生物材料和人工器官生物材料和人工器官1主要內(nèi)容生物醫(yī)學(xué)材料定義、發(fā)展基本要求分類及介紹人工器官人工腎人工肝人工心臟人工肺主要內(nèi)容生物醫(yī)學(xué)材料2生物醫(yī)學(xué)材料定義：生物材料（Biomaterials）即生物醫(yī)學(xué)材料（BiomedicalMaterials），指“以醫(yī)療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無生命的材料”。它是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中的最新分支學(xué)科，是生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)交叉形成的邊緣學(xué)科。生物材料是研制人工器官及一些重要醫(yī)療技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，每一種新型生物材料的發(fā)現(xiàn)都引起了人工器官及醫(yī)療技術(shù)的飛躍。生物醫(yī)學(xué)材料定義：生物材料（Biomaterials）即生物3生物材料的發(fā)展概述3500年前，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(bǔ)受傷的顱骨。2500年前，中國和埃及的墓葬中就發(fā)現(xiàn)有假牙、假鼻和假耳。人類很早就用黃金來修復(fù)缺損的牙齒，并沿用至今。16世紀(jì)開始人們用黃金板修復(fù)顎骨，陶材做齒根，用金屬固定內(nèi)骨板，以及用金屬種植牙齒等。生物材料的發(fā)展概述3500年前，古埃及人就開始利用棉纖維、馬4生物材料的發(fā)展概述生物醫(yī)學(xué)材料在2010年的全球市場規(guī)模達(dá)320.9億美元。西方國家在醫(yī)學(xué)上消耗的生物材料每年以10%～20%的速度增長，我國也以約20%的速度迅速增長。我國生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)取得很大進(jìn)步，但是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理，細(xì)分程度低，一般、傳統(tǒng)和初級(jí)的產(chǎn)品占多數(shù)，高端產(chǎn)品仍以進(jìn)口為主；研究仍以仿制為主，缺少真正具有自主技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品；從事生物醫(yī)學(xué)材料的大企業(yè)太少；生物醫(yī)學(xué)材料的主要原材料也依靠進(jìn)口。生物材料的發(fā)展概述生物醫(yī)學(xué)材料在2010年的全球市場規(guī)模達(dá)35生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求材料與機(jī)體組織發(fā)生的兩種反應(yīng)：活體系統(tǒng)材料材料反應(yīng)宿主反應(yīng)包括生物環(huán)境對(duì)材料的腐蝕、降解、磨損和性質(zhì)退化，甚至破壞。包括局部和全身反應(yīng)，如炎癥、細(xì)胞毒性、凝血、過敏、致癌、畸形和免疫反應(yīng)等。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求材料與機(jī)體組織發(fā)生的兩種反應(yīng)：活體系統(tǒng)6生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求（一）生物相容性①對(duì)人體無毒、無刺激、無致畸、致敏、致突變或致癌作用；②生物相容性好，在體內(nèi)不被排斥，無炎癥，無慢性感染，種植體不致引起周圍組織產(chǎn)生局部或全身性反應(yīng)，最好能與骨形成化學(xué)結(jié)合，具有生物活性；③無溶血、凝血反應(yīng)等。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求（一）生物相容性7生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(二)化學(xué)穩(wěn)定性①耐體液侵蝕，不產(chǎn)生有害降解產(chǎn)物；②不產(chǎn)生吸水膨潤、軟化變質(zhì)；③自身不變化等。(三)力學(xué)條件①足夠的靜態(tài)強(qiáng)度，如抗彎、抗壓、拉伸、剪切等；②具有適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ亢陀捕?；③耐疲勞、摩擦、磨損、有潤滑性能。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(二)化學(xué)穩(wěn)定性8生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(四)其它要求①良好的空隙度，體液及軟硬組織易于長入；②易加工成形，使用操作方便；③熱穩(wěn)定好，高溫消毒不變質(zhì)等性能。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(四)其它要求9材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)—材料反應(yīng)生物機(jī)體作用于生物材料－材料反應(yīng)，其結(jié)果可導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)破壞和性質(zhì)改變而喪失其功能?？煞譃槿缦氯齻€(gè)方面：金屬腐蝕聚合物降解磨損材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)—材料反應(yīng)生物機(jī)體作用于生物材料－材料10金屬腐蝕生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：（1）含鹽的溶液是極好的電解質(zhì)，促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕和水解；（2）組織中存在具有催化或迅速破壞外來成分能力的多種分子和細(xì)胞。多為局部腐蝕，具體包括應(yīng)力腐蝕開裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕等，導(dǎo)致生物材料整體破壞?？赡軙?huì)有物質(zhì)溶入生物組織中，并對(duì)生物體組織產(chǎn)生毒性反應(yīng)，造成組織的損害。金屬腐蝕生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：11聚合物降解在長期使用過程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、酸堿及微生物等因素作用，逐漸失去彈性，出現(xiàn)裂紋，變硬、變脆或變軟、發(fā)粘、變色等，從而使它的物理機(jī)械性能越來越差的現(xiàn)象。聚合物老化易形成的碎片、顆粒、小分子量單體物質(zhì)。對(duì)耐久性器件，必須保持一定強(qiáng)度和其它機(jī)械性能，老化產(chǎn)物不能對(duì)周圍組織有毒害作用。聚合物降解在長期使用過程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水12磨損人工關(guān)節(jié)由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人體后，磨損造成在關(guān)節(jié)周圍組織形成黑褐色稠物，從而引起疼痛。目前，大量的人工髖關(guān)節(jié)是由堅(jiān)硬的金屬或陶瓷的股骨頭與超高分子聚乙烯的髖臼杯組合成，然而它的壽命也不超過25年。假體失敗的主要原因是超高分子聚乙烯磨損顆粒所造成的界面骨溶解，從而導(dǎo)致假體松動(dòng)。這種磨損顆粒所導(dǎo)致的異物－巨細(xì)胞反應(yīng)，又稱顆粒病，是晚期失敗的最主要原因。磨損人工關(guān)節(jié)由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人體13生物醫(yī)學(xué)材料的分類按材料的屬性分類生物醫(yī)學(xué)材料1）醫(yī)用金屬材料2）高分子生物材料3）無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料4）雜化生物材料5）復(fù)合生物材料金屬類原材料占36.2%，其次為陶瓷類原料及高分子聚合物，分別占24.7%及23.7%。最具成長潛力的是高分子聚合物原料。生物醫(yī)學(xué)材料的分類按材料的屬性分類生物醫(yī)學(xué)材料1）醫(yī)用金屬材141）醫(yī)用金屬材料一類生物惰性材料，除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能，具有良好的生物力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外，還必須具有優(yōu)良的抗生理腐蝕性、生物相容性、無毒性和簡易可行及確切的手術(shù)操作技術(shù)。金屬材料是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料，已成為骨和牙齒等硬組織修護(hù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造的主要材料。1）醫(yī)用金屬材料一類生物惰性材料，除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲15常用醫(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、鈮和鉻等常用醫(yī)用金屬材料不銹鋼16醫(yī)用金屬材料：不銹鋼鐵基耐蝕合金（一般由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、硅組成），易加工，價(jià)格低廉。不銹鋼的耐蝕性和屈服強(qiáng)度可以通過冷加工而提高，避免疲勞斷裂。一般制成多種形狀，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，還用于制作各種醫(yī)療儀器和手術(shù)器械。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用醫(yī)用金屬材料：不銹鋼鐵基耐蝕合金（一般17醫(yī)用金屬材料：不銹鋼按顯微（金相）組織的特點(diǎn)可分為:奧氏體不銹鋼（300系）鐵素體不銹鋼（400系）馬氏體不銹鋼（200系）沉淀硬化型不銹鋼等家用品不銹鋼：430：鐵+12％以上的鉻304（18-8）：鐵+18％鉻+8％鎳316（18-10）：鐵+18％鉻+12％鎳+2.5%鉬

醫(yī)用金屬材料：不銹鋼按顯微（金相）組織的特點(diǎn)可分為:家用品不183Cr13和4Crl3型馬氏體不銹鋼用于醫(yī)療器械，如刀、剪、止血鉗、針頭等。00Cr18Ni10型奧氏體不銹鋼可制作各種人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器；在口腔科常用于鑲牙、矯形和牙根種植等器件的制作。不銹鋼骨固定螺釘和骨固定板3Cr13和4Crl3型馬氏體不銹鋼用于醫(yī)療器械，如刀、剪19醫(yī)用金屬材料：鈷基合金

