生物材料的分類及性能演示文稿

生物材料的分類及性能演示文稿本文檔共47頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分生物材料的分類及性能本文檔共47頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分電、光、聲傳導(dǎo)功能。如心臟起博器、人工晶狀體、耳蝸等填充功能。如整容手術(shù)用填充體等本文檔共47頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.1.2根據(jù)生物材料的降解性，可分為：全生物降解高分子材料，如聚羥基丁酸酯（PHB)、聚環(huán)己內(nèi)酯（PCL)、蛋白質(zhì)、微生物多糖等。生物破壞高分子材料，如添加淀粉的聚苯乙烯、聚乙烯等。本文檔共47頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分不可降解的生物無機(jī)材料，如具有生物親和作用的生物金屬材料和生物陶瓷材料，具有生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷，生物活性陶瓷在生物體內(nèi)基本不被吸收，但能促進(jìn)種植生物體周圍新骨生成，并與骨組織形成牢固的化學(xué)鍵。本文檔共47頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.1.3按其應(yīng)用可分為生物醫(yī)學(xué)材料；生物包裝材料；其他生物應(yīng)用材料。

本文檔共47頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分生物醫(yī)學(xué)材料指的是一類具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復(fù)、理

療康復(fù)、診斷、治療疾患，而對人體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料。本文檔共47頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分現(xiàn)在各種合成材料和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復(fù)合材料，其制成產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于臨床和科研。

本文檔共47頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分本文檔共47頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.1.4根據(jù)材料的用途，這些材料又可以分為：（1）生物惰性（bioinert）、（2）生物活性（bioactive）或生物降解（biodegradable）材料。本文檔共47頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分這些材料通過長期植入、短期植入、表面修復(fù)分別用于硬組織和軟組織修復(fù)與替換。生物醫(yī)用材料由于直接用于人體或與人體健康密切相關(guān)，對其使用有嚴(yán)格要求。（1）首先，生物醫(yī)用材料應(yīng)具有良好的血液相容性和組織相容性；（2）要求耐生物老化。即對長期植入的材料，其生物穩(wěn)定性要好；本文檔共47頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分（3）對于暫時(shí)植入的材料，耍求在確定時(shí)間內(nèi)降解為可被人體吸收或代謝的無毒單體或片斷；（4）還要求物理和力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；（5）易于加工成型、價(jià)格適當(dāng)；（6）便于消毒滅茵、無毒無熱源、不致癌不致畸也是必須考慮的。對于不同用途的材料，其要求各有側(cè)重。本文檔共47頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分用作人工骨骼的鈦或鈦合金生物醫(yī)學(xué)材料本文檔共47頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分本文檔共47頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.1.5無機(jī)非金屬生物材料分類

按成分性質(zhì)分：生物陶瓷材料，如單晶/多晶氧化鋁、羥基磷灰石生物玻璃，如45S5玻璃生物玻璃陶瓷醫(yī)用骨水泥，-TCP復(fù)合無機(jī)材料,HA+-TCP，碳纖維增強(qiáng)無機(jī)骨水泥本文檔共47頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分按來源分：天然鈣化物鈣化的貝殼、珍珠合成無機(jī)材料如-TCP人工骨（復(fù)合無機(jī)材料）衍生材料凍干骨片本文檔共47頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分按照生物環(huán)境中發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)水平分類：生物惰性材料氧化鋁熱解碳氧化鋯氧化硅生物活性無機(jī)材料羥基磷灰石生物玻璃活性玻璃陶瓷本文檔共47頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分生物可降解無機(jī)材料可溶性鋁酸鈣陶瓷、β-TCP陶瓷生物醫(yī)用無機(jī)納米材料納米氧化鐵羥基磷灰石超微粉本文檔共47頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.1.6分類特點(diǎn)（1）更好的防水性能以淀粉為原料的主要問題是其容易吸水。為了達(dá)到更好的防水效果，需要與其它天然或是合成的可降解聚合物混合，或者添加不同來源的添加劑。

