【正文】 Cr(2%)后毒性消失 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 金屬生物醫(yī)學(xué)材料的特殊要求 Huazhong University of Science Technology 152 C、 金屬材料的機(jī)械性能 人體骨和關(guān)節(jié)均需承受較大應(yīng)力 ，股骨抗壓強度 143MPa， 縱向彈性模量 GPa， 徑向彈性模量為縱向的 1/3 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 金屬生物醫(yī)學(xué)材料的特殊要求 Huazhong University of Science Technology 153 健康骨骼具有自行調(diào)節(jié)能力 ， 不易損壞或斷裂 。 植入材料不具有自行調(diào)節(jié)能力 ， 需要比自然骨更高的強度和彈性模量 ， 一般要求強度不低于 450MPa 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 金屬生物醫(yī)學(xué)材料的特殊要求 Huazhong University of Science Technology 154 D、 其它問題 ? 冶煉工藝添加劑問題 ? 消毒方法問題 ? 抗凝血及溶血問題 ? 松動問題及多孔材料 … … … … 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 金屬生物醫(yī)學(xué)材料的特殊要求 Huazhong University of Science Technology 155 不銹鋼 (Stainless Steel) 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 156 不銹鋼作為生物醫(yī)學(xué)材料 ， 在臨床上已有多年實際應(yīng)用 ， 一般用作人工骨 、人工關(guān)節(jié) 、 接骨板 、 銷釘?shù)? 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 不銹鋼 (Stainless Steel) Huazhong University of Science Technology 157 不銹鋼是指含鉻 ( Cr )10％ 以上的鋼 ，可分為 FeCrC系 (典型代表為 13Cr鋼 )和FeCrNiC系 (典型代表為 188鋼 )， 具有較好的耐腐蝕性和抗氧化能力 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 不銹鋼 (Stainless Steel) Huazhong University of Science Technology 158 一般情況下 ， FeCrNiC系的耐腐蝕和抗氧化性能優(yōu)于 FeCrC系 188不銹鋼在有氯根存在時 ， 易產(chǎn)生孔蝕 、 晶界腐蝕和應(yīng)力腐蝕 ， 在其基礎(chǔ)上演化的 316L不銹鋼 目前應(yīng)用較廣 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 不銹鋼 (Stainless Steel) Huazhong University of Science Technology 159 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 不銹鋼 (Stainless Steel) 近年開發(fā)出的高性能復(fù)相不銹鋼25Cr7Ni4MoN具有奧氏體和鐵素體組成的雙相結(jié)構(gòu) ， 抗腐蝕能力強 ， 抗彎強度高 Huazhong University of Science Technology 160 不銹鋼的靜態(tài)力學(xué)性能 材 料 抗彎強度 MPa 極限抗張強度 MPa 抗伸長度 % 退火 316L 170 480 40 冷加工 316L 310 655 28 25Cr7Ni4MoN 550 －－ －－ 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 不銹鋼 (Stainless Steel) Huazhong University of Science Technology 161 不銹鋼的耐腐蝕性能和強度雖不如鈷基合金 ， 但其價格相對低廉 ， 價格 /性能好 ， 可制成多種形體 ， 如針 、 板 、 螺釘 、 齒冠等器件和各種人工修復(fù)體 在各種金屬生物醫(yī)學(xué)材料中 ， 目前不銹鋼仍然是應(yīng)用最廣的材料 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 不銹鋼 (Stainless Steel) Huazhong University of Science Technology 162 鈷基合金 (CobaltBased Alloy) 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 163 鈷基合金是醫(yī)學(xué)上使用較早 、 應(yīng)用廣泛的一類非貴金屬合金材料 ， 其主要代表為 鈷鉻合金 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈷基合金 (Cobaltbased Alloy) Huazhong University of Science Technology 164 ASTM列出四種鈷基合金 ， 推薦作外科植入體材料 ? 鑄造 CoCrMo合金 ? 鑄造 CoCrNi合金 ? MP35N合金 ? CoNiCrMoWFe合金 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈷基合金 (Cobaltbased Alloy) Huazhong University of Science Technology 165 鈷基合金耐腐蝕性能是不銹鋼的 40倍 ， 抗疲勞性能隨晶粒的增大而下降 ，冷加工性能較差 鈷基合金目前主要用作人工關(guān)節(jié)及關(guān)節(jié)修復(fù)體 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈷基合金 (Cobaltbased Alloy) Huazhong University of Science Technology 166 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈦及鈦合金 (Titanium Titanic Alloy) Huazhong University of Science Technology 167 鈦質(zhì)輕 、 強度高 、 彈性模量低 、 抗電化學(xué)腐蝕 、 生物相容性好 ， 是目前醫(yī)用金屬材料中較為理想的材料 。 