14现代生物材料.ppt

生 物 材 料 前言 天然生物材料 生物医学材料 仿生和组织工程材料 前 言 生物材料定义：根据1972年以来国际会议上所广泛接受的定义，认为： 与活体相联系的材料植入活体内能起某种生物体功能的材料 模仿生物功能的材料 前 言 生物材料学研究目的：  在分析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理的基础上，发展新型医用材料以用于人体组织器官的修复与替代；发展仿生高性能工程材料。 前 言 生物材料研究内容 天然生物材料生物医学材料仿生智能与组织工程材料 一、天然生物材料 成分 原子、分子间作用力 强相互作用：离子键、共价键 弱相互作用：静电作用、色散力、氢键、 疏水作用力 结 构 特 征 分 类 1.结构蛋白 2.生物软组织 3.生物复合纤维: 4.天然生物矿物 贝壳结构图 贝壳的一些机械性能 二、生物医学材料 定义： 指用于医疗的能植入生物体或能与生物组织相接合的材料。如金属、陶瓷、高分子等。 生物医学材料性能的基本要求 具有高度精确的生物学功能或模仿该功能 具有生物相容性 无宿主反应：即生物材料在生理环境中 对机体不产生明显而有害 的效应。 无材料反应：即机体对材料也不产生明 显而有害的影响。 影响生物相容性的因素 生物医用材料类型 生物医用金属材料 生物医用高分子材料 生物陶瓷 生物医用复合材料 生物衍生材料 1.生物医用金属材料 是一类用作生物医用材料的金属和合金，是一类生物惰性材料，是临床应用最广泛的承力植入材料。 已用于临床的医学金属材料主要有不锈钢、鈷基合金和钛基合金三大类。 2.生物医用高分子材料 生物医用高分子材料的分类 3.生物陶瓷 4.生物医用复合材料 材料在生物体内的反应 （材料反应） 1.膨胀浸析 2.腐蚀和溶解 3.生物分子与材料表面的反应  1.膨胀浸析 膨胀：物质从组织进入材料，使完全致 密的材料体积增大的过程。 浸析：液体进入材料内部或材料的某些 成分溶解在组织液相中，使材料 产生孔隙的过程。 有害吸收例子—— 变形的心脏瓣膜阀 计划浸析的例子——药物释放 2.腐蚀和溶解 影响腐蚀的因素 3.生物分子与材料表面的反应 宿 主 反 应 1、宿主反应的类型 局部反应；全身反应2、植入材料的致肿瘤作用 生物医学材料的应用 （一）合成高分子可吸收性缝线（二）聚合释放药物体系 1、含有药物的非生物可侵蚀胶囊 2、生物可侵蚀体系 3、扩散/生物可侵蚀体系 4、生物降解聚合物由共价键与药物活 性因子结合，经水解作用而被释放 （三）人工器官 1.人工血管 人 工 血 管 各种人工血管纤维编织法 主动脉弓瘤切除修补手术示意 下腔静脉狭窄手术示意 腹主动脉狭窄手术示意 左腿股动脉 破裂修补术 2.心脏起搏器 心脏起搏器分类 固定频率型起博器作用原理 R波抑制型起搏器作用原理 心脏起搏器的结构 三、仿生和组织工程材料 仿生材料 智 能 材 料 定义：指模仿生物系统中同时具有感知和驱动双重功能的材料，又称机敏材料。 感知、反馈和响应是智能材料的三大要素。 智能材料分类 智能材料有哪些？ 正在研究的智能材料和系统有 组织工程材料 定义 ： 是以应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织的结构功能关系，从而研制生物代用品以恢复、维持或改善其功能的一门学科。 组织工程材料研究内容 小 结 天然生物材料 生物医学材料 仿生和组织工程材料  A、变性 B、有机金属化合物的形成 C、界面发生分子粘附 D、带电界面的影响 致癌性测试：1、化学结构和功能方面 2、体外测试 3、动物长期生物检定 所谓人工器官是用以暂时或永久代替人体某个器官功能的人工装置。如人工肺、人工肾、人工心脏等。 以人工血管、心脏起搏器为例 由各种原因