本文檔共47頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分通過改性和添加劑的作用，這些混合物質(zhì)具有更高或是更低的水汽敏感度和氣密性。熱塑性淀粉含有70%-90%的淀粉，但是其中40%-60%的淀粉卻是許多混合物，添加劑的使用提高了原料的成本。因而，這方面的研究主要是減少添加劑的用量，例如使用新的納米組分而不是淀粉或是改性粘土顆粒。本文檔共47頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分例如紙張或是卡紙等未經(jīng)改性的纖維素材料具有較差的氣密性和防潮性能，因而除非是干貨，一般很少用來作為外包裝材料。改性的纖維素和纖維素衍生物材料，主要是聚碳酸酯等聚合物用于這一方面還是有些昂貴本文檔共47頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分世界上第一把100%可降解傘，使用特殊的生物降解材料制成本文檔共47頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分（2）產(chǎn)品多樣聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解包裝材料的范例。PLA由乳酸單體聚合而成，在不同的食品包裝領(lǐng)域提供不同的性能。

本文檔共47頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分PLA可以制成結(jié)晶或是透明的形態(tài)，可以吹膜、注塑以及涂層，既可以單獨(dú)使用也可以與其它天然原料制成的聚合物混合使用。例如，PLA經(jīng)常與淀粉混合以提高降解性能、降低成本。本文檔共47頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分第三類的可生物降解包裝材料用微生物制成，包括多羥基鏈烷酸酯(PHAs)，而聚羥基丁酸酯(PHB)最為普遍。PHAs目前的價(jià)格仍比較高，但是從技術(shù)角度來看，用途會非常廣泛，吹塑、注塑、拉膜、涂層都可以。也可以與熱塑性淀粉等可生物降解材料混合。PHAs用于食品包裝有個有趣的特性那就是水汽透過率非常低，與低密度聚乙烯接近。本文檔共47頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分聚乳酸100%生物可分解聚乳酸（PLA）是一種可生物降解的新型高分子材料，以玉米為原料本文檔共47頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分最后，這些小顆料被制成包裝袋、泡沫塑料或餐具。國外公司已看好這種新的環(huán)保材料，如可口可樂公司在鹽湖城冬奧會上用了50萬只一次性杯子，全部是用玉米塑料制成的，這種杯子只需40天就在露天環(huán)境下消失得無影無蹤。本文檔共47頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分美國一家研究所利用土豆和乳清制成了一種能生物降解的塑料薄膜。其制法是：（1）先用酶將制酪時(shí)形成的乳清和廢棄的土豆轉(zhuǎn)化為葡萄糖漿，

本文檔共47頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分（2）然后用細(xì)菌發(fā)酵成含乳酸的液體。液體中的乳酪經(jīng)電滲析分離出來后，加熱使水分蒸發(fā)，留下的便是可以制薄膜和涂層的聚乳酸分子。本文檔共47頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分玉米是一種美味又有營養(yǎng)的淀粉食物，還被廣泛用于制造甜味劑和動物飼料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，將玉米中的糖分提煉出來，經(jīng)過發(fā)酵、蒸餾、萃取，得到制造塑料和纖維的基礎(chǔ)材料，基礎(chǔ)材料再被加工成直徑只有4．57mm的聚交酯(PLa)細(xì)微顆料。本文檔共47頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分這樣制成的塑料薄膜可以制成保鮮袋和代替涂有聚乙烯和防水蠟的包裝材料，最大優(yōu)點(diǎn)是可以分解為對環(huán)境無害的乳酸。本文檔共47頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.2性能2.2.1生物功能性

指生物材料具備或完成某種生物功能時(shí)應(yīng)該具有的一系列性能。因各種生物材料的用途而異，如：作為緩釋藥物時(shí)，藥物的緩釋性能就是其生物功能性本文檔共47頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.2.2生物相容性

