第三章 生物材料課件

3-ch3-生物材料第三章生物材料3.1生物醫(yī)學(xué)材料概述3.2生物醫(yī)學(xué)材料的分類3.3生物醫(yī)學(xué)材料、生物體/（人體）以及二者的相互作用3.4生物醫(yī)學(xué)材料的消毒、滅菌、安全性評價(jià)與管理3.5有機(jī)生物材料3.6無機(jī)生物材料3.7其它生物材料3.8生物醫(yī)學(xué)材料前沿3.9生物醫(yī)學(xué)材料發(fā)展趨勢3-ch3-生物材料第三章生物材料§3.1生物醫(yī)學(xué)材料概述一、生物醫(yī)用材料發(fā)展概況

起步很早。公元前5000年，用人工牙植入口腔頜骨來修復(fù)失牙；公元前3500年，古埃及人用棉花纖維、馬鬃作縫合線縫合傷口；公元前2500年，中國、埃及的墓葬中發(fā)現(xiàn)有假牙、假鼻、假耳等；1588年（文獻(xiàn)記載），用黃金板修復(fù)顎骨；3-ch3-生物材料1755年，用金屬固定體內(nèi)骨折1809年，用黃金制種植牙齒1851年，有人報(bào)道使用硫化天然橡膠制人工牙托和顎骨；1940年，人工器官臨床使用開始人工胃1940年人工尿道1950年人工關(guān)節(jié)1954年人工肝1958年人工血液1970年人工心臟1982年人工關(guān)節(jié)仿真手臂3-ch3-生物材料進(jìn)入20世紀(jì)，高分子材料的應(yīng)用帶來了生物醫(yī)學(xué)材料的巨大發(fā)展。－1937年，PMMA用于牙科－1940‘s，維尼龍用于血管修復(fù)－1958年，滌綸用于動脈修復(fù)－1960’s，PMMA、UHMPE全髖關(guān)節(jié)

自20世紀(jì)50年代，各種復(fù)雜人工器官的出現(xiàn)，標(biāo)志著生物醫(yī)學(xué)材料及人工關(guān)節(jié)的發(fā)展進(jìn)入了新的階段－－生物醫(yī)學(xué)材料學(xué)科與其它相關(guān)技術(shù)的交叉與滲透更趨深入。

3-ch3-生物材料近20年，生物醫(yī)學(xué)材料及其制品飛速發(fā)展并形成規(guī)模性產(chǎn)業(yè)，將成為21世紀(jì)國際經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一。

社會需求量大，產(chǎn)品技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值高。

美國目前已有1100萬人體內(nèi)植入有一個(gè)人工器官，200萬人體內(nèi)有2個(gè)或2個(gè)以上人工器官。近5年生物材料和制品產(chǎn)值占醫(yī)療器械產(chǎn)值的比值由45%增加到約70%。

美國在“先進(jìn)材料加工計(jì)劃”中，將生物醫(yī)學(xué)材料列為第一位發(fā)展的材料。

日本將生物醫(yī)學(xué)材料列入高技術(shù)新材料發(fā)展的前沿。3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料美國幾種醫(yī)用植入體的市場估計(jì)**Frank.K.Ko,EngineeringofTendousandLigaments,CroucherAdvancedStudyInstitute,Hongkong,April14-18,20003-ch3-生物材料

我國有13億人口，醫(yī)療保健基數(shù)大，生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官的需求量大。

▲肢體不自由患者約1500萬，其中殘疾約780萬，已有約300萬截肢；

▲每年骨缺損和骨損傷約300萬；

▲中國北方大骨節(jié)病患者約數(shù)百萬；

▲牙缺損、牙缺失患者占總?cè)丝诘?/5－1/3；▲約占人口總數(shù)0.8％的人患有心臟瓣膜疾病，其中一半需進(jìn)行換瓣手術(shù)；

▲大量血液病患者需人工腎；

▲大量糖尿病患者需人工胰；

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3-ch3-生物材料我國生物醫(yī)學(xué)材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，絕大部分依靠進(jìn)口，目前巨大的社會需求與薄弱的研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)形成尖銳的矛盾。1995年，我國進(jìn)口BME產(chǎn)品注冊僅62種，外商35家；1996年增至產(chǎn)品591種，外商196家；1997年已達(dá)產(chǎn)品1322種，外商558家；機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存…..1999年，國家制訂“中國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要”。3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料高檔介入與植入器械的中國市場病例數(shù)（萬例）需求量（年）實(shí)用量（年）國產(chǎn)率進(jìn)口價(jià)人工心臟瓣膜25025萬2.5萬10%1.5-2萬起搏器60040萬2萬5%2-3萬骨修復(fù)材料300200萬20萬30%0.1-0.2萬人工關(guān)節(jié)1500300萬3萬30%2.5萬人工晶體2000400萬40萬40%0.08-0.15萬血管支架2000100萬4萬5%2-3萬人工血管150100萬30萬10%2萬腎透析器100萬100萬10萬10%3-ch3-生物材料低檔介入與植入器械的中國市場

產(chǎn)量

產(chǎn)值（元RMB）國產(chǎn)率一次性產(chǎn)品60億80%敷料50億60%縫合線（針）8-10億60%避孕套12億15億80%3-ch3-生物材料二、生物醫(yī)用材料的定義生物材料(Biomaterial)生物醫(yī)學(xué)材料(BiomedicalMaterial)－－其定義隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而演變3-ch3-生物材料生物材料(Biomaterials)---“植入活體內(nèi)或與活體結(jié)合而設(shè)計(jì)的與活體系統(tǒng)不起藥物反應(yīng)的惰性物質(zhì)”－－1960‘s，ClemsonUniv.,USA無藥物反應(yīng)－－－生物材料與藥物的區(qū)別惰性－－－化學(xué)穩(wěn)定、生物穩(wěn)定特征：人造、非生命、醫(yī)用、生物相容隨著生物材料的發(fā)展，該定義已明顯不適應(yīng)生物材料的功能與范疇的飛速發(fā)展。－－－比如：載藥生物材料、生物活性材料

3-ch3-生物材料載藥生物材料(藥物緩釋材料)

在材料(最常見的是修復(fù)材料)中復(fù)合治療藥物，植入人體后緩慢釋放，進(jìn)行輔助治療。生物活性材料(Bio-activeMaterial)植入后，按照預(yù)先設(shè)計(jì)進(jìn)行生物降解或與生物系統(tǒng)發(fā)生一定作用，促使生理功能的恢復(fù)，如：BMP/TCP骨修復(fù)材料(特征：可降解、可誘導(dǎo)成骨)3-ch3-生物材料除醫(yī)學(xué)中使用的生物材料外，還有大量應(yīng)用于生物學(xué)領(lǐng)域的材料，如細(xì)胞培養(yǎng)、蛋白質(zhì)處理等，目前也將其劃入生物材料的范疇?！吧镝t(yī)學(xué)材料是用于取代、修復(fù)活體組織的人造或天然的材料”－－－1980‘s

類別：人造/天然，體內(nèi)/體外，活性/惰性，長期/短期特征：醫(yī)用、生物相容3-ch3-生物材料BiomaterialsBiologicalMaterialsBiomedicalMaterials

特指醫(yī)用材料其它生物學(xué)應(yīng)用材料3-ch3-生物材料

生物醫(yī)學(xué)材料：是一類具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、檢查、治療疾病等醫(yī)療、保健領(lǐng)域，而對人體組織、血液不致產(chǎn)生不良影響的材料。

生物材料學(xué)：研究和人體機(jī)體相適應(yīng)的、以診斷治療或替換體內(nèi)組織、器官或增進(jìn)其功能的材料的相關(guān)問題。它主要根據(jù)近代醫(yī)學(xué)以及材料化學(xué)、材料物理學(xué)的基本原理與理論，采用材料化學(xué)、材料物理學(xué)以及近代醫(yī)學(xué)的研究方法從事多方面的研究。3-ch3-生物材料三、生物醫(yī)用材料的研究內(nèi)容

采用材料化學(xué)、材料物理學(xué)以及近代醫(yī)學(xué)的方法從事如下方面的研究：1.生物體生理環(huán)境、組織結(jié)構(gòu)、器官生理功能及其替代方法的研究；2.具有特種生理功能的生物醫(yī)學(xué)材料的合成、改性、加工成型以及材料的特種生理功能與其結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究；3.材料與生物體的細(xì)胞、組織、血液、體液、免疫、內(nèi)分泌等生理系統(tǒng)的相互作用以及減少材料毒副作用的對策研究；4.材料滅菌、消毒、醫(yī)用安全性評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)以及醫(yī)用材料與制品生產(chǎn)管理與國家管理法規(guī)的研究。3-ch3-生物材料材料制備和工藝優(yōu)化材料的組成、理化性能和微觀結(jié)構(gòu)研究材料和生物體的相互作用血液反應(yīng)組織反應(yīng)免疫反應(yīng)材料－生物體界面研究化學(xué)結(jié)合界面接觸界面纖維包裹界面等材料在生物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物和途徑。放射性元素失蹤法材料的生物學(xué)評價(jià)亦即：3-ch3-生物材料上述研究內(nèi)容涉及：化學(xué)、物理學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理學(xué)、無機(jī)材料學(xué)、金屬材料學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)、生理學(xué)、解剖學(xué)、病理學(xué)、基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)、制劑學(xué)等，此外，還涉及許多新的工程學(xué)和管理學(xué)等。3-ch3-生物材料§3.2生物醫(yī)學(xué)材料的分類1.按材料組成和性質(zhì)分：（1）醫(yī)用金屬材料，如：Ti