含有較高的鉻和鉬，又稱鈷鉻鉬合金，具有極為優(yōu)異的耐腐蝕性（比不銹鋼高40倍）和耐磨性（在所有醫(yī)用金屬材料中，其耐磨性最好）通過精密鑄造成形狀復(fù)雜的精密修復(fù)體綜合力學(xué)性能和生物相容性良好；植入體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生明顯的組織反應(yīng)，適合于制造體內(nèi)承載苛刻的長期植入件。

制造人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及接骨板、骨釘、關(guān)節(jié)扣釘和骨針，及人工心臟瓣膜等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用醫(yī)用金屬材料：鈷基合金優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用20醫(yī)用鈷基合金更適用于體內(nèi)承載條件苛刻的長期植入件。醫(yī)用鈷基合金更適用于體內(nèi)承載條件苛刻的長期植入件。21醫(yī)用金屬材料：鈦基合金Ti合金的強(qiáng)度可達(dá)到很高的水平，比強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍；

耐疲勞、耐蝕性均優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金。Ti合金對(duì)人體毒性小，密度小，彈性模量接近于天然骨，是較佳的金屬生物醫(yī)用材料。缺點(diǎn)：抗斷裂強(qiáng)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。優(yōu)點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：鈦基合金優(yōu)點(diǎn)22廣泛用于制作各種人工關(guān)節(jié)、牙床、人工心臟瓣膜、頭蓋骨修復(fù)等方面。EL1Ti6Al4V鈦基合金制作的骨釘和骨板應(yīng)用廣泛用于制作各種人工關(guān)節(jié)、牙床、人工心臟瓣膜、頭蓋骨修復(fù)等23頭顱微型鋼板頭顱微型鋼板24醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金自1951年美國首次報(bào)道Au-Cd（金-鎘）合金具有形狀記憶效應(yīng)以來，目前已發(fā)現(xiàn)有20多種記憶合金，其中以鎳鈦合金在臨床上應(yīng)用最大。在不同的溫度下表現(xiàn)為不同的金屬結(jié)構(gòu)相。如低溫時(shí)為單斜結(jié)構(gòu)相，高溫時(shí)為立方體結(jié)構(gòu)相，前者柔軟可隨意變形，如拉直式屈曲，而后者剛硬，可恢復(fù)原來的形狀，并在形狀恢復(fù)過程中產(chǎn)生較大的恢復(fù)力。醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金自1951年美國首次報(bào)道Au-Cd25形狀記憶合金可分為三種形狀記憶合金可分為三種26醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金特點(diǎn)：奇特的形狀記憶功能，質(zhì)輕，磁性微弱，強(qiáng)度較高，耐疲勞性能，高回彈性和生物相容性好等。

管腔狹窄的治療（喉氣管狹窄、食道狹窄等）口腔科：用這種材料做成的種植牙具有齒槽骨切口小，固定牢靠等優(yōu)點(diǎn)。骨科：人工關(guān)節(jié)，斷骨連接，彎曲脊柱矯正。血管外科：治療主動(dòng)脈瘤、冠狀動(dòng)脈和椎動(dòng)脈狹窄等。應(yīng)用特點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金特點(diǎn)：奇特的形狀記憶功能，質(zhì)輕，磁27形狀記憶合金的應(yīng)用舉例支架的類型按照在血管內(nèi)展開的方式：1）自展式（彈性材料）2）球囊擴(kuò)張式形狀記憶合金的應(yīng)用舉例支架的類型按照在血管內(nèi)展開的方式：28心血管支架（球囊擴(kuò)張式）心血管支架（球囊擴(kuò)張式）29醫(yī)用金屬材料：貴金屬

一類金屬（金，銀，鉑，鈀等）或合金，如金子具有極高的抗氧化性和抗腐蝕性。貴金屬具有獨(dú)特穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能、優(yōu)異的加工特性、對(duì)人體組織無毒副作用、刺激小等優(yōu)良的生物學(xué)性能?？谇豢频凝X科修復(fù)，也可用于小型植入式電子醫(yī)療器械。應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：貴金屬一類金屬（金，銀，鉑，鈀等）或合金，如30醫(yī)用金屬材料：純金屬鉭（Ta）良好的抗生理腐蝕性和可塑性，獨(dú)特的表面負(fù)電性使其具有優(yōu)良的抗血栓性能和生物相容性，還有很高的抗缺口裂紋能力。接骨板、種植牙根、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(bǔ)；鉭絲和箔用于縫合修補(bǔ)神經(jīng)、肌腱和血管；還用于血管內(nèi)支架及人工心臟。資源少、價(jià)格較高，使其推廣受很大限制。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用醫(yī)用金屬材料：純金屬鉭（Ta）良好的31醫(yī)用金屬材料：純金屬鈮性能和應(yīng)用范圍與鉭非常相似，用于修補(bǔ)顱骨和制作醫(yī)療器械。由于來源困難，價(jià)格昂貴，使用受到限制，主要用于制造髓內(nèi)釘?shù)?。缺點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：純金屬鈮性能和應(yīng)用范圍與鉭非常相似，用于修補(bǔ)顱32醫(yī)用金屬材料：純金屬鉻化學(xué)性能與金屬鈦相似，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(bǔ)顱骨，可加工成各種板、帶、線材在臨床上使用。醫(yī)用鉻可與鈦等同使用.價(jià)格較貴，在臨床中較難推廣。缺點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：純金屬鉻化學(xué)性能與金屬鈦相似，耐蝕性能、加工性332）醫(yī)用高分子材料高分子：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)用的、尤其能在機(jī)體內(nèi)使用的高分子材料。

人工器官醫(yī)療用品（輸血輸液用具、心導(dǎo)管、角膜接觸鏡、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(hù)理用品等）藥用高分子（作為賦形劑、合成新型藥物）應(yīng)用2）醫(yī)用高分子材料高分子：分子量在幾萬至幾百萬，如蛋白質(zhì)、棉34天然高分子材料人類機(jī)體的皮膚、肌肉、組織和器官都是由高分子化合物組成的，天然高分子生物材料是人類最早使用的醫(yī)用材料之一。功能多樣性、與機(jī)體的相容性、生物可降解性以及對(duì)其進(jìn)行改性與復(fù)合和雜化等研究。分類：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由于結(jié)構(gòu)和組成的差異，表現(xiàn)出不同的性質(zhì)，應(yīng)用于不同的方面。優(yōu)點(diǎn)天然高分子材料人類機(jī)體的皮膚、肌肉、組織和器官都是由高分子化35合成高分子生物材料定義：利用聚合方法制備的一類生物材料。由于合成高分子可以通過組成和結(jié)構(gòu)控制而具有多種多樣的物理和化學(xué)性質(zhì)。這是一門新興的邊緣學(xué)科，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、人造血液等的最主要的也是用量最大的生物材料。合成高分子生物材料定義：利用聚合方法制備的一類生物材料。由于36合成高分子材料

合成高分子材料的組成物（單體，添加劑等）可能向生物環(huán)境釋放，有可能導(dǎo)致毒性反應(yīng)。其彈性模量低和彈性常使其不能用于承受較大負(fù)荷的體位的修復(fù)。分類：生物不可降解的：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、丙烯酸酯水凝膠等。生物可降解的：聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙內(nèi)酯、乳酸一乙醇酸共聚物和聚β一羥基丁酸酯等。缺點(diǎn)合成高分子材料缺點(diǎn)37合成高分子材料：硅橡膠平均分子量>40萬，有機(jī)硅彈性體的主要成分，是含有硅原子的特種合成橡膠的總稱。無毒無味、生物相容性好、耐生物老化、較好的抗凝血性、長期植入體內(nèi)物理性能下降甚微、耐高溫嚴(yán)寒（-90°C－250°C）良好的電絕緣性、耐氧老化性、耐光老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性等。粘合劑、導(dǎo)管、整形和修復(fù)外科（人工關(guān)節(jié)、皮膚擴(kuò)張、燒傷的皮膚創(chuàng)面保護(hù)、人工鼻梁、人工耳廓和人工眼環(huán)）、胎頭吸引器，人造血管，鼓膜修護(hù)片等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用合成高分子材料：硅橡膠平均分子量>40萬，有機(jī)硅彈性體的主要38合成高分子材料：聚氨酯定義：聚醚、聚酯和二異氰酸酯的總稱。具有良好的延伸性和抗撓曲性，強(qiáng)度高、耐磨損，血液相容性、抗血栓性能好，且不損傷血液成分，使其在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。人工心臟搏動(dòng)膜、心血管醫(yī)學(xué)元件、人工心臟、輔助循環(huán)、人工血管、體外循環(huán)血液路、藥物釋放體系、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的密封劑等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用合成高分子材料：聚氨酯定義：聚醚、聚酯和二異氰酸酯的總稱。優(yōu)39合成高分子材料：環(huán)氧樹脂基本特性是所用單體中至少含有一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)。環(huán)氧基可與含有“活潑氫”的化合物發(fā)生反應(yīng)，因此可用適當(dāng)?shù)陌坊蚰承┧犷惔呋骶鄯磻?yīng)。與玻璃布一起用于骨折的開放性復(fù)位和固定，粘合骨頭加強(qiáng)氧化鋁的髖關(guān)節(jié)髁，牙科充填材料，電子起搏器與體液分開的保護(hù)層（灌封）。眼瞼修補(bǔ)術(shù)和加固顱動(dòng)脈瘤和腦電極探針的絕緣等。應(yīng)用合成高分子材料：環(huán)氧樹脂基本特性是所用單體中至少含有一個(gè)環(huán)氧40合成高分子材料：聚氯乙烯定義：是由單體氯乙烯聚合而成的合成樹脂，是用量最大的醫(yī)用高分子材料。原料豐富、聚合容易、抗凝血性能良好，但耐熱性不高（<70℃）。通過添加物的應(yīng)用可使改變?yōu)榫哂锌汕鼡闲阅?。用量最大的是制作塑料輸血輸液袋，可提高紅細(xì)胞和血小板的生存率；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(bǔ)面部組織、青光眼引流管和中耳孔等。軟質(zhì)PVC的毒性問題仍有爭議，目前只能用于制造與人體短期接觸的制品。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用缺點(diǎn)合成高分子材料：聚氯乙烯定義：是由單體氯乙烯聚合而成的合成樹41合成高分子材料：聚甲基丙烯酸甲酯又稱有機(jī)玻璃，屬于丙烯酸類塑料，是目前塑料中透明度最好的一種。具有良好的生物相容性、耐老化性，機(jī)械強(qiáng)度較高。

