生物醫(yī)用復(fù)合材料ppt課件(參考版)
2025-01-08 13:38本頁(yè)面
【正文】 。高純 Al2O3生物陶瓷由于具有生物惰性，在人體內(nèi)極其穩(wěn)定，硬度極高，幾乎不會(huì)被磨損而常用于人工關(guān)節(jié)的股骨頭。目前羥基磷灰石陶瓷涂層主要用于人工牙根、關(guān)節(jié)骨柄、接骨板和人工骨等。我國(guó)也于 1988年在該領(lǐng)域取得成功，同年試用于臨床。 （四）生物活性陶瓷涂層 羥基磷灰石具有良好的生物活性與生物相容性，能與骨組織產(chǎn)生骨結(jié)合，但燒結(jié)的羥基磷灰石強(qiáng)度較低，無(wú)法滿(mǎn)足人工骨與人工齒的負(fù)重要求。它具有無(wú)毒、生物相容性好、耐磨損等特性，逐漸受到人們的重視，低溫?zé)峤飧飨嗤蕴纪繉映晒τ糜谛呐K瓣膜碟片就是一個(gè)明顯的例子。等離子噴涂生物玻璃涂層與鈦合金具有較好的結(jié)合性能，生物玻璃涂層能與骨組織發(fā)生化學(xué)結(jié)合，結(jié)合界面處具有明顯的 Ca、 F成分過(guò)濾區(qū)，用該方法制備的鈦合金人工骨、人工齒根已成功地應(yīng)用于臨床。 三、種類(lèi)、性能和應(yīng)用 （二）生物玻璃陶瓷 生物玻璃涂層是指將 Na2OCaOP2O5SiO MgOCaOP2O5SiO Li2OAl2O3SiO2等不同組分的生物玻璃或微晶玻璃材料，經(jīng)粉碎或制漿等工藝，用等離子噴涂法或熔融燒結(jié)法，在不銹鋼、鈦及鈦合金基體上形成的涂層材料。氧化物陶瓷涂層含有較多的氣孔與裂紋，其氣孔率約占涂層體積的 5%～ 30%，涂層表面較為粗糙。 （一）生物惰性陶瓷涂層 生物惰性陶瓷涂層有氧化物涂層和非氧化物涂層兩種材料。 表 68 無(wú)機(jī)生物涂層分類(lèi)及應(yīng)用范圍 涂 層 種 類(lèi) 應(yīng) 用 范 圍 氧化物陶瓷涂層 非氧化物陶瓷涂層 生物玻璃和生物玻璃陶瓷涂層 碳質(zhì)涂層 羥基磷灰石涂層 齒根材、關(guān)節(jié)骨柄、人工骨、臼、骨頭 關(guān)節(jié)摩擦部位、股骨頭、杯 齒根材、人工骨柄、臼座 心臟瓣膜、股骨頭、血管修補(bǔ)材、齒根材 齒根材、關(guān)節(jié)骨柄、人工骨 二、制備成型技術(shù) 目前生物無(wú)機(jī)材料涂層的常用方法有：熱噴涂技術(shù)，如等離子噴涂、高速火焰噴涂和爆炸噴涂；各種物理氣相沉積技術(shù)，如濺射沉積、離子注入、離子鍍、離子束沉積等工藝技術(shù)；化學(xué)氣相沉積技術(shù)，如等離子化學(xué)氣相沉積、溶膠 凝膠法、電泳沉積法、玻璃黏附燒結(jié)法、高分子復(fù)合樹(shù)脂粘結(jié)劑法。作為生物陶瓷涂層材料的基體一般要求為具有高強(qiáng)度、高韌性、低密度的金屬及合金，如不銹鋼、鈦及鈦合金、鈷鉻鉬合金、鈷鉻合金等。 ” 復(fù)合材料的性能取決于金屬的性能、陶瓷的性能、兩者體積百分?jǐn)?shù)、兩者的結(jié)合性能及相界面的結(jié)合強(qiáng)度。 第五節(jié) 生物無(wú)機(jī)與金屬?gòu)?fù)合材料 一 、概述 陶瓷 金屬?gòu)?fù)合材料是由一種或多種陶瓷相與金屬或合金組成的多相復(fù)合材料。纖維增強(qiáng) PMMA復(fù)合材料具有優(yōu)良抗沖擊性能，對(duì)患者進(jìn)行顱骨缺損修復(fù)后起著重要的安全防護(hù)作用。 