人工關(guān)節(jié)、血管支架等；（2）醫(yī)用高分子材料，如：硅橡膠

導(dǎo)管等；（3）生物陶瓷材料，如HA

人工牙等；（4）生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料；（5）天然生物材料，如牛心胞

人心瓣；（6）雜化材料，如：肝素+金屬，酶+高分子等。3-ch3-生物材料人工關(guān)節(jié)血管支架3-ch3-生物材料髁固定鋼板髁固定鋼板Co-Cr-Mo人工關(guān)節(jié)3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料導(dǎo)管3-ch3-生物材料人工牙3-ch3-生物材料人工牙3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料人工牙與種植體3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料2.按用途分：（1）骨、牙、關(guān)節(jié)、肌腱等骨骼-肌肉系統(tǒng)修復(fù)材料和替換材料；（2）皮膚、乳房、食道、呼吸道、膀胱等軟組織材料；（3）人工心臟瓣膜、血管、心血管內(nèi)插管等心血管系統(tǒng)材料；（4）血液凈化膜、分離膜、氣體選擇性透過膜、角膜接觸鏡等醫(yī)用膜材料；（5）組織粘合劑、縫線材料；（6）藥物釋放載體材料；（7）臨床診斷及生物傳感器材料；（8）齒科材料等。3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3.按材料在生理環(huán)境中的生物化學(xué)反應(yīng)水平分：（1）近于惰性的生物醫(yī)學(xué)材料；（2）生物活性材料；（3）可生物降解和吸收的生物材料。3-ch3-生物材料4.按醫(yī)用材料來源分類：（1）人體自身組織：皮膚移植、靜脈搭橋等。（2）同種器官與組織：尸體角膜再移植（3）異種同類器官與組織：豬腎

人、牛、豬心瓣

人等。（4）天然生物材料的提取與改性：動物皮、胃膠原提取處理成縫合線；（5）合成材料：硅橡膠

人工心瓣；聚氨酯

人工心臟；四氟乙烯

人工血管等；3-ch3-生物材料5.按醫(yī)用材料的使用要求分類：（1）非植入性材料和制品：如一次性注射器、手術(shù)器具等；（2）植入性材料和制品：如人工關(guān)節(jié)、人工腎、人工角膜等；（3）血液接觸性材料與制品：如人工心瓣、血管支架、人工血管等；（4）降解和吸收性材料與制品：如手術(shù)縫合線等；（5）其它：如診斷用固定化酶載體等。3-ch3-生物材料醫(yī)用SiO2粉體材料3-ch3-生物材料

-磷酸三鈣粉體材料3-ch3-生物材料42

羥基磷灰石顆粒生物材料3-ch3-生物材料磷酸鈣生物陶瓷3-ch3-生物材料

氧化鋯生物陶瓷3-ch3-生物材料涂層類金剛石膜人工心瓣3-ch3-生物材料鈦合金基/類金剛石涂層人工心瓣3-ch3-生物材料

等離子體表面改性硅橡膠接觸鏡3-ch3-生物材料

聚氨酯外科敷料3-ch3-生物材料

BMP/TCP復(fù)合人工骨修復(fù)材料

3-ch3-生物材料

可生物降解、可誘導(dǎo)成骨修復(fù)材料3-ch3-生物材料§3.3生物醫(yī)學(xué)材料、生物體/（人體）以及二者的相互作用一、人體的生理環(huán)境、組織結(jié)構(gòu)與性能（一）機(jī)體與環(huán)境人體機(jī)體生活在一定環(huán)境（后面多頁）之中：

一方面，機(jī)體生存與發(fā)展取決于環(huán)境；

另一方面，機(jī)體會適應(yīng)環(huán)境且環(huán)境同時(shí)受基體影響。機(jī)體的適應(yīng)性/調(diào)節(jié)機(jī)制：（1）神經(jīng)調(diào)節(jié)：條件反射與非條件反射，如見酸物品唾液分泌---“望梅止渴”；（2）體液調(diào)節(jié)：如激素水平改變，化學(xué)物質(zhì)變化等，汗液分泌等；（3）器官、組織細(xì)胞的自身調(diào)節(jié)：受力

細(xì)胞收縮。3-ch3-生物材料人體生理環(huán)境一、骨骼v二、牙齒三、軟骨v四、皮膚五、肌腱六、血管七、體液3-ch3-生物材料一、骨骼骨屬于硬組織，由細(xì)胞、纖維和基質(zhì)組成。骨基質(zhì)：無機(jī)鹽60%，有機(jī)物40%人骨的無機(jī)成分（干燥骨的%）總量約74Ca25.6P12.3CO24.0Na0.13-0.6Mg0.39K0.05-0.4Cl0.17-0.19Ca/P2.03（摩爾比為1.6）3-ch3-生物材料1、骨組織構(gòu)造骨松質(zhì)分布于長骨的骨骺和骨干的內(nèi)側(cè)面。由平行排列的骨板和骨細(xì)胞構(gòu)成針狀或片狀骨小梁，并連接成多孔隙網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔即骨髓腔，其中充滿紅骨髓。骨密質(zhì)分布于長骨的骨干和骨骺的外側(cè)面，其骨板排列很規(guī)則，按骨板的排列方式分為環(huán)骨板、骨單位和間骨板。骨膜

被覆于骨內(nèi)、外面由纖維結(jié)締組織構(gòu)成的膜。分布于除關(guān)節(jié)面以外整個(gè)骨外面。襯于骨髓腔內(nèi)面和骨松質(zhì)腔隙內(nèi)的稱骨內(nèi)膜。骨膜含有豐富的血管、神經(jīng)和淋巴管，對骨的營養(yǎng)、生長或再生具有重要作用。骨髓

充滿于長骨的髓腔和骨松質(zhì)的腔隙內(nèi)，分紅骨髓和黃骨髓。血管神經(jīng)3-ch3-生物材料2、骨組織組成骨組織由大量鈣化的細(xì)胞間質(zhì)和細(xì)胞構(gòu)成。鈣化的細(xì)胞間質(zhì)稱骨基質(zhì)。骨基質(zhì)由有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)構(gòu)成。有機(jī)質(zhì)包括大量骨膠纖維，占有機(jī)質(zhì)的90%，呈凝膠狀主要含有中性和弱酸性糖胺多糖，還有多種糖蛋白。無機(jī)質(zhì)又稱骨鹽，主要為羥基磷灰石結(jié)晶,細(xì)針狀,長10～20nm，沿膠原原纖維長軸規(guī)則排列。有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)的緊密結(jié)合，使骨既堅(jiān)硬又有韌性。骨基質(zhì)的結(jié)構(gòu)呈板層狀，稱骨板，是由骨膠纖維成層排列，且與骨鹽晶體和基質(zhì)緊密結(jié)合。同一層骨板內(nèi)的膠原纖維平行排列，相鄰兩層骨板的纖維相互垂直，纖維束還可有分支，并伸至相鄰的一層，增加骨的支持力。細(xì)胞包括骨原細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞4種。骨細(xì)胞最多，位于骨基質(zhì)內(nèi)，其它三種均位于骨組織的邊緣。3-ch3-生物材料3、骨組織細(xì)胞成骨細(xì)胞位于成骨活躍的骨組織表面，常成層排列，胞體呈立方形或矮柱狀。細(xì)胞表面有許多細(xì)小突起，與相鄰的成骨細(xì)胞或骨細(xì)胞突起形成縫隙連接。細(xì)胞核大而圓，核仁明顯。胞質(zhì)嗜堿性。電鏡下見有大量粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和發(fā)達(dá)的高爾基復(fù)合體。成骨細(xì)胞可分泌有機(jī)質(zhì)的骨膠纖維和基質(zhì)，稱類骨質(zhì)；同時(shí)以細(xì)胞膜出芽方式向類骨質(zhì)中釋放基質(zhì)小泡，小泡內(nèi)含鈣、小的骨鹽結(jié)晶和鈣結(jié)合蛋白?；|(zhì)小泡是使類骨質(zhì)鈣化的重要結(jié)構(gòu)。當(dāng)成骨細(xì)胞被類骨質(zhì)包埋后，便成為骨細(xì)胞。骨原細(xì)胞位于骨組織的表面，體積小，呈梭形，細(xì)胞核橢圓，胞質(zhì)弱嗜堿性。骨原細(xì)胞是一種干細(xì)胞，能分裂分化為成骨細(xì)胞。3-ch3-生物材料骨細(xì)胞單個(gè)分布于骨板內(nèi)或骨板間，胞體較小，呈扁橢圓形，有許多細(xì)長突起，胞質(zhì)弱嗜堿性。骨細(xì)胞的胞體位于骨陷窩內(nèi)，突起位于骨小管內(nèi)。相鄰骨細(xì)胞的突起以縫隙連接相連。骨陷窩和骨小管內(nèi)含組織液。骨細(xì)胞對骨基質(zhì)的更新和維持有重要作用。骨細(xì)胞及其突起的總面積很大，與骨基質(zhì)相接觸，對于骨陷窩組織液中鈣與血鈣的交換及維持血鈣的恒定有一定作用。3-ch3-生物材料破骨細(xì)胞數(shù)量較少，常位于骨組織表面。是一種多核的大細(xì)胞，直徑100μm，含有2～50個(gè)核。現(xiàn)認(rèn)為它是由多個(gè)單核細(xì)胞觸合而成。光鏡下，破骨細(xì)胞的胞質(zhì)呈泡沫狀，多為嗜酸性，貼近骨基質(zhì)的一側(cè)有紋狀緣。電鏡下，這一側(cè)有許多不規(guī)則并分支的指狀突起，稱皺褶緣，皺褶緣周圍的環(huán)形胞質(zhì)區(qū)含許多微絲，而缺乏其它細(xì)胞器，稱為亮區(qū)。皺褶緣基部胞質(zhì)內(nèi)含大量初級溶酶體，吞飲泡和次級溶酶體。破骨細(xì)胞有溶解和吸收骨基質(zhì)的作用。在溶骨時(shí)，亮區(qū)緊貼骨基質(zhì)表面。形成一道環(huán)形圍堤，使所包圍的皺褶緣區(qū)成為封閉的溶骨微環(huán)境，破骨細(xì)胞向該區(qū)釋放多種蛋白酶，碳酸酐酶、檸檬酸和乳酸等，使骨基質(zhì)溶解。3-ch3-生物材料4、骨組織再生骨組織再生主要依靠骨膜。骨受傷后，骨膜內(nèi)層細(xì)胞分裂增生填充到傷口內(nèi)，相繼形成肉芽組織致密結(jié)締組織纖維軟骨松質(zhì)骨密質(zhì)骨3-ch3-生物材料5、骨組織移植骨移植是將一部位之骨組織離體后移植于人體內(nèi)另一骨骼有缺損或需要加強(qiáng)或固定處的一種手段，是組織移植中最常用的方法之一，骨組織的保存也要比皮膚、筋膜、肌腱、血管以及其它移植組織容易的多。這是因?yàn)楸灰浦驳墓墙M織不完全取決于它成活的細(xì)胞，而是需經(jīng)過受區(qū)緩慢的爬行孕的有生命的骨組織，由于所產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng)低，是最先移植成功的組織。3-ch3-生物材料二、牙齒3-ch3-生物材料牙的功能：對食物進(jìn)行機(jī)械加工嚼碎，輔助發(fā)育及語言等

