第七章生物醫學材料第七章生物醫學材料1本章內容生物醫學材料的用途、基本特性及分類12３金屬生物醫學材料生物醫用材料市場發展概況生物醫用高分子材料4組織工程用生物材料5生物材料的制備6陶瓷生物醫學材料7本章內容生物醫學材料的用途、基本特性及分類12３金屬生物醫學2生物醫學材料的用途、基本特性及分類第一節第一節3生物醫學材料-課件4生物醫學材料-課件5人造牙齒第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類人造牙齒第一節生物醫學材料的用途、基6人造血管第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類人造血管第一節生物醫學材料的用途、基7人工心臟瓣膜第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類人工心臟瓣膜第一節生物醫學材料的用途、基8心臟起搏器第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類心臟起搏器第一節生物醫學材料的用途、基9生物醫學材料的研究內容生物體生理環境、組織內容、器官生理功能及其替代方法。具有特種生理功能的生物醫學材料的合成、改性、加工成型以及材料的特種生理功能與其結構關系。材料與生物體的細胞、組織、血液、體液、免疫、內分泌等生理系統的相互作用以及養活材料毒副作用的對策。材料滅菌、消毒、醫用安全性評價方法與標準以及醫用材料與制品生產管理與國家管理法規。第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料的研究內容生物體生理環境、組織內容、器官生理功能10生物醫學材料的分類按化學組成和來源分類無機醫用生物材料天然醫用生物材料合成高分子醫用生物材料復合醫用生物材料第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料的分類按化學組成和來源分類無機醫用生物材料第一節11按用途分類醫療用生物材料醫用生物材料藥用生物材料第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料的分類用在人體上以醫療為目的與人體不接觸或短暫接觸的材料。如：一次性注射器、導液管等。長期與人體接觸的材料。如：人工臟器、人造血漿、醫用粘合劑等。在藥物制劑加工中添加的除五藥以外的非治療性物質，即藥用輔料。按用途分類醫療用生物材料第一節生物醫學材料的用途、基本特12按在人體中的應用部位分類硬組織材料軟組織材料心血管材料血液代用材料分離透析材料第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料的分類按在人體中的硬組織材料第一節生物醫學材料的用途、基本13按使用要求分類非植入性材料植入性材料血液接觸性材料降解、吸收性材料第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料的分類按使用要求分類非植入性材料第一節生物醫學材料的用途、14第一節生物醫學材料的用途、基

本特性及分類生物醫學材料基本要求化學穩定性其它要求生物相容性力學條件第一節生物醫學材料的用途、基

本特性及分類生物醫學材料基15生物醫學材料基本要求--生物相容性血液相容性：無溶血、凝血反應等組織相容性：對人體無毒、無刺激、無致畸、致敏、致突變或致癌作用；在體內不被排斥，無炎癥，無壞死，無慢性感染，種植體不致引起周圍組織產生局部或全身性反應，最好能與骨形成化學結合，具有生物活性；生物降解吸收性：材料在活體環境中可發生速度能控制的降解，并能在一定時間內自行吸收代謝或排泄。這類材料用于只需要暫時存在體內最終應降解消失的醫療中，吸收型縫合線，藥物緩釋基材料，人造血漿等。第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料基本要求--生物相容性血液相容性：無溶血、凝血16生物醫學材料基本要求

----化學穩定性耐體液侵蝕，不產生有害降解產物；不產生吸水膨潤、軟化變質；自身不變化。第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料基本要求

17生物醫學材料基本要求

-----力學條件

足夠的靜態強度，如抗彎、抗壓、拉伸、剪切等；具有適當的彈性模量和硬度；耐疲勞、摩擦、磨損、有潤滑性能。第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料基本要求

18生物醫學材料基本要求

------其它要求良好的空隙度，體液及軟硬組織易于長入；易加工成形，使用操作方便；熱穩定好，高溫消毒不變質等性能。第一節生物醫學材料的用途、基本特性及分類生物醫學材料基本要求

19金屬生物醫學材料第二節金屬生物醫學材料第二節20金屬生物醫學材料它們主要用于骨和牙等硬組織修復和替換，心血管和軟組織修復以及人工器官制造中的結構元件。金屬生物醫用材料必須是一類生物惰性材料，應具有:

