生物医学材料简介.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/12/15,#,Click to edit Master text styles,单击此处编辑母版标题样式,Click to edit Master text styles,单击此处编辑母版标题样式,生物材料简介,今日新材料,生物材料,生物材料,的,定义,1,分类特性,3,人体影响,4,发展前景,5,原理,2,1.,生物材料的定义,狭义,：,指天然生物材料，也就是由生物过程形成的,材料,广义,：生物材料,用于,人体组织和器官的,诊断、修复或增进,其功能的一类高技术材料，即用于,取代、修复,活组织的天然,或,人造材料,，,其作用药物不可替代。生物材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。,2.,原理,生物材料,学,是,涉及生物材料的组成结构、性能与制备相互关系和规律的科学。其主要目的是在分析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理的基础上，发展仿生学高性能工程材料，及用于人体组织器官修复与替代的新型医用材料。其主要研究内容有：生物过程形成的材料结构,、,生物矿化,原理,，,材料,生物相,溶,性机理，生物材料自主组装、自我修复的原理。,2.,原理,生物工程学,生物工程学,是,70,年代初，在分子生物学,、,细胞生物学,等,的基础上发展起来的，包括基因工程,、,细胞工程、酶工程、发酵工程,等,，他们互相联系，其中以基因工程为基础。只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。,2.,原理,细胞培养皿,发酵,工程设备,3.,分类,、,特性,按材料功能划分,血液相容性,材料：,如,人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；,软组织相容性,材料：,隐形,眼睛片的高分子材料，,人工晶状体,等,，用于,人工皮肤,、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域,硬组织相容性,材料：,金属,、聚乙烯,、,生物陶瓷,，,关节、牙齿、其它,骨骼,；,生物降解,材料,：甲壳素,、,聚乳酸,等,，,用于,缝合线,、,药物载体、粘合剂等,高分子多肽、胰岛素、人工合成疫苗,等,用于,糖尿病,、,心血管、癌症以及炎症等,3.,分类、特性,2.,按材料来源分类,自体材料,同种异体器官及组织,异体器官及组织,人工合成材料,天然材料,3.,分类、特性,3.,按组成和性质分类,生物医用金属材料,生物医用高分子：,硬组织材料、软组织材料和生物降解材料,生物医用无机非金属材料：,生物陶瓷,、生物玻璃和医用碳素材料,生物医用复合材料,1.,医用不锈钢,2.,钴基合金,3.,医用钛和钛合金,4.,银汞合金,3.,分类、特性,生物陶瓷材料,人工晶状体,人工皮肤,可吸收缝合线,3.,分类、特性,医用钛合金,用于制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助,治疗,设备的钛合金。,主要,有钛,6,铝,4,钒、钛,5,铝,2.5,锡、,ELI,钛,6,铝,4,钒等合金。它们具有比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。,广泛用于,各种人工关节人工骨、骨,固定器件,、义齿、齿科嵌、固定桥等。,3.,分类、特性,特点（一）：,生物功能性,承受或传递负载,功能：,如,人造骨骼、关节和牙等，占主导地位,控制血液或体液,流动功,能：,如人工瓣膜、血管等,电、光、声传导,功能：,如心脏起博器、人工晶状体、耳蜗等,填充功能：,如整容手术用填充体等,3.,分类、特性,特点（二）：,相容性,生物相容性,可,概括为材料和活体之间的相互关系，主要包括血液相容性,和,组织相容性,（,无毒性、,无,致癌性,、,无热原反应、无免疫排斥反应等）,。,力学相容性,负荷,情况下，材料与所处部位的生物组织的弹性形变相匹配的性质和能力。取决于组织,-,界面的性质和所承受负荷的大小。,3.,分类、特性,常见缺陷（材料反应）：,（,1,）,金属腐蚀,生物体内的腐蚀性环境,：,含,盐的溶液是极好的电解质，促进了电化学腐蚀和水解,；,组织,中存在具有催化或迅速破坏外来成分能力的多种分子和细胞。将,对,生物金属材 料,产生腐蚀。,虽然金属材料在生物体内保持惰性状态，但仍然可能会有物质溶入,生物组织,中，并对生物体组织产生毒性反应，造成组织的损害。如不锈钢中溶出的,Cr+6,生物组织的毒性,3.,分类、特性,常见缺陷（材料反应）：,（,2,）聚合物降解,聚合物在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械,、,水蒸气,、,酸碱及微生物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从而使它的物理机械性能越来越差的现象。,聚合物老化易形成的碎片、颗粒、小分子量单体物质，因此使用它时必须谨慎，对耐久性器件，必须保持一定强度和其它机械性能，老化产物不能对周围组织有毒害作用。,3.,分类、特性,常见缺陷,（材料,反应）,：,（,3,）磨损,植入器件,之间切向反复的相对滑动造成表面磨损。,例如：,人工,关节由于,表面易氧化生成,TiO2,，其耐磨性差，植入人体后，磨损造成在关节周围组织形成黑褐色稠物，从而引起疼痛。,4.,人体影响,（,1,）局部组织反应,排异反应,生物,材料植人体内后，可在植人物周围发生不同程度的炎症反应。这是机体对异物进行酶解和消化的结果。,钙化：,生物,材料表面形成钙化经常导致材料丧失功能。,感染：,感染是植入材料最常见的并发症。植入材料常常增加临床手术的感染发生率。其原因一方面是材料的污染，另一方面，植入材料本身具有很强的加重组织感染的易感性，,肿瘤 血液反应：,主要是血栓,4.,人体影响,（,2,）免疫反应,有些,生物材料植入后可导致全身性的,免疫反应,，包括体液免疫和细胞免疫反应,。,常见于,应用接触血液的生物医学材料，如人工透析使用的透析膜等。在临床上可表现为过敏反应，容易感染，恶性肿瘤发生率高，软组织钙化或纤维化，特别是肺纤维化、钙化及动脉硬化等。,5.,发展前景,生物材料有着,强大,的生命力和广阔的发展前景,。,现代医学,正向,再生和重建被损坏的人体组织和器官、恢复和增进人体生理功能、个性化和微创治疗等方向发展。传统的无生命的医用金属、高分子、生物陶瓷等常规材料已不能满足医学发展的要求，生物医学材料科学与工程面临着新的机遇与挑战。,