。牙的外形牙冠：暴露在口腔內(nèi)的部分，其內(nèi)腔稱牙冠腔。

牙頸：介于牙冠和牙根之間縮細(xì)的部分

。牙根：嵌入上、下牙槽內(nèi)的部分，其內(nèi)腔稱牙根管，與牙冠腔相通，管末端細(xì)有根尖孔。

牙組織牙本質(zhì)：構(gòu)成牙的大部分。

牙釉質(zhì)：在牙冠部的牙本質(zhì)外面覆蓋的部分。

牙骨質(zhì)：在牙根部的牙本質(zhì)外面包繞的部分。

牙髓：位于牙腔內(nèi),由結(jié)締組織、神經(jīng)和血管共同組成。

牙周組織

牙周膜：介于牙根和牙槽骨之間的致密結(jié)締組織。牙槽骨：屬于上、下頜骨的牙槽突。牙齦：是覆蓋在牙頸和牙槽突表面的口腔粘膜。

3-ch3-生物材料骨骼（股骨）：抗拉強(qiáng)度124MPa;抗壓強(qiáng)度170MPa;

拉剪強(qiáng)度54MPa;拉伸彈性模量17GPa.

牙齒（牙本質(zhì)）：彈性模量12GPa;泊松比0.3;剪切模量4.8.3-ch3-生物材料三、軟骨軟骨是由軟骨組織及周圍的軟骨膜構(gòu)成。軟骨組織則由軟骨基質(zhì)和軟骨細(xì)胞構(gòu)成。軟骨基質(zhì)：即為細(xì)胞間質(zhì)，由無定形基質(zhì)和其中的纖維構(gòu)成?；|(zhì)內(nèi)小腔為軟骨陷窩，軟骨細(xì)胞即位于此陷窩內(nèi)。軟骨細(xì)胞：軟骨細(xì)胞核圓或卵圓形，染色淺。細(xì)胞質(zhì)弱嗜堿性。軟骨細(xì)胞可合成和分泌基質(zhì)和纖維。軟骨膜：軟骨組織周圍的致密結(jié)締組織。軟骨膜可分為兩層，外層為較致密的膠原纖維，內(nèi)層纖維較疏松而細(xì)胞較多，其中有些梭形的小細(xì)胞，稱骨原細(xì)胞，可增殖分化為軟骨細(xì)胞。根據(jù)軟骨基質(zhì)所含纖維的不同，可將軟骨分為透明軟骨、纖維軟骨和彈性軟骨三種。3-ch3-生物材料透明軟骨分布：如肋軟骨、關(guān)節(jié)軟骨、氣管與支氣管軟骨等。透明軟骨中的纖維：膠原纖維，其折光率與基質(zhì)相似。性質(zhì)：有彈性，半透明。3-ch3-生物材料纖維軟骨分布：椎間盤、關(guān)節(jié)盤、恥骨聯(lián)合、股骨頭韌帶、肌腱等部位。透明軟骨中的纖維：大量平行或交織排列的膠原纖維束。性質(zhì)：不透明，有伸展性。彈性軟骨分布：耳廓、外耳道、咽鼓管、會厭以及喉等處，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軟骨基質(zhì)中含大量交織的彈性纖維。性質(zhì)：不透明，有明顯的可屈性和彈性。3-ch3-生物材料四、皮膚結(jié)構(gòu)：表皮－真皮－皮下組織3-ch3-生物材料五、肌腱結(jié)構(gòu)：平行排列的膠原纖維束。功能：使肌肉附著在骨骼上，并骨骼和肌肉間的力3-ch3-生物材料六、血管結(jié)構(gòu)：內(nèi)層內(nèi)皮細(xì)胞基質(zhì)膜內(nèi)皮下層中層平滑肌膠原纖維+彈性纖維外層松散的結(jié)締組織3-ch3-生物材料（二）蛋白質(zhì)由20余種氨基酸組成：氨基酸的三個(gè)特點(diǎn)：

（1）H2N—C—COOH

氨基酸側(cè)鍵R基團(tuán)不同，氨基酸就不同。（2）分為L-型和D-型；（2種立體異構(gòu)體）（3）旋光性（都含不對稱C原子）RH3-ch3-生物材料氨基酸的分類：中性氨基酸、堿性氨基酸、酸性氨基酸等。氨基酸與蛋白質(zhì)：氨基酸氨基酸：

構(gòu)成蛋白質(zhì)

肽鍵是一種氨基酸分子中的

-氨基與另一氨基酸分子中的

-羧基失水縮合而成酰胺鍵。NCCHR’OOHHHNCCHR’’OOHHH+NCCHR’OOHHHNCCHR’’OH聯(lián)結(jié)3-ch3-生物材料脫水肽鍵此式為二肽，多次聯(lián)結(jié)后為多肽。3-ch3-生物材料蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)圖

3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料（三）聚糖許多同種或異種單糖通過失水縮合而成的生物高分子。人體組織中起重要作用的一類聚糖——糖胺聚糖。（四）細(xì)胞與細(xì)胞膜

細(xì)胞：細(xì)胞膜＋細(xì)胞質(zhì)＋細(xì)胞核，是構(gòu)成組織和器官的基本結(jié)構(gòu)單位。

細(xì)胞膜：磷酯雙分子層＋蛋白3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料免疫熒光

3-ch3-生物材料細(xì)胞器免疫熒光

3-ch3-生物材料免疫熒光

3-ch3-生物材料細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)3-ch3-生物材料細(xì)胞三維模式圖3-ch3-生物材料細(xì)胞三維模式圖3-ch3-生物材料細(xì)胞三維模式圖3-ch3-生物材料細(xì)胞與細(xì)胞粘附信號

3-ch3-生物材料細(xì)胞膜3-ch3-生物材料神經(jīng)細(xì)胞3-ch3-生物材料（五）血液體液細(xì)胞內(nèi)液細(xì)胞外液心血管系統(tǒng)內(nèi)體液—血漿—循環(huán)不停組織間隙內(nèi)液—組織液淋巴管內(nèi)液—淋巴液腦室內(nèi)液——腦脊液血液組成：血漿：容積的55%血細(xì)胞：45%血小板紅細(xì)胞白細(xì)胞3-ch3-生物材料血液功能：（1）運(yùn)輸功能（營養(yǎng)物質(zhì)、CO2、O2等）（2）調(diào)節(jié)功能（3）保護(hù)防御（4）維持內(nèi)環(huán)境的相對恒定（酸堿度、滲透壓等）（六）骨骼和牙齒（七）肌腱、軟骨與皮膚（八）彈性組織（血管、韌帶、肺組織）