良好的力學性能及相關的物理性質

優良的抗生理腐蝕性

優良的組織相容性已應用于臨床的醫用金屬材料主要有:

不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。第二節金屬生物醫學材料金屬生物醫學材料它們主要用于骨和牙等硬組織修復和替換，心血管21不銹鋼依其顯微組織的特點可分為:奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼等類型※耐蝕性隨含碳量的降低和含鉻量的增加而提高；※提高含碳量，形成馬氏體組織，有利于提高硬度；※目前主要用于醫療器械。鐵素體和馬氏體不銹鋼主要成分是Fe、Cr、C第二節金屬生物醫學材料不銹鋼依其顯微組織的特點可分為:奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、22骨科：各種人工關節和骨折內固定器；口腔科：鑲牙、矯正和牙根種植等各種器件;心血管科：傳感器的外殼與導線、介入性治療導絲與血管內支架等。奧氏體不銹鋼較好的耐蝕性；具有高的塑性，易于加工變形制成各種形狀，無磁性，韌性好；較好的生物相容性和綜合力學性能，得到廣泛應用。性能第二節金屬生物醫學材料骨科：各種人工關節和骨折內固定器；奧氏體不銹鋼較好的耐蝕性；23第二節金屬生物醫學材料不銹鋼的應用醫用不銹鋼鑷子醫用不銹鋼針頭第二節金屬生物醫學材料不銹鋼的應用醫用不銹鋼鑷子醫用不銹鋼24鈷基合金20世紀70年代20世紀60年代20世紀50年代20世紀30年代研制出鍛造鈷鉻鉬鎢鐵合金和MP35N鈷鉻鉬鎳合金，并在臨床中得到應用研制出鍛造鈷鉻鎢鎳合金和鍛造鈷鉻鉬合金，并應用于臨床成功地制成人工髖關節用于制作接骨板、骨釘等固定器械◎比不銹鋼耐蝕性好◎耐磨性是所有醫用金屬材料中最好的◎植入人體時不產生明顯的組織反應第二節金屬生物醫學材料鈷基合金20世紀70年代20世紀60年代20世紀50年代2025第二節金屬生物醫學材料鈷基合金應用整形外科：用于制造人工髖關節、膝關節以及接骨板、骨釘、關節扣釘等心臟外科：用于制造人工心臟瓣膜等

接骨板人工髖關節第二節金屬生物醫學材料鈷基合金應用整形外科：用于制造人工髖26鈦基合金Ti密度小，比強度（強度／密度之比）高，是不銹鋼的3.5倍；Ti與氧反應形成的氧化膜致密穩定，有很好的鈍化作用，因此，Ti合金具有很強的耐蝕性；對人體毒性小，密度小，彈性模量接近于天然骨，純鈦與鈦合金植入物很少與周圍組織反應，采用鈦基合金則有利于進一步提高植入金屬材料的性能。各種人工關節，接骨板，牙根種植體，牙床，人工心臟瓣膜，頭蓋骨修復等應用第二節金屬生物醫學材料鈦基合金Ti密度小，比強度（強度／密度之比）高，是不銹鋼的27人造髖關節的頭桿部分從股骨上端插進金屬桿，桿頭有一個金屬頭，它嵌在粘于髖骨窩中的一個塑料臼中。人造髖關節的頭桿部分28生物醫學材料-課件29生物醫學材料-課件30人工關節感染示意圖肉芽和膿液人工關節骨水泥人工關節感染示意圖肉芽和膿液人工關節骨水泥31第二節金屬生物醫學材料銀汞合金主要成分:銀、錫、銅、鉛第二節金屬生物醫學材料銀汞合金32固定骨頭的螺絲和夾板第二節金屬生物醫學材料固定骨頭的螺絲和夾板第二節金屬生物醫學材料33陶瓷生物醫學材料第三節陶瓷生物醫學材料第三節34陶瓷是經高溫處理工藝所制成的無機非金屬材料

