科学与人类文明-第8章案例.ppt

我国生物材料和制品所占世界市场份额不足1.5％ 产品技术水平处于初级阶段，且产品单一 同类产品与国外产品比，基本上属于仿制，自主知识产权较少 生物医用材料与制品70-80%要依靠进口 产业处于起步阶段 常用硬组织替代材料 常用硬组织替代材料 形状记忆合金用于制作脊椎侧弯症矫形器械、牙科器件、血栓过滤器、血管扩张支架、血管栓塞器等 生物医用金属材料 常用硬组织替代材料 贵金属指金、银、铂及其合金，耐腐蚀、抗蠕变，对机体组织无毒，刺激性小，导电性好 金合金主要用于口腔科 生物医用金属材料 多孔结构 常用硬组织替代材料 钽、铌、锆的耐蚀性、生物相容性好，无毒性 可加工成板、带、丝等用于骨科、心血管方面的治疗 生物医用金属材料 钽、铌、锆用于制作牙根种植体、义齿、牙床、托环、牙桥、牙冠等 从材料学角度来说，骨是由无机矿物与生物大分子规则排列所组成的复合材料。骨的有机成分主要是Ⅰ型胶原纤维，约占总重量的24%，是由三股螺旋结构的多肽链相互缠绕而形成，无机成分主要是磷酸钙盐，约占总重量的65%；其余为水。骨中的矿物质呈片状，尺寸约为5nm×20nm×40nm，位于原胶原分子的间隙孔之内，晶体的C轴平行与胶原纤维，这样就构成骨的基本结构。所以生物陶瓷 常用硬组织替代材料 根据生理环境下的化学活性和性质可分为四类 近似于惰性：Al2O3、氧化锆等氧化物生物陶瓷，Si3N4、钛酸钡等非氧化物生物陶瓷、医用碳素等，生理环境下能长期保持稳定 表面活性：羟基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻璃陶瓷，在生理环境中可通过其表面发生的生物化学反应与组织形成化学键性结合，起到了适合新生骨沉积的生理支架作用，也就是所谓的“骨引导”和“骨传导”作用 可吸收型：如石膏、磷酸三钙陶瓷，在生理环境中可逐渐被降解吸收，诱导骨质生长，并随之被新组织所替代，达到修复或替换病损组织的目的 复合型：生物陶瓷与生物陶瓷或与其他无机材料、有机材料复合而成的复合型材料 生物医用陶瓷材料 常用硬组织替代材料 在临床上，生物医用陶瓷主要用于肌肉-骨骼系统的修复和替换，也可用于心血管系统的修复、制作药物释放和传递的载体 复合型生物陶瓷还可用于制造人工腱、韧带 生物医用陶瓷材料 能承受负载的矫形材料，用在骨科、牙科及颌面上：Al2O3陶瓷、稳定ZrO2陶瓷、生物活性玻璃、生物微晶玻璃等 种植齿、牙齿增高：Al2O3陶瓷、氟聚合物/金属基复合材料、生物活性玻璃、自固化磷酸盐水泥和玻璃水泥、活性涂层材料等 耳鼻喉代用材料： Al2O3陶瓷、生物活性玻璃、生物活性微晶玻璃、磷酸盐陶瓷 人工肌键和韧带：PLA-碳纤维复合材料 人工心脏瓣膜：热解碳涂层 可供组织长入的涂层（心血管、矫形、牙、额面修复）：多用Al2O3陶瓷 骨充填料：磷酸钙及磷酸钙盐粉末或颗粒 脊椎外科：生物活性玻璃或生物活性玻璃陶瓷 眼：生物玻璃、羟基磷灰石 常用硬组织替代材料 生物陶瓷材料在生物体内极为稳定，与生物组织有良好的亲和性，特别适于作人体硬组织如骨和齿的替换修补材料，能与人体骨生长在一起，形成化学结合 生物医用陶瓷材料 常用硬组织替代材料 磷酸钙陶瓷具有生物降解性，并能被人体吸收 羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是骨组织与牙组织的无机组成部分，其单位晶胞与人体骨组织相同，具有非常好的生物活性，但性脆、强度不高，不能直接用于承受载荷大的种植体，可用于低载荷多孔种植体，当人骨组织长入羟基磷灰石孔洞中后可起加强作用 羟基磷灰石与聚合物复合用于人造骨，效果更好，已有羟基磷灰石/聚乙烯复合材料 羟基磷灰石作为金属种植体表面涂层，能大大提高人体骨长入孔洞的速度 羟基磷灰石覆盖钛合金假牙 生物医用陶瓷材料 采用增强含微孔羟基磷灰石(HA)陶瓷制成人工听小骨假体，在语言频率范围，平均提高病人的听力20~30dB，在特定语言频率范围提高45~60dB HA中耳通气引流管界面润湿角小、毛细管力大、引流效果好，适用于分泌性中耳炎患者 置管后患者鼓膜多自行愈合，且能明显改善听力，是一种较为理想的通气引流管 常用硬组织替代材料 生物医用陶瓷材料 常用硬组织替代材料 非活性生物玻璃及生物玻璃陶瓷 将某些玻璃在适当高温进行晶化处理，玻璃中可析出大量微小晶体，这样的玻璃称为微晶玻璃、结晶化玻璃或玻璃陶瓷 人工骨用生物医学玻璃，具有良好的耐酸碱腐蚀特性、生物相容性和耐磨性能 治疗用生物医学玻璃，可埋入肿瘤部位，通过在磁场下发热的特性或其内部的同位素放出的射线杀死癌细胞，也有良好的生物相容性 人工齿冠用生物医学玻璃陶瓷，具有制作容易、审美性高、强度高、适应性好、生物相容性好、类似天然齿等优点 生物医用陶瓷材料 断在BGC侧 断在骨头侧 替换猴 子部分 骨骼的 45S5玻 璃陶瓷 (BGC) 受冲击 扭转载 荷断口 常