ch3-生物材料-生物医学工程基础教案

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1、《生物医学工程基础》主讲教师陈俊英Email:chenjunying@home.swjtu.edu.cn第三章生物材料3.1生物医学材料概述3.2生物医学材料的分类3.3生物医学材料、生物体/（人体）以及二者的相互作用3.4生物医学材料的消毒、灭菌、安全性评价与管理3.5有机生物材料3.6无机生物材料3.7其它生物材料3.8生物医学材料前沿3.9生物医学材料发展趋势第三章生物材料§3.1生物医学材料概述一、生物医用材料发展概况起步很早。公元前5000年，用人工牙植入口腔颌骨来修复失牙；公元前3500年，古埃及人用棉花纤维、马鬃作缝合线缝合伤口；

2、公元前2500年，中国、埃及的墓葬中发现有假牙、假鼻、假耳等；1588年（文献记载），用黄金板修复颚骨；1755年，用金属固定体内骨折1809年，用黄金制种植牙齿1851年，有人报道使用硫化天然橡胶制人工牙托和颚骨；1940年，人工器官临床使用开始人工胃1940年人工尿道1950年人工关节1954年人工肝1958年人工血液1970年人工心脏1982年人工关节仿真手臂进入20世纪，高分子材料的应用带来了生物医学材料的巨大发展。－1937年，PMMA用于牙科－1940‘s，维尼龙用于血管修复－1958年，涤纶用于动脉修复－1960’s，PMMA、U

3、HMPE全髋关节自20世纪50年代，各种复杂人工器官的出现，标志着生物医学材料及人工关节的发展进入了新的阶段－－生物医学材料学科与其它相关技术的交叉与渗透更趋深入。近20年，生物医学材料及其制品飞速发展并形成规模性产业，将成为21世纪国际经济的主要支柱产业之一。社会需求量大，产品技术含量和产品附加值高。美国目前已有1100万人体内植入有一个人工器官，200万人体内有2个或2个以上人工器官。近5年生物材料和制品产值占医疗器械产值的比值由45%增加到约70%。美国在“先进材料加工计划”中，将生物医学材料列为第一位发展的材料。日本将生物医学材料列入高

4、技术新材料发展的前沿。美国几种医用植入体的市场估计**Frank.K.Ko,EngineeringofTendousandLigaments,CroucherAdvancedStudyInstitute,Hongkong,April14-18,2000我国有13亿人口，医疗保健基数大，生物医学材料和人工器官的需求量大。▲肢体不自由患者约1500万，其中残疾约780万，已有约300万截肢；▲每年骨缺损和骨损伤约300万；▲中国北方大骨节病患者约数百万；▲牙缺损、牙缺失患者占总人口的1/5－1/3；▲约占人口总数0.8％的人患有心脏瓣膜疾病，其中一

5、半需进行换瓣手术；▲大量血液病患者需人工肾；▲大量糖尿病患者需人工胰；▲…………我国生物医学材料产业基础薄弱，绝大部分依靠进口，目前巨大的社会需求与薄弱的研究开发及产业基础形成尖锐的矛盾。1995年，我国进口BME产品注册仅62种，外商35家；1996年增至产品591种，外商196家；1997年已达产品1322种，外商558家；机遇与挑战并存…..1999年，国家制订“中国生物医学工程产业发展纲要”。高档介入与植入器械的中国市场病例数（万例）需求量（年）实用量（年）国产率进口价人工心脏瓣膜25025万2.5万10%1.5-2万起搏器60040万

6、2万5%2-3万骨修复材料300200万20万30%0.1-0.2万人工关节1500300万3万30%2.5万人工晶体2000400万40万40%0.08-0.15万血管支架2000100万4万5%2-3万人工血管150100万30万10%2万肾透析器100万100万10万10%低档介入与植入器械的中国市场产量产值（元RMB）国产率一次性产品60亿80%敷料50亿60%缝合线（针）8-10亿60%避孕套12亿15亿80%二、生物医用材料的定义生物材料(Biomaterial)生物医学材料(BiomedicalMaterial)－－其定义随科学技

7、术的发展而演变生物材料(Biomaterials)---“植入活体内或与活体结合而设计的与活体系统不起药物反应的惰性物质”－－1960‘s，ClemsonUniv.,USA无药物反应－－－生物材料与药物的区别惰性－－－化学稳定、生物稳定特征：人造、非生命、医用、生物相容随着生物材料的发展，该定义已明显不适应生物材料的功能与范畴的飞速发展。－－－比如：载药生物材料、生物活性材料载药生物材料(药物缓释材料)在材料(最常见的是修复材料)中复合治疗药物，植入人体后缓慢释放，进行辅助治疗。生物活性材料(Bio-activeMaterial)植入后，按照预

8、先设计进行生物降解或与生物系统发生一定作用，促使生理功能的恢复，如：BMP/TCP骨修复材料(特征：可降解、可诱导成骨)除医学中使用的生物材料外，还有