生物陶瓷結構中包含著鍵結合力很大的離子鍵和共價鍵，所以它不僅具有良好的機械強度、硬度，而且在體內難溶解，不易腐蝕變質，熱穩定性好，便于加熱消毒，耐磨性能好，不易產生疲勞現象；陶瓷成形容易，可以根據使用要求，制成各種形態和尺寸；隨著加工裝備及技術的進步，現在陶瓷的切削、研磨、拋光等已是成熟的工藝。第三節陶瓷生物醫學材料陶瓷是經高溫處理工藝所制成的無機非金屬材料生物陶瓷結構中包35

各類生物材料比較材料特性金屬高分子陶瓷生物相容性不太好較好很好耐侵蝕性除貴金屬外，多數不耐侵蝕，表面易變質化學性能穩定，耐侵蝕化學性能穩定，耐侵蝕，不易氧化、水解耐熱性較好，耐熱沖擊受熱易變形，易老化熱穩定性好，耐熱沖擊強度很高差很高耐磨性不太好，磨損產物易污染周圍組織不耐磨耐磨性好，有一定潤滑性能加工及成形性能非常好，可加工成任意形狀，延展性良好可加工性好，有一定韌性塑形性好，脆性大，無延展性第三節陶瓷生物醫學材料各類生物材料比較材料特性金屬高分子陶瓷生物不太好較好很好36根據生物陶瓷材料與生物體組織的關系，可以把它們分為三類：惰性生物陶瓷這種生物陶瓷在生物體內與組織幾乎不發生反應或反應很小，例如氧化鋁陶瓷和藍寶石、碳、氧化鋯陶瓷、氮化硅陶瓷等；活性生物陶瓷在生理環境下與組織界面發生作用，形成化學鍵結合，系骨性結合。如羥基磷灰石等陶瓷及生物活性玻璃，生物活性微晶玻璃；可被吸收生物降解陶瓷這類陶瓷在生物體內可被逐漸降解，被骨組織吸收，是一種骨的重建材料，例如磷酸三鈣等。第三節陶瓷生物醫學材料根據生物陶瓷材料與生物體組織的關系，可以把它們分為三類：惰性37各種生物陶瓷在臨床上的應用人工肌鍵和韌帶種植齒、牙齒增高Al2O3陶瓷、生物活性玻璃及生物活性微晶玻璃、磷酸鹽陶瓷PLA-碳纖維復合材料Al2O3陶瓷、氟聚合物/金屬基復合材料、生物活性玻璃、自固化磷酸鹽水泥和玻璃水泥、活性涂層材料等Al2O3陶瓷、穩定ZrO2陶瓷、具有生物活性的表面涂層的相應材料等耳鼻喉代用材料能承受負載的矯形材料，用在骨科、牙科及頜面上第三節陶瓷生物醫學材料聚乳酸各種生物陶瓷在臨床上的應用人工肌鍵和韌帶種植齒、牙齒增高Al38生物玻璃、羥基磷灰石高凝血，摩擦系數小多用Al2O3陶瓷人工心臟瓣膜可供組織長入的涂層（心血管、矯形、牙修復）骨的充填料磷酸鈣及磷酸鈣鹽粉末或顆粒脊椎外科生物活性玻璃或生物活性玻璃陶瓷眼各種生物陶瓷在臨床上的應用第三節陶瓷生物醫學材料生物玻璃、羥基磷灰石高凝血，摩擦系數小多用Al2O3陶瓷人工39惰性生物材料——氧化鋁陶瓷視制造方法的不同，用于生物醫學的氧化鋁分為:單晶氧化鋁、多晶氧化鋁和多孔氧化鋁三種；就多晶氧化鋁而言，只有高純度（>99.5%）、高密度（≥3.90g/cm3)、晶粒細小且均勻（平均晶粒尺寸<7μm)的氧化鋁陶瓷才能顯示出Al2O3作為生物陶瓷的優越性，即優良的生物相容性、摩擦系數小、耐磨損、抗疲勞、耐腐蝕等特性；同多晶氧化鋁陶瓷相比，單晶氧化鋁陶瓷的力學性能更為突出，單晶氧化鋁在C軸方向具有相當高的抗彎強度（1300MPa），因而臨床上應用于負重大、耐磨要求高的部位，但其加工比較困難。第三節陶瓷生物醫學材料惰性生物材料——氧化鋁陶瓷視制造方法的不同，用于生物醫學的氧40采用多孔氧化鋁則可較好的解決氧化鋁陶瓷與骨頭結合不好的問題，把氧化鋁陶瓷制成多孔形態，使骨組織長入其孔隙而使植入體固定，保證了植入物與骨頭的良好結合。但這樣會降低陶瓷的機械強度，多孔氧化鋁陶瓷的強度隨空隙率的增加而急劇降低。因此，只能用于不負重或負重輕的部位；為改善多孔氧化鋁陶瓷植入體的強度，可采用將金屬與氧化鋁復合的方法，在金屬表面形成多孔性氧化鋁薄層，這種復合材料既能保證強度、又能形成多孔性。