用于剜出后的植入物、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、鼻竇的植入性引管、經(jīng)皮裝置和用于實(shí)驗(yàn)的標(biāo)本箱及人工器官外殼等；增補(bǔ)面部的軟和硬組織；顱骨缺損時(shí)的替代骨片；充填乳突切除后的遺留腔隙；聽小骨部分的替代物和脊椎鼓節(jié)段的固定，牙科某些直接充填樹脂的基礎(chǔ)等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用合成高分子材料：聚甲基丙烯酸甲酯又稱有機(jī)玻璃，屬于丙烯酸類塑423）無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料18世紀(jì)初開始應(yīng)用包括生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大類。無毒、與生物體組織有良好的生物相容性、耐腐蝕。齒科、骨科修復(fù)和植入材料。脆性材料，容易破裂，發(fā)展方向應(yīng)向開發(fā)復(fù)合（多相）生物材料以及在金屬基體上加涂無機(jī)生物陶瓷涂層（薄膜）材料的方面引導(dǎo)。

優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用缺點(diǎn)3）無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料18世紀(jì)初開始應(yīng)用包括生物陶瓷、生物玻璃43根據(jù)其在生理環(huán)境中的化學(xué)活性和性質(zhì)可分為：近似于惰性：長期暴露于生理環(huán)境下能保持穩(wěn)定。表面活性：起到了適合新生骨沉積的生理支架作用?？晌招裕赫T導(dǎo)骨質(zhì)生長，并隨之被新組織所替代。復(fù)合型：生物陶瓷與生物陶瓷或與其他復(fù)合而成肌肉一骨骼系統(tǒng)的修復(fù)和替換，也可用于心血管系統(tǒng)的修復(fù)、制作藥物釋放和傳遞的載體。復(fù)合型的生物陶瓷還可以用于制造人工腱和韌帶等。無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：生物陶瓷應(yīng)用根據(jù)其在生理環(huán)境中的化學(xué)活性和性質(zhì)可分為：無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：44無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：生物玻璃經(jīng)特別設(shè)計(jì)的化學(xué)組成可誘發(fā)生物活性的含氧化硅化合物。

人工骨用生物醫(yī)學(xué)玻璃，它具有良好的耐酸堿腐蝕特性、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，通過在磁場下發(fā)熱的特性或其內(nèi)部的同位素放出的射線殺死癌細(xì)胞，也有良好的生物相容性；人工齒冠用生物醫(yī)學(xué)玻璃陶瓷，具有制作容易、審美性高、強(qiáng)度高、適應(yīng)性好、生物相容性好、類似天然齒等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：生物玻璃經(jīng)特別設(shè)計(jì)的化學(xué)組成可誘發(fā)生物活性45無機(jī)生物材料：碳素材料主要有三種：玻璃碳、低溫各向同性碳和超低溫各向同性碳。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的一類惰性材料。它的最大優(yōu)點(diǎn)是血液相容性好，具有極好的抗血栓性，不可滲透性，再加上優(yōu)良的力學(xué)性能。制造心血管修復(fù)體的重要材料、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(yùn)動(dòng)磨損表面作為減磨涂層和血液凈化等。應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)無機(jī)生物材料：碳素材料主要有三種：玻璃碳、低溫各向同性碳和超464）雜化生物材料是由活體材料和非活體材料組成的復(fù)合體。它主要包括合成材料與生物體高分子材料或與細(xì)胞的雜化。從廣義上講，它包括所有的人工材料與生物體高分子和生理活性物質(zhì)的雜化。分類：用于組織結(jié)構(gòu)材料的多糖類等生理活性物質(zhì)雜化材料以固定酶為代表的功能性雜化材料雜化細(xì)胞人工胰臟、人工肝臟、人工胸腺、人工腎臟、人工皮和人工血管等。應(yīng)用4）雜化生物材料是由活體材料和非活體材料組成的復(fù)合體。它主要475）生物復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料。目的：進(jìn)一步提高或改善某一種生物材料的性能。此類材料主要用于修復(fù)及替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能。根據(jù)不同的基材：高分子基金屬基陶瓷基復(fù)合材料根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應(yīng)類型和程度，生物惰性的生物活性的可生物降解的吸收的復(fù)合材料5）生物復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材48刀鋒戰(zhàn)士：奧斯卡·皮斯托瑞斯價(jià)值1.5萬英鎊、由全碳素纖維和部分鈦合金制造的名為“飛豹”的義肢

