生物材料简介PPT

22
23
24
• 形状记忆合金可以分为三种： 形状记忆合金可以分为三种：
• 单程记忆效应 • 双程记忆效应 • 全程记忆效应
25
• 特点：奇特的形状记忆功能、质轻、磁性微弱、强 特点：奇特的形状记忆功能、质轻、磁性微弱、
度较高、耐疲劳性能、高回弹性和生物相容性好等。 度较高、耐疲劳性能、高回弹性和生物相容性好等。 • 应用： 应用：
• • • •
人工关节（特别是人体中受载荷最大的髋关节） 人工关节（特别是人体中受载荷最大的髋关节） 人工骨及骨科内处固定器件的制造 齿科修复中的义齿，各种铸造冠、 齿科修复中的义齿，各种铸造冠、嵌体及固定桥的制造 心血管外科及整形科等
• 由于其价格较高，加工困难，应用尚不普及。 由于其价格较高，加工困难，应用尚不普及。
• 管腔狭窄的治疗（喉气管狭窄、食管狭窄、胆道狭窄 、 管腔狭窄的治疗（喉气管狭窄、食管狭窄、胆道狭窄、
尿道狭窄及闭锁等）：支架安入管腔狭窄的部位后，能 尿道狭窄及闭锁等） 支架安入管腔狭窄的部位后， 将狭窄管腔撑开，并与管壁相贴紧，固定好； 将狭窄管腔撑开， 并与管壁相贴紧， 固定好 ； 其生物相 容性好，长期安放对黏膜无明显损伤； 容性好， 长期安放对黏膜无明显损伤； 其高回弹性能顺 应管道的弯曲，对人体刺激小。 应管道的弯曲，对人体刺激小。 • 口腔科：用这种材料做成的种植牙具有齿槽骨切口小 ， 口腔科：用这种材料做成的种植牙具有齿槽骨切口小， 固定牢靠等优点。 固定牢靠等优点。 • 骨科：人工关节，断骨连接、弯曲脊柱矫正。 骨科：人工关节，断骨连接、弯曲脊柱矫正。 • 血管外科：治疗主动脉瘤、冠状动脉和椎动脉狭窄等。 血管外科：治疗主动脉瘤、冠状动脉和椎动脉狭窄等。
6
• 按生物材料的属性分类： 按生物材料的属性分类：
• 天然生物材料 再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等。 天然生物材料—再生纤维 胶原、透明质酸、甲壳素等。 再生纤维、 • 合成高分子生物材料 硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、 合成高分子生物材料—硅橡胶 聚氨脂及其嵌段共聚物、 硅橡胶、 • • • •
10
• 常用医用金属材料
• • • • • • • •
不锈钢 钴（Co）基合金 ） Ti） 钛（Ti）基合金 形状记忆合金 贵金属 纯金属钽 纯金属铌 纯金属铬
11
4.3.1 不锈钢
• 铁基耐蚀合金（一般由铁、铬、镍、钼、 铁基耐蚀合金（一般由铁、
锰、硅组成），易加工、价格低廉 。 硅组成），易加工、 ），易加工 • 不锈钢的耐蚀性和屈服强度可以通过冷 加工而提高，避免疲劳断裂。 加工而提高，避免疲劳断裂。 • 一般不锈钢制成多种形体，如针、钉、 一般不锈钢制成多种形体，如针、 髓内针、齿冠、、 、、三棱钉等器件和人工 髓内针、齿冠、、三棱钉等器件和人工 假体而用于临床， 假体而用于临床，不锈钢还用于制作各 种医疗仪器和手术器械。 种医疗仪器和手术器械。