氧化鋁的幾個問題：1、與骨不發生化學結合，時間一長，與骨的固定會發生松馳；2、機械強度不十分高；等等…第三節陶瓷生物醫學材料采用多孔氧化鋁則可較好的解決氧化鋁陶瓷與骨頭結合不好的問題，41碳素材料碳素材料質輕而且具有良好的潤滑性和抗疲勞特性，彈性模量與致密度與人骨的大致相同；碳材料的生物相容性好，特別是抗凝血性佳，與血細胞中的元素相容性極好，不影響血漿中的蛋白質和酶的活性；碳素材料在人體內不發生反應和溶解，生物親和良好，耐蝕，對人體組織的力學刺激小。碳材料在1967年被開發并用做生物材料第三節陶瓷生物醫學材料碳素材料碳素材料質輕而且具有良好的潤滑性和抗疲勞特性，彈性模42根據不同的生產工藝，可得到不同結構的碳素材料，主要的類型有三種：玻璃碳材料通過加熱預先成型的因態聚合物使易揮發組分揮發掉而制得。材料的斷面厚度一般小于7mm；將甲烷、丙烷等碳氫化合物通入硫化床中，在1000~2400℃熱解、沉淀而得。沉積層的厚度一般為1mm；熱解碳（LTI碳）用電弧等離子體濺射或電子束加熱碳源而制取的各向同性的碳薄膜，其膜厚度一般在1μm左右低溫氣相沉積碳根據不同的生產工藝，可得到不同結構的碳素材料，主要的類型有三43碳素材料是用于心血管系統修復的理想材料，至今世界上已有近百萬患者植入了LTI碳材的人工心臟瓣膜。碳纖維與聚合物相復合的材料可用于制作人工肌鍵、人工韌帶、人工食道等；玻璃碳、熱解碳可用于制作人工牙根和人工骨等。碳素材料是用于心血管系統修復的理想材料，缺點是機體內長期存在會發生碳離子擴散，對周圍組織造成染色，但尚未發現由此引發的對機體的不良影響。應用碳素材料是用于心血管系統修復的理想材料，至今世界上已有近百萬44可吸收生物陶瓷一種暫時性骨代替材料，植入人體后材料逐漸被吸收，同時新生骨逐漸長入而替代之，這種效應稱之為降解效應，具有降解效應的陶瓷材料稱為可吸收生物陶瓷；主要應用為臉部和額部的骨缺損、填補牙周的空洞，還可作為藥物的載體；最早應用的生物降解材料是石膏，石膏的相容性雖好，但吸收速度太快，通常在新骨未長成就消耗殆盡而造成塌陷?？晌丈锾沾梢环N暫時性骨代替材料，植入人體后材料逐漸被吸收45生物活性陶瓷包括各種生物活性玻璃及羥基磷灰石等磷酸鹽材料；羥基磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2）簡稱HA，因為HA占人體骨組成的70-97%，所以修復骨組織HA較金屬和聚合物具有更好的效果；HA植入骨組織后，通過外延生長和骨產生牢固的化學鍵結合，即骨性結合；在生物體中，與骨組織形成緊密的化學鍵結合層，這種鍵結合層能阻擋種植體材料被腐蝕，具有極好的耐久力抗疲勞性能。第三節陶瓷生物醫學材料生物活性陶瓷包括各種生物活性玻璃及羥基磷灰石等磷酸鹽材料；第46生物活性玻璃陶瓷又稱為生物活性微晶玻璃，這是一類含有磷灰石微晶相的陶瓷材料；這類材料能與自然骨形成化學鍵結合；生物活性玻璃陶瓷的制備工藝較簡單，首先是通過混料和熔化得到均質玻璃熔體，然后根據對制品性能的要求選擇不同的成型方式制成植入體，如澆注成型法、粉末燒結法；在臨床實踐上，生物玻璃已成功地用于做聽骨、胯骨、脊椎及骨的填充物；磷灰石層與骨的結合，是生物活性材料的本質。第三節陶瓷生物醫學材料生物活性玻璃陶瓷又稱為生物活性微晶玻璃，這是一類含有磷灰石微47可治療癌癥的生物陶瓷例如:由LiFe3O5和α-Fe2O3與Al2O3-SiO2-P2O5玻璃體復合材料制得的高密度玻璃具有熱磁性。將上述玻璃微珠注射在腫瘤的周圍，并置于頻率10kHz、磁場強度達500Oe的交變磁場中，通過磁滯損失，使腫瘤部位加熱到43℃以上，達到有效治療癌癥，并且骨組織的功能和形狀均得到恢復。生物陶瓷不僅可用來替代損傷的組織，還可以通過原位殺死癌細胞，消除被損傷的組織使其康復，而不必切除受損害的組織；生物陶瓷的生物相容性與鐵磁性，可作為治療癌的熱源.第三節陶瓷生物醫學材料可治療癌癥的生物陶瓷例如:由LiFe3O5和α-Fe2O48生物醫用高分子材料第四節生物醫用高分子材料第四節49