（前已述）3-ch3-生物材料二、生物醫(yī)學(xué)材料及與人體間的相互作用（一）生物醫(yī)學(xué)材料（前已述）（二）生物材料與人體的相互作用3-ch3-生物材料血小板血栓凝血系統(tǒng)激活纖溶系統(tǒng)激活溶血反應(yīng)Leukopenia(一次性白血球減少)………………補(bǔ)體系統(tǒng)激活抗原—抗體反應(yīng)(體液性免疫)免疫細(xì)胞的激活（細(xì)胞性免疫）………………炎癥反應(yīng)細(xì)胞粘附細(xì)胞增殖形成偽內(nèi)膜細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)變組織反應(yīng)免疫反應(yīng)材料反應(yīng)血液反應(yīng)生物反應(yīng)物理性質(zhì)的變化化學(xué)性質(zhì)的變化材料與生物體相互作用3-ch3-生物材料（一）宿主（生物機(jī)體）反應(yīng)（二）材料反應(yīng)（三）材料與生物體的的界面3-ch3-生物材料（一）宿主（生物機(jī)體）反應(yīng)血液反應(yīng)組織反應(yīng)免疫反應(yīng)局部組織反應(yīng)：組織對手術(shù)創(chuàng)傷的急性或炎性反應(yīng)；全身毒性反應(yīng)：由于材料在合成加工及消毒過程中，吸收或形成的低分子產(chǎn)物造成的，有急性和慢性反應(yīng)；過敏反應(yīng)：由于材料溶出或降解產(chǎn)生的毒物造成的；致癌、致畸、致突變反應(yīng)：由于材料中或降解產(chǎn)物中的有害物質(zhì)造成的；適應(yīng)性反應(yīng)：慢性的、長期的、包括機(jī)械力的材料與組織相互作用產(chǎn)生的影響。3-ch3-生物材料（二）材料反應(yīng)

材料反應(yīng)的結(jié)果可導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)破壞和性質(zhì)改變，取決于材料的化學(xué)穩(wěn)定性。生理腐蝕：生理環(huán)境對材料的化學(xué)侵蝕作用，致使材料產(chǎn)生離解、氧化等，導(dǎo)致過敏等反應(yīng)。吸收：材料在生理環(huán)境里，可通過吸收過程使其功能改變，也可導(dǎo)致材料的物理、機(jī)械性能改變。降解：在生理環(huán)境作用下材料可能被解體降解，導(dǎo)致材料失效。其它失效反應(yīng)：機(jī)械力也可引起失效，如磨損可使修復(fù)體的結(jié)合部受損造成失效。3-ch3-生物材料生物相容性評價(jià)體外試驗(yàn)：用于分析、研究材料的性能以便篩選。#材料溶出物測定：#溶血#細(xì)胞毒性試驗(yàn)：體內(nèi)試驗(yàn)：急性全身毒性、刺激、致突變、肌肉埋置等試驗(yàn)。為減少與控制宿主反應(yīng)與材料反應(yīng)的發(fā)生，需要進(jìn)行-3-ch3-生物材料（三）材料－生物體界面界面基本理論界面結(jié)合形式界面細(xì)胞關(guān)系界面酶化學(xué)關(guān)系界面材料力學(xué)材料的表面處理3-ch3-生物材料1界面基本理論1界面潤濕理論材料（種植體）－體液－機(jī)體組織（良好的潤濕性）（良好的界面結(jié)合性能）2界面吸附理論材料表面對各種離子、細(xì)胞、氨基酸、蛋白質(zhì)等的吸附。3界面化學(xué)結(jié)合理論材料與機(jī)體組織的各種鍵合。4界面分子結(jié)合理論依靠材料表面的極性、活性基團(tuán)等導(dǎo)致的氫鍵作用。5界面酸堿結(jié)合理論酸性環(huán)境促進(jìn)骨性結(jié)合。6機(jī)械結(jié)合理論是材料與機(jī)體主要結(jié)合方式，可通過材料表面的粗糙化和微孔化實(shí)現(xiàn)。7界面應(yīng)力傳導(dǎo)理論3-ch3-生物材料2面結(jié)合形式1骨結(jié)合界面材料與骨直接結(jié)合。是理想的結(jié)合形式。2骨接觸界面材料－骨界面上有薄層纖維。是有效的界面結(jié)合方式。3纖維結(jié)合界面材料－骨界面上有厚纖維,常伴有炎癥。是不良結(jié)合方式。4附著性界面機(jī)體組織在材料表面短暫性附著。是失敗的結(jié)合方式。3-ch3-生物材料3界面細(xì)胞關(guān)系1一般細(xì)胞關(guān)系材料植入后發(fā)生各種細(xì)胞的吸附。親水性高、化學(xué)穩(wěn)定性好的材料細(xì)胞結(jié)合性能好。（磷灰石類、玻璃與玻璃陶瓷等材料的細(xì)胞結(jié)合緊密。）2血液細(xì)胞關(guān)系材料－血液界面上發(fā)生材料與血漿蛋白、免疫因子、細(xì)胞成分、凝血因子、血小板等相互作用。是全身反應(yīng)。3骨細(xì)胞關(guān)系材料－骨細(xì)胞界面骨引導(dǎo)作用骨結(jié)合骨誘導(dǎo)作用骨接觸3-ch3-生物材料4酶化學(xué)關(guān)系酶在新陳代謝中起重要催化作用酶的活性與界面骨形成具有密切關(guān)系酸性磷酸酶活性高－預(yù)示骨吸收趨勢；堿性磷酸酶活性高－預(yù)示骨形成趨勢。5力學(xué)關(guān)系材料的力學(xué)性質(zhì)應(yīng)與機(jī)體組織，特別是骨的相匹配。（彈性模量和剛性）3-ch3-生物材料6材料的表面處理1表面凈化、粗化、微孔化凈化：堿洗法、浸泡法、蒸氣法、超聲波法等。粗化：噴砂、機(jī)械打磨、化學(xué)腐蝕等。微孔化：涂層法、機(jī)械鉆孔、化學(xué)腐蝕等。2表面親水化3表面電極化4表面生物化3-ch3-生物材料（三）生物醫(yī)學(xué)材料的物性要求1.溶出物及可滲出物含量低，如SS不滲出金屬元素等

致使炎癥；2.生物穩(wěn)定性，如高分子導(dǎo)管不老化；3.機(jī)械物理性能；

如人工心瓣、工作10年，72次/分鐘計(jì)，10年共4億次搏動。4.成型加工性能；5.滅菌性能。金屬——可用于多種滅菌方法；高分子——滅菌方法要選擇適當(dāng)。3-ch3-生物材料1生物相容性概念：在生理環(huán)境中，生物體及其組織對植入材料的反應(yīng)和產(chǎn)生有效作用的能力。用于表征材料在特定應(yīng)用狀態(tài)與生物體相互作用的生物學(xué)行為。內(nèi)容：血液相容性組織相容性力學(xué)相容性表現(xiàn)：宿主（生物機(jī)體〕反應(yīng)：生物機(jī)體對植入材料的反應(yīng)（組織反應(yīng)、血液反應(yīng)、免疫反應(yīng)）。評價(jià)：體外試驗(yàn)：材料溶出物測定、溶血、細(xì)胞毒性等試驗(yàn)。體內(nèi)試驗(yàn)：急性全身毒性、刺激、致突變、肌肉埋置等試驗(yàn)。3-ch3-生物材料2化學(xué)穩(wěn)定性材料反應(yīng)：是材料對生物機(jī)體的作用產(chǎn)生的反應(yīng)（生理腐蝕、吸收、降解、失效等。〕高分子材料：易產(chǎn)生單體、溶解、老化，會導(dǎo)致疼痛、刺激、感染等反應(yīng)?？筛倪M(jìn)和防止。陶瓷材料：可在機(jī)體中穩(wěn)定存在、發(fā)生化學(xué)結(jié)合或降解吸收。金屬材料：可發(fā)生腐蝕和溶解，通過表面改性提高穩(wěn)定性。3功用性、可成型加工性能、消毒滅菌性能3-ch3-生物材料（四）生物醫(yī)學(xué)材料引起的感染、鈣化和腫瘤1.感染：心血管系統(tǒng)材料

感染

死亡其它——炎癥等2.鈣化：牛心胞

人工心瓣

鈣化

失效“生物瓣”鈣化問題3.腫瘤：材料

人體

細(xì)胞/組織增生

肉瘤

腫瘤

（五）生物醫(yī)學(xué)材料對人體補(bǔ)體系統(tǒng)的激活

（了解）導(dǎo)致導(dǎo)致可能植入導(dǎo)致惡性3-ch3-生物材料§3.4生物醫(yī)學(xué)材料的消毒、滅菌、安全性評價(jià)與管理一、生物醫(yī)學(xué)材料的消毒與滅菌

（一）滅菌與消毒

滅菌：指殺滅物品中的一切微生物的過程。包括：病原菌和非病原菌。如：細(xì)菌、芽胞，真菌、病毒等

消毒：指殺滅（破壞）非芽胞型和增殖狀態(tài)的致微生物過程。

某些微生物在生命周期中的正常休眠狀態(tài)，其封殺滅性要求比增殖狀態(tài)高許多倍。3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料二者關(guān)系：

滅菌能達(dá)到消毒的目的，而消毒則達(dá)不到滅菌的要求。如：消毒不能殺滅芽胞、肝炎病毒等。生物醫(yī)學(xué)材料的消毒與滅菌方法：很多。常用三種：熱滅菌、化學(xué)滅菌、輻射滅菌。（二）微生物的滅殺包括細(xì)菌、放線菌、真菌、病毒、立克次氏體等。滅菌時(shí)間存活菌數(shù)3-ch3-生物材料

（三）生物醫(yī)學(xué)材料的熱滅菌法

借助于高溫使微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)凝固。臨床常用的滅菌參數(shù)（1） （2） （3）115

