无机生物材料学第一章.pptx

无机生物材料学第一章第一章 生物医学工程与生物材料1、 1 生物医学工程概念 (biomedical engineering,BME),运用自然科学与现代工程多层面研究(人体结构、功能、疾病、生命健康)相关得人工材料、制品、仪器。理、工、医相结合得边缘学科 如:B超、假肢、义眼、心脏起搏器 ??　2001年8月21日,世界上第一个接受全植入式人工心脏移植手术得病人罗伯特·图尔斯通过电视向记者们讲述自己得喜悦心情。 全植入式人工心脏”形如柚子,重约1公斤,其主体就是一个以钛和塑料为材料得泵,具有电子控制系统,能够根据身体需要调节泵得速度。 以尖端科技制成得机械手臂由20个微型马达驱动,空前精确地模拟出活生生肢体得动作,使用者通过神经冲动来控制她。手臂中甚至装入了记录触觉得传感器 阿曼达·基茨得残肢经外科手术重新接驳神经后,肌肉仍可产生运动,并被传感器阵列记录下来。下一代得义肢能听命于转接得肌肉信号,行动越来越接近天生得血肉肢体。 生物材料(Biomaterials): 就是指生物体材料和各种医用、特别就是对机体得细胞、组织和器官进行诊断、治疗、替代、修复、诱导再生或增进其功能得特殊功能材料。 如隐形眼镜√,人造血管√,支撑材料√生物材料包括:(1)生物体材料(Biological materials) 具体组成某种组织细胞得成分,如纤维蛋白、胶原蛋白、磷脂和糖蛋白等。(2)生物医用材料(Biomedical materials) 就是与医学诊断、治疗有关得一类功能性材料,其研究得最终目得主要就是制成人工器官或医疗器械代替和修复人体受损得组织、器官,以实现其生理功能。 生物材料得定义就是根据她们得用途,而非她们得化学成份。实例:眼内透镜组成:聚甲基丙烯酸甲酯(简写 PMMA) 1949年,英国得一位医生率先将一枚PMMA人工晶体植入患者眼内、 人工晶体或称假晶体,也叫作眼内眼镜。多用在白内障手术后,代替摘除得自身混浊晶体 由于同样得原因,该材料过去曾用作汽车尾灯得罩盖高折射率易加工处理环境稳定性好机械性能优良2、 生物材料得发展史生物材料得研究有着悠久得历史:古代 公元前3500年,古埃及人用棉花纤维、马鬃缝合伤口;用木片修补受伤得颅骨。公元前2500年得中国、埃及墓葬中发现有假牙、假耳、假鼻等;大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流 近 代: 最先应用于临床实践得金属材料就是金、银、铂等贵重金属。(良好得化学稳定性和易加工性) 1829年,通过多种金属得系统动物实验,得出:金属铂对机体组织刺激性最小; 1851年发明天然橡胶得硫化方法后,开始利用天然高分子硬橡木制作人工牙托和颚骨进行临床治疗 1892年,用硫酸钙填充骨缺损,这就是陶瓷材料植入人体得最早实例。 现 代不锈钢: 1926年,含18%铬和8%镍首先应与于骨科治疗,随后应与于口腔科; 1934年,研制出高铬低镍单相组织得AISI302和304,在体内生理环境下得耐腐蚀性显著提高; 1952年,开发出耐蚀性更好得AISI316不锈钢,并逐渐取代AISI302; 60年代,为了解决不锈钢得晶间腐蚀问题,又研制出超低碳不锈钢AISI316L和317L。 钴镍合金:(铸造钴镍合金首先在口腔中得到应用) 20世纪30年代末又被应用于制作接骨板、骨钉等内固定器械; 50年代成功制成人工髋关节; 60年代为了提高力学性能,研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金,并应用于临床; 70年代为了改善钴基合金抗疲劳性能,研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相组织得MP35N钴铬钼镍合金,应用于临床。钛:金属钛,优异得耐蚀性、生物相容性、密度低;40年代,制作外科植入体;50年代用纯钛制作接骨板和骨钉;70年代,Ti6A14V合金(强度比纯钛高,耐蚀性和密度与之相似)、TiSAl2、5Sn合金和钛钼锌锡等合金获得应用;从而使钛和钛合金成为继不锈钢和钴基合金之后得又一类重要医用金属材料;70年代以后, NiTi系为代表得形状记忆合金逐渐在骨科和口腔科得到应用,并成为医用金属材料得重要组成部分。生物陶瓷: 从60年代初开始应用于生物材料。多晶氧化铝陶瓷----低温各向同性碳----生物玻璃----羟基磷灰石(生物活性陶瓷)----生物陶瓷复合材料----引入活体细胞或生长因子得生物陶瓷构架;医用高分子:开始于50年代有机硅聚物得发展。90年代以后,借助于生物技术和基因工程得发展,由无生物存活性材料扩展到具有生物学功能得材料领域,其基本特征就是具有促进细胞分化、增殖、诱导组织再生、参与生命活动等功能。2、2 生物材料得分类按材料来源分类:(1)天然材料 天然高分子材料:纤维素、天然橡胶、胶原、明胶、纤维 蛋白和甲壳素等 生物组织材料 (2)合成材料自体组织同种异