1904年，美國人喬治·艾塞爾在圣路易斯奧運(yùn)會(huì)上穿著木質(zhì)左腿獲得6枚體操獎(jiǎng)牌刀鋒戰(zhàn)士：奧斯卡·皮斯托瑞斯價(jià)值1.5萬英鎊、由全碳素纖維和49人工器官的概述定義：人工器官主要研究模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能，用人工材料和電子技術(shù)制成部分或全部替代人體自然器官功能的機(jī)械裝置和電子裝置。當(dāng)人體器官病損而用常規(guī)方法不能醫(yī)治時(shí)，有可能給病人使用一個(gè)人工制造的器官來取代或部分取代病損的自然器官，補(bǔ)償或修復(fù)或輔助其功能。人工器官的概述定義：人工器官主要研究模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能50人工器官的概述發(fā)展：20世紀(jì)80年代以來，人工器官的研究和應(yīng)用迅速發(fā)展，可以說，人體除大腦尚無人工大腦替代外，幾乎人體各個(gè)器官都在進(jìn)行人工模擬研制中，其中有不少人工器官已成功地用于臨床。人工器官的概述發(fā)展：20世紀(jì)80年代以來，人工器官的研究和應(yīng)51人工材料和人工器官概要課件52人工器官分類（1）支持運(yùn)動(dòng)功能的人工器官：如人工關(guān)節(jié)、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌電控制人工假肢等。（2）血液循環(huán)功能的人工器官：如人工心臟及其輔助循環(huán)裝置、人工心臟瓣膜、人工血管、人工血液等。（3）呼吸功能的人工器官：如人工肺（人工心肺機(jī)）、人工氣管、人工喉等。（4）血液凈化功能的人工器官：如人工腎（血液透析機(jī)）、人工肺等。（5）消化功能的人工器官：如人工食管、人工膽管、人工腸等。人工器官分類（1）支持運(yùn)動(dòng)功能的人工器官：53人工器官分類（6）排尿功能的人工器官：如人工膀胱、人工輸尿管、人工尿道等。（7）內(nèi)分泌功能的人工器官：如人工胰、人工胰島細(xì)胞。（8）生殖功能的人工器官：如人工子宮、人工輸卵管、人工睪丸等。（9）神經(jīng)傳導(dǎo)功能的人工器官：如心臟起搏器、膈起搏器等。（10）感覺功能的人工器官：如人工視覺、人工聽覺（人工耳蝸）、人工晶體、人工角膜、人工聽骨、人工鼻等。（11）其他類：人工硬脊膜、人工皮膚等。人工器官分類（6）排尿功能的人工器官：54人工腎的概述定義：又稱人工透析機(jī)，是用人工方法模仿人體腎小球的過濾作用，在體外循環(huán)的情況下，去除人體血液內(nèi)過剩的含氮化合物、新陳代謝產(chǎn)物或逾量藥物等，調(diào)節(jié)水和電解質(zhì)平衡，以使血液凈化的一種高技術(shù)醫(yī)療儀器。需求：全世界每天約有10.6萬個(gè)新病人進(jìn)入常規(guī)血透治療，其中僅5%可望進(jìn)行腎移植。目前我國慢性腎功能衰竭發(fā)病率為每年每百萬人口50~100人。人工腎的概述定義：又稱人工透析機(jī)，是用人工方法模仿人體腎小球55人工腎的概述發(fā)展：1913年英國的阿黛爾用硝棉膠膜作為透析膜，生理鹽水作為透析液為腎病患者進(jìn)行透析。這就是人工腎的前驅(qū)研究。1935年黑斯首次將透析技術(shù)用于臨床。1943年荷蘭醫(yī)生科爾夫制成了第一個(gè)人工腎，首次以機(jī)器代替人體的重要器官。1960年，美國外科醫(yī)生斯克里布納發(fā)明了一種塑料連接器，可永久裝進(jìn)病人前臂，連接動(dòng)脈和靜脈，與人工腎極容易連接，不會(huì)損傷血管，這樣就能夠?yàn)椴∪碎L期進(jìn)行血液透析治療。人工腎的概述發(fā)展：56德國貝朗全電腦控制血液透析儀德國貝朗全電腦控制血液透析儀57人工腎原理需從病人動(dòng)脈將血液引流出來，在人工腎經(jīng)過透析后再從靜脈輸入病人體內(nèi)。核心部分是一種用高分子材料（稱為膜材料）制成的透析器。這種膜材料具有半通透特性，可代替腎小球以實(shí)現(xiàn)其毛細(xì)血管壁的濾過功能，達(dá)到血液凈化的目的。當(dāng)今世界上有300多種產(chǎn)品的人工腎，所用透析膜材料有30多種。透析型人工腎由三部分組成：血液凈化系統(tǒng)（透析器）、透析液供給系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。人工腎原理需從病人動(dòng)脈將血液引流出來，在人工腎經(jīng)過透析后再從58人工肝概念：又稱人工肝支持系統(tǒng)(ArtificialLiversupportsystem,ALSS)。就是借助人工干預(yù)使肝臟功能得以暫時(shí)替代，從而為患者自身細(xì)胞再生及功能恢復(fù)創(chuàng)造較好的內(nèi)環(huán)境及寶貴的時(shí)間。人工肝與其它內(nèi)科治療的主要區(qū)別在于前者主要通過“功能替代”治病，后者主要通過“功能加強(qiáng)”治病。人工肝的研究始于20世紀(jì)50年代人工肝概念：又稱人工肝支持系統(tǒng)(ArtificialLiv59人工肝的應(yīng)用國內(nèi)主要用于急慢性肝功能衰竭的支持治療，為自身肝細(xì)胞功能再生及功能恢復(fù)創(chuàng)造條件。國外主要作為肝移植前的暫時(shí)維持手段及移植后的肝臟最初無功能狀態(tài)時(shí)的暫時(shí)替代。適應(yīng)癥有：重癥肝炎、肝衰竭、血小板減少性紫癜、多發(fā)性骨髓瘤、高血脂、全身性紅斑狼瘡、重癥肌無力、藥物中毒、重度血型不合妊娠等。人工肝的應(yīng)用國內(nèi)主要用于急慢性肝功能衰竭的支持治療，為自身肝60人工肝的分類根據(jù)其組成和性質(zhì)主要可分三類：（1）非生物型：又稱物理型，主要通過物理或機(jī)械的方法進(jìn)行治療，如血漿置換、膽紅素吸附等。（2）生物型：將生物部分如同種及異種肝細(xì)胞與合成材料相結(jié)合組成特定的裝置，患者的血液或血漿通過該裝置進(jìn)行物質(zhì)交換和解毒轉(zhuǎn)化等。（3）混合型：由生物及非生物型組成的具有兩者功能的人工肝支持系統(tǒng)。人工肝的分類根據(jù)其組成和性質(zhì)主要可分三類：61人工肺人工肺指用血?dú)饨粨Q，調(diào)節(jié)血內(nèi)氧氣和二氧化碳含量，取代人體肺功能的裝置，又稱氧合器。人工心肺機(jī)就是由氧合器和血泵及輔助設(shè)備組成的，能進(jìn)行體外循環(huán)的機(jī)械裝置。應(yīng)用：心臟手術(shù)的體外循環(huán)、肺移植的輔助呼吸、急性呼吸衰竭的輔助治療等。當(dāng)代人工心肺機(jī)結(jié)構(gòu)已十分復(fù)雜，由微機(jī)控制。自動(dòng)控制流量，實(shí)時(shí)檢測動(dòng)、靜脈壓力及血氧飽和度、二氧化碳分壓并顯示，具有血位報(bào)警及氣泡報(bào)警系統(tǒng)，并具有自動(dòng)停止裝置。人工肺人工肺指用血?dú)饨粨Q，調(diào)節(jié)血內(nèi)氧氣和二氧化碳含量，取代人62人工心臟定義：人工心臟是利用機(jī)械的方法把血液輸送到全身各器官以代替心臟的功能的裝置。人工心臟可分為暫時(shí)性，即部分取代心臟的輔助性人工心臟；長期性，即取代整個(gè)心臟的全人工心臟。人工心臟定義：人工心臟是利用機(jī)械的方法把血液輸送到全身各器官63人工心臟的發(fā)展1895年，試制人工心臟泵對(duì)機(jī)體的組織和器官進(jìn)行灌流。本世紀(jì)30年代，研制出世界上第一個(gè)人工心臟。暫時(shí)的輔助性人工心臟，實(shí)際上是一種體外循環(huán)機(jī)。1957年美國開始完全人工心臟的研究。1958年制成塑料的人工心臟，并進(jìn)行了以人工心臟置換狗心臟的試驗(yàn)，但這只狗只活了90分鐘。1969年，人工心臟用于人體。人工心臟的發(fā)展1895年，試制人工心臟泵對(duì)機(jī)體的組織和器官進(jìn)64人工心臟的發(fā)展1982年，美國的威廉.德夫里斯博士給克拉克植入一顆名叫賈維克的人類第一個(gè)人造心臟，開創(chuàng)了人造心臟移植的先河。1993年1月11日，亞利桑那大學(xué)醫(yī)學(xué)中心為一名婦女移植了第一顆卡迪奧威斯特人造心臟作為等待人心臟的過渡手段。一兩個(gè)月后人造心臟取出，醫(yī)生給她移植了人心。目前，全人工心臟僅僅用于極少數(shù)的人群。研究人員也在努力對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)使其幫助人們延長生命同時(shí)降低并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。人工心臟的發(fā)展1982年，美國的威廉.德夫里斯博士給克拉克植65全人工心臟CardioWest全人工心臟AbioCor全人工心臟

全人工心臟CardioWest全人工心臟AbioCor全人工66全人工心臟2001年7月2日，世界上第一例全植入式人工心臟植入手術(shù)在美國獲得成功。名為AbioCor。重約兩磅，呈柚子狀，材料是塑料和鈦。151天身亡。完全代替心室功能并能完整植入體內(nèi)的人工心臟，不依賴體外的機(jī)器工作，能給病人更多活動(dòng)能力。由4部分構(gòu)成：金屬鈦的心臟本體、微型鋰電池、控制系統(tǒng)以及外接電池組。人造心臟本體取代患者心臟的左右心室，微型鋰電池和控制系統(tǒng)將植入患者的腹腔，外接電池組不植入人體，而是通過安裝在腹部表皮下的插座向植入的微型鋰電池充電。鋰電池能量耗盡的時(shí)候由外掛電池組充電。全人工心臟2001年7月2日，世界上第一例全植入式人工心臟植67有兩個(gè)替代左右心室的腔室，4個(gè)接口，分別連接左右心房、主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈。兩個(gè)腔室中間是電動(dòng)機(jī)和泵，在心臟與血管的接口部分裝有活塞，以代替心臟瓣膜的功能。有兩個(gè)替代左右心室的腔室，4個(gè)接口，分別連接左右心房、主動(dòng)脈68人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展1.泵的進(jìn)展理論上講搏動(dòng)性血流更適于人體生理特點(diǎn)，但是它必須有活瓣、彈性隔膜以及巨大的心室容量。非搏動(dòng)性人工心臟需要高效的能源與軸承密封或電磁軸承以減少血栓形成，維持正常器官功能，它需要更高的血管內(nèi)壓，并能造成器官血流和生化特點(diǎn)的變化。從全人工心臟的永久性應(yīng)用來看進(jìn)一步發(fā)展非搏動(dòng)性泵更有利于人工心臟解決血栓和全置入人體的問題。從泵血的方式來看，傳統(tǒng)的氣動(dòng)泵正由可攜帶性、可置入性、可壓縮性好的電動(dòng)泵代替。人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展1.泵的進(jìn)展69人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展2.能源的演變從應(yīng)用的功能設(shè)置來看可分為外置型與內(nèi)置型和固定型與可移動(dòng)型，從實(shí)用性來看，可移動(dòng)內(nèi)置電源最為理想。主要有三個(gè)研究方向：高能電池（核能電池）、高效儲(chǔ)電瓶（代表產(chǎn)品為鋰電）、經(jīng)皮充電（研究最熱、最有希望的技術(shù)之一）：利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行經(jīng)皮能量傳輸人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展2.能源的演變70人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展3.選用材料

