医用材料辐射工艺技术

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1、第四章生物医学材料的辐射工艺医用水凝胶人工关节鲜花种在“果冻”状高分子吸水材料上水凝胶与伤口被覆凝胶生物功能性聚合物与药物缓释体系医用有机硅及聚氨酯医用吸水性材料辐照技术本章内容生物医学材料：一类具有特殊性能和功能，以诊断和治疗为目的并用于替换人体组织、器官或者增进其功能、外科修复、理疗康复等对人体组织不会产生不良影响的材料。学科定位：属于“生命”和“材料”的交叉学科医用材料的辐射工艺：使用辐照技术合成或改性，形成新的符合临床要求的生物医学材料。第一节生物医学材料概述生物医学材料发展简况生物医学材料是生物医学科学中的最新分支交叉学科，涉及到化学

2、、物理学、高分子化学、高分子物理学、生物物理学、生物化学、生理学、药物学、基础与临床医学等很多学科。ISO定义，生物材料（Biomaterials）即生物医学材料（BiomedicalMaterials），它是指“以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命的材料”。另有定义是：具有天然器官组织的功能或天然器官部分功能的材料。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

3、，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。目前，器官移植取得巨大进展，但有难题：排异、器官来源、法律、伦理等。因此医学界对生物医学材料和人工器官的要求日益增加。期待：合成新材料+体外培育组织工程牛软骨细胞在实验室内生长，作为种子种植在用合成材料预制的耳支架上，埋植于大鼠背部皮下，目前尚处于实验室阶段。当前被详细研究过的生物材料已超过1000种，被广泛应用的有90多种，1800多种制品。西方国家每年耗用生物材料量以10~15%的速

4、度增长，1980年全球医用生物材料及制品的销售额为200亿美元，1990年达500亿美元，1995年近1000亿美元。我国生物材料的研究起步较晚（五十年代），但发展很快。生物医学材料分类：有多种分类方法化学分类：生物医学材料可以分为无机材料和有机材料两个大类按功能分类：药物控制释放材料、纳米生物医学材料、生物活性材料、组织工程材料、介入诊断和治疗材料、可降解和吸收生物材料、整形美容外科生物材料等。生产要求：满足材料的人体功能、生物相容性和人体安全性，及特殊要求如材料的静载强度、弹性模量、耐体液腐蚀性和加工成型等常用的两种分类方法抗凝血材料（心血

5、管材料）、齿科材料、骨科材料、眼科材料、吸附解毒材料（血液灌流用）、假体材料、缓释材料、生物粘合材料、透析及超滤用膜材料、一次性医用材料，等等。按应用性质来分类按材料生物属性分类天然生物材料—再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等。合成材料—硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、涤纶、尼龙、聚丙烯腈、聚烯烃医用金属材料—不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金等无机材料—碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃材料杂化生物材料—指来自活体的天然材料与合成材料的杂化，如胶原与聚乙烯醇的交联杂化等复合生物材料—用碳纤维增强的塑料，用碳纤维或玻璃纤维增强的生物陶瓷、玻璃等生物材料是

6、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。本章重点：医用高分子材料辐射改性高分子：分子量在几万至几百万，如蛋白质、棉、毛、木材、松香、橡胶、塑料、合成纤维。●天然高分子材料：如松香●合成高分子材料：由低分子量的化合物经过各种化学

7、反应而制得的高分子量的树脂状物质，如聚氯乙烯、聚乙烯。塑料主要成分就是合成树脂。属于边缘学科，涉及高分子化学、物理学、生物化学、合成材料工艺学、病理学、药理学、解剖学、临床医学、工程学等学科，及医疗器械的设计、制造等。生物相容性包括宿主反应：材料对活体系统的作用。包括局部和全身反应，如炎症、细胞毒性、溶血、刺激性、致敏、致癌、致诱变、致畸和免疫等。材料反应：活体系统对材料的腐蚀和降解，使材料发生退化或破坏，难以达到长期应用的目的。（血液相容性+组织相容性）高分子材料一些高分子与低分子材料分子量高分子化合物命名：习惯名称或商品名称来命名：如有机玻

8、璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯）等。通俗命名法，最简单的命名法，是根据制作高分子化合物的单体名称，前面冠以“聚”字而成。如聚乙烯、