十三鈦及生物醫(yī)學材料課件

1、羥基磷灰石涂層鈦基牙種植體 羥基磷灰石涂層鈦基牙種植體 一定 義 生物醫(yī)學材料是指具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患，而對人體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料。一定 義 生物醫(yī)學材料是指具有特殊性能、特種功能，用于二 產(chǎn)生背景生物醫(yī)學材料是生物醫(yī)學工程支柱之一。是材料科學與物理學、化學、生物學及臨床科學越來越緊密地結合的結果。為醫(yī)學、藥物學及生物學等學科的發(fā)展提供了豐富的物質基礎。作為材料學的一個重要分支，它對于促進人類文明的發(fā)展必將作出更大的貢獻。二 產(chǎn)生背景生物醫(yī)學材料是生物醫(yī)學工程支柱之一。三 性能要求 無毒性，不致癌，不致畸，不引起人體細胞的突變和組織細

2、胞的反應；與人體組織相容性好，不引起中毒、溶血凝血、發(fā)熱和過敏等現(xiàn)象；化學性質穩(wěn)定，抗體液、血液及酶的作用；具有與天然組織相適應的物理機械特性；針對不同的使用目的具有特定的功能。 三 性能要求 無毒性，不致癌，不致畸，不引起人體細胞的突變和四 分類1 生物醫(yī)學金屬材料 四 分類1 生物醫(yī)學金屬材料醫(yī)用金屬材料是作為生物醫(yī)學材料的金屬或合金，具有很高的機械強度和抗疲勞特性，是臨床應用最廣泛的承力植入材料。主要包括鈷合金（Co-Cr-Ni）、鈦合金（Ti-6A1-4V）和不銹鋼的人工關節(jié)和人工骨。鎳鈦形狀記憶合金具有形狀記憶的智能特性，能夠用于矯形外科、心血管外科。醫(yī)用金屬材料是作為生物醫(yī)學材料的

3、金屬或合金，具有很高的機械強分類2 生物醫(yī)學高分子材料分類2 生物醫(yī)學高分子材料生物醫(yī)學高分子材料有天然的和合成的兩種。發(fā)展得最快的是合成高分子醫(yī)用材料。通過分子設計，可以獲得很多具有良好物理機械性和生物相容性的生物材料。生物醫(yī)學高分子材料有天然的和合成的兩種。軟性材料常用作為人體軟組織如血管、食道和指關節(jié)等的代用品；合成的硬材料可以用作人工硬腦膜、籠架球形的人工心臟瓣膜的球形閥等；液態(tài)的合成材料如室溫硫化硅橡膠可以用作注入式組織修補材料。軟性材料常用作為人體軟組織如血管、食道和指關節(jié)等的代用品；3 生物醫(yī)學無機非金屬材料或生物陶瓷 分類3 生物醫(yī)學無機非金屬材料或生物陶瓷分類生物醫(yī)用陶瓷材料

4、化學性質穩(wěn)定，具有良好的生物相容性。生物陶瓷主要包括兩類。惰性生物陶瓷（如氧化鋁等）。具有較高的強度，耐磨性能良好。生物活性陶瓷（如羥基磷灰石等）。 具有能在生理環(huán)境中逐步降解和吸收，或與生物機體形成穩(wěn)定的化學鍵結合的特性，因而具有極為廣闊的發(fā)展前景。生物醫(yī)用陶瓷材料化學性質穩(wěn)定，具有良好的生物相容性。組織的生物學反應除了全身性的毒性外，更多的是材料周圍組織的局部反應。為醫(yī)學、藥物學及生物學等學科的發(fā)展提供了豐富的物質基礎。研究表明，腫瘤部位的神經(jīng)和血管都不發(fā)達，其血流量僅為正常組織的1%-15%。3 生物醫(yī)學無機非金屬材料或生物陶瓷原理：對材料表面進行分子生物學設計。當材料作為一種異物或抗原

5、與機體接觸時，會引起機體產(chǎn)生一系列防御反應，包括體液和細胞反應及補體活化，臨床表現(xiàn)為過敏性反應特征。軟性材料常用作為人體軟組織如血管、食道和指關節(jié)等的代用品；為醫(yī)學、藥物學及生物學等學科的發(fā)展提供了豐富的物質基礎。金屬生物材料必須滿足生物、化學和機械力學等各項性能的要求。具有能在生理環(huán)境中逐步降解和吸收，或與生物機體形成穩(wěn)定的化學鍵結合的特性，因而具有極為廣闊的發(fā)展前景。生物醫(yī)用陶瓷材料化學性質穩(wěn)定，具有良好的生物相容性。4 生物醫(yī)學復合材料 分類組織的生物學反應除了全身性的毒性外，更多的是材料周圍組織的局生物醫(yī)學復合材料是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫(yī)學材料。主要用于修復或替換人體