高分子材料：針對(duì)人工心臟的特點(diǎn)聚脂類有較好的應(yīng)用前途。今后可能利用人工材料的特點(diǎn)體外塑行以微創(chuàng)手術(shù)將人工心臟置入人體，或者將人工材料做成人體可降解材料，使其在一定時(shí)期后功能完成后自然降解，以免除二次手術(shù)。人工合金對(duì)人工心臟也做出了較大的貢獻(xiàn)，如鎳－鈦合金曾經(jīng)作為人工心臟瓣膜、心室，其堅(jiān)固性、輕質(zhì)、表面光滑性非常適于人工心臟。近來有人做成鎳－鈦－鋯合金其優(yōu)越性更為突出。人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展3.選用材料71人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展4.人工心臟的調(diào)節(jié)

人工心臟的可調(diào)節(jié)性是其又一突出進(jìn)展。將人工心臟與集成電路芯片結(jié)合起來根據(jù)自體適時(shí)需要控制人工心臟的做功。如LD－PACEⅡ左室輔助循環(huán)可以根據(jù)病人的心電圖按1：1到1：8調(diào)節(jié)心臟做功。預(yù)計(jì)將來可以結(jié)合生物傳感器根據(jù)更多血流動(dòng)力學(xué)指征進(jìn)行自身調(diào)節(jié)。人工心臟結(jié)構(gòu)與材料學(xué)進(jìn)展4.人工心臟的調(diào)節(jié)72人工心臟的臨床應(yīng)用短期心室支持主要用于輔助心臟渡過其急性期病變的可逆性心臟疾病和部分短期內(nèi)可以等到供心的心臟移植患者。前者見于急性心肌炎、心室部分切除、骨髂肌心肌成形、心臟人工瓣膜置換術(shù)后等。人工心臟長期應(yīng)用主要用于等待同種心臟移植或永久攜帶全人工心臟患者，見于終末期心臟病患者。人工心臟的臨床應(yīng)用短期心室支持主要用于輔助心臟渡過其急性期病73人工心臟的展望在中國每年有1000萬心臟衰竭的患者，其中200~300萬人因心衰而死亡，但每年卻只有50個(gè)患者有機(jī)會(huì)接受心臟移植手術(shù)。近10年，國外在人工心臟的研究與臨床應(yīng)用進(jìn)展迅速，許多產(chǎn)品已商業(yè)化、性能良好，在臨床運(yùn)用中搶救了許多重癥心力衰竭病人的生命，但是諸如術(shù)后出血、血栓栓塞、感染、腎功能衰竭、多器官功能衰竭等并發(fā)癥發(fā)生率仍較高，嚴(yán)重影響患者的生存率。發(fā)展方向：研制小型化、高功能、少并發(fā)癥、為病人提供高生活質(zhì)量的完全植入式人工心臟。人工心臟的展望在中國每年有1000萬心臟衰竭的患者，其中2074本章小結(jié)生物醫(yī)學(xué)材料定義、發(fā)展基本要求分類及介紹（醫(yī)用金屬材料，無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料，高分子生物材料，雜化生物材料，復(fù)合生物材料）人工器官人工腎人工肝人工肺人工心臟本章小結(jié)生物醫(yī)學(xué)材料75生物材料和人工器官生物材料和人工器官76主要內(nèi)容生物醫(yī)學(xué)材料定義、發(fā)展基本要求分類及介紹人工器官人工腎人工肝人工心臟人工肺主要內(nèi)容生物醫(yī)學(xué)材料77生物醫(yī)學(xué)材料定義：生物材料（Biomaterials）即生物醫(yī)學(xué)材料（BiomedicalMaterials），指“以醫(yī)療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無生命的材料”。它是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中的最新分支學(xué)科，是生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)交叉形成的邊緣學(xué)科。生物材料是研制人工器官及一些重要醫(yī)療技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，每一種新型生物材料的發(fā)現(xiàn)都引起了人工器官及醫(yī)療技術(shù)的飛躍。生物醫(yī)學(xué)材料定義：生物材料（Biomaterials）即生物78生物材料的發(fā)展概述3500年前，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(bǔ)受傷的顱骨。2500年前，中國和埃及的墓葬中就發(fā)現(xiàn)有假牙、假鼻和假耳。人類很早就用黃金來修復(fù)缺損的牙齒，并沿用至今。16世紀(jì)開始人們用黃金板修復(fù)顎骨，陶材做齒根，用金屬固定內(nèi)骨板，以及用金屬種植牙齒等。生物材料的發(fā)展概述3500年前，古埃及人就開始利用棉纖維、馬79生物材料的發(fā)展概述生物醫(yī)學(xué)材料在2010年的全球市場規(guī)模達(dá)320.9億美元。西方國家在醫(yī)學(xué)上消耗的生物材料每年以10%～20%的速度增長，我國也以約20%的速度迅速增長。我國生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)取得很大進(jìn)步，但是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理，細(xì)分程度低，一般、傳統(tǒng)和初級(jí)的產(chǎn)品占多數(shù)，高端產(chǎn)品仍以進(jìn)口為主；研究仍以仿制為主，缺少真正具有自主技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品；從事生物醫(yī)學(xué)材料的大企業(yè)太少；生物醫(yī)學(xué)材料的主要原材料也依靠進(jìn)口。生物材料的發(fā)展概述生物醫(yī)學(xué)材料在2010年的全球市場規(guī)模達(dá)380生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求材料與機(jī)體組織發(fā)生的兩種反應(yīng)：活體系統(tǒng)材料材料反應(yīng)宿主反應(yīng)包括生物環(huán)境對(duì)材料的腐蝕、降解、磨損和性質(zhì)退化，甚至破壞。包括局部和全身反應(yīng)，如炎癥、細(xì)胞毒性、凝血、過敏、致癌、畸形和免疫反應(yīng)等。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求材料與機(jī)體組織發(fā)生的兩種反應(yīng)：活體系統(tǒng)81生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求（一）生物相容性①對(duì)人體無毒、無刺激、無致畸、致敏、致突變或致癌作用；②生物相容性好，在體內(nèi)不被排斥，無炎癥，無慢性感染，種植體不致引起周圍組織產(chǎn)生局部或全身性反應(yīng)，最好能與骨形成化學(xué)結(jié)合，具有生物活性；③無溶血、凝血反應(yīng)等。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求（一）生物相容性82生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(二)化學(xué)穩(wěn)定性①耐體液侵蝕，不產(chǎn)生有害降解產(chǎn)物；②不產(chǎn)生吸水膨潤、軟化變質(zhì)；③自身不變化等。(三)力學(xué)條件①足夠的靜態(tài)強(qiáng)度，如抗彎、抗壓、拉伸、剪切等；②具有適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ亢陀捕龋虎勰推?、摩擦、磨損、有潤滑性能。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(二)化學(xué)穩(wěn)定性83生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(四)其它要求①良好的空隙度，體液及軟硬組織易于長入；②易加工成形，使用操作方便；③熱穩(wěn)定好，高溫消毒不變質(zhì)等性能。生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求(四)其它要求84材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)—材料反應(yīng)生物機(jī)體作用于生物材料－材料反應(yīng)，其結(jié)果可導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)破壞和性質(zhì)改變而喪失其功能?？煞譃槿缦氯齻€(gè)方面：金屬腐蝕聚合物降解磨損材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)—材料反應(yīng)生物機(jī)體作用于生物材料－材料85金屬腐蝕生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：（1）含鹽的溶液是極好的電解質(zhì)，促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕和水解；（2）組織中存在具有催化或迅速破壞外來成分能力的多種分子和細(xì)胞。多為局部腐蝕，具體包括應(yīng)力腐蝕開裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕等，導(dǎo)致生物材料整體破壞?？赡軙?huì)有物質(zhì)溶入生物組織中，并對(duì)生物體組織產(chǎn)生毒性反應(yīng)，造成組織的損害。金屬腐蝕生物體內(nèi)的腐蝕性環(huán)境：86聚合物降解在長期使用過程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、酸堿及微生物等因素作用，逐漸失去彈性，出現(xiàn)裂紋，變硬、變脆或變軟、發(fā)粘、變色等，從而使它的物理機(jī)械性能越來越差的現(xiàn)象。聚合物老化易形成的碎片、顆粒、小分子量單體物質(zhì)。對(duì)耐久性器件，必須保持一定強(qiáng)度和其它機(jī)械性能，老化產(chǎn)物不能對(duì)周圍組織有毒害作用。聚合物降解在長期使用過程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水87磨損人工關(guān)節(jié)由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人體后，磨損造成在關(guān)節(jié)周圍組織形成黑褐色稠物，從而引起疼痛。目前，大量的人工髖關(guān)節(jié)是由堅(jiān)硬的金屬或陶瓷的股骨頭與超高分子聚乙烯的髖臼杯組合成，然而它的壽命也不超過25年。假體失敗的主要原因是超高分子聚乙烯磨損顆粒所造成的界面骨溶解，從而導(dǎo)致假體松動(dòng)。這種磨損顆粒所導(dǎo)致的異物－巨細(xì)胞反應(yīng)，又稱顆粒病，是晚期失敗的最主要原因。磨損人工關(guān)節(jié)由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人體88生物醫(yī)學(xué)材料的分類按材料的屬性分類生物醫(yī)學(xué)材料1）醫(yī)用金屬材料2）高分子生物材料3）無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料4）雜化生物材料5）復(fù)合生物材料金屬類原材料占36.2%，其次為陶瓷類原料及高分子聚合物，分別占24.7%及23.7%。最具成長潛力的是高分子聚合物原料。生物醫(yī)學(xué)材料的分類按材料的屬性分類生物醫(yī)學(xué)材料1）醫(yī)用金屬材891）醫(yī)用金屬材料一類生物惰性材料，除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能，具有良好的生物力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外，還必須具有優(yōu)良的抗生理腐蝕性、生物相容性、無毒性和簡易可行及確切的手術(shù)操作技術(shù)。金屬材料是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料，已成為骨和牙齒等硬組織修護(hù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造的主要材料。1）醫(yī)用金屬材料一類生物惰性材料，除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲90常用醫(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、鈮和鉻等常用醫(yī)用金屬材料不銹鋼91醫(yī)用金屬材料：不銹鋼鐵基耐蝕合金（一般由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、硅組成），易加工，價(jià)格低廉。不銹鋼的耐蝕性和屈服強(qiáng)度可以通過冷加工而提高，避免疲勞斷裂。一般制成多種形狀，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，還用于制作各種醫(yī)療儀器和手術(shù)器械。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用醫(yī)用金屬材料：不銹鋼鐵基耐蝕合金（一般92醫(yī)用金屬材料：不銹鋼按顯微（金相）組織的特點(diǎn)可分為:奧氏體不銹鋼（300系）鐵素體不銹鋼（400系）馬氏體不銹鋼（200系）沉淀硬化型不銹鋼等家用品不銹鋼：430：鐵+12％以上的鉻304（18-8）：鐵+18％鉻+8％鎳316（18-10）：鐵+18％鉻+12％鎳+2.5%鉬

