生物材料课件1

1、材料科学，生物材料科学，内容，1:引言2:金属植入材料3:陶瓷植入材料4:医用聚合物植入材料5:人体组织对植入材料的反应6:软组织替代和植入7:硬组织替代和修复，本课程的目的是为从事生物工程、临床医学和基础研究的人建立材料科学和工程的基本理论、基本概念和基本材料过程。第一章，引言，生物材料：研究用于修复人体缺陷的各种材料的基本结构和特性，以及人体组织和器官对材料的反应，从基本原理上探讨生物材料与细胞的相互作用，并研究材料过程、材料结构和材料性能之间的关系。生物材料：植入人体的材料，与人体组织直接接触并发挥特定作用，是非药物和无生命的物质，没有真正的药物作用，但可以作为载体。比如目前的纳米药物载

2、体材料。根据纳米粒子表面与药物表面之间电位差或化学位置差异，在纳米粒子表面与药物表面之间产生电性质或共价键性质的结合，药物包裹在载体之间或吸附在表面上，特定的靶向分子也偶联在粒子表面上。通过靶向分子与细胞表面特异性受体的结合，颗粒可以进入细胞，实现安全有效的靶向药物治疗。体外部分：助听器、眼镜框、假肢(与皮肤分离)、与体内组织直接接触的体内部分，传统上，生物材料的功能非常有限：肝脏的生物化学功能，如神经网络的电化学功能、简单的机械、结构、视觉和化学效应、组织工程、定义：应用工程材料科学和生命科学原理和方法，研究哺乳动物正常或病理组织的结构和功能之间的关系，开发能够保存、维持和改善器官和组织功能

3、的生物替代品。目的：通过细胞和生物支架材料的复合培养来再生组织和器官，从而达到修复的功能。引入生物支架活性细胞利用生物元素和功能构建所需的物质核心是构建一个由细胞和生物体组成的三维空间复合体。引入生物支架活性细胞利用生物元素和功能构建所需的物质核心是构建一个由细胞和生物体组成的三维空间复合体。生物材料的发展背景早在5000年前。早期外科手术失败的原因有：当感染的生物材料在实践中使用时，感染问题会恶化。19世纪60年代，李斯特的无菌手术和植入导致免疫组织相容性差。20世纪初，金属骨架板；20世纪30年代的钒钢：第二次世界大战期间的不锈钢和钴铬合金(固定断裂、人造接头):聚合物材料；树脂玻璃(角膜

4、，受损颅骨的植入)1950年代：血管植入1960年代：心脏瓣膜；骨水泥固定人工关节的植入，20世纪70年代：羟基磷灰石(人骨、牙齿、涂层)，80年代：生物玻璃(骨水泥填充物、牙齿填充物、涂层)，90年代：硅橡胶(隐形眼镜、鼻整形术)，世纪分支：纳米技术，21世纪：组织工程材料(具有综合生理功能的人工器官和组织)，生物陶瓷材料的临床应用范围，生物材料的分类和基本性质，生物惰性材料，生物活性材料，生物可降解材料，生物复合材料，生物惰性材料，能够在生物环境中保持稳定而没有或只有微弱化学反应的生物医学材料，以及与生物材料的机械接合生物活性材料是从材料的表面/界面引起特殊的生物或化学反应，促进或影响组织

5、和材料之间的连接，并诱导细胞活性或新组织的再生的生物材料。羟基磷灰石材料、磷酸钙生物活性材料、磁性生物陶瓷材料、生物玻璃等。生物可降解材料植入人体后可持续降解，水解产物可被生物体吸收或排泄。-磷酸三钙可生物降解陶瓷可生物降解聚合物生物材料(聚乳酸、聚酰胺等。)生物复合材料，又称生物医学复合材料，是由两种或两种以上不同材料组成的生物医学材料，主要用于修复和替代人体组织和器官或根据不同情况增强其功能。金属底座；陶瓷基生物医用复合材料的发展为获得真正的仿生生物材料开辟了广阔的道路。根据材料的性质，金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料都是复合材料，金属材料是指金属元素或主要由金属元素组成的具有金属

6、特性的材料。包括纯金属、合金、金属材料、金属间化合物和特殊金属材料等。不锈钢：具有高强度和耐腐蚀性的人工关节，骨板钛合金：具有良好韧性和高比强度的牙根植入物，颅骨钴铬合金：具有高强度、良好耐磨性、重性和耐腐蚀性的人工关节，以及有机聚合物材料也称为聚合物化合物。它是由一个或几个结构单元重复连接的化合物。组成元素很少，主要是碳、氢、氧、氮等。但相对分子量很大。尼龙：弹性好，强度低。外科手术线和导管用各种橡胶：易塑加工、易老化软组织置换、软垫、无机非金属材料由氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和某些元素的其他物质组成。它是除有机聚合物材料和金属材料以外的所有材

7、料的总称。Al2O3:最早使用的陶瓷材料具有良好的生物性能、良好的相容性、低强度、脆性牙齿和骨损伤固定材料。复合材料部分克服了上述缺点，并且不容易制造涂层材料和复合材料。金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料的性能比较。生物材料：具有良好结构匹配的骨修复材料，如牛骨、猪骨、人骨、骨库(同种异体骨置换)丝蛋白(人工皮肤、硬脑膜修复)、猪心包及其他(心脏瓣膜)骨形态发生蛋白(新鲜骨折、骨缺损、股骨头缺血性坏死)。材料在体内的应用不同于材料在工程中的应用。生物材料的主要失效因素有：1。人类免疫系统对植入物的攻击：2.植入物对人体的有害影响。生物材料在人体内的应用可以从不同的角度来理解。从解决生物材

8、料问题的范围来看，从器官水平来看，从系统水平来看，最成功的生物材料是整形外科和整形外科。伤口、诸如皮肤、肌肉和骨骼的疾病、先天性或获得性组织或器官的缺陷和畸形、生物材料的应用规格、材料考虑因素：强度、密度、透气性、设计、形状、结构、硬度、制造技术、生物相容性考虑因素：它是否能被环境组织和整个系统包含-重要因素、(1)血液相容性：溶血、血栓形成、补体系统的酶变化、(2)琼脂培养、(3)急性毒性评价、(4)刺激和过敏、(5)植入实验：皮下、 肌肉和骨骼植入术(6)热传导试验：动物体温变化、生物降解试验、致癌性试验、艾姆斯试验(污染物致突变性)、生殖试验、动物试验和遗传毒性试验，最难避免的是人类个体差异，导致不同的应用效果科学依据医患纠纷、手术可靠性、手术可靠性； R r=1-f植入失败；多重条件：r=r1r2 rn=(1-f1) (1-F2) (1-fn