6、組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造。生物醫(yī)學復合材料是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫(yī)學分類鈷合金和聚乙烯組織的假體常用作關節(jié)材料；碳-鈦合成材料是臨床應用良好的人工股骨頭；高分子材料與生物高分子（如酶、抗源、抗體和激素等）結合可以作為生物傳感器。分類5 生物醫(yī)學衍生材料 分類5 生物醫(yī)學衍生材料分類生物衍生材料是經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)學材料。經(jīng)過處理的生物衍生材料是無生物活力的材料，但是由于具有類似天然組織的構型和功能，在人體組織的修復和替換中具有重要作用。主要用作皮膚掩膜、血液透析膜、人工心臟瓣膜等。生物衍生材料是經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)學材料。

7、五 未來發(fā)展方向 在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、耐腐蝕、持久性更好的多用途生物醫(yī)學材料。 五 未來發(fā)展方向 在保證安全性的前提下尋找組織相容性更組織相容性：材料與活體組織之間相互容納的程度。1 提高生物醫(yī)學材料的組織相容性組織相容性：材料與活體組織之間相互容納的程度。1 提高生物醫(yī)組織的生物學反應除了全身性的毒性外，更多的是材料周圍組織的局部反應。當材料作為一種異物或抗原與機體接觸時，會引起機體產(chǎn)生一系列防御反應，包括體液和細胞反應及補體活化，臨床表現(xiàn)為過敏性反應特征。這就提示了人們對生物材料致免疫特性研究的必要性。組織的生物學反應除了全身性的毒性外，更多的是材料周圍組織的局2 醫(yī)學

8、材料的生物功能化和生物智能化五 未來發(fā)展方向2 醫(yī)學材料的生物功能化和生物智能化五 未來發(fā)展方向 原理：對材料表面進行分子生物學設計。 主要方法：將一些有生理功能的物質如蛋白質、多肽、酶和細胞生長因子等固定在材料表面，充當鄰近細胞、基質或可溶性因子的配基或受體，使表面形成一個能與生物活體相適應的過渡層。 效果：傳統(tǒng)的生物材料經(jīng)表面分子設計后，增加了界面相容性，使異物反應減至最小，有效地改變了與組織、細胞結合的能力。 原理：對材料表面進行分子生物學設計。五 未來發(fā)展方向3 金屬材料在生物醫(yī)用材料中的應用五 未來發(fā)展方向3 金屬材料在生物醫(yī)用材料中的應用隨著科學技術的發(fā)展和外科醫(yī)療水平的提高，先后

9、開發(fā)了不銹鋼、鈷合金、工業(yè)純鈦及鈦合金等一系列金屬生物醫(yī)學材料。金屬生物材料必須滿足生物、化學和機械力學等各項性能的要求。隨著科學技術的發(fā)展和外科醫(yī)療水平的提高，先后開發(fā)了不銹鋼、鈷通過分子設計，可以獲得很多具有良好物理機械性和生物相容性的生物材料。4 生物醫(yī)學復合材料3 金屬材料在生物醫(yī)用材料中的應用在保證安全性的前提下尋找組織相容性更好、耐腐蝕、持久性更好的多用途生物醫(yī)學材料。具有能在生理環(huán)境中逐步降解和吸收，或與生物機體形成穩(wěn)定的化學鍵結合的特性，因而具有極為廣闊的發(fā)展前景。生物衍生材料是經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)學材料。發(fā)展得最快的是合成高分子醫(yī)用材料。生物衍生材料是經(jīng)過特

10、殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)學材料。組織的生物學反應除了全身性的毒性外，更多的是材料周圍組織的局部反應。為醫(yī)學、藥物學及生物學等學科的發(fā)展提供了豐富的物質基礎。具有較高的強度，耐磨性能良好。3 生物醫(yī)學無機非金屬材料或生物陶瓷生物醫(yī)學高分子材料有天然的和合成的兩種。在腫瘤部位注入或植入陶瓷材料熱種子，在交變磁場作用下通過磁滯加熱可使癌細胞死亡，其定位準確、安全可靠。4 生物醫(yī)學復合材料惰性生物陶瓷（如氧化鋁等）。1 提高生物醫(yī)學材料的組織相容性隨著科學技術的發(fā)展和外科醫(yī)療水平的提高，先后開發(fā)了不銹鋼、鈷合金、工業(yè)純鈦及鈦合金等一系列金屬生物醫(yī)學材料。鈦和鈦合金的彈性模量最低，與人骨最為接近

11、，有利于降低或消除植入物與人骨界面的應力屏蔽，避免假體松動，降低表面銹蝕。另外鈦金屬強度高、無毒、生物相容性好和抗腐蝕、抗疲勞，因而成為矯形外科、骨骼置換和關節(jié)修復等外科手術中最引人注目的金屬材料。通過分子設計，可以獲得很多具有良好物理機械性和生物相容性的生4 生物醫(yī)用材料的治療特性增強五 未來發(fā)展方向4 生物醫(yī)用材料的治療特性增強五 未來發(fā)展方向生物醫(yī)學材料的發(fā)展不僅局限于作為人體相應器官的假體和代用品，利用多種學科的交叉研制具有治療特性的生物醫(yī)學材料也是未來的重要方向。研究表明，腫瘤部位的神經(jīng)和血管都不發(fā)達，其血流量僅為正常組織的1%-15%。在腫瘤部位注入或植入陶瓷材料熱種子，在交變磁場作用下通過磁滯