功能陶瓷部分第4章 生物医学材 ppt课件.ppt

第4章 生物医学材料 主要内容 4.1 生物医学材料的发展概况 4.2 生物材料必须具备的条件 4.3 医用金属材料 4.4 生物陶瓷的特点及其分类 惰性生物陶瓷 表面活性生物陶瓷 吸收性生物陶瓷 生物复合材料 生物材料是指以医疗为目的，用于人体组织和器官的修复并代行其功能的材料。 生物材料的种类很多。一般可分为天然材料和人工材料两大类。 人工材料又可分为金属生物医学材料、生物陶瓷材料、生物医用高分子材料以及它们的复合材料。 生物材料 ①替代损害的器官或组织； 如人造心脏瓣膜、假牙、人工血管等； ②改善或恢复器官功能； 如隐型眼镜、心脏起搏器等； ③用于治疗过程； 如介入性治疗血管内支架、用于血液透析的 薄膜、药物载体等 生物医学材料的用途 4.1 生物医学材料的发展概况 生物材料的开发和利用可追溯到3500年前，那时的古埃及人就开始利用棉纤维、马鬃作缝合线缝合伤口；印第安人则使用木片修补受伤的颅骨。 2500年前，中国和埃及的墓葬中就发现有假牙、假鼻和假耳。人类很早就用黄金来修复缺损的牙齿，并沿用至今。 1588年人们用黄金板修复颚骨。 1775年就有用金属固定体内骨折的记载。 1851年发明了天然橡胶的硫化方法后，有人采用硬胶木制作了人工牙托的颚骨。 1886年用钢片和镀镍钢治疗骨折，自此人工器官比较广泛应用于临床 生物材料在20世纪80年代高速发展 生物医学材料的分类 按材料的物质属性划分： 生物医学材料 医用金属材料 医用生物陶瓷 医用高分子材料 医用复合材料 按材料的用途进行分类： 生物医学材料 口腔医用材料 硬组织修复与替换材料 (用于骨骼和关节等) 软组织修复与替代材料 (用于皮肤、肌肉、心、肺、胃等) 医疗器械材料 生物材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础，综观人工器官及医疗装置的发展史，每一种新型生物材料的发现都引起了人工器官及医疗技术的飞跃。 生物惰性医用硅橡胶—人工耳、人工鼻、人工颌骨等 血液相容性较好的各向同性碳被复材料—碟片式机械心脏瓣膜 血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚物—促使人工心脏向临床应用跨越一大步 可形成假生物内膜的编织涤纶管—人工血管向实用化飞跃。 4.2 生物医学材料的基本要求 材料与机体组织发生的两种反应： 包括生物环境对材料的腐蚀、降解、磨损和性质退化，甚至破坏。 包括局部和全身反应，如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致癌、畸形和免疫反应等。 ①对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致突变或致癌作用； ②生物相容性好，在体内不被排斥，无炎症，无慢性感染，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性； ③无溶血、凝血反应等。 (一)生物相容性 4.2 生物材料必须具备的条件 (二)化学稳定性 ①耐体液侵蚀，不产生有害降解产物； ②不产生吸水膨润、软化变质； ③自身不变化等。 (三)力学条件 ①足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉伸、剪切等； ②具有适当的弹性模量和硬度； ③耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。 (四)其它要求 ①良好的空隙度，体液及软硬组织易于长入；②易加工成形，使用操作方便； ③热稳定好，高温消毒不变质等性能。 4.3 金属生物医学材料 在生物医学材料中，金属材料应用最早，已有数百年的历史。唐代就用银汞合金（主要成份：汞、银、铜、锡、锌）来补牙。 医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或合金，又称外科用金属材料。它是一类生物惰性材料，除具有较高的机械强度和抗疲劳性能，具有良好的生物力学性能及相关的物理性质外，还必须具有优良的抗生理腐蚀性、生物相容性、无毒性和简易可行及确切的手术操作技术 . 该材料是临床应用最广泛的承力植入材料，由于有较高的强度和韧性，已成为骨和牙齿等硬组织修复和替换、心血管和软组织修复以及人工器官制造的主要材料。 化学周期表中的大部分金属不符合生物材料的要求，仅有小部分或经处理过的可用于临床。目前在临床使用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金三大类，另外还有记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌和锆等。 不锈钢 钴基合金 钛基合金 形状记忆合金 贵金属 纯金属钽、铌、铬 4.3 金属生物医学材料 4.3.1 不锈钢 铁基耐蚀合金（一般由铁、铬、镍、钼、锰、硅组成），易加工、价格低廉 。 一般不锈钢制成多种形体，如针、钉、髓内针、齿冠、三棱钉等器件和人工假体而用于临床，不锈钢还用于制作各种医疗仪器和手术器械。 表1 几种主要的不锈钢的组成、性能和组织 铁素体和马氏体不锈钢的耐蚀性随含碳量的降低和含铬量的增加而提高。 不锈钢 3Cr13和 4Cr