指用于生物體或治療過程的高分子材料按來源可分為：天然高分子材料和人工合成高分子材料強度與硬度較低，可作為軟組織替代物；不發生生理腐蝕；制作上易于成型優點缺點可能會因體液或血液中的多種離子、蛋白質和酶的作用而導致聚合物斷鏈、降解；耐磨損、蠕變等性能也不如金屬材料。第四節生物醫用高分子材料

指用于生物體或治療按來源可分為：天然高分子材料和人工合成高50藥物的控制釋放體系藥物釋放體系（DDS-Drugdeliverysystem)

在固定的時間內，按照預定的方向向體內或體內某部位釋放藥物，并且在一段時間內使藥物的濃度維持在一定的水平.第四節生物醫用高分子材料藥物的控制釋放體系藥物釋放體系（DDS-Drugdeliv51儲存器型DDS：將藥物微粒包裹在高分子膜材里，藥物微粒的大小可根據使用目的調整，粒徑可從微米到納米；基材型DDS：將藥物包埋于高分子基材中，此時藥物的釋放速率和釋放分布可通過基材的形狀、藥物在基材中的分布以及高分子材料的化學、物理和生物學特性控制。藥物釋放的類型第四節生物醫用高分子材料儲存器型DDS：將藥物微粒包裹在高分子膜材里，藥物微粒的大小52生物醫學材料-課件53用于藥物釋放體系的高分子材料常見的水凝膠有聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯醇、聚環氧乙烷或聚乙二醇等合成材料及一些天然水凝膠；水凝膠的生物相容性好，孔隙分布可控；通常天然高分子（多糖和蛋白質）可為酶或微生物降解，而合成高分子的降解是由可水解鍵的斷裂而進行的；不同的可生物降解聚合物的降解速度不同，因此，可方便的控制藥物釋放的時間。常用的有：水凝膠、生物降解聚合物、脂質體等第四節生物醫用高分子材料用于藥物釋放體系的高分子材料常見的水凝膠有聚甲基丙烯酸羥乙酯54控制釋放的生物活性物質半衰期短、毒副作用大的藥物蛋白質和多肽藥物基因和疫苗……第四節生物醫用高分子材料控制釋放的生物活性物質半衰期短、毒副作用大的藥物第四節生物55控釋藥物的劑型與技術口服注射制劑植入制劑噴霧劑經皮給藥粘膜貼劑……緩釋技術靶向技術納米技術智能控制釋放……第四節生物醫用高分子材料控釋藥物的劑型與技術口服緩釋技術第四節生物醫用高分子材料56用于人工器官和植入體的高分子材料在醫學上高分子材料不僅被用來修復人體損傷的組織和器官，恢復其功能，而且還可以用來制作人工器官來取代全部或部分功能；用醫用高分子材料制成的人工心臟可在一定時間內代替自然心臟的功能，成為心臟移植前的一項過渡措施；人工腎可維持腎病患者幾十年的生命；用有機玻璃修補損傷的顱骨已得到廣泛采用；用高分子材料制的隱形眼鏡片，既矯正了視力又美觀方便。應用第四節生物醫用高分子材料用于人工器官和植入體的高分子材料在醫學上高分子材料不僅被用來57用途材料用途材料肝臟賽璐珞、PHEMA心臟嵌段聚醚氨酯彈性體、硅橡膠肺硅橡膠、聚丙烯空心纖維人工紅血球全氟烴胰臟丙烯酸酯共聚物膽管硅橡膠腎臟鈾氨法等再生纖維素、醋酸纖維素、聚丙烯腈等關節、骨超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、尼龍、硅橡膠腸胃片段硅氧烷類皮膚火棉膠、涂有聚硅酮的尼龍織物、聚酯人工血漿羥乙基淀粉、聚乙烯吡咯酮血管聚酯纖維、聚四氟乙烯、SPEU角膜PMMA、PHEMA、硅橡膠耳及耳膜等硅橡膠、丙烯酸基有機玻璃、聚乙烯玻璃體硅油（PVC、聚亞胺酯）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、聚酯纖維面部修復丙烯酸基有機玻璃食道聚硅酮、聚氯乙烯（PVC）鼻硅橡膠、聚乙烯乳房硅聚酮腹膜聚硅酮、聚乙烯、聚酯纖維尿道硅橡膠、聚酯纖維縫合線聚亞胺酯醫學上應用的部分高分子材料用途材料用途材58人工關節例如：德國產品UHMWPE材料ISO5834-2ASTMF648可用為人工關節、人工骨骼植入人體極低的能耗……第四節生物醫用高分子材料人工關節例如：ISO5834-2第四節生物醫用高分子材料59人工股骨下部人工膝蓋骨人工脛骨上部臨床應用

