下载文档原格式
生物医用高分子材料课程总结一、生物医用材料定义生物医用材料：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。
生物医用材料本身并不必须是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗;生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。
研究内容包括：各种器官的作用；生物医用材料的性能；组织器官与材料之间的相互作用分类方法：按材料的传统分类法分为：(1)合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、）(2)天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）(3)金属与合金材料(4)无机材料(5)复合材料按材料的医用功能分为：(1)血液相容性材料(2)软组织相容性材料(3)硬组织相容性材料(4)生物降解材料(5)高分子药物二、生物相容性与安全性生物相容性，是生物医用材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反应的一种概念。
生物医用材料必须对人体无毒、无致敏、无刺激、无遗传毒性、无致癌性，对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。
主要包括：1.组织相容性：指材料用与心血管系统外的组织和器官接触。
要求医用材料植入体内后与组织、细胞接触无任何不良反应。
典型的例子表现在材料与炎症，材料与肿瘤方面。
影响组织相容性的因素：1）材料的化学成分；2）表面的化学成分；3）形状和表面的粗糙度：2.血液相容性：材料用于心血管系统与血液直接接触，主要考察与血液的相互作用材料，影响因素：材料的表面光洁度；表面亲水性；表面带电性，具体作用机理表现在：血小板激活、聚集、血栓形成；凝血系统和纤溶系统激活、凝血机能增强、凝血系统加快、凝血时间缩短；红细胞膜破坏、产生溶血；白细胞减少及功能变化；补体系统的激活或抑制；对血浆蛋白和细胞因子的影响。
主要发生在凝血过程，生物材料与血小板，生物材料与补体系统的作用过程。
常用的生物材料及其特点生物材料是指用于医疗、生物制造和生物科学研究等领域的材料，通常是从生物体内提取或人工合成的。
这些材料具有与生物体相似的特性和功能，因此具有较好的生物相容性和生物活性。
本文将介绍一些常用的生物材料及其特点。
1. 胶原蛋白胶原蛋白是一种主要存在于动物结缔组织中的蛋白质，是形成细胞外基质的主要成分之一。
胶原蛋白具有良好的生物相容性和生物降解性，是一种理想的生物材料。
胶原蛋白的主要特点是：具有良好的生物相容性和生物活性；易于制备，可以通过酸、碱、酶等方法从动物皮肤、骨骼、软骨等组织中提取；具有良好的生物降解性和可塑性，可以制备成不同形状的材料，如膜、海绵、纤维等；具有良好的生物黏附性和细胞导向性，可以促进细胞增殖和再生。
2. 聚乳酸聚乳酸是一种由乳酸单体聚合而成的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性。
聚乳酸可以通过合成或微生物发酵等方法制备。
聚乳酸的主要特点是：具有良好的生物相容性和生物降解性，可以在体内被分解为二氧化碳和水，不会对人体造成负担；具有良好的可塑性和加工性，可以制备成不同形状的材料，如膜、海绵、纤维等；具有良好的生物活性，可以促进细胞增殖和再生。
3. 羟基磷灰石羟基磷灰石是一种人工合成的无机材料，具有良好的生物相容性和生物活性，是一种理想的骨修复材料。
羟基磷灰石的主要特点是：具有良好的生物相容性和生物活性，可以与人体骨组织结合并促进骨再生；具有良好的生物吸附性和细胞导向性，可以促进细胞增殖和再生；具有良好的可塑性和加工性，可以制备成不同形状的材料，如粉末、颗粒、膜等。
4. 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料聚乳酸-羟基磷灰石复合材料是一种由聚乳酸和羟基磷灰石组成的材料，具有聚乳酸和羟基磷灰石的优点，是一种理想的骨修复材料。
聚乳酸-羟基磷灰石复合材料的主要特点是：具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性；可以与人体骨组织结合并促进骨再生；具有良好的可塑性和加工性，可以制备成不同形状的材料。
