【精品】生物医用材料

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1、生物医用材料导论一、生物医用材料定义广义的生物材料：一是指用于生物体内的材料，达到治疗康复的目的，例如隐形眼镜、人工骯关节；二是指来源于生物体，可能用于或不再用于生物体内（这种不是本课程研究对象），例如动物皮革用于服装。在本课程中生物医用材料或生物材料的含义：生物医用材料又叫做生物材料，分别来自于BiomedicalMaterials和Biomaterials的译名。目前际上两本本学科最主要的学术期刊是英国的《Biomaterials》和美国的《JournalofBiomedicalMaterialsResearch》，两个期刊所涉及的内容是相同的，由此可见Biomedical

2、Materials和Biomaterials两词是指相同的材料。我们给生物医用材料明确的定义：对生物系统的疾病进行诊断.治疗.外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。生物医用材料本身并不必须是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗。另一种说法是：生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。举例说明：（FDA分类：美国食品与药物管路局对医用材料的分类）名称是否生物材料相接触的组织FDA分类眼镜架no隐形眼镜yes与角膜接触III假肢no人工骯关节yes与骨组织接触并要求牢固结

3、合III假牙yes与口腔粘膜接触牙根植入体yes与牙床骨接触并希望牢固结合III人工心肺系统yes与血液接触III生物医用材料学科的研究内容1•各种器官的作用；2•生物医用材料的性能;3•组织器官与材料之间的相互作用：在体内，生物医用材料如何影响活组织（称之为宿主反应）；活组织又如何影响生物材料的性能变化（称之为材料反应）。重点研究化学（包括生物化学）和力学两方o（例如植入髓关节，磨损碎屑，炎症反应，以及金属离子的溶出）二、生物医用材料的分类：由于生物材料应用广泛，品种很多，所以会有不同角度的分类。按材料的传统分类法分为:（1）合成高分子材料（如聚氨酯.聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、

4、乳酸乙醇酸共聚物）（2）天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）（3）金属与合金材料（如钛及钛合金）（4）无机材料（如生物活性陶瓷、轻基磷灰石）（5）复合材料（如碳纤维/聚合物.玻璃纤维/聚合物）按材料的医用功能分为:(1)血液相容性材料用于人工血管.人工心脏、血浆分离膜.血液灌流用的吸附剂、细胞培养基材。因为与血液接触，所以不可以引起血栓、不可以与血液发生相互作用。主要包括聚氨酯/聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸轻乙酯、含聚氧乙烯瞇的聚合物、肝素化材料、尿酶固定化材料、骨胶原材料等。(1)软组织相容性材料如果用作与组织非结合性的材料，必须对周围组织无刺激、无毒副

5、作用,如软性隐形眼镜片；如果用作与组织结合性的材料，要求材料与周围组织有一定粘结性.不产生毒副反应，主要用于人工皮肤.人工气管.人工食道.人工输尿管.软组织修补材料。这样的材料有聚硅氧烷.聚酯、聚氨基酸、聚甲基丙烯酸轻乙酯、改性甲壳素。(2)硬组织相容性材料硬组织生物材料主要用于生物机体的关节.牙齿及其他骨组织。包括生物陶瓷、生物玻璃.钛及合金、碳纤维、聚乙烯等。(3)生物降解材料生物降解材料在生物机体中，在体液环境中，不断降解，或者被机体吸收,或者排出体外，植入的材料被新生组织取代。可以用于可吸收缝合线、药物载体、愈合材料、粘合剂、组织缺损用修复材料。包括多肽、聚氨基酸、聚酯

6、、聚乳酸、甲壳素、骨胶原/明胶等高分子材料，以及B•磷酸三钙可降解生物陶瓷。(5)高分子药物高分子药物是一类本身具有药理活性的高分子化合物，可以从生物机体组织中提取，也司以通过人工合成、基因重组等技术，获得天然生物高分子的类似物，如多肽、多糖类免疫增强刑、胰岛素.人工合成疫苗等，用于治疗糖尿病、心血管病、癌症以及炎症等疾病。还可以按照有无生物活性分为生物惰性材料(bioinert)、生物活性材料(bioactive)o还可以按照可否生物降解(biodegradable)来划分。还可以分为人工合成材料和天然材料。还可以分为单一材料、复合材料、活体细胞.天然组织与无生命材料结合的杂

7、化材料。三、生物医用材料的研究现状目前，世界各国对生物材料的研究大多处于经验和半经验的阶段，材料与活组织之间的相互作用机理还有许多不清楚的地方，一般以现有材料为对象，凡性质基本能满足使用要求者，则进行适当纯化，包括配方上减少有害助刑、工艺上减少单体残留量和低聚物，然后加以利用；性能不满足要求者，进行适当改性后再加以利用；还有的则把两种材料的性质结合起来以实现一定的功能。至今，真正建立在分子设计基础上，依据生物相容性，按照材料结构与性能的关系，来设计新型生物材料的研究尚不多见。因此，目前应用的