表 67 生物玻璃增強(qiáng) HDPE復(fù)合材料的性能 生物玻璃的摻量 體積分?jǐn)?shù)（ %） 力 學(xué) 性 能 E（ GPa） σ （ MPa） ε （ %） 0 10 20 30 40 － － 7360 105 64 － 碳纖維增強(qiáng)聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）骨水泥，通常含纖維 2%～ 6%，與單純 PMMA骨水泥比較，其抗拉強(qiáng)度和彈性模量可分別提高 50%和 40%，抗疲勞和蠕變性能也大大提高，同時(shí)可使 PMMA骨水泥的聚合溫度降低 10℃ 。 生物玻璃增強(qiáng)高密度聚乙烯復(fù)合材料具有與 HA顆粒、 AW顆粒增強(qiáng)高密度聚乙烯復(fù)合材料相似的力學(xué)性能和生物學(xué)性能。 177。 177。 177。 177。 177。 177。 4 177。 0 177。 表 66 AW玻璃陶瓷 HDPE復(fù)合材料的力學(xué)性能 AW玻璃陶瓷體積分?jǐn)?shù)（ %） 力 學(xué) 性 能 VHN E（ GPa） σ （ MPa） ε （ %） ρ （ %） 0 10 20 30 40 177。復(fù)合材料的力學(xué)性能如表 66。 （三）生物玻璃 生物高分子復(fù)合材料 AW生物玻璃陶瓷是一種能夠在玻璃中析出氧氟磷灰石和針狀 b硅灰石晶相的微晶玻璃，具有良好的生物親和性和強(qiáng)度，植入動(dòng)物體后，可與骨組織形成牢固的化學(xué)鍵合。有機(jī)高分子材料表面堿處理、低溫等離子處理、紫外光輻射等表面處理，已取得明顯的效果。隨著 TCP摻量的增加，其抗彎強(qiáng)度和彈性模量均得到增強(qiáng)。 Kikuchi等將共聚的左旋聚乳酸（ CPLA）與 TCP在 180℃下保溫 10min熱混煉，制取 TCPCPLA（ Copolymer PolyLLactide）復(fù)合材料。 有機(jī)骨水泥 PMMA迄今已應(yīng)用 30余年，它的應(yīng)用對(duì)人工關(guān)節(jié)的發(fā)展起過(guò)巨大的推動(dòng)作用。復(fù)合材料的彈性模量隨其密度（或 HA摻量）的增加從 1GPa可增加至 9GPa，而復(fù)合材料的斷裂形變則從大于 90%降至30%（如圖 610和 611）。 生物陶瓷增強(qiáng)聚合物 1981年由 Bonfield提出，并系統(tǒng)地研究了 HA增強(qiáng)高密度聚乙烯的力學(xué)性能和生物相容性，其目的就是尋求皮質(zhì)骨的替代材料。 PDLLA材料還缺乏骨結(jié)合能力，對(duì)Ｘ光具有穿透性，不便于臨床上顯影觀察。纖維蛋白凝合劑作為 HA顆粒較好的粘合劑，通過(guò)控制纖維蛋白粘合劑形成的時(shí)間，將 HA顆粒加于纖維蛋白網(wǎng)上，使其形成一植入前的聚合物，并通過(guò)調(diào)節(jié)兩者的比例和成分，形成不同強(qiáng)度和形態(tài)的復(fù)合材料。 纖維蛋白質(zhì)粘合劑主要由纖維蛋白原和凝血酶組成，從血漿提取凝血酶原，由凝血酶及 CaCl2激活成凝血酶，再制成粉劑。膠原與顆粒狀 HA復(fù)合已成為克服牙槽嵴萎縮的最理想材料。選用與自然骨有機(jī)質(zhì)更接近的膠原與 HA陶瓷復(fù)合，這樣植入材料就能和受骨的骨膠原末端的氨基和羧基相結(jié)合，形成具有生物活性的化學(xué)性結(jié)合界面，從而發(fā)揮其正常的生理功能作用。其制備方法主要有：機(jī)械共混法、聚合填充法、嵌段聚合法、纖維增強(qiáng)聚合物類(lèi)復(fù)合材料的制備方法和應(yīng)用最廣，其成型制備方法主要有手糊成型、噴射成型、壓制成型、纏繞成型等。 填充
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