常用的纳米生物材料引言纳米科技的开展带来了许多新的应用领域，其中纳米生物材料在生物医学领域中有着广泛的应用。
纳米生物材料具有独特的物理和化学特性，能够在微观和宏观层面上改善生物材料的性能。
本文将介绍一些常见的纳米生物材料及其在生物医学领域的应用。
金纳米颗粒金纳米颗粒是一种常见的纳米生物材料，具有优异的生物相容性和稳定性。
由于其外表等离子共振现象和光热效应，金纳米颗粒在光学成像、光热疗法和药物输送等方面具有广泛的应用。
例如，通过将药物包裹在金纳米颗粒上，可以实现针对性的药物输送，提高药物的疗效并减少不良反响。
石墨烯石墨烯是由碳原子组成的二维材料，具有高导电性、高强度和高透明性等特点。
在生物医学领域中，石墨烯被广泛应用于生物传感、基因递送和组织工程等方面。
由于其大的比外表积和薄膜结构，石墨烯可以用于构建高灵敏度的生物传感器，实现对生物分子和细胞的检测。
纳米蛋白质纳米蛋白质是一种通过重组蛋白质工程技术制备的纳米颗粒。
纳米蛋白质具有高度的结构可控性和功能可调性，因此在药物递送、生物成像和组织工程等方面有着广泛的应用。
通过改变纳米蛋白质的外表性质，可以实现针对性的药物输送和生物成像，提高治疗效果和诊断准确性。
纳米多孔材料纳米多孔材料是一种具有高比外表积和多孔结构的材料，能够提供大量的载药空间。
通过控制材料的孔径和孔壁结构，可以实现对药物的控制释放。
纳米多孔材料在药物递送和组织工程等方面有着广泛的应用。
例如，在药物递送领域，纳米多孔材料可以作为药物的载体，将药物封装在孔内，实现持续和控制释放，提高药物的疗效。
纳米生物传感器纳米生物传感器是一种能够检测和传递生物信息的纳米材料。
纳米生物传感器结合了生物分子的特异性和纳米材料的灵敏性，可以实时、准确地检测生物分子的存在和浓度。
纳米生物传感器在生物医学诊断和监测等方面有着重要的应用，例如，可以用于检测疾病标志物、监测环境污染物等。
结论纳米生物材料是生物医学领域中的重要工具，在药物递送、生物成像、组织工程和生物传感等方面发挥着重要作用。
有关生物降解材料PHA目前在生物基材料中，发展最快的是生物基塑料。
这种极具发展潜力的材料可望在许多应用领域替代传统聚合物。
为此，本版从今日起专题报道最热门的几类生物基塑料技术的最新进展。
性能：接近通用塑料综合性能不及传统石油基塑料是人们对生物基塑料的普遍印象，也是除价格因素外推广生物基塑料的拦路虎。
但随着技术的进步，PHA产品性能目前已经接近通用塑料，获得了欧洲一些厂商的认可，信用卡生产商等对第四代PHA产品表现出了浓厚的兴趣。
PHA是聚羟基脂肪酸酯类材料的总称，目前产业化品种已有四代。
第一代产品的典型代表为均聚物PHB(聚3-羟基丁酸酯)。
该材料脆性大，很难大规模应用。
为了改善加工性能，人们又研发了第二代产品PHBV(聚3-羟基丁酸酯/3-羟基戊酸酯共聚物)、第三代产品PHBHHx(3-羟基丁酸酯/3-羟基己酸酯共聚物)以及第四代产品P34HB(聚3-羟基丁酸酯/4-羟基丁酸酯共聚物)。
原料：上百种可供选择清华大学教授、长江学者陈国强接受本报记者采访时表示，PHA以可再生生物质为原料，由微生物直接合成，可生物降解，它已经与PLA(聚乳酸)并列为完全生物降解材料的最热门研究课题。
他说，与大家熟知的PLA等生物基材料相比，PHA的显著优点是能通过结构调节使最终产品适用于不同的应用领域，而支撑这种优点的就是其单体的多样性。
国内外研究证明，生物合成PHA新材料的潜力几乎是无限的。
据陈国强教授介绍，在2000年时人们就已发现了超过150种的PHA单体。
单体结构变化以及共聚物中不同单体比例的不同，给PHA结构变化带来了无限可能。
结构的多元化，又带来了性能的多样化。
PHA可以坚硬如硬塑料，也可以柔软如弹性体，可以制成吹膜级、压片级、吹瓶级、发泡级以及弹性体级的产品。
通过调整单体配比，PHA产品性能可以横跨纤维、塑料、橡胶、热熔胶等不同范畴，加上PHA 兼具良好的生物相容性，其应用领域已不局限在单一的塑料制品，还可以在农药缓释剂、高性能生化滤膜、医药缓释长效药物载体以及骨钉、手术缝合线、人体整形填充材料方面大显身手。
聚醚生物基-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:聚醚生物基是一种新型的生物可降解高分子材料，具有广泛的应用前景。
随着人们对环境保护意识的增强和可持续发展理念的兴起，聚醚生物基作为一种绿色环保材料备受关注。