醫(yī)用金屬材料：不銹鋼按顯微（金相）組織的特點(diǎn)可分為:家用品不933Cr13和4Crl3型馬氏體不銹鋼用于醫(yī)療器械，如刀、剪、止血鉗、針頭等。00Cr18Ni10型奧氏體不銹鋼可制作各種人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器；在口腔科常用于鑲牙、矯形和牙根種植等器件的制作。不銹鋼骨固定螺釘和骨固定板3Cr13和4Crl3型馬氏體不銹鋼用于醫(yī)療器械，如刀、剪94醫(yī)用金屬材料：鈷基合金

含有較高的鉻和鉬，又稱鈷鉻鉬合金，具有極為優(yōu)異的耐腐蝕性（比不銹鋼高40倍）和耐磨性（在所有醫(yī)用金屬材料中，其耐磨性最好）通過精密鑄造成形狀復(fù)雜的精密修復(fù)體綜合力學(xué)性能和生物相容性良好；植入體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生明顯的組織反應(yīng)，適合于制造體內(nèi)承載苛刻的長期植入件。

制造人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及接骨板、骨釘、關(guān)節(jié)扣釘和骨針，及人工心臟瓣膜等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用醫(yī)用金屬材料：鈷基合金優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用95醫(yī)用鈷基合金更適用于體內(nèi)承載條件苛刻的長期植入件。醫(yī)用鈷基合金更適用于體內(nèi)承載條件苛刻的長期植入件。96醫(yī)用金屬材料：鈦基合金Ti合金的強(qiáng)度可達(dá)到很高的水平，比強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍；

耐疲勞、耐蝕性均優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金。Ti合金對(duì)人體毒性小，密度小，彈性模量接近于天然骨，是較佳的金屬生物醫(yī)用材料。缺點(diǎn)：抗斷裂強(qiáng)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。優(yōu)點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：鈦基合金優(yōu)點(diǎn)97廣泛用于制作各種人工關(guān)節(jié)、牙床、人工心臟瓣膜、頭蓋骨修復(fù)等方面。EL1Ti6Al4V鈦基合金制作的骨釘和骨板應(yīng)用廣泛用于制作各種人工關(guān)節(jié)、牙床、人工心臟瓣膜、頭蓋骨修復(fù)等98頭顱微型鋼板頭顱微型鋼板99醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金自1951年美國首次報(bào)道Au-Cd（金-鎘）合金具有形狀記憶效應(yīng)以來，目前已發(fā)現(xiàn)有20多種記憶合金，其中以鎳鈦合金在臨床上應(yīng)用最大。在不同的溫度下表現(xiàn)為不同的金屬結(jié)構(gòu)相。如低溫時(shí)為單斜結(jié)構(gòu)相，高溫時(shí)為立方體結(jié)構(gòu)相，前者柔軟可隨意變形，如拉直式屈曲，而后者剛硬，可恢復(fù)原來的形狀，并在形狀恢復(fù)過程中產(chǎn)生較大的恢復(fù)力。醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金自1951年美國首次報(bào)道Au-Cd100形狀記憶合金可分為三種形狀記憶合金可分為三種101醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金特點(diǎn)：奇特的形狀記憶功能，質(zhì)輕，磁性微弱，強(qiáng)度較高，耐疲勞性能，高回彈性和生物相容性好等。

管腔狹窄的治療（喉氣管狹窄、食道狹窄等）口腔科：用這種材料做成的種植牙具有齒槽骨切口小，固定牢靠等優(yōu)點(diǎn)。骨科：人工關(guān)節(jié)，斷骨連接，彎曲脊柱矯正。血管外科：治療主動(dòng)脈瘤、冠狀動(dòng)脈和椎動(dòng)脈狹窄等。應(yīng)用特點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：形狀記憶合金特點(diǎn)：奇特的形狀記憶功能，質(zhì)輕，磁102形狀記憶合金的應(yīng)用舉例支架的類型按照在血管內(nèi)展開的方式：1）自展式（彈性材料）2）球囊擴(kuò)張式形狀記憶合金的應(yīng)用舉例支架的類型按照在血管內(nèi)展開的方式：103心血管支架（球囊擴(kuò)張式）心血管支架（球囊擴(kuò)張式）104醫(yī)用金屬材料：貴金屬

一類金屬（金，銀，鉑，鈀等）或合金，如金子具有極高的抗氧化性和抗腐蝕性。貴金屬具有獨(dú)特穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能、優(yōu)異的加工特性、對(duì)人體組織無毒副作用、刺激小等優(yōu)良的生物學(xué)性能?？谇豢频凝X科修復(fù)，也可用于小型植入式電子醫(yī)療器械。應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：貴金屬一類金屬（金，銀，鉑，鈀等）或合金，如105醫(yī)用金屬材料：純金屬鉭（Ta）良好的抗生理腐蝕性和可塑性，獨(dú)特的表面負(fù)電性使其具有優(yōu)良的抗血栓性能和生物相容性，還有很高的抗缺口裂紋能力。接骨板、種植牙根、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(bǔ)；鉭絲和箔用于縫合修補(bǔ)神經(jīng)、肌腱和血管；還用于血管內(nèi)支架及人工心臟。資源少、價(jià)格較高，使其推廣受很大限制。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用醫(yī)用金屬材料：純金屬鉭（Ta）良好的106醫(yī)用金屬材料：純金屬鈮性能和應(yīng)用范圍與鉭非常相似，用于修補(bǔ)顱骨和制作醫(yī)療器械。由于來源困難，價(jià)格昂貴，使用受到限制，主要用于制造髓內(nèi)釘?shù)?。缺點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：純金屬鈮性能和應(yīng)用范圍與鉭非常相似，用于修補(bǔ)顱107醫(yī)用金屬材料：純金屬鉻化學(xué)性能與金屬鈦相似，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(bǔ)顱骨，可加工成各種板、帶、線材在臨床上使用。醫(yī)用鉻可與鈦等同使用.價(jià)格較貴，在臨床中較難推廣。缺點(diǎn)醫(yī)用金屬材料：純金屬鉻化學(xué)性能與金屬鈦相似，耐蝕性能、加工性1082）醫(yī)用高分子材料高分子：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)用的、尤其能在機(jī)體內(nèi)使用的高分子材料。