人骨、 强度远低于纯钛， 耐疲劳、 人骨 、 强度远低于纯钛 ， 耐疲劳 、 耐蚀性均优于不 锈钢和钴基合金， 且生物相容性和表面活性好， 锈钢和钴基合金 ， 且生物相容性和表面活性好 ， 是 较为理想的一种植入材料。 较为理想的一种植入材料。 • 抗断裂强度较低 ， 耐磨性能不尽人意 ， 加工困难 。 抗断裂强度较低， 耐磨性能不尽人意， 加工困难。 冶炼及成型工艺复杂，要求条件较高。 冶炼及成型工艺复杂，要求条件较高。 • 主要用于 ： 修补颅骨 ， 制成钛网或钛箔用于修复脑 主要用于： 修补颅骨， 膜和腹膜、 人工骨、 关节、 牙和矫形物、 膜和腹膜 、 人工骨 、 关节 、 牙和矫形物 、 人工心脏 瓣膜支架、 人工心脏部件和脑止血夹、 口腔颌面矫 瓣膜支架 、 人工心脏部件和脑止血夹 、 形颌修补、手术器械、医疗仪器颌人工假肢等。 形颌修补、手术器械、医疗仪器颌人工假肢等。
5
4.2 生物材料的分类及性能
• 两种分类方法
• 按应用性质来分类： 按应用性质来分类：
抗凝血材料（心血管材料）、齿科材料、骨 抗凝血材料（心血管材料） 齿科材料、 科材料、眼科材料、吸附解毒材料（ 科材料、眼科材料、吸附解毒材料（血液灌 流用） 假体材料、缓释材料、 流用）、假体材料、缓释材料、生物粘合材 透析及超滤用膜材料、一次性医用材料， 料、透析及超滤用膜材料、一次性医用材料， 等等。 等等。
9
• 该材料是临床应用最广泛的承力植入材料，由 该材料是临床应用最广泛的承力植入材料，
于有较高的强度和韧性， 于有较高的强度和韧性，已成为骨和牙齿等硬 组织修复和替换、 组织修复和替换、心血管和软组织修复以及人 工器官制造的主要材料。 工器官制造的主要材料。 • 化学周期表中的大部分金属不符合生物材料的 要求，仅有小部分或经处理过的可用于临床。 要求，仅有小部分或经处理过的可用于临床。 目前在临床使用的医用金属材料主要有不锈钢、 目前在临床使用的医用金属材料主要有不锈钢、 钴基合金和钛基合金三大类， 钴基合金和钛基合金三大类，另外还有记忆合 贵金属以及纯金属钽、铌和锆等。 金、贵金属以及纯金属钽、铌和锆等。
12
器械包
13
4ห้องสมุดไป่ตู้3.2 钴（Co）基合金 ）
• 含有较高的铬和钼，又称钴铬钼合金，具有极为优 含有较高的铬和钼，又称钴铬钼合金，
异的耐腐蚀性（比不锈钢高40倍 和耐磨性， 异的耐腐蚀性（比不锈钢高 倍）和耐磨性，综合 力学性能和生物相容性良好， 力学性能和生物相容性良好，可通过精密铸造成形 状复杂的精密修复体，有硬、 软三种类型。 状复杂的精密修复体，有硬、中、软三种类型。 • 临床上主要用于
涤纶、尼龙、聚丙烯腈、 涤纶、尼龙、聚丙烯腈、聚烯烃 医用金属材料—不锈钢 钛及钛合金、 不锈钢、 医用金属材料 不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金等 无机生物医学材料—碳素材料 生物活性陶瓷、 碳素材料、 无机生物医学材料 碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃材料 杂化生物材料—指来自活体的天然材料与合成材料的杂化 指来自活体的天然材料与合成材料的杂化， 杂化生物材料 指来自活体的天然材料与合成材料的杂化， 如胶原与聚乙烯醇的交联杂化等 复合生物材料—用碳纤维增强的塑料 用碳纤维增强的塑料， 复合生物材料 用碳纤维增强的塑料，用碳纤维或玻璃纤 维增强的生物陶瓷、 维增强的生物陶瓷、玻璃等
心脏瓣膜 • 血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚 物—促使人工心脏向临床应用跨越一大步 促使人工心脏向临床应用跨越一大步 • 可形成假生物内膜的编织涤纶管 人工血管向实用化 可形成假生物内膜的编织涤纶管—人工血管向实用化 飞跃。 飞跃。
8
4.3 医用金属材料