本文将介绍聚醚生物基的定义、应用领域及其优势，旨在加深人们对这一材料的了解并推动其在工业生产和生活领域的应用。
1.2 文章结构文章结构部分将包括三个主要部分：引言、正文和结论。
- 引言部分将介绍聚醚生物基的背景和意义，引出文章的主题和目的。
- 正文部分将包括聚醚生物基的定义、应用和优势，详细介绍相关概念和实际应用情况。
- 结论部分将对文章内容进行总结，回顾聚醚生物基的重要性和发展前景，并提出展望和未来研究方向。
1.3 目的聚醚生物基是一种具有重要应用前景的新型材料，在生物医学、环境保护、食品包装等领域具有广泛的应用价值。
本文旨在深入探讨聚醚生物基的定义、应用和优势，以期更好地了解这一材料的特点和潜在发展方向，为相关领域的研究和应用提供参考，推动聚醚生物基在各个领域的广泛应用和发展。
同时，本文还希望通过对聚醚生物基进行系统的介绍和分析，为未来相关研究工作提供指导和建议，促进该材料在实际应用中的进一步推广和应用。
2.正文2.1 聚醚生物基的定义聚醚生物基是一种由生物可降解的聚合物材料，通常由含有大量醚键的生物基元素组成。
这种聚合物具有良好的生物相容性和可降解性，可以在自然环境中迅速降解为无害的物质，对环境友好。
聚醚生物基的结构中含有醚键，这种键在水解过程中可以被水分分解成小分子，在自然环境中很容易被微生物降解。
因此，聚醚生物基被认为是一种环保型材料，可以替代传统的合成聚合物，降低对环境的影响。
聚醚生物基的生产过程也通常采用生物技术方法，利用天然资源中的生物基元素，通过生物发酵和生物合成技术制备聚合物，避免了对石油等化石能源的依赖，同时也减少了化学合成过程中的有害废物排放。
总的来说，聚醚生物基是一种具有生物可降解性和环保性的聚合物材料，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。
生物基材料的应用及发展前景分析什么是生物基材料？生物基材料是以谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料，通过生物转化获得生物高分子材料或单体，然后进一步聚合形成的高分子材料。
生物质材料包括通过生物合成、生物加工、生物炼制过程获得的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品，和生物基塑料、生物基纤维、糖工程产品、生物基橡胶以及通过生物质热塑性加工得到塑料材料等。
生物基材料的应用生物基材料的应用多种多样。
我们的日常生活中经常用到的如包装材料、一次性日用品等，都可使用生物基材料来制作。
同时，生物基材料也可应用于生物医用材料以及技术含量高、附加值高的药物控制释放材料和骨固定材料。
生物基塑料作为生物基材料的最大品种之一，生物基塑料按照其降解性能可以分为两类，生物降解生物基塑料和非生物降解生物基塑料。
生物降解生物基塑料包括聚乳酸、聚羟基烷酸酯、二氧化碳共聚物、二元酸二元醇共聚酯、聚乙烯醇等，非生物降解生物基塑料包括聚乙烯、尼龙、聚氨酯等。
目前我国的技术研究及发展主要以生物降解生物基塑料为主，因其生产过程无污染，可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料！下面简单介绍几种生物降解生物基塑料。
聚乳酸PLA聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide)，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，主要以玉米、木薯等为原料。
聚乳酸拥有良好的热稳定性性、抗溶剂性，可用多种方式进行加工。
由聚乳酸制成的产品除了能够生物降解外，还拥有良好的生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性，并且具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。
聚羟基脂肪酸酯PHA聚羟基脂肪酸酯是由很多细菌合成的一种胞内聚酯，它具有良好的生物可降解性、生物相容性、光学活性、压电性、气体相隔性等性能。
聚羟基脂肪酸酯可应用于可生物降解的包装材料、组织工程材料、缓释材料、电学材料以及医疗材料方面，但是同时它也有着较高的生产成本。
生物止血材料的介绍生物止血材料的介绍出血后如何止血一直困扰着人类。
古埃及人使用一种含蜂蜡、油脂和大麦的混合物来止血。
古印度人使用一种红砂和动物内脏的混合物来止血。
在古代中国，大夫们则使用金疮药，金不焕等中草药来止血。