C 121

C 126

C

0.7公斤/厘米2表壓1公斤/厘米2表壓1.4公斤/厘米2表壓

30min 20min 15min

高壓蒸氣熱滅菌法的特點(diǎn)：有效、簡便、經(jīng)濟(jì)，但對于高分子材料可能不適用。3-ch3-生物材料（四）生物醫(yī)學(xué)材料的化學(xué)滅菌法

使化學(xué)藥物滲入到微生物的細(xì)胞內(nèi)而與其反應(yīng)形成化合物，影響蛋白質(zhì)、酶系統(tǒng)的生理活性，從而破壞了細(xì)胞的生理機(jī)能而導(dǎo)致細(xì)胞以及細(xì)菌、病毒的死亡，達(dá)到滅菌效果。臨床常用兩類劑：（1）液體與固體的水溶液；（2）氣體常用的化學(xué)消毒滅菌劑有：

重金屬及其化合物、醇類、過氧化物、鹵族元素及其化合物、氧雜環(huán)化合物、醛類、酚和酚衍生物、季胺化合物、表面活性劑、其它化學(xué)品。

環(huán)氧乙烷是醫(yī)院和工業(yè)上常使用的氣體滅菌劑。它對各種類型的微生物的殺滅作用都很強(qiáng)，包括細(xì)菌、結(jié)核菌、芽胞、真菌和病毒等。3-ch3-生物材料

（五）生物醫(yī)學(xué)材料的輻射滅菌法對于“一次性”的高分子制品，使用它安全有效。

包括：

電離輻射：輻射使微生物中DNA發(fā)生誘導(dǎo)電離。

放射線輻照：r謝線。

（六）滅菌技術(shù)進(jìn)展（了解）激光滅菌超聲協(xié)同滅菌氣體等離子體滅菌二、生物醫(yī)學(xué)材料的安全性評價(jià)與管理（“人命關(guān)天”）（了解）3-ch3-生物材料一有機(jī)生物材料定義§3.5有機(jī)生物材料

用于修復(fù)損壞或發(fā)生病變而失去功能的人體組織和器官、以及在醫(yī)療診斷和治療中使用的天然或合成的高分子材料，稱有機(jī)生物材料，亦稱高分子生物醫(yī)學(xué)材料。

醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早，種類繁多，應(yīng)用最廣泛，用量最大的材料，已有用材料100多種，制品2000多種。3-ch3-生物材料二有機(jī)生物材料的發(fā)展公元前3500年，古埃及人用棉線、馬鬃等縫合傷口，墨西哥印第安人用木片修補(bǔ)受傷的顱骨；1851年發(fā)明了天然橡膠的硫化方法，開始采用天然高分子硬膠木制作人工牙托和顎骨；1936年有機(jī)玻璃用于臨床；1943年賽璐路薄膜開始用于血液透析；高分子材料廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域始于20世紀(jì)50年代高分子工業(yè)發(fā)展以后。3-ch3-生物材料50年代，有機(jī)硅聚合物開始用于人體組織的修復(fù)和替代；60年代初，PMMA開始用于髖關(guān)節(jié)的修復(fù)；到了70年代，隨著高分子化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的醫(yī)用新材料和人工裝置，如人工瓣膜、人工血管、人工腎用透析膜、軟組織增強(qiáng)、心臟起博器等。70年代后，由于生物醫(yī)學(xué)工程、材料科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用高分子材料和其醫(yī)療裝置又得到迅速發(fā)展，如植入型全人工心臟、肝、胰、腎、膀胱、皮、骨、接觸鏡、角膜、晶體、內(nèi)外耳修復(fù)、心瓣膜、各種尺寸的血管，以及縫合線等都獲得了臨床運(yùn)用。例如下表。3-ch3-生物材料用于人工器官的高分子材料人工器官高分子材料心臟嵌段聚醚氨酯彈性體，硅橡膠腎臟醋酸纖維素，PMMA，PAN，PS，EVA，PU，PP，PC，PMA，聚甲基丙烯酸－羥乙酯（PHBMA)肝臟賽璐玢（cellophane)，聚甲基丙烯酸－羥乙酯（PHBMA)胰臟丙烯酸共聚酯中空纖維肺硅橡膠，聚丙烯中空纖維，聚烷砜關(guān)節(jié)，骨超高相對分子質(zhì)量聚乙烯（M>300萬），HDPE，PMMA，尼龍，聚酯3-ch3-生物材料人工器官高分子材料皮膚硝基纖維素，聚硅酮－尼龍復(fù)合物，聚酯，甲殼素角膜PMMA，PHBMA，硅橡膠玻璃體硅油鼻、耳硅橡膠，PE乳房聚硅酮血管聚酯纖維，PTFE，嵌段聚醚氨酯人工紅血球全氟烴人工血漿羥乙基淀粉，聚乙烯吡咯酮3-ch3-生物材料人工器官高分子材料膽管硅橡膠鼓膜硅橡膠食道聚硅酮，聚酯纖維喉頭聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯氣管聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯血管聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙烯，聚酯纖維腹膜聚硅酮，聚乙烯，聚酯纖維尿道硅橡膠，聚酯纖維3-ch3-生物材料三有機(jī)生物材料分類高分子生物醫(yī)學(xué)材料按照來源分類，可以分為：(1)天然高分子材料及生物衍生材料；(2)合成醫(yī)用高分子材料；(3)復(fù)合高分子生物材料。根據(jù)穩(wěn)定性可分為（1）生物降解型醫(yī)用高分子材料；（2）不可降解型生物醫(yī)用高分子材料。3-ch3-生物材料根據(jù)其應(yīng)用，可以分為：（1）人工臟器；（2）固定材料；（3）縫合材料；（4）藥用高分子材料；（5）診斷用高分子材料。3-ch3-生物材料四有機(jī)生物材料的研究范圍1.材料的合成與制備2.結(jié)構(gòu)與性能的研究3.高分子材料的生物相容性評價(jià)三方面：3-ch3-生物材料1.

材料的合成與制備可選擇合成滿足醫(yī)學(xué)方面的特點(diǎn)和要求，用高分子化學(xué)的理論、方法和手段，通過分子設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)合成適當(dāng)?shù)母叻肿硬牧稀Ｈ缇廴樗?、聚乙醇酸、嵌段聚醚氨酯，聚砜、有機(jī)硅等。對現(xiàn)有的高分子材料進(jìn)行改性—共混，共聚，如接枝、嵌段、雜化、生物化等改性或表面處理等方法。3-ch3-生物材料借助多種手段綜合分析，研究生物醫(yī)用高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)及其性能，從細(xì)胞水平和分子水平解析多種影響因素。2.材料的結(jié)構(gòu)與性能研究組織相容性血液相容性3.生物醫(yī)用高分子材料的生物相容性3-ch3-生物材料【組織相容性】-----生物醫(yī)用材料與人體之間相互作用產(chǎn)生各種復(fù)雜的生物、物理、化學(xué)反應(yīng)的一種概念。材料的生物相容性優(yōu)劣是生物醫(yī)用材料研究設(shè)計(jì)中首先考慮的重要問題。3-ch3-生物材料物理性質(zhì)變化機(jī)械相互作用急性全身毒性生物醫(yī)用材料方面的變化生物體方面的反應(yīng)和變化大小形狀彈性強(qiáng)度硬度脆性軟化相對密度熔點(diǎn)導(dǎo)電硬化磨耗蠕變熱傳導(dǎo)

