医用材料在医学中的应用

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1、医用材料在医学中的应用张洪武汉大学人民医院药学部个人介绍张洪武汉大学人民医院药品试剂科主任硕士研究生导师研究方向:药物新剂型生物材料在医学中的应用生物材料：指生物体材料和各种医用、特别是对生物体进行诊断、治疗、置换和增进某受损组织和器官的功能性材料。其作用药物不可替代包括：生物体材料（biologicalmaterial）生物医用材料（biomedicalmaterial）生物体材料一般都是具体组成某种细胞的成分，如纤维蛋白、胶原蛋白、磷脂和糖蛋白等生物材料学是研究用于修复人体缺陷的各类材料的基本结构、基本特性、生物性能和人体组织及器官对材料的反应，从基本原理上探索生物材料与细胞间的

2、相互作用，研究材料过程-材料结构-材料性能之间的关系生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研即与医学诊断、治疗有关的一类功能性材料随着科技发展，高分子材料在各行各业的应用日渐广泛，医学领域也不例外。医用材料包括:高分子材料:聚乙烯、聚丙烯等金属材料：不锈钢、钛合金等陶瓷材料：氧化铝、氧化钛等复合材料：金属-陶瓷复合材料等生物衍生材料：活性生物组织等生物医用高分子材料:是生物医学材

3、料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料。既来源于天然，又可以人工合成。分为非降解型和可降解型两类非降解型：要求在生物环境中能长期保持稳定，不发生降解、交联或物理磨损等，并具良好的物理机械性能。包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等。主要用于人工脏器、骨和牙齿、肌腱和韧带、血管、皮肤等组织及器官的修复和构造可降解型：主要包括胶原、甲壳素、纤维素、氨基酸、聚乳酸、聚乙醇酸等。主要用于组织工程支架材料和药物缓释系统生物医用金属材料：用于生物医学材料的金属或合金，又称外科用金属材料，是一类惰性材料。具有高机械强度和抗疲劳性能，是目前临床应用最广泛

4、的一类材料，其应用范围涉及硬组织、软组织、人工器官、外科辅助器材等问题：由于生理环境的腐蚀，会造成金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的蜕变，前者可能导致毒副作用，后者导致植入失败常用材料：不锈钢、钛合金、钴合金、钽、铌、锆等生物医用陶瓷材料：此类材料性能稳定，具良好的生物相容性，能耐高温、耐腐蚀、抗氧化性和很高的机械强度。主要用于骨和牙齿、承重关节等硬组织的修复和替换，生物碳可以用作血液接触材料，如人工心脏瓣膜等问题：脆性大、韧性低常用材料：氧化铝、氧化钛、生物碳、生物玻璃、羟基磷灰石、磷酸钙陶瓷等复合生物材料：由基体材料与增强材料或功能材料组成，它们之

5、间相互配合或组合，形成大量性质各异的复合生物材料。复合材料的某些性能比各组成相的性能有较大程度的提高，主要用于制成人工器官、修复或替换人体组织、器官，增进或替代其功能常用基体材料：医用高分子材料、医用碳素材料、生物玻璃、玻璃陶瓷、医用不锈钢、钴基合金等常用增强材料：碳纤维、不锈钢或钴基合金、生物玻璃陶瓷等生物衍生材料：是天然生物组织经过特殊处理而形成的医用材料，可取自同种或异种动物体的组织细胞，可作为修复和替代材料主要用于人工心脏瓣膜、血管修复、人工皮肤、骨修复、鼻软骨种植体等问题：1.材料本身性质化学稳定性、力学性能2.与身体融合程度生物相容性3.其他手术技术、患

6、者健康状况等生物医用材料必须满足以下的基本要求：（1）与组织短期接触无急性毒性、无致敏作用、无致炎作用、无致癌作用和其他不良反应（2）具有良好的耐腐蚀性能以及相应的生物力学性能和良好的加工性能（3）对于体内使用的医用材料，除了必须满足以上的基本要求外，还必须具有良好的组织相容性、血液适应性和适宜的耐生物降解性生物材料的性能生物功能性生物相容性生物功能性指生物材料具备或完成某种生物功能时应该具有的一系列性能根据用途主要分为:①承受或传递负载功能。如人造骨骼、关节和牙等，占主导地位②控制血液或体液流动功能。如人工瓣膜、血管等③电、光、声传导功能。如心脏起博器、人工晶状体、耳蜗等④填充

7、功能。如整容手术用填充体等生物相容性生物相容性(biocompatibility)指生物材料与生物体间的相互作用结果以及生物体对这种结果的忍受程度国际标准化组织(ISO)提出，生物相容性指生命组织对非活材料产生合乎要求反应的一种性能药用高分子材料因伴随药物进入体内，有些暂停留于体内，有些则在体内降解、吸收，因此药用高分子材料生物相容性要求更加苛刻包括：血液相容性有无溶血、凝血、破坏血液成分等组织相容性能否对周围组织产生毒性、致畸、癌变等力学