人工器官醫(yī)療用品（輸血輸液用具、心導(dǎo)管、角膜接觸鏡、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(hù)理用品等）藥用高分子（作為賦形劑、合成新型藥物）應(yīng)用2）醫(yī)用高分子材料高分子：分子量在幾萬至幾百萬，如蛋白質(zhì)、棉109天然高分子材料人類機(jī)體的皮膚、肌肉、組織和器官都是由高分子化合物組成的，天然高分子生物材料是人類最早使用的醫(yī)用材料之一。功能多樣性、與機(jī)體的相容性、生物可降解性以及對(duì)其進(jìn)行改性與復(fù)合和雜化等研究。分類：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由于結(jié)構(gòu)和組成的差異，表現(xiàn)出不同的性質(zhì)，應(yīng)用于不同的方面。優(yōu)點(diǎn)天然高分子材料人類機(jī)體的皮膚、肌肉、組織和器官都是由高分子化110合成高分子生物材料定義：利用聚合方法制備的一類生物材料。由于合成高分子可以通過組成和結(jié)構(gòu)控制而具有多種多樣的物理和化學(xué)性質(zhì)。這是一門新興的邊緣學(xué)科，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、人造血液等的最主要的也是用量最大的生物材料。合成高分子生物材料定義：利用聚合方法制備的一類生物材料。由于111合成高分子材料

合成高分子材料的組成物（單體，添加劑等）可能向生物環(huán)境釋放，有可能導(dǎo)致毒性反應(yīng)。其彈性模量低和彈性常使其不能用于承受較大負(fù)荷的體位的修復(fù)。分類：生物不可降解的：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、丙烯酸酯水凝膠等。生物可降解的：聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙內(nèi)酯、乳酸一乙醇酸共聚物和聚β一羥基丁酸酯等。缺點(diǎn)合成高分子材料缺點(diǎn)112合成高分子材料：硅橡膠平均分子量>40萬，有機(jī)硅彈性體的主要成分，是含有硅原子的特種合成橡膠的總稱。無毒無味、生物相容性好、耐生物老化、較好的抗凝血性、長期植入體內(nèi)物理性能下降甚微、耐高溫嚴(yán)寒（-90°C－250°C）良好的電絕緣性、耐氧老化性、耐光老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性等。粘合劑、導(dǎo)管、整形和修復(fù)外科（人工關(guān)節(jié)、皮膚擴(kuò)張、燒傷的皮膚創(chuàng)面保護(hù)、人工鼻梁、人工耳廓和人工眼環(huán)）、胎頭吸引器，人造血管，鼓膜修護(hù)片等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用合成高分子材料：硅橡膠平均分子量>40萬，有機(jī)硅彈性體的主要113合成高分子材料：聚氨酯定義：聚醚、聚酯和二異氰酸酯的總稱。具有良好的延伸性和抗撓曲性，強(qiáng)度高、耐磨損，血液相容性、抗血栓性能好，且不損傷血液成分，使其在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。人工心臟搏動(dòng)膜、心血管醫(yī)學(xué)元件、人工心臟、輔助循環(huán)、人工血管、體外循環(huán)血液路、藥物釋放體系、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的密封劑等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用合成高分子材料：聚氨酯定義：聚醚、聚酯和二異氰酸酯的總稱。優(yōu)114合成高分子材料：環(huán)氧樹脂基本特性是所用單體中至少含有一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)。環(huán)氧基可與含有“活潑氫”的化合物發(fā)生反應(yīng)，因此可用適當(dāng)?shù)陌坊蚰承┧犷惔呋骶鄯磻?yīng)。與玻璃布一起用于骨折的開放性復(fù)位和固定，粘合骨頭加強(qiáng)氧化鋁的髖關(guān)節(jié)髁，牙科充填材料，電子起搏器與體液分開的保護(hù)層（灌封）。眼瞼修補(bǔ)術(shù)和加固顱動(dòng)脈瘤和腦電極探針的絕緣等。應(yīng)用合成高分子材料：環(huán)氧樹脂基本特性是所用單體中至少含有一個(gè)環(huán)氧115合成高分子材料：聚氯乙烯定義：是由單體氯乙烯聚合而成的合成樹脂，是用量最大的醫(yī)用高分子材料。原料豐富、聚合容易、抗凝血性能良好，但耐熱性不高（<70℃）。通過添加物的應(yīng)用可使改變?yōu)榫哂锌汕鼡闲阅?。用量最大的是制作塑料輸血輸液袋，可提高紅細(xì)胞和血小板的生存率；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(bǔ)面部組織、青光眼引流管和中耳孔等。軟質(zhì)PVC的毒性問題仍有爭議，目前只能用于制造與人體短期接觸的制品。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用缺點(diǎn)合成高分子材料：聚氯乙烯定義：是由單體氯乙烯聚合而成的合成樹116合成高分子材料：聚甲基丙烯酸甲酯又稱有機(jī)玻璃，屬于丙烯酸類塑料，是目前塑料中透明度最好的一種。具有良好的生物相容性、耐老化性，機(jī)械強(qiáng)度較高。

用于剜出后的植入物、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、鼻竇的植入性引管、經(jīng)皮裝置和用于實(shí)驗(yàn)的標(biāo)本箱及人工器官外殼等；增補(bǔ)面部的軟和硬組織；顱骨缺損時(shí)的替代骨片；充填乳突切除后的遺留腔隙；聽小骨部分的替代物和脊椎鼓節(jié)段的固定，牙科某些直接充填樹脂的基礎(chǔ)等。優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用合成高分子材料：聚甲基丙烯酸甲酯又稱有機(jī)玻璃，屬于丙烯酸類塑1173）無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料18世紀(jì)初開始應(yīng)用包括生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大類。無毒、與生物體組織有良好的生物相容性、耐腐蝕。齒科、骨科修復(fù)和植入材料。脆性材料，容易破裂，發(fā)展方向應(yīng)向開發(fā)復(fù)合（多相）生物材料以及在金屬基體上加涂無機(jī)生物陶瓷涂層（薄膜）材料的方面引導(dǎo)。

優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用缺點(diǎn)3）無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料18世紀(jì)初開始應(yīng)用包括生物陶瓷、生物玻璃118根據(jù)其在生理環(huán)境中的化學(xué)活性和性質(zhì)可分為：近似于惰性：長期暴露于生理環(huán)境下能保持穩(wěn)定。表面活性：起到了適合新生骨沉積的生理支架作用?？晌招裕赫T導(dǎo)骨質(zhì)生長，并隨之被新組織所替代。復(fù)合型：生物陶瓷與生物陶瓷或與其他復(fù)合而成肌肉一骨骼系統(tǒng)的修復(fù)和替換，也可用于心血管系統(tǒng)的修復(fù)、制作藥物釋放和傳遞的載體。復(fù)合型的生物陶瓷還可以用于制造人工腱和韌帶等。無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：生物陶瓷應(yīng)用根據(jù)其在生理環(huán)境中的化學(xué)活性和性質(zhì)可分為：無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：119無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：生物玻璃經(jīng)特別設(shè)計(jì)的化學(xué)組成可誘發(fā)生物活性的含氧化硅化合物。