化學(xué)性質(zhì)變化親水－疏水PH吸附性溶出性滲透性反應(yīng)性摩擦沖擊曲繞物理化學(xué)相互作用溶出吸收滲透降解化學(xué)相互作用分解修飾過敏反應(yīng)毒性反應(yīng)溶血反應(yīng)發(fā)熱反應(yīng)神經(jīng)麻痹慢性全身毒性毒性致畸免疫反應(yīng)功能障礙急性局部反應(yīng)炎癥血栓形成壞死排異慢性局部反應(yīng)致癌鈣化炎癥潰瘍3-ch3-生物材料對高分子材料而言，影響組織生物學(xué)行為的有以下幾個(gè)方面：（1）高分子材料中的雜質(zhì)如殘留單體、添加劑等，不僅會加速材料本身在體內(nèi)的老化，而且會加劇組織的生物學(xué)反應(yīng)。（2）物理力學(xué)性能高分子材料的硬度、彈性等應(yīng)與周圍組織盡可能匹配。（3）形狀高分子材料的植入形狀對癌癥產(chǎn)生的影響較大。大體積薄片出現(xiàn)的可能性比在薄片上穿大空時(shí)高出一倍左右；而當(dāng)植入材料為海綿狀、纖維狀和粉末狀時(shí)，幾乎不產(chǎn)生腫瘤。3-ch3-生物材料（4）表面的形狀結(jié)構(gòu)粗糙、不均勻的表面會加劇其周圍組織的反應(yīng)。（5）高分子材料本體的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要影響其在體內(nèi)的老化穩(wěn)定性，而對其組織生物學(xué)反應(yīng)的影響不明顯。（6）材料表面的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高分子材料表面與蛋白質(zhì)等生物大分子及細(xì)胞之間的相互作用是產(chǎn)生組織生物學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)所在，也是生物醫(yī)用高分子研究的重要內(nèi)容。3-ch3-生物材料【血液相容性】------通常是從其抗凝血能力和不損傷血液成分功能兩反面來考慮。前者即為材料表面抑制血管內(nèi)血液形成血栓的能力，后者即為材料對血液的溶血現(xiàn)象（紅細(xì)胞破壞）、血小板機(jī)能降低、白細(xì)胞暫時(shí)性減少、白細(xì)胞功能下降以及補(bǔ)體激活等血液生理功能的影響。3-ch3-生物材料人體生理環(huán)境下的血液凝固過程：【血液凝固】------指血漿由流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z凍狀態(tài)的全過程，是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)變化的過程。主要由三個(gè)主要步驟：1.凝血酶原激活物形成2.凝血酶原轉(zhuǎn)化成凝血酶3.纖維蛋白的形成3-ch3-生物材料[內(nèi)源性凝固系統(tǒng)][外源性凝固系統(tǒng)]血漿凝血因子＋血小板因子血漿凝血因子＋組織因子Ca2+Ca2+血漿凝血酶原激活物組織凝血酶原激活物第一步第二步凝血酶原Ca2+凝血酶纖維蛋白原纖維蛋白Ca2+網(wǎng)羅血細(xì)胞凝血快＋血清第三步3-ch3-生物材料正常心血管系統(tǒng)中的血液抗凝因素1.血管內(nèi)膜的多相結(jié)構(gòu)使它具有親水、光滑、荷電等特點(diǎn)，從而不破壞血小板，也不使血漿蛋白變性，激活凝血因子；2.血流速度快，血小板不易在血管壁大量粘附，血漿中的凝血因子不易在局部聚集而相互作用；3.人體內(nèi)含有抑制血液凝固的物質(zhì)，如肝素；4.血漿中還由一種纖維蛋白溶酶，它能使纖維蛋白重新斷裂而溶解。3-ch3-生物材料高分子材料與血液接觸導(dǎo)致的凝血過程高分子材料蛋白吸附紅細(xì)胞粘附血小板粘附血小板釋放聚集溶血XII活化凝血因子活化血纖維蛋白沉積血栓形成血小板血栓形成3-ch3-生物材料五合成高分子生物醫(yī)學(xué)材料目前世界上使用的高分子材料約有100多種，制品有2000余種。（一）血液相容性高分子材料例如：聚四氟乙烯：人工血管材料等；硅橡膠：人工心臟的泵管、深靜脈插管、血液透析型人工腎引流管等；聚氨脂：人工血管、人工心臟、輔助循環(huán)材料、人工軟骨等；滌綸：人工血管、心瓣縫合環(huán)等。3-ch3-生物材料（二）人工器官中應(yīng)用的高分子材料人工器官和醫(yī)療器具中使用的高分子材料表用途功能主要使用的高分子材料人工血管置換病變血管或進(jìn)行搭橋手術(shù)聚酯纖維、真絲、膨體聚四氟乙烯、聚氨酯人工瓣膜置換病變的瓣膜低溫同性碳、聚氨酯、硅橡膠、聚四氟乙烯、聚酯纖維人工心臟及心臟輔助裝置置換心臟或加強(qiáng)病變心臟功能聚氨酯、聚氯乙烯、硅橡膠、天然橡膠、Avcothane-51心臟補(bǔ)片心臟修復(fù)手術(shù)聚四氟乙烯、聚酯纖維人工血漿代替血漿、血液增容葡聚糖（右旋糖酐）、羥乙基淀粉、聚乙烯基吡咯烷酮、聚N-羥丙基丙烯酰胺人工血紅蛋白代替紅血球輸運(yùn)氧氣全氟三丁胺、全氟三丙胺、環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷共聚物乳液人工玻璃體填充眼球玻璃體腔硅橡膠海綿、聚四氟乙烯海綿、骨膠原3-ch3-生物材料人工血管人工瓣膜3-ch3-生物材料人工心臟3-ch3-生物材料用途功能主要使用的高分子材料人工晶狀體矯治白內(nèi)障四基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯共聚物、聚丙烯、聚有機(jī)硅氧烷凝膠人工角膜提供光線傳遞到視網(wǎng)膜的途徑甲基丙烯酸酯類共聚物水凝膠、共聚滌綸、硅橡膠人工淚管短治淚道慢性陰塞硅橡膠、聚甲基兩烯酸酯隱形眼鏡矯正視力，治療角膜疾患聚甲基丙烯酸羥乙酯及其與乙烯基吡咯烷酮的共聚物、硅橡膠、聚氨基酸、甲殼素衍生物人工中耳骨替代病變中耳骨，康復(fù)聽力聚四氟乙烯與碳纖維復(fù)合物Froplest、聚甲基丙烯酸羥乙酯與羥基磷灰石共混物Ceravial、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚多孔骨水混、聚乙烯耳鼓膜康復(fù)聽力硅橡膠人工食道食道根除術(shù)后重建食道硅橡膠滌綸復(fù)合物、聚乙烯、聚四氟乙烯、天然橡膠3-ch3-生物材料人工角膜3-ch3-生物材料人工食道3-ch3-生物材料用途功能主要使用的高分子材料人工喉喉頭切除后發(fā)音功能恢復(fù)硅橡膠滌綸織物復(fù)合物、膨體聚四氟乙烯、聚氨酯、聚乙烯、尼龍、聚甲基丙烯酸甲酯人工腎腎功能衰竭患者腎功能的替代醋酸纖維素、銅氨纖維素、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、乙燃一乙燃醇共聚物、聚砜、聚碳酸酯、丙烯腈苯乙烯共聚物、聚氨脂、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、硅橡膠、吸附樹脂、炭化樹脂、火棉膠、聚甲基丙烯酸甲酯人工肝急性肝功能衰竭治療，血液解毒凈化活性炭、炭化樹脂、吸附樹脂、聚丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)瓊脂糖、火棉膠、白蛋白、硅橡膠、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚丙烯人工肺替代肺進(jìn)行血液氣體交換聚氟乙烯、硅橡膠、聚丙烯空心纖維、聚砜空心纖維人工胰替代胰臟功能，釋放胰島素，控制血糖水平海藻酸、聚丙烯腈、聚氨基酸人工膽道替代摘除的膽道聚氨酯、硅橡膠3-ch3-生物材料人工肺人工肝3-ch3-生物材料人工胰腺3-ch3-生物材料用途功能主要使用的高分子材料人工輸尿管替代摘除輸尿管聚氨酯、硅橡膠、滌綸織物、氈、聚甲基丙烯酸羥乙酯涂料人工乳房乳房修復(fù)、整容硅橡膠、硅凝膠、氟硅橡膠人工睪丸睪丸修復(fù)硅橡膠人工陰莖治療器質(zhì)性陽痿硅橡膠、聚氨脂、聚甲基丙烯酸酯各種醫(yī)用插管治療過程中引流、輸液扦查聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡膠、天然橡膠、聚氨酯、聚四氟乙烯注射器向人體輸送液體、藥物聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氟乙烯、天然橡膠輸液輸血代、輸液輸血器向人體輸液、輸血聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、ABS樹脂、尼龍醫(yī)用手套、指套扦查疾患、手術(shù)時(shí)醫(yī)生使用天然膠乳3-ch3-生物材料人工尿道3-ch3-生物材料人工乳房3-ch3-生物材料用途功能主要使用的高分子材料避孕套避孕在然膠孔宮內(nèi)節(jié)育器妨礙受精卵著床硅橡膠環(huán)、聚乙烯、銅絲長效避孕藥具緩釋避孕藥硅橡膠、聚乳酸繃帶固定、包括傷口反式聚異二烯、水固化聚氨酯、泡沫聚苯乙烯、氨綸彈力絲織帶手術(shù)覆蓋膜代替手術(shù)圓孔巾、防止汗液感染聚乙烯膜、聚甲基丙烯酸酯壓敏膠人工膀胱膀胱全切后，替代膀胱集尿、排尿功能硅橡膠、聚氨酯、天然橡膠乳液、滌綸織物、氈、聚丙烯人工括約肌控制排尿硅橡膠人工皮保護(hù)創(chuàng)傷面，防感染，透氣有助于新皮生長硅橡膠骨膠原無紡布、離子型聚酯復(fù)合物、聚氨基酸、聚甲基丙烯酸羥乙酯3-ch3-生物材料人工皮膚3-ch3-生物材料用途功能主要使用的高分子材料人工骨骨替代羥基磷灰石、多孔聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、聚砜碳纖維復(fù)合物人工顱骨顱骨替代聚四基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚物、聚碳酸酯人工關(guān)節(jié)置換變病及損傷的關(guān)節(jié)鈦-鉆—鎳合金和高分子量高密度聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚物、多孔聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯碳纖維復(fù)合物骨板、骨釘、脊椎釘Harrington桿骨折修復(fù)，排列錯(cuò)位校正，矯正慢性脊柱彎曲聚砜碳纖維復(fù)合材料、聚孔酸、聚乙烯醇復(fù)合材料齒料材料齒修補(bǔ)、替代尼龍、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸脂、氧乙烯與醋酸乙烯共聚物、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯、聚砜、吸水樹脂止血海綿傷口及刀口止血聚乙烯醇、明膠組織粉合劑用粘合代替縫合聚氨酯聚物3-ch3-生物材料人工骨3-ch3-生物材料人工關(guān)節(jié)3-ch3-生物材料（三）智能性藥物釋放體系即：需用藥時(shí)釋放，無必要時(shí)，藥停止釋放。該體系特點(diǎn)：（1）藥需要與否可由藥劑本身判斷，而集傳感器、處理及執(zhí)行功能于一體，為新一代的藥劑。（2）可感知疾病所引起的化學(xué)物質(zhì)及物理量變化的信號，藥劑則可依據(jù)對此類信號的響應(yīng)自反饋而釋放藥物或終止其釋放。

