【文章內(nèi)容簡介】 Huazhong University of Science Technology 83 生物功能材料 (Biologically Functional Materials) 采用物理或化學的方法將生物活性分子如酶 、 抗體 、 抗原 、 多糖類 、 酯類 、 藥物及細胞等固定在材料表面或內(nèi)部 ， 構(gòu)成具有生理功能的生物醫(yī)學材料 生物醫(yī)學材料的分類 A、按材料化學組份劃分 Huazhong University of Science Technology 84 該類材料是活體材料與非活體材料雜化組成的新型復合生物醫(yī)學材料 ， 也稱為 雜化生物醫(yī)學材料 生物醫(yī)學材料的分類 A、按材料化學組份劃分 Huazhong University of Science Technology 85 肝素化處理的各類高分子材料抗凝血導管 、 插管 、 分流管 ， 在臨床上已廣泛采用 生物醫(yī)學材料的分類 A、按材料化學組份劃分 Huazhong University of Science Technology 86 骨髓基質(zhì)干細胞種植TCP/PLLA可生物降解 、 可骨誘導生長骨修復材料 生物醫(yī)學材料的分類 A、按材料化學組份劃分 Huazhong University of Science Technology 87 骨形態(tài)發(fā)生蛋白 BMP 復合TCP/PLLA可生物降解 、 可誘導成骨的骨修復材料 生物醫(yī)學材料的分類 A、按材料化學組份劃分 Huazhong University of Science Technology 88 (1)、 天然生物醫(yī)學材料 (2)、 合成生物醫(yī)學材料 生物醫(yī)學材料的分類 B、按材料來源劃分 Huazhong University of Science Technology 89 天 然 生 物 材 料 (Natural Biological Materials) 是來自人體自身組織 、 同種 (如人尸體 )或異種 (如動物 )同類器官與組織的材料 生物醫(yī)學材料的分類 B、按材料來源劃分 構(gòu)成機體的基本物質(zhì)如蛋白質(zhì) 、 多糖和核酸核糖以及由此而構(gòu)成的人類和動物機體的皮膚 、 肌肉和器官都是高分子化合物 ， 因此天然生物材料主要為天然高分子材料 Huazhong University of Science Technology 90 (2)、 合成生物醫(yī)學材料 人工制取的生物醫(yī)學材料 ， 如硅橡膠 、 聚氨酯 、 中空纖維 、 生物陶瓷 、 醫(yī)用合金等 生物醫(yī)學材料的分類 B、按材料來源劃分 Huazhong University of Science Technology 91 按照使用要求 ， 可將生物醫(yī)學材料分為： ? 植入與非植入材料 ? 血液接觸材料 ? 一次性使用材料與重復使用材料 ? 生物活性與生物惰性材料 ? 生物降解材料與非生物降解材料等 生物醫(yī)學材料的分類 C、按材料使用要求劃分 Huazhong University of Science Technology 92 ? 硬組織材料 ? 軟組織材料 ? 心血管材料 ? 血液代用材料 ? 齒科材料 ? 分離 、 過濾材料 ? 膜透析材料 … … … … 生物醫(yī)學材料的分類 D、按材料應用部位及功能劃分 Huazhong University of Science Technology 93 無機生物醫(yī)學材料 Huazhong University of Science Technology 94 無機生物醫(yī)學材料 無機生物醫(yī)學材料 (Inanic Biomedical Materials)是用于醫(yī)學 、具有生理功能的高技術(shù)陶瓷 ， 亦稱為 陶 瓷 生 物 醫(yī) 學 材 料 (Ceramic Biomedical Materials) 或 生物陶瓷(Bioceramics) Huazhong University of Science Technology 95 無機生物醫(yī)學材料包含廣闊系列的無機非金屬的合成材料 由于無毒性 、 與活體組織有良好的生物相容性和耐腐蝕性 ， 越來越受到重視 ， 是一類正飛速發(fā)展的生物醫(yī)學材料 無機生物醫(yī)學材料 Huazhong University of Science Technology 96 根據(jù)無機生物醫(yī)學材料的應用特征 ，可以將其分為三種類型： (1)、 接近惰性的生物陶瓷 (2)、 生物活性陶瓷 (3)、 可生物降解或可吸收的生物陶瓷 無機生物醫(yī)學材料 Huazhong University of Science Technology 97 接近惰性的生物陶瓷 (Nearly Bioinert Ceramics)在宿主內(nèi)能維持其物理 、 化學和力學性能 ， 并由此而長期的維持其生物功能 無機生物醫(yī)學材料 接近惰性的生物陶瓷 Huazhong University of Science Technology 98 惰性生物陶瓷在宿主內(nèi)應該是無毒 、非致癌 、 不過敏 、 不發(fā)生炎癥 常用的惰性生物陶瓷主要有： 氧化鋁陶瓷 、 氧化鋯陶瓷 、 單相鋁酸鈣陶瓷 、碳素材料等 無機生物醫(yī)學材料 接近惰性的生物陶瓷 Huazhong University of Science Technology 99 惰性生物陶瓷主要用作結(jié)構(gòu) 支撐植入體 ， 如骨片 、 骨螺釘 、 髖關節(jié)等 亦可用作非結(jié)構(gòu) 支撐 ， 如消毒裝置 、給藥裝置等 還可廣泛用于牙科修復材料 無機生物醫(yī)學材料 接近惰性的生物陶瓷 Huazhong University of Science Technology 100 下面介紹幾種典型的惰性生物陶瓷 無機生物醫(yī)學材料 接近惰性的生物陶瓷 Huazhong University of Science Technology 101 氧化鋁生物陶瓷 無機生物醫(yī)學材料 接近惰性的生物陶瓷 Huazhong