目前應(yīng)用最多的典型鈦合金為 Ti6Al4V 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈦及鈦合金 (Titanium Titanic Alloy) Huazhong University of Science Technology 168 不同金屬生物醫(yī)學(xué)材料比重對照 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈦及鈦合金 (Titanium Titanic Alloy) 材 料 Ti6Al4V 鈦合金 316L 不銹鋼 CoCrMo 合金 CoCrMoNi 合金 比重 (g/cm3) Huazhong University of Science Technology 169 鈦合金的機(jī)械性能 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈦及鈦合金 (Titanium Titanic Alloy) 性 質(zhì) Ti6Al4V Ti13Nb13Zr 抗張強度， MPa 860 1030 彎曲強度， MPa 795 900 延 伸 率， ％ 10 15 面積收縮， ％ 25 45 Huazhong University of Science Technology 170 鈦合金比重低 、 強度高 、 彈性模量與人骨相差較小 ， 因而主要用作人工骨替代材料及人工心瓣等人工器官的基體材料 由于鈦合金抗剪切強度較低 ， 一般不作為骨螺釘 、 骨片及類似應(yīng)用 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈦及鈦合金 (Titanium Titanic Alloy) Huazhong University of Science Technology 171 鈦合金具有一定的 形狀記憶效應(yīng)(材料變形后 ， 通過加熱可恢復(fù)原狀 )，因此是矯形外科 、 管狀器官治療的理想材料 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 鈦及鈦合金 (Titanium Titanic Alloy) Huazhong University of Science Technology 172 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 其它金屬生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 173 A、 鉭： 動物試驗表明 ， 鉭具有優(yōu)良的生物相容性 ， 用于肌腱神經(jīng)和血管的縫合 。鉭還可用作人工骨 、 矯形器件等 除金屬鉭外 ， 金屬鈮絲和金屬鎢絲亦可用作縫合 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 其它金屬生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 174 B、 鉑及鉑族貴金屬 一般以合金形式使用 。 由于其具有很強的抗腐蝕能力和較低的電位閾值 ，常用作起搏器端部電極 亦以齒冠 、 齒橋 、 齒托 、 卡環(huán)等形式用于齒科修復(fù)中 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 其它金屬生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 175 C、稀土永磁合金 稀土永磁合金一般常用于磁穴療法等 金屬生物醫(yī)學(xué)材料 其它金屬生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 176 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 ( Polymeric Biomedical Materials ) Huazhong University of Science Technology 177 用于修復(fù)損壞或發(fā)生病變而失去功能的人體組織和器官 、 以及在醫(yī)療診斷和治療中使用的天然或合成的高分子材料 ， 稱 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 ， 亦稱 醫(yī)用高分子材料 (Polymer for Medical Uses, Biomedical Polymers, Polymers Used as Biomaterials) 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 178 醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早 ， 種類繁多 ， 應(yīng)用最廣泛 ， 用量最大的材料 ， 已形成材料 100多種 ， 制品 2023多種 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 179 高分子生物醫(yī)學(xué)材料必須具備以下條件： (1)、 良好的生物功能性 (2)、 耐生物老化 (3)、 生物相容性好 (4)、 良好的抗凝血性能 (5)、 易于加工成型和消毒 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 180 高分子生物醫(yī)學(xué)材料按照來源分類 ，可以分為： (1)、 天然高分子材料及生物衍生材料 (2)、 合成醫(yī)用高分子材料 (3)、 復(fù)合高分子生物材料 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 181 合成醫(yī)用高分子材料 ( Synthetic Biomaterial Polymer ) 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 Huazhong University of Science Technology 182 合成用高分子材料可分為如下種類： (1)、 合成非降解醫(yī)用高分子材料 (2)、 生物降解或吸收醫(yī)用高分子材料 (3)、 醫(yī)用水凝膠 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 合成醫(yī)用高分子材料 Huazhong University of Science Technology 183 (1)、合成非降解醫(yī)用高分子材料 (Synthetic Nondegradable Biomedical Polymer) 高分子生物醫(yī)學(xué)材料 合成醫(yī)用高分子材料 Huazhong University of Science Technology 184 利用聚合方法制備的能夠在生物環(huán)境中長期保持穩(wěn)定 ， 不發(fā)生降解 、 交聯(lián)等反應(yīng)的醫(yī)用高分子材料 合成醫(yī)用高分子材料 (1)、 合成非降解醫(yī)用高分子材料 Huazhong University of Science Technology 185 不存在絕對穩(wěn)定的聚合物 ， 非降解型高分子材料 ， 實質(zhì)上是降解非常緩慢的聚合物 ， 其本身和降解產(chǎn)物對機(jī)體不產(chǎn)生明顯的毒副作用 ， 在使用期內(nèi)材料不發(fā)生破壞性變化 合成醫(yī)用高分子材料