例如：糖尿病患者血中葡萄糖高

胰臟分泌胰島素促進(jìn)組織吸收血中葡萄糖。如降低太多，又引起血中低血糖，危及生命。

自調(diào)節(jié)胰島素釋放體系。治療指征體內(nèi)響應(yīng)3-ch3-生物材料（四）高分子微膠襄由高分子制成的微型容器。

功能：保護(hù)物質(zhì)免受環(huán)境條件的影響，屏蔽味道、顏色和氣味，降低物質(zhì)的毒性，改變物質(zhì)的性質(zhì)或性能，延長揮發(fā)性物質(zhì)的儲存時(shí)間，持續(xù)釋放物質(zhì)進(jìn)入外界環(huán)境等。

3-ch3-生物材料六天然高分子生物醫(yī)學(xué)材料在體內(nèi)很容易降解，降解產(chǎn)物對人體無毒且可為人體所吸收，參與人體代謝循環(huán)。（一）天然多糖類材料

多糖：由許多單糖分子經(jīng)失水縮聚，通過糖苷鍵結(jié)合而成的高分子化合物。分類：均聚糖：多糖水解后只產(chǎn)生一種單糖；如纖維素、淀粉等。雜聚糖：最終水解產(chǎn)物是二種或二種以上的單糖，如菊粉。3-ch3-生物材料

目前自然界存在的多糖：1.植物多糖，如：纖維素、半纖維素、淀粉、果膠等；2.動物多糖，如：甲殼素、殼聚糖、肝素、硫酸軟骨素等；3.瓊脂多糖，如：瓊脂、海藻酸、角叉藻聚糖等；4.菌類多糖，如：D-葡聚糖、D-半乳聚糖等；5.微生物多糖，如：右旋糖酐、黃原膠、凝乳糖等等。上述多糖中，應(yīng)用較為廣泛的有：

1.纖維素；2.甲殼素；3.殼聚糖。（二）天然蛋白質(zhì)材料如：膠原、纖維蛋白、彈性硬蛋白等。3-ch3-生物材料§3.6無機(jī)生物材料

一生物醫(yī)用金屬材料(biomedicalmetallicmaterials)

是人類最早利用的生物醫(yī)用材料之一。1546年，純金薄片用于修復(fù)顱骨缺損；1880年，銀用于膝蓋骨縫合；1896年，鍍鑷鋼釘用于骨折治療；30年代，鈷鉻合金、不銹鋼、鈦及合金得到廣泛應(yīng)用。70年代，Ni-Ti形狀記憶合金、金屬表面涂層的應(yīng)用。近20年，發(fā)展較慢，但在臨床仍占據(jù)重要地位。3-ch3-生物材料應(yīng)用領(lǐng)域：整形外科、牙科等領(lǐng)域。在臨床仍占據(jù)重要地位，是承受較高載荷部位的首選植入材料，占醫(yī)用材料45％。性能要求：無毒性，耐生理腐蝕性。組織反應(yīng)要求埋置6個(gè)月后，纖維包膜厚度小于0.03mm。主要材料：不銹鋼、鈷合金、鈦及其合金、貴金屬、形狀記憶合金等。具有高強(qiáng)度、耐疲勞和易加工等優(yōu)良性能。3-ch3-生物材料（一）生物醫(yī)用金屬材料的特性1、金屬材料的毒性毒性來源：金屬表面離子或原子因腐蝕或磨損進(jìn)入周圍生物組織。毒性作用：作用于細(xì)胞，抑制酶的活動，阻止組織酶的擴(kuò)散和破壞溶酶體。具體可表現(xiàn)為與體內(nèi)物質(zhì)生成有毒化合物、金屬離子進(jìn)入組織液引起水腫、栓塞、感染和腫瘤等。降毒方法：合金化（如不銹鋼中加入2％鈹可減小毒性，加入20％鉻可消除毒性?！程岣吣臀g性提高光潔度表面涂層等基本無毒的金屬單質(zhì)：Al,Ga,In,Sn,Ti,Zr,Mo,W,Au,Ta,Pt常用合金組元：Fe，Co，Cr，Ni，V，Mn等，如Cr-Ni-Mo-Mn-Fe