• 在生物医学材料中，金属材料应用最早，已有 在生物医学材料中，金属材料应用最早，
19
头 颅 微 型 钢 板
20
钛 板
21
4.3.4 形状记忆合金
年美国首次报道Au-Cd（ 金 -镉 ） 自 1951年美国首次报道 年美国首次报道 （ 镉 合金具有形状记忆效应以来， 合金具有形状记忆效应以来 ， 目前已发 现有20多种记忆合金 多种记忆合金， 现有 多种记忆合金 ， 其中以镍钛合金 在临床上应用最大。 它在不同的温度下 在临床上应用最大 。 表现为不同的金属结构相。 表现为不同的金属结构相 。 如低温时为 单斜结构相， 高温时为立方体结构相， 单斜结构相 ， 高温时为立方体结构相 ， 前者柔软可随意变形， 如拉直式屈曲， 前者柔软可随意变形 ， 如拉直式屈曲 ， 而后者刚硬， 可恢复原来的形状， 而后者刚硬 ， 可恢复原来的形状 ， 并在 形状恢复过程中产生较大的恢复力。 形状恢复过程中产生较大的恢复力。
3
• 生物材料的开发和利用可追溯到 生物材料的开发和利用可追溯到3500年前，那 年前， 年前
棉纤维、 时的古埃及人就开始利用棉纤维 马鬃作缝合 时的古埃及人就开始利用棉纤维、马鬃作缝合 线缝合伤口；印第安人则使用木片 木片修补受伤的 线缝合伤口；印第安人则使用木片修补受伤的 颅骨。 年前， 颅骨。2500年前，中国和埃及的墓葬中就发现 年前 假牙、假鼻和假耳。人类很早就用黄金 黄金来修 有假牙、假鼻和假耳。人类很早就用黄金来修 复缺损的牙齿，并沿用至今。 年人们用黄 复缺损的牙齿，并沿用至今。1588年人们用黄 年人们用 金板修复颚骨 修复颚骨。 年就有用金属 金板修复颚骨。1775年就有用金属固定体内骨 年就有用金属固定体内骨 折的记载。 折的记载。1851年发明了天然橡胶的硫化方法 年发明了天然橡胶的硫化方法 硬胶木制作了人工牙托的颚骨 有人采用硬胶木制作了人工牙托的颚骨。 后，有人采用硬胶木制作了人工牙托的颚骨。 • 器官移植取得巨大进展，但有难题：排异、器 器官移植取得巨大进展，但有难题：排异、 官来源、法律、伦理等。 官来源、法律、伦理等。因此医学界对生物医 学材料和人工器官的要求日益增加。 学材料和人工器官的要求日益增加。
7
• 生物材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的
物质基础，综观人工器官及医疗装置的发展史， 物质基础，综观人工器官及医疗装置的发展史， 每一种新型生物材料的发现都引起了人工器官及 医疗技术的飞跃。 医疗技术的飞跃。
• 生物惰性医用硅橡胶 人工耳、人工鼻、人工颌骨等 生物惰性医用硅橡胶—人工耳 人工鼻、 人工耳、 • 血液相容性较好的各向同性碳被复材料 碟片式机械 血液相容性较好的各向同性碳被复材料—碟片式机械
数百年的历史。唐代就用银汞合金（主要成份： 数百年的历史。唐代就用银汞合金（主要成份： 来补牙。 汞、银、铜、锡、锌）来补牙。 • 医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或 合金，又称外科用金属材料。 合金，又称外科用金属材料。它是一类生物惰 性材料，除具有较高的机械强度和抗疲劳性能， 性材料，除具有较高的机械强度和抗疲劳性能， 具有良好的生物力学性能及相关的物理性质外， 具有良好的生物力学性能及相关的物理性质外， 还必须具有优良的抗生理腐蚀性、生物相容性、 还必须具有优良的抗生理腐蚀性、生物相容性、 无毒性和简易可行及确切的手术操作技术 .