生物材料學(xué)一緒論P(yáng)PT課件

.,1,生物材料學(xué),.,2,生物材料應(yīng)用實(shí)例之一,.,3,.,4,聚丙稀,.,5,聚乙烯,.,6,.,7,.,8,.,9,生物材料應(yīng)用實(shí)例之二,.,10,生物材料應(yīng)用實(shí)例之三,.,11,生物材料應(yīng)用實(shí)例之四,.,12,.,13,.,14,.,15,.,16,.,17,.,18,.,19,指生物材料具備或完成某種生物功能時(shí)應(yīng)該具有的一系列性能。根據(jù)用途主要分為:承受或傳遞負(fù)載功能。如人造骨骼、關(guān)節(jié)和牙等，占主導(dǎo)地位;控制血液或體液流動(dòng)功能。如人工瓣膜、血管等;電、光、聲傳導(dǎo)功能。如心臟起博器、人工晶狀體、耳蝸等;填充功能。如整容手術(shù)用填充體等。,1.生物功能性,生物材料的性能,.,20,指生物材料有效和長期在生物體內(nèi)或體表行使其功能的能力。用于表征生物材料在生物體內(nèi)與有機(jī)體相互作用的生物學(xué)行為。生物相容性主要包括血液相容性、組織相容性。材料在人體內(nèi)要求無不良反應(yīng)，不引起凝血、溶血現(xiàn)象，活體組織不發(fā)生炎癥、排拒、致癌等。根據(jù)材料與生物體接觸部位分為：血液相容性。材料用于心血管系統(tǒng)與血液接觸，主要考察與血液的相互作用.與心血管外的組織和器官接觸。主要考察與組織的相互作用，也稱一般生物相容性力學(xué)相容性。考察力學(xué)性能與生物體的一致性。材料要有合適的強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性等力學(xué)性能以滿足耐磨、耐壓、抗沖擊、抗疲勞、彎曲等醫(yī)用要求。,2.生物相容性,.,21,A.生物體對生物材料的響應(yīng)宿主反應(yīng),A:血液反應(yīng)1、血小板血栓；2、凝血系統(tǒng)激活；3、纖溶系統(tǒng)激活；4、溶血反應(yīng)；5、白細(xì)胞反應(yīng)；6、細(xì)胞因子反應(yīng)；7、蛋白粘附；,B:免疫反應(yīng)1、補(bǔ)體激活；2、體液免疫反應(yīng)（抗原抗體反應(yīng)）；3、細(xì)胞免疫反應(yīng)。,C:組織反應(yīng)1、炎癥反應(yīng)；2、細(xì)胞粘附3、細(xì)胞增殖（異常分化）4、形成蘘膜5、細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)變,（1）生物學(xué)反應(yīng),.,22,（2）生物體對生物反應(yīng)的變化,A.急性全身反應(yīng)過敏、毒性、溶血、發(fā)熱、神經(jīng)麻痹等B.慢性全身反應(yīng)毒性、致畸、免疫、功能障礙等C.急性局部反應(yīng)炎癥、血栓、壞死、排異等D.慢性局部反應(yīng)致癌、鈣化、炎癥、潰瘍等,.,23,B.材料在生物體內(nèi)的響應(yīng)材料反應(yīng),金屬腐蝕聚合物降解磨損,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：,.,24,（1）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。將對生物金屬材料產(chǎn)生腐蝕。,.,25,對于生物材料而言多為局部腐蝕，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。雖然金屬材料在生物體內(nèi)保持惰性狀態(tài)，但仍然可能會(huì)有物質(zhì)溶入生物組織中，并對生物體組織產(chǎn)生毒性反應(yīng)，造成組織的損害。如不銹鋼中溶出的Cr6生物組織的毒性。,.,26,（2）聚合物降解,聚合物在長期使用過程中，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。,.,27,聚合物老化易形成的碎片、顆粒、小分子量單體物質(zhì)，因此使用它時(shí)必須謹(jǐn)慎，對耐久性器件，必須保持一定強(qiáng)度和其它機(jī)械性能，老化產(chǎn)物不能對周圍組織有毒害作用。例如，醫(yī)用縫合線降解時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，如果量少，很容易被人體中的化學(xué)物質(zhì)中和，如果老化產(chǎn)物較大，則會(huì)對周圍組織產(chǎn)生損害。,.,28,（3）磨損,人工關(guān)節(jié)常用材料為Ti6Al4V，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。鈦合金人工全髖關(guān)節(jié)平均壽命一般都低于10年。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。長期隨訪資料顯示，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。,.,29,生物材料性能評價(jià)1.生物材料機(jī)械性能評價(jià)測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM（theAmericanSocietyforTestingandMaterials）例如：拉伸強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)金屬ASTME8橡膠ASTMD412剛性塑料ASTMD638,.,30,1、醫(yī)用金屬作為受力期間，在人體內(nèi)服役，其受力狀態(tài)及其復(fù)雜，如人工關(guān)節(jié)，每年要承受約3.6106次、且數(shù)倍于人體重量的載荷沖擊和磨損。2、人體骨的力學(xué)性能因年齡、部位而異，評價(jià)骨和材料的機(jī)械性能最重要的指標(biāo)有：抗拉抗壓強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量。疲勞極限和斷裂韌性等；,.,31,3、對于摩擦部位的材料，一般用硬度反映其耐磨性能。4、彈性模量是生物材料的重要性質(zhì)之一，過高過低都不行。模量相對與骨過高，在應(yīng)力作用下，承受應(yīng)力的金屬和骨將產(chǎn)生不同的應(yīng)變，在金屬與骨的接觸面會(huì)出現(xiàn)相對位移，從而造成界面處松動(dòng)；長時(shí)間下，還會(huì)造成應(yīng)力屏蔽，引起骨組織的功能退化和吸收。過低，變形較大，起不到固定和支撐作用。,.,32,2生物學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)生物材料的生物學(xué)評價(jià)一般按用途、接觸方式、接觸人體部位和接觸時(shí)間等劃分，但標(biāo)準(zhǔn)還未完全實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，且隨著新一般生物相容材料向智能生物材料（如組織工程材料）轉(zhuǎn)變，標(biāo)準(zhǔn)還在完善。目前各國在已基本統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的生物標(biāo)準(zhǔn)上，保留了各自的特點(diǎn)。,.,33,目前已有的標(biāo)準(zhǔn)有：1、ISO10993.11992至ISO10993.121992；2、美國ASTM（F74882）標(biāo)準(zhǔn)；3、我國在美國和日本的基礎(chǔ)上，1997年由衛(wèi)生部頒布了我們自己的標(biāo)準(zhǔn)。,.,34,.,35,.,36,.,37,.,38,.,39,.,40,.,41,.,42,.,43,.,44,.,45,.,46,.,47,.,48,.,49,.,50,.,51,.,52,.,53,.,54,.,55,.,56,.,57,.,58,.,59,.,60,.,61,.,62,.,63,.,64,.,65,.,66,.,67,.,68,.,69,.,70,.,71,.,72,磷灰石,膠原質(zhì),骨單位,同中心的薄片,.,73,中間的,硅酸鹽,.,74,聚乙烯,.,75,共價(jià)鍵,氫鍵,聚去甲羥基氮-硅土,聚二甲基硅氧烷-硅土-鈦酸鹽,.,76,聚二甲基硅氧烷OR二甲基硅油,正硅酸乙酯,鈦酸