材料。它最大優(yōu)點是血液相容性好，不可滲透性，再加上優(yōu)良力學(xué)性能，使其在醫(yī)學(xué)上得到廣泛使用，73第73頁主要用于制造心血管修復(fù)體主要材料、人工骨、人工牙根、肌腱和人工韌帶等，還可用于人工軟骨、人工中耳、人工關(guān)節(jié)運動磨損表面作為減磨涂層和血液凈化等。尤其是它較高抗血栓性、耐磨性、低比重和長久使用不劣化等性能，使碳素材料幾乎是當前唯一可選取人工心臟瓣膜材料。 74第74頁4.5.2 雜化生物材料與組織工程 4.5.2.1 雜化生物材料是由活體材料和非活體材料組成復(fù)合體。它主要包含合成材料與生物體高分子材料或與細胞雜化。從廣義上講

35、，它包含全部人工材料與生物體高分子和生理活性物質(zhì)雜化。比如：膠原/聚乙烯醇雜化材料，可促進組織細胞增殖膠原/葡萄糖膜上被覆一層硅橡膠可作為人工皮使用雜化生物材料主要包含三類：用于組織結(jié)構(gòu)材料多糖類等生理活性物質(zhì)雜化材料以固定酶為代表功效性雜化材料雜化細胞75第75頁與生理活性物質(zhì)雜化較經(jīng)典材料有： 表面肝素化材料，主要用于抗凝血材料；固定化前列腺素材料，能夠防治血小板降低和血栓形成；固定化肝素共前列腺素材料，可同時發(fā)揮抑制凝血系統(tǒng)和抑制血小板系統(tǒng)功效而到達理想抗凝血效果；固定化肝素與抗菌素材料，可預(yù)防血栓形成及同時防止感染，固定化肝素與尿激酶材料，即可阻止血栓形成，又可將已經(jīng)形成血栓核溶解等等

36、。與生物體高分子雜化主要包含與酶、抗體、抗原、激素和細胞等雜化。這類材料除可作為人體組織、器官結(jié)構(gòu)材料外，還可利用其情報機能作為信息轉(zhuǎn)換伎倆，制備有用物質(zhì)以及制造藥品等；并可用于生物傳感器、細胞培養(yǎng)材料、診療治療和免疫隔離等方面。76第76頁與細胞雜化是在人工器官上培養(yǎng)活體細胞，使之增殖，有利于人工器官植入；除了作為人體組織和器官結(jié)構(gòu)材料外，利用細胞本身信息功效可得到新功效性控制材料，亦可促進細胞更加快地生長。雜化生物材料主要用于人工胰臟、人工肝臟、人工胸腺、人工腎臟、人工皮和人工血管等。77第77頁4.5.2.2 組織工程在雜化生物材料基礎(chǔ)上發(fā)展。組織工程是近年來一門新興多學(xué)科交叉生命科學(xué)，目標是修復(fù)和再生受損組織或器官，幫助病人恢復(fù)受損組織功效，提升生活質(zhì)量，處理器官短缺和免疫抑制等問題。組織工程定義：它利用工程學(xué)和生命科學(xué)基本原理，開發(fā)能恢復(fù)、維持或改進受損組織或器官功效生物替換物。它綜合了細胞生物學(xué)、工程學(xué)、材料學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用活細胞和細胞外基質(zhì)或骨架結(jié)構(gòu)一個新功效化組織或器官。組織工程領(lǐng)域研究包含新型聚合