不銹鋼、Co-Cr-Ni-Mn-W-Fe鈷合金。3-ch3-生物材料2、耐生理腐蝕性

生理腐蝕是決定材料植入后成敗的關(guān)鍵，其產(chǎn)物對生物機(jī)體的影響決定植入器件的使用壽命。腐蝕環(huán)境電解質(zhì)：含有機(jī)酸、堿金屬或堿土金屬離子、氯離子多種機(jī)制協(xié)同作用：恒溫37，蛋白質(zhì)、酶和細(xì)胞的作用，應(yīng)力與磨損腐蝕種類均勻腐蝕：腐蝕產(chǎn)物及進(jìn)入機(jī)體的金屬離子總量較大，影響材料生物相容性點(diǎn)腐蝕：微電池作用使陽極部位嚴(yán)重腐蝕，醫(yī)用不銹鋼發(fā)生的可能性較大界面腐蝕:電偶腐蝕：多見于兩種不同材料的組合件，甚至引入機(jī)體的其它微粒屑縫隙腐蝕：多發(fā)生在界面部位如接骨板和骨螺釘，不銹鋼植入器件更為常見晶間腐蝕：發(fā)生在材料晶界上，可導(dǎo)致材料力學(xué)性能嚴(yán)重下降，磨蝕：表面磨損與腐蝕協(xié)同作用，鈷基合金耐磨蝕的能力優(yōu)良，不銹鋼較差疲勞腐蝕：疲勞與腐蝕協(xié)同作用，提高表面光潔度可獲改善應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力協(xié)同作用下的加速腐蝕，鈦合金和不銹鋼對此敏感，鈷合金不敏感3-ch3-生物材料3、力學(xué)性能1）、足夠的強(qiáng)度和塑性.人體股骨頭：抗壓強(qiáng)度143MPa，縱向彈性模量13.8GPa（徑向13.8/3）髖關(guān)節(jié)：3.6x106次沖擊載荷(數(shù)倍于人體體重)對人工髖關(guān)節(jié)金屬材料的要求是：屈服強(qiáng)度>450Mpa.抗拉強(qiáng)度>800Mpa.疲勞強(qiáng)度>400Mpa.延伸率>8％.3-ch3-生物材料2）、適宜的彈性模量，接近或稍高于人骨的彈性模量通常生物材料的彈性模量大于骨。如骨10－40GPa,純鈦110Gpa.彈性模量過高：材料與骨應(yīng)變不同，界面處的相對位移造成界面松動應(yīng)力屏蔽，引起骨組織的功能退化或吸收彈性模量過低：低應(yīng)力變形，起不到固定與支撐的功能。3）、力學(xué)相容性與金屬與骨組織的界面結(jié)合問題通常生物金屬材料均不具備生物活性；彈性模量差異造成的界面松動；鈦及其合金表面活化可改善界面結(jié)合問題。3-ch3-生物材料4）、耐磨性：影響：植入摩擦器件的壽命；產(chǎn)生有害的金屬微粒或微屑，導(dǎo)致周圍組織的炎性、毒性反應(yīng)。改善措施：提高硬度，表面處理，合理配伍摩擦副3-ch3-生物材料（二）常用生物醫(yī)用金屬材料1、醫(yī)用不銹鋼（Stainlesssteelasbiomedicalmaterials）1）、化學(xué)成分（316，316L,317L)Cr:形成氧化鉻鈍化膜，提高抗腐蝕能力；穩(wěn)定奧氏體。Ni:穩(wěn)定奧氏體。Ni%>12%時(shí)，可得到單相奧氏體。316316L317L耐蝕性強(qiáng)3-ch3-生物材料2）、加工工藝真空熔煉（＋真空電弧爐重熔〕；冷加工：提高強(qiáng)度；拋光：提高表面光潔度－消除腐蝕和應(yīng)力集中隱患。3）、生物相容性點(diǎn)腐蝕和界面腐蝕導(dǎo)致長期穩(wěn)定性差；設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致應(yīng)力集中及磨損；磨損和腐蝕產(chǎn)物引起不良組織反應(yīng)(水腫、感染、組織壞死等),導(dǎo)致疼痛和過敏反應(yīng)；溶出的鎳離子可能誘發(fā)腫瘤形成；密度和彈性模量與人體組織差別大,導(dǎo)致力學(xué)相容性差；無生物活性，難于和生物組織形成牢固結(jié)合。3-ch3-生物材料2、醫(yī)用鈷基合金（Cobaltalloyasbiomedicalmaterial）1）、化學(xué)成分（Co-Cr-Mo、Co-Cr-W-Ni、Co-Cr-Mo-W-Fe、Co-Ni-Cr-Mo）Co在室溫下是六方密排結(jié)構(gòu)，高溫穩(wěn)定相是面心立方結(jié)構(gòu)，通過合金化微調(diào)整，可使合金在室溫下得到上述兩相的復(fù)相組織提高力學(xué)性能。3-ch3-生物材料2）、制造工藝精密鑄造：多用于制造形狀復(fù)雜的制品，可采用固溶退火、鍛造、熱等靜壓來改善組織缺陷，提高疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能；形變加工（熱軋、軋制、擠壓和沖壓）：可改善鑄態(tài)組織，提高力學(xué)性能。如鍛造鈷基合金的人工關(guān)節(jié)疲勞斷裂的概率大大減少；粉末冶金：可采用熱等靜壓燒結(jié)工藝提高燒結(jié)體的密度，但成本亦隨之提高；焊接：一般采用電子束焊或鎢極氬弧焊。3）、生物相容性鈍化膜穩(wěn)定，耐腐蝕性好，耐蝕性比不銹鋼高數(shù)十倍；一般無明顯的組織反應(yīng)；人工髖關(guān)節(jié)界面松動率較高，因Co、Ni離子的釋放，引起細(xì)胞與組織的壞死；Co、Ni、Cr還可引起皮膚過敏反應(yīng)，其中Co最為嚴(yán)重。3-ch3-生物材料4）、力學(xué)性能具有優(yōu)異的耐磨性能，硬度比不銹鋼高1/3。承載能力較強(qiáng)。3-ch3-生物材料3、醫(yī)用鈦及其合金（Titaniumandtitaniumalloyasmedicalmaterial）1）、組織結(jié)構(gòu)純Ti：882℃以下為密排六方單相組織。Ti6Al4V（TC4）：+雙相組織。2）、化學(xué)成分3）、性能特點(diǎn)密度小，4.5g/cm3,僅為鐵基和鈷基合金的一半;比強(qiáng)度高,彈性模量低；耐腐蝕性和抗疲勞性能優(yōu)于不銹鋼和鈷合金；硬度低、耐磨性差；生物相容性好。3-ch3-生物材料4）、生物相容性鈦是目前已知的生物親和性最好的金屬之一，其表面易形成致密的二氧化鈦鈍化膜，組織反應(yīng)輕微。凝膠狀態(tài)的二氧化鈦膜具有誘導(dǎo)體液中鈣、磷離子沉積生成磷灰石的能力，表現(xiàn)出一定的生物活性和骨性結(jié)合能力。彈性模量較低，力學(xué)相容性好。根據(jù)種植體周圍假性膜厚度分類微弱反應(yīng)嚴(yán)重反應(yīng)Ti合金、不銹鋼、鈷鉻合金Fe,Co,Cr,Ni,Mo,V,Mn根據(jù)反應(yīng)類型分類(細(xì)胞炎性、纖維性質(zhì))活性反應(yīng)包囊性反應(yīng)毒性反應(yīng)Ti,Zr,Nb,Ta,Pt,Ti合金Al,Fe,Mo,Ag,Au,不銹鋼、鈷鉻合金Co,Ni,Cu,V雙真空或惰性氣體保護(hù)自耗電極熔煉，需嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量。精密鑄造、精密鍛造或采用軋制材料。固溶處理和時(shí)效處理改善力學(xué)性能。5）、加工工藝（鈦的冶煉和成型加工比其它金屬材料困難）3-ch3-生物材料針對鈦合金疲勞和斷裂韌性不甚理想，彈性模量偏高，含有毒性元素釩等問題，開發(fā)了具有更好生物相容性和綜合力學(xué)性能的新型醫(yī)用鈦合金。3-ch3-生物材料醫(yī)用不銹鋼、鈷合金、鈦及其合金的臨床應(yīng)用—人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器械；—牙科修復(fù)、矯形、牙根種植等；—心血管系統(tǒng)植入電極、傳感器外殼、人工心臟瓣膜、血管擴(kuò)張支架等；—五官科修復(fù)及節(jié)育器械等其它方面。其中鈷合金適用于承載較大、耐磨性高的長期植入件。由于鈦及鈦合金的生物相容性，成為目前應(yīng)用最多的植入金屬生物材料。3-ch3-生物材料鈦基金屬牙種植體3-ch3-生物材料髁（ke）固定鋼板髁固定鋼板Co-Cr-Mo人工關(guān)節(jié)3-ch3-生物材料3-ch3-生物材料4、其它醫(yī)用金屬材料1）、醫(yī)用貴金屬（金、銀、鉑及其合金）性能特點(diǎn)：具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，抗腐蝕性優(yōu)良；表現(xiàn)生物惰性；導(dǎo)電性優(yōu)良；可合金化調(diào)整性能。臨床應(yīng)用：金及金合金——齒科修復(fù)、顱骨修復(fù)、植入電極和電子檢測設(shè)備；銀及銀合金——植入電極和電子檢測設(shè)備；銀汞合金用于口腔填充材料；鉑及鉑合金——神經(jīng)系統(tǒng)檢測微探針（耳蝸神經(jīng)刺激裝置等）、心臟起搏器電極。3-ch3-生物材料性能特點(diǎn)：具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗蝕性和生物相容性。臨床應(yīng)用：修復(fù)顱骨和骨髓內(nèi)釘?shù)韧饪浦踩肫骷?；鉭絲、網(wǎng)、箔——縫合神經(jīng)、肌腱、肌肉和血管；鍍鉭金屬血管支架可明顯提高抗血栓性。材料密度(g/cm3)彈性模量(GPa)冷加工退火抗拉強(qiáng)度(MPa)延伸率硬度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)延伸率硬度(MPa)Ta16.6186-191400-10001%-25%1200-3000200-30020-50%800-1100Nb8.5103-116300-10001100-1800275-35010%-25%600-1100Zr6.499312）、醫(yī)用鉭、鈮、鋯材料3-ch3-生物材料成分：Ti44%-46%，Ni54%-56%性能特點(diǎn)：機(jī)械性能明顯優(yōu)于不銹鋼，耐磨性優(yōu)于不銹鋼和鈷合金，兼有高耐蝕性形狀記憶功能：記憶恢復(fù)溫度36±2°C，接近人的體溫，＜逆轉(zhuǎn)變溫度：延性高，在70-140MPa應(yīng)力下塑性變形，＞逆轉(zhuǎn)變溫度：堅(jiān)硬抗拉強(qiáng)度（MPa）剪切強(qiáng)度（MPa）疲勞強(qiáng)度σ-1（MPa）延伸率（%）斷面收縮率（%）彈性模量（MPa）＞980725-921558×107202061740密度（g/cm3）熔點(diǎn)（°C）電阻率（Ωcm）熱導(dǎo)率（W/Mk）硬度（HRC）恢復(fù)溫度（°C）6.451270-135080×10-512.853530-4030-403）、醫(yī)用形狀記憶合金鎳鈦形狀記憶合金的力學(xué)、物理性能3-ch3-生物材料永磁體：稀土合金——釤鈷合金（SmCo5，SmCo7）、釹鐵硼磁體（NdFeB）軟磁體：鐵鎳合金、鐵鉻合金臨床應(yīng)用：體內(nèi)用——主要應(yīng)用于口腔義齒固位、腸道和食道吻合，治療尿失禁、矯正骨和脊柱畸形，制作無縫合傷口恢復(fù)器械；要求有良好的生物相容性和耐生理腐蝕性；體外用——磁穴治療等；對于生物相容性不佳的磁性合金，若需長期植入體內(nèi)要求對其表面做生物相容性涂層處理或防腐蝕包封。4）、醫(yī)用磁性材料3-ch3-生物材料1、醫(yī)用金屬材料表面處理表面處理方法等離子噴涂涂層：涂層厚度50-100μm，雖然存在涂層結(jié)合強(qiáng)度不足等弊端，仍是目前應(yīng)用最廣泛的方法。用于牙根種植體和人工關(guān)節(jié)柄部等醫(yī)療器件的表面改性，如鈦及鈦合金表面噴涂生物相容性優(yōu)良的羥基磷灰石，提高植入體與骨組織的結(jié)合強(qiáng)度。燒結(jié)涂層：涂層厚度200-350μm，除保留了等離子噴涂涂層的優(yōu)點(diǎn)外，結(jié)合強(qiáng)度高，可實(shí)現(xiàn)涂層性能的梯度變化。溶膠－凝膠涂覆燒結(jié)涂層：由于涂層溶液的流變特性，凝膠在干燥和燒結(jié)過程中無裂紋發(fā)生，涂層有很高的致密度。表面活化處理：采用NaOH處理鈦金屬，可在體內(nèi)誘導(dǎo)磷灰石沉積，與骨組織實(shí)現(xiàn)骨性結(jié)合。電泳沉積法（鈦?zhàn)鳛殛帢O）：可在鈦金屬表面沉積均勻的三斜磷灰石等非生物活性磷酸鈣，然后可在生理環(huán)境下轉(zhuǎn)化成生物活性的形式。該方法有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀制品表面的均勻涂層。離子束輔助沉積：借助離子束的轟擊作用，大大改善涂層的結(jié)合強(qiáng)度（近2倍），但涂層過薄。（三）生物醫(yī)用金屬材料的表面改性3-ch3-生物材料水熱反應(yīng)法：可在鈦金屬表面形成磷酸氫鈣和羥基磷灰石薄膜，熱分解法：可制備出比等離子噴涂層更?。ǎ?0μm）的羥基磷灰石涂層。電化學(xué)沉積法：可在金、鉑、鈦、鋁、鐵和銅金屬以及不銹鋼、Ti6Al4V、Ni-Ti和Co-Cr合金上沉積磷酸鈣，改善生物相容性。激光熔覆涂層：以其它方法制備的涂層為預(yù)制涂層，利用大功率激光器對預(yù)制涂層進(jìn)行快速融化和凝固，使集體與涂層結(jié)合更牢固。表