人工骨用生物醫(yī)學(xué)玻璃，它具有良好的耐酸堿腐蝕特性、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，通過在磁場下發(fā)熱的特性或其內(nèi)部的同位素放出的射線殺死癌細(xì)胞，也有良好的生物相容性；人工齒冠用生物醫(yī)學(xué)玻璃陶瓷，具有制作容易、審美性高、強(qiáng)度高、適應(yīng)性好、生物相容性好、類似天然齒等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料：生物玻璃經(jīng)特別設(shè)計(jì)的化學(xué)組成可誘發(fā)生物活性120無機(jī)生物材料：碳素材料主要有三種：玻璃碳、低溫各向同性碳和超低溫各向同性碳。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的一類惰性材料。它的最大優(yōu)點(diǎn)是血液相容性好，具有極好的抗血栓性，不可滲透性，再加上優(yōu)良的力學(xué)性能。制造心血管修復(fù)體的重要材料、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(yùn)動(dòng)磨損表面作為減磨涂層和血液凈化等。應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)無機(jī)生物材料：碳素材料主要有三種：玻璃碳、低溫各向同性碳和超1214）雜化生物材料是由活體材料和非活體材料組成的復(fù)合體。它主要包括合成材料與生物體高分子材料或與細(xì)胞的雜化。從廣義上講，它包括所有的人工材料與生物體高分子和生理活性物質(zhì)的雜化。分類：用于組織結(jié)構(gòu)材料的多糖類等生理活性物質(zhì)雜化材料以固定酶為代表的功能性雜化材料雜化細(xì)胞人工胰臟、人工肝臟、人工胸腺、人工腎臟、人工皮和人工血管等。應(yīng)用4）雜化生物材料是由活體材料和非活體材料組成的復(fù)合體。它主要1225）生物復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料。目的：進(jìn)一步提高或改善某一種生物材料的性能。此類材料主要用于修復(fù)及替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能。根據(jù)不同的基材：高分子基金屬基陶瓷基復(fù)合材料根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應(yīng)類型和程度，生物惰性的生物活性的可生物降解的吸收的復(fù)合材料5）生物復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材123刀鋒戰(zhàn)士：奧斯卡·皮斯托瑞斯價(jià)值1.5萬英鎊、由全碳素纖維和部分鈦合金制造的名為“飛豹”的義肢

1904年，美國人喬治·艾塞爾在圣路易斯奧運(yùn)會(huì)上穿著木質(zhì)左腿獲得6枚體操獎(jiǎng)牌刀鋒戰(zhàn)士：奧斯卡·皮斯托瑞斯價(jià)值1.5萬英鎊、由全碳素纖維和124人工器官的概述定義：人工器官主要研究模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能，用人工材料和電子技術(shù)制成部分或全部替代人體自然器官功能的機(jī)械裝置和電子裝置。當(dāng)人體器官病損而用常規(guī)方法不能醫(yī)治時(shí)，有可能給病人使用一個(gè)人工制造的器官來取代或部分取代病損的自然器官，補(bǔ)償或修復(fù)或輔助其功能。人工器官的概述定義：人工器官主要研究模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能125人工器官的概述發(fā)展：20世紀(jì)80年代以來，人工器官的研究和應(yīng)用迅速發(fā)展，可以說，人體除大腦尚無人工大腦替代外，幾乎人體各個(gè)器官都在進(jìn)行人工模擬研制中，其中有不少人工器官已成功地用于臨床。人工器官的概述發(fā)展：20世紀(jì)80年代以來，人工器官的研究和應(yīng)126人工材料和人工器官概要課件127人工器官分類（1）支持運(yùn)動(dòng)功能的人工器官：如人工關(guān)節(jié)、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌電控制人工假肢等。（2）血液循環(huán)功能的人工器官：如人工心臟及其輔助循環(huán)裝置、人工心臟瓣膜、人工血管、人工血液等。（3）呼吸功能的人工器官：如人工肺（人工心肺機(jī)）、人工氣管、人工喉等。（4）血液凈化功能的人工器官：如人工腎（血液透析機(jī)）、人工肺等。（5）消化功能的人工器官：如人工食管、人工膽管、人工腸等。人工器官分類（1）支持運(yùn)動(dòng)功能的人工器官：128人工器官分類（6）排尿功能的人工器官：如人工膀胱、人工輸尿管、人工尿道等。（7）內(nèi)分泌功能的人工器官：如人工胰、人工胰島細(xì)胞。（8）生殖功能的人工器官：如人工子宮、人工輸卵管、人工睪丸等。（9）神經(jīng)傳導(dǎo)功能的人工器官：如心臟起搏器、膈起搏器等。（10）感覺功能的人工器官：如人工視覺、人工聽覺（人工耳蝸）、人工晶體、人工角膜、人工聽骨、人工鼻等。（11）其他類：人工硬脊膜、人工皮膚等。人工器官分類（6）排尿功能的人工器官：129人工腎的概述定義：又稱人工透析機(jī)，是用人工方法模仿人體腎小球的過濾作用，在體外循環(huán)的情況下，去除人體血液內(nèi)過剩的含氮化合物、新陳代謝產(chǎn)物或逾量藥物等，調(diào)節(jié)水和電解質(zhì)平衡，以使血液凈化的一種高技術(shù)醫(yī)療儀器。需求：全世界每天約有10.6萬個(gè)新病人進(jìn)入常規(guī)血透治療，其中僅5%可望進(jìn)行腎移植。目前我國慢性腎功能衰竭發(fā)病率為每年每百萬人口50~100人。人工腎的概述定義：又稱人工透析機(jī)，是用人工方法模仿人體腎小球130人工腎的概述發(fā)展：1913年英國的阿黛爾用硝棉膠膜作為透析膜，生理鹽水作為透析液為腎病患者進(jìn)行透析。這就是人工腎的前驅(qū)研究。1935年黑斯首次將透析技術(shù)用于臨床。1943年荷蘭醫(yī)生科爾夫制成了第一個(gè)人工腎，首次以機(jī)器代替人體的重要器官。1960年，美國外科醫(yī)生斯克里布納發(fā)明了一種塑料連接器，可永久裝進(jìn)病人前臂，連接動(dòng)脈和靜脈，與人工腎極容易連接，不會(huì)損傷血管，這樣就能夠?yàn)椴∪碎L期進(jìn)行血液透析治療。人工腎的概述發(fā)展：131德國貝朗全電腦控制血液透析儀德國貝朗全電腦控制血液透析儀132人工腎原理需從病人動(dòng)脈將血液引流出來，在人工腎經(jīng)過透析后再從靜脈輸入病人體內(nèi)。核心部分是一種用高分子材料（稱為膜材料）制成的透析器。這種膜材料具有半通透特性，可代替腎小球以實(shí)現(xiàn)其毛細(xì)血管壁的濾過功能，達(dá)到血液凈化的目的。當(dāng)今世界上有300多種產(chǎn)品的人工腎，所用透析膜材料有30多種。透析型人工腎由三部分組成：血液凈化系統(tǒng)（透析器）、透析液供給系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。人工腎原理需從病人動(dòng)脈將血液引流出來，在人工腎經(jīng)過透析后再從133人工肝概念：又稱人工肝支持系統(tǒng)(ArtificialLiversupportsystem,ALSS)。就是借助人工干預(yù)使肝臟功能得以暫時(shí)替代，從而為患者自身細(xì)胞再生及功能恢復(fù)創(chuàng)造較好的內(nèi)環(huán)境及寶貴的時(shí)間。人工肝與其它內(nèi)科治療的主要區(qū)別在于前者主要通過“功能替代”治病，后者主要通過“功能加強(qiáng)”治病。人工肝的研究始于20世紀(jì)50年代人工肝概念：又稱人工肝支持系統(tǒng)(ArtificialLiv134人工肝的應(yīng)用國內(nèi)主要用于急慢性肝功能衰竭的支持治療，為自身肝細(xì)胞功能再生及功能恢復(fù)創(chuàng)造條件。國外主要作為肝移植前的暫時(shí)維持手段及移植后的肝臟最初無功能狀態(tài)時(shí)的暫時(shí)替代。適應(yīng)癥有：重癥肝炎、肝衰竭、血小板減少性紫癜、多發(fā)性骨髓瘤、高血脂、全身性紅斑狼瘡、重癥肌無力、藥物中毒、重度血型不合妊娠等。人工肝的應(yīng)用國內(nèi)主要用于急慢性肝功能衰竭的支持治療，為自身肝135人工肝的分類根據(jù)其組成和性質(zhì)主要可分三類：（1）非生物型：又稱物理型，主要通過物理或機(jī)械的方法進(jìn)行治療，如血漿置換、膽紅素吸附等。（2）生物型：將生物部分如同種及異種肝細(xì)胞與合成材料相結(jié)合組成特定的裝置，患者的血液或血漿通過該裝置進(jìn)行物質(zhì)交換和解毒轉(zhuǎn)化等。（3）混合型：由生物及非生物型組成的具有兩者功能的人工肝支持系統(tǒng)。人工肝的分類根據(jù)其組成和性質(zhì)主要可分三類：136人工肺人工肺指用血?dú)饨粨Q，調(diào)節(jié)血內(nèi)氧氣和二氧化碳