關節炎外傷及腫瘤股骨、脛骨、膝蓋骨完整的膝蓋造形術人工股骨下部人工人工脛骨上部臨床應用完整的膝蓋造形術60人工股骨頭和頸人工髖臼（即關節窩、吸盤）人工髖關節植入是骨外科及整型外科應用中最成功的范例之一，其數量驚人。全臀關節造形術全臀關節造形包括：股骨、吸盤、軸人工髖臼（即關節窩、吸盤）人工髖關節植入是骨外科及整型外61肩關節植入已開展多年，但其市場規模的發展不如膝關節和臀關節快肩關節造形術肩關節植入已開展多年，但其市場規模的發展不如膝關節和臀關節快62脊椎骨Thespinegivesthebodystructureandsupportandprotectsthespinalcord.Itisaffectedbyavarietyofpathologieswithacorrespondinghostoftreatmentscervicalthoraciclumbarsacropelvic脊椎骨Thespinegivesthebodyst63目前脊椎固定技術Newdevices,implantablefromavarietyofapproaches(anterior,posterior,lateral,oblique),continuetoemerge,makingspineoneofthefastestgrowingsegmentsFUSIONIMPLANTS

Lateralviewoftotaldiscreplacement(metal,polymer)Posteriorviewofposteriordynamicnon-fusionsystem(metal,polymer)Axialviewofinterbodyfusionspacerplacement(metal,polymer,bone)Posteriorviewofmetallicfusionhardware(screws,hooks,plates,rods)Posterior(rotated)viewoffacetreplacementdevice(metal)NON-FUSIONIMPLANTS

Lateralviewoffusionconstructwithinterbodyspacers&posteriorhardware目前脊椎固定技術Newdevices,implantab64IMNailSystemHipFractureCompressionPlateBonefragmentplate骨架固定IMNailSystemHipFractureCom65珊瑚骨修復材料第四節生物醫用高分子材料珊瑚骨修復材料第四節生物醫用高分子材料66組織工程用生物材料