指生物材料有效和長期在生物體內(nèi)或體表行使其功能的能力。用于表征生物材料在生物體內(nèi)與有機(jī)體相互作用的生物學(xué)行為?？筛爬椴牧虾突铙w之間的相互關(guān)系，主要包括血液相容性和組織相容性（無毒性、無致癌性、無熱原反應(yīng)、無免疫排斥反應(yīng)等）。本文檔共47頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.2.3化學(xué)穩(wěn)定性

耐生物老化性（特別穩(wěn)定）或可生物降解性（可控降解）。材料在活體內(nèi)要有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠長期使用。本文檔共47頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.2.4力學(xué)性能

材料要有合適的強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性等力學(xué)性能以滿足耐磨、耐壓、抗沖擊、抗疲勞、彎曲等醫(yī)用要求。本文檔共47頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.2.5可加工性

能夠成型、消毒（紫外滅菌、高壓煮沸、環(huán)氧乙烷氣體消毒、酒精消毒等）。本文檔共47頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.3生物材料機(jī)械性能評價(jià)(1)醫(yī)用金屬作為受力期間，在人體內(nèi)服役，其受力狀態(tài)及其復(fù)雜，如人工關(guān)節(jié)，每年要承受約3.6×106次、且數(shù)倍于人體重量的載荷沖擊和磨損。本文檔共47頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分(2)人體骨的力學(xué)性能因年齡、部位而異，評價(jià)骨和材料的機(jī)械性能最重要的指標(biāo)有：抗拉抗壓強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量。疲勞極限和斷裂韌性等；本文檔共47頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分

彈性模量是生物材料的重要性質(zhì)之一，過高過低都不行。模量相對與骨過高，在應(yīng)力作用下，承受應(yīng)力的金屬和骨將產(chǎn)生不同的應(yīng)變，在金屬與骨的接觸面會出現(xiàn)相對位移，從而造成界面處松動；長時(shí)間下，還會造成應(yīng)力屏蔽，引起骨組織的功能退化和吸收。過低，變形較大，起不到固定和支撐作用。本文檔共47頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分(3)對于摩擦部位的材料，一般用硬度反映其耐磨性能。本文檔共47頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分

生物材料和納米生物技術(shù)是國際化，跨學(xué)科，英文出版的關(guān)于生物材料的制備，性能和評價(jià)研究的原創(chuàng)性文獻(xiàn)，由美國科研出版社發(fā)行。涵蓋物理，化學(xué)，毒物學(xué)，電化學(xué)，機(jī)械和光學(xué)特性的納米材料，生物技術(shù)的應(yīng)用（制藥，藥物輸送系統(tǒng)，化妝品，食品技術(shù)，生物轉(zhuǎn)化，可再生能源和能源儲存，生物傳感，納米藥物，組織工程，植入式醫(yī)療設(shè)備，生物光子學(xué)，納米光動力療法，腫瘤科）。本文檔共47頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.4金屬、高分子和無機(jī)非金屬生物材料的比較：本文檔共47頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.5生物功能無機(jī)非金屬材料的種類及臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用種類人工骨人工關(guān)節(jié)人工牙根人工牙冠骨填充材料骨置換材料人造心瓣膜人工肌腱人工氣官Al2O3√√√√ZrO2√√碳√√√√√磷酸鈣√√√√羥基磷灰石√√√√√√磷酸鹽玻璃√√氟磷酸鹽玻璃√微晶玻璃√√√本文檔共47頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分2.6無機(jī)非金屬生物材料基本條件與要求（1）良好的生物相容性化學(xué)穩(wěn)定性降解產(chǎn)物無毒（2）雜質(zhì)元素及溶出物含量低As，Cd、Hg、Pb等重金屬（3）有效性抗壓、耐磨、熱膨脹本文檔共47頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期二\3點(diǎn)23分（4）成型加工性能脆性加工困難不同模具（5）耐消毒滅菌性高壓蒸汽消毒、輻射滅菌和環(huán)氧乙烷滅菌

本文檔共47