University of Science Technology 102 氧化鋁陶瓷 (Alumina Bioceramics)是指主晶相為剛玉 (?Al2O3， 屬六方晶系a=， c=)的陶瓷材料 ， 由取向各異的氧化鋁晶粒通過晶界集合而成 氧化鋁生物陶瓷 A、 氧化鋁陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 Huazhong University of Science Technology 103 多晶氧化鋁陶瓷的強度 、 抗疲勞性和斷裂韌性是氧化鋁晶粒大小和純度的函數(shù) 粒度小于 4微米 、 純度大于 ％ 的氧化鋁 ， 呈現(xiàn)良好的抗彎強度和抗壓強度 氧化鋁生物陶瓷 A、 氧化鋁陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 美國測試和材料學會 (ASTM)規(guī)定 氧化鋁植入體中 ， Al2O3應為 ％ ， SiO2和堿金屬氧化物含量小于 ％ Huazhong University of Science Technology 104 由于 ?Al2O3中鍵合具有極性 ， 水分子的偶極子可被牢固地吸引在結(jié)晶表面的電場中 ， 在氧化鋁表面形成一層穩(wěn)定的水分子膜 ， 使氧化鋁具有親水性 ， 與生物體有優(yōu)良的親和性 氧化鋁生物陶瓷 A、 氧化鋁陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 Huazhong University of Science Technology 105 由于氧化鋁陶瓷表面親水性及極低的表面粗糙度和極高的表面能 ， 導致分子的快速 、 強烈吸附 ， 形成一層類液態(tài)吸附層 ， 阻止與摩擦副的直接接觸 ， 因而具有較低的摩擦系數(shù) －－應用于人工關節(jié)的基礎 氧化鋁生物陶瓷 A、 氧化鋁陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 Huazhong University of Science Technology 106 人工義眼應用 人工義眼構(gòu)成： －－藍寶石單晶光學晶體 －－氧化鋁陶瓷支撐環(huán) 氧化鋁生物陶瓷 C、 氧化鋁陶瓷的應用 Huazhong University of Science Technology 107 藥物緩釋應用 多孔氧化鋁陶瓷藥物 (激素 、 疫苗 )緩釋器 ， 可按需要控制藥物釋放量 氧化鋁生物陶瓷 C、 氧化鋁陶瓷的應用 Huazhong University of Science Technology 108 無機生物醫(yī)學材料 接近惰性的生物陶瓷 氧化鋯生物陶瓷 Huazhong University of Science Technology 109 接近惰性的生物陶瓷 氧化鋯生物陶瓷 氧化鋯陶瓷 (Zirconia Bioceramics)是以 ZrO2為主要成分的生物惰性陶瓷 ，其顯著特征是具有 高斷裂韌性 、 高斷裂強度和低彈性模量 Huazhong University of Science Technology 110 氧化鋯 (ZrO2)具有極高的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 (Tm=2953K) 氧化鋯陶瓷在生理環(huán)境中呈現(xiàn)惰性 ，具有很好的生物相容性 氧化鋯生物陶瓷 A、 氧化鋯陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 Huazhong University of Science Technology 111 純氧化鋯具有三種同素異型體 ， 在一定條件下可以發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變 (相變 ) 氧化鋯生物陶瓷 A、 氧化鋯陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 Huazhong University of Science Technology 112 基于氧化鋯陶瓷優(yōu)良的生物相容性 、 良好的斷裂韌性 、 高斷裂強度和低彈性模量 ， 適合制作需承受高剪切應力的人工關節(jié) 氧化鋯生物陶瓷 C、 氧化鋯陶瓷的應用 Huazhong University of Science Technology 113 關于氧化鋯陶瓷人工關節(jié)應用的三點爭議： ? 生理環(huán)境中強度的下降 ? 耐磨損性能的缺陷 ? 潛在的放射性問題 氧化鋯生物陶瓷 C、 氧化鋯陶瓷的應用 Huazhong University of Science Technology 114 自然界中碳的分布很廣 ， 有單質(zhì)碳 ，但更多以化合物形式存在 單質(zhì)碳有多種同素異型體 ， 主要有金剛石結(jié)構(gòu) 、 石墨結(jié)構(gòu)和無定形結(jié)構(gòu) 接近惰性的生物陶瓷 碳素生物材料 Huazhong University of Science Technology 115 碳是生物惰性的材料 ， 在人體中化學穩(wěn)定性好 、 無毒性 、 與人體組織親和性好 、 無排異反應 接近惰性的生物陶瓷 碳素生物材料 Huazhong University of Science Technology 116 由于無定形碳獨特的表面組成和表面結(jié)構(gòu) ， 與血液長期接觸引起的凝血作用非常小 ， 不會誘發(fā)血栓 ， 因而廣泛應用作心血管材料 接近惰性的生物陶瓷 碳素生物材料 Huazhong University of Science Technology 117 生物活性陶瓷 無機生物醫(yī)學材料 Huazhong University of Science Technology 118 生物活性材料是一類能在材料界面上誘發(fā)出特殊生物反應的材料 ， 這種反應導致組織與材料之間形成鍵合 無機生物醫(yī)學材料 生物活性陶瓷 Huazhong University of Science