組織和器官損傷或缺陷常規治療移植(人或異種移植)外科修復人工假體、機械裝置第五節

組織工程用生物材料組織和器官損傷或缺陷常規治療第五67組織工程的方法以天然、合成或半合成的組織器官進行模仿，賦予其功能。第五節組織工程用生物材料組織工程的方法以天然、合成或半合成的組織第五節組織工程用68組織工程相關材料與技術材料技術人工細胞外基質大量細胞分離、培養、保存技術細胞生長因子釋放載體細胞共培養或分化技術免疫隔離膜材（水凝膠）細胞生長因子生產技術確?？臻g用膜控制釋放技術生物降解材料生物系統技術細胞組建材料功能評價技術第五節組織工程用生物材料組織工程相關材料與技術材料技69人工皮膚硅橡膠---表皮膜---皮膚內層第五節組織工程用生物材料人工皮膚硅橡膠---表皮膜---皮膚內層第五節組70治療過程Source:IntegraLifeSciencesCorporation治療過程Source:IntegraLifeScienc71Source:IntegraLifeSciencesCorporationSource:IntegraLifeSciencesC72雙層人工皮膚第五節組織工程用生物材料雙層人工皮膚第五節組織工程用生物材料73組織工程人工骨缺損修復示意圖第五節組織工程用生物材料組織工程人工骨缺損修復示意圖第五節組織工程用生物材料74第五節組織工程用生物材料第五節組織工程用生物材料75生物材料的制備如何解決材料與人體的相容性第六節生物材料的制備如何解決材料與人體的相容性第六節76一、羥基磷灰石生物材料的制備水溶液沉淀法，用于大量制作HA粉體。固相反應法，即高溫下通過固相反應合成?！檠趸锓ㄖ軇┤軇┓ㄖ苽浞椒ㄋ疅岱ǎ褐苽浯蟮腍A單晶第六節生物材料的制備一、羥基磷灰石生物材料的制備水溶液沉淀法，固相反應法，……烷77二.組織工程支架材料的制備方法目前，有很多的制備方法:1.纖維連接法利用組織工程技術制得的器官或組織具有生物活性，能很好的與人體相容，具有被取代受損器官的功能。由組織工程制得的器官常常需要制備一個臨時性的多孔支架，其功能是指導種植的細胞或遷移到支架周圍的細胞生長或繁殖。利用聚合物的溶解或熔融，將聚乳酸二氯甲烷溶液灌注到聚乙交酯網狀纖維上，經熱處理后，制成聚乙交酯增強的網狀支架。此法制成的支架，有較大強度和比表面積，但無法調節和控制孔隙率。第六節生物材料的制備二.組織工程支架材料的制備方法目前，有很多的制備方法:利用組782.溶劑澆鑄和孔隙制取法將細粉狀氯化鈉分散到聚乳酸氯仿溶液中，然后在玻璃板上澆鑄成膜，用水將氯化鈉提取出來，制成孔隙，溶劑揮發后得到多孔膜。此法可以控制孔隙率和孔徑。缺點：只能制備膜材，無法獲得三維空間支架。3.層壓膜法用溶劑澆鑄法制成多孔膜后，再將其層壓成具有三維空間支架，然后按設計的幾何形狀切割，即按解剖學制成可降解的聚乳酸或其共聚物支架。用途：軟骨或骨的修復第六節生物材料的制備2.溶劑澆鑄和將細粉狀氯化鈉分散到聚乳酸氯仿溶液中，然后在玻794.熔融膜壓法將聚合物加熱熔融后加壓制成膜材。聚乙丙交酯聚合物用熔融膜壓法制三維多孔性支架時所用的制孔劑為明膠微球或其它水溶性物質。用水提取制孔劑后，得到多孔性支架。此法可用于以聚乙交酯或聚乳酸為原料的支架制備。第六節生物材料的制備5.纖維增強法設計骨再生支架，首先要設計三維多孔性、形狀不規則的聚合物支架，其次要求其具有高強度，能承受骨應力，直到長出新骨?？捎萌軇茶T法將羥基磷灰石與制孔劑和聚合物溶液混合均勻，然后將溶液揮發，制成增強的多孔膜，再經層壓制成三維多孔結構支架。用羥基磷灰石纖維增強的聚合物多孔支架與未增強的材料相比，其抗壓強度顯著增強。4.熔融膜壓法將聚合物加熱熔融后加壓制成膜材。第六節生物材806.相分離法將聚合物溶于溶劑，加入活性分子，冷卻后形成液-液相，急冷，令其固化，再升華除去溶劑，可得到含有活性因子的多孔性支架。相分離法是制備支架的一種新方法。支架中引入的活性物質植入人體后進行釋放，對組織的生長和細胞的功能都有巨大作用，制造多孔性聚乳酸支架時為了使活性物質避免化學、高溫的惡劣環境，可采用本法。7.原位聚合法在需要原位修補損傷部位（如手術進行中）時，可將單體置于損傷處進行聚合。為制成多孔性固化材料，可在聚合體進行交聯反應時加入氯化鈉，形成的孔道能使組織長入，為了促進骨的生長，可加入β－三磷酸鈣或其它骨誘導劑。聚富馬酸丙稀酯是生物降解材料，待新骨生長后材料逐漸降解并從體內排除。第六節生物材料的制備6.相分離法將聚合物溶于溶劑，加入活性分子，冷卻后形成液-液81三.金屬表面生物活化醫用材料的制備第六節生物材料的制備由于醫用金屬材料的結構和性質與骨組織相差很大，通常不能像生物活性材料那樣與骨組織發生化學鍵性結合，此外，由于金屬與骨組織的彈性模量相差懸殊，植入體生物力學相容性欠佳，易產生應力集中和骨吸收不良后果。為了賦予金屬材料以生物活性，常用各種工藝技術進行表面活化處理：直接在金屬材料表面涂覆HA或其它磷酸鹽涂層，或是使金屬處理后置于生理環境或模擬生理環境，在表面誘導HA形成。表面活性處理后，金屬骨替換材料既保持了金屬材料高的力學強度，又有生物活性。三.金屬表面生物活化醫用材料的制備第六節生物材料的制備由于82三.金屬表面生物活化醫用材料的制備醫用金屬的活化方法物理方法電化學方法化學方法浸涂法燒結法物理氣相沉淀法等離子噴涂法離子濺射法離子注入法磁控濺射法脈沖激光法陰極沉淀法陽極氧化法電泳法電化學結晶法鈦酸酯法甘油磷酸鹽法雙氧水法溶膠-凝膠法堿處理法酸、堿兩步法表面誘導礦化法酸處理法第六節生物材料的制備三.金屬表面生物活化醫用材料的制備醫用金屬的活化方法物理方法83上述各種方法的應用主要包括兩類:

(1)針對鈦和鈦合金進行特有的生物活化處理，即在鈦表面制備活性二氧化鈦層。（2）在醫用金屬材料表面上涂覆HAP或其他磷酸鹽涂層。(一）鈦和鈦合金的生物活化處理鈦表面的二氧化鈦是致密的鈍化層，誘導磷酸鹽沉積的能力極差。改進但若表面二氧化鈦被生物活性化，它們能與骨組織形成骨鍵合。第六節生物材料的制備上述各種方法的應用主要包括兩類:鈦表面的二氧化鈦是致密的鈍化84活化方法主要有以下幾種：陽極氧化法：以鈦合金作電解陽極，含少量水的硝酸鈉甲醇溶液為電解液。溶膠-凝膠法：在鈦和鈦合金表面制備鈦凝膠，使鈦具有一生物活性。堿處理法：將鈦或鈦合金置于NaOH或KOH溶液1h~24h，清洗、干燥后進行熱處理，然后浸入37℃和SBF中1~4周，在鈦或鈦合金表面形成含HA的梯度結構層。酸-堿兩步法：就是用酸處理后再用較低濃度的堿處理。表面誘導礦化：即模擬生物體內含銀離子的大分子促進無機礦物相形成核的過程。此外，也可用雙氧水氧化，用化學氣相滲透等方法對鈦合金進行表面處理。第六節生物材料的制備活化方法主要有以下幾種：陽極氧化法：第六節生物材料85等離子噴涂技術：生物活性陶瓷涂層商用產品的主要制作方法。具有效率高、涂層均勻重復性好和適合工業化生產等優點。現已廣泛應用于人工髖關節和人工牙種植體。（二）金屬植入材料的功能涂層制備在植入體金屬表面制作一層生物活性陶瓷涂層，新生骨與涂層直接形成化學鍵性結合