复合材料PPT课件.ppt

医用复合材料 * Medical Application of Composites 医用复合材料 主讲人：肖琰 西北工业大学理学院应用化学系 * 引言 生物材料领域涉及材料科学及许多其他学科的各个分支，金属和金属合金已应用于整形外科、牙科和其他的承载用材料，陶瓷材料用做那些既具有化学惰性又具高生物活性材料。高分子材料用于软组织替代和制作许多其他非结构材料。 * 临床应用的材料通常要求具有复杂的多功能性，复合材料技术的应用使生物材料研究者发展了一种广泛应用的新的特制材料：“生物复合材料” 。 最近，Medline有哪些信誉好的足球投注网站了有关医用复合材料的论文19817篇,其中有关齿科用复合材料的论文9055篇,有关整形外科用复合材料155篇,有关纤维的论文多达14172篇(其中碳纤维489篇,玻璃纤维333篇)。作者希望对大多数医用复合材料的历史、技术、发展方向的预测方面做出充分的叙述，为一些新的或有经验的研究者对生物材料的理解提供帮助。 * 一、天然复合材料 1、软组织 软硬组织是由一系列结构复杂的有机纤维和基体组成。 生物结构组织（如连接肌肉与骨骼的腱）含有低弹性蛋白，因此，与骨头相连的肌肉可用运动，但连接骨与骨间的韧带含有高弹性蛋白，所以骨与骨之间可以运动却不会引起关节错位。在微观结构上，天然组织优于合成材料。 * * 胶原种类繁多，已发现的就超过14种，所有的变种都源于非弹性原胶原分子。原胶原分子由三条肽链组成,每一条肽链含1/3的甘氨酸,1/3的脯氨酸和羟基脯氨酸,1/3的其他氨基酸。不同类型的胶原由一系列具有a-链的氨基酸变异形成的。三条肽链间由于存在范德华力和部分共价键而形成稳定的右旋螺旋结构:螺旋长300na，直径1.5na，螺杆的螺距0.27na. * 原胶原分子交错排列，重叠部分有26.5na，分子末端间空隙有37.5na，原胶原分子大多数属于维纤维。在微纤维的水平方向形成一个直径为50na胶原纤维，然后盘绕形成胶原束，分子间交联使胶原具有高抗拉强度。 弹性蛋白主要由甘氨酸，丙氨酸，丝氨酸和少量其他氨基酸残基组成。氨基酸序列重复性比胶原差，因此纤维长度仅5-7微米。 * * 2、硬组织 使结构稳定存在的两个最重要的结构形式是多孔骨的和皮质骨，多孔骨是海绵状结构，与各相异性材料的结构相似，而皮质骨是各相同性的，沿负载轴具增强结构，且有高度有序的血液供应系统。 所以硬组织都具有下面四个基本成分，每一组分所占分数随骨的类型和条件变化，典型的皮质骨的质量相对百分比如下： 有机相---------胶原纤维 占16% 矿物-------------羟基磷灰石 60% 基质---------------------------- 2% 水------------------------------- 23% * 从微观结构来分可分为以下两种骨。 1.织态骨 织态骨形成非常快，没有明确的结构，在胎 儿骨骼中发现的，断裂修复部分更早成熟。 2.层状骨 它由具有中央供血系统的同轴环状物组成，每个环状 物骨单位含4—20个环，每个环4—7um厚，且有不同的纤 维取向。在每层中不同纤维取向的排列使环状物表面出 现连续明暗层。环的中央有一哈弗斯管道供血，外层由 基质组成的胶泥层。比骨头的其他成分很少矿化，且不 含胶原纤维，使得胶原层非常脆弱。 * * 合成生物复合材料难以克服的主要困难是：它既不能自我修复又不能象天然材料那样有生命力。表2显示不同类型不同取向的骨的一些机械性能 。 * 二、 生物活性陶瓷复合材料 2.1 生物活性陶瓷复合材料的分类 1、A类：有生骨作用 2、B类：诱导骨成长 2.2 生物活性陶瓷/高分子复合材料 2.3 复合材料模量模型 2.4 可再吸收基体 2.5 生物活性陶瓷/金属基复合材料 2.6 生物活性陶瓷/陶瓷基复合材料 2.7 设计标准 * 2.4 可再吸收基体 很多临床需要增大骨表面而不是作为一种类似物替代骨头，骨头的增大要求骨头成长进入和置换材料（