随着科学技术的进步，骨蜡等非可吸收止血材料在临床上的运用一定程度上推进了外科技术的发展，但是这些非可吸收材料带来的感染及其他并发症却困扰着临床工作者。
因此，关于可吸收止血材料的研究得了快速的发展，并又一次推进了外科技术的发展。
合适的止血材料能明显缩短手术时间，对创伤或术后恢复至关重要。
在选择止血材料时应当多方面综合考虑，包括出血部位，术腔形态大小，不同渗/出血情况的填塞要求，不同止血材料的止血机制，与机体的相容性，患者的凝血功能和经济条件等。
纤维蛋白胶类能形成纤维蛋白凝块黏附于创面，可以减少创面血肿形成的机会，适用于腹膜后出血，腹腔脏器出血的止血。
氧化再生纤维素类具有抑菌和防止术后粘连的作用，适用于腹腔内脏器的止血，但在神经外科的手术中应避免使用。
α-氰基丙烯酸酯类同样具有很强的黏附作用，还可以填塞组织缺损部位，刺激肉芽组织生长，因此使用于皮肤损伤患者。
止血明胶在吸收血液后体积迅速膨胀，压迫周围组织，应避免在靠近神经或空间狭小的部位使用。
微纤维胶原止血过程需要血小板参与，不适用于血小板缺乏症患者。
理想的止血材料应具备以下特点：止血迅速、无毒性、无抗原性、不增加感染概率、不影响组织愈合、价格便宜。
但是目前尚无这种理想材料，因此开发出新一代的快速止血和功能性止血材料势在必行，只要这样才能适应更高的手术要求，为人类健康提供良好保障。
在各种外科手术中，减少出血，缩短手术时间，对患者预后有着重要的影响。
近年来医用可吸收止血材料引起了各国医学界和产业界的高度重视，许多大型医药公司都力图研制开发出自己的新型止血材料，如奥地利林茨市HafsLundNycomed医药公司研制开发的Taehocomd可吸收创面止血封固剂、Gelfix止血材料以及Surgieel再生纤维素止血材料等。
生物材料的研究和应用随着科技的进步，生物材料作为一种新兴材料，受到了越来越多的关注和重视。
生物材料具有许多优异的性能，例如生物相容性高、可降解性强、生物活性等，因此在医疗、环保、农业等领域都有广泛的应用前景。
生物材料的种类生物材料的种类非常丰富，可以分为天然生物材料和合成生物材料两类。
天然生物材料是指从自然界中提取的生物材料，例如动物组织、植物纤维等。
这类生物材料通常具有良好的生物相容性和生物活性，因此在临床医学、牙科、化妆品等领域都有广泛的应用。
例如，角膜移植需要使用来自眼球组织的角膜，丝绸蛋白可以用于修复骨折等。
合成生物材料是指通过化学合成或生物合成制备出的生物材料，例如聚乳酸、聚己内酯等。
这类生物材料通常具有良好的可降解性和可塑性，并且可以通过调整其物理和化学性质来满足不同的应用需求。
例如，聚乳酸可以用于制备可降解的医用敷料和手术缝合线等。
生物材料的应用生物材料的应用十分广泛，下面将分几个领域分别介绍：1. 医疗领域生物材料在医疗领域的应用非常广泛，例如可用于制备医用敷料、手术缝合线、人工血管、人工关节等。
其中，人工关节是生物材料在医疗领域的一项重要应用，可以有效地缓解关节疼痛和运动受限等症状。
例如，目前普遍采用的人工髋关节材料就是金属、聚乙烯等材料的混合体。
2. 环保领域生物材料在环保领域的应用主要是指能够替代传统塑料材料的生物可降解塑料。
传统塑料材料对环境造成的污染问题严重，而生物可降解塑料可以有效地解决这个问题。
例如，目前已经出现了一种由玉米淀粉制成的生物塑料，可以用于制备购物袋、垃圾袋等。
3. 农业领域生物材料在农业领域的应用主要是指能够增加农作物产量和质量的生物材料。
例如，一些生物肥料和生物农药可以有效地改善土壤质量和抑制害虫，从而提高农作物的产量和质量。
同时，生物材料也可以用于制备土壤改良剂、生长调节剂等。
4. 其他应用除了以上几个领域外，生物材料还可以应用于其他领域，例如纺织、化妆品等。
生物医用材料导论一、生物医用材料定义生物材料：广义的说，一是指用于生物体内的材料，达到治疗康复的目的，例如隐形眼镜、人工髋关节；二是指来源于生物体，可能用于或不再用于生物体，例如动物皮革用于服装。
生物医用材料：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。
生物医用材料本身不是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗。
另一种说法是：生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。
生物医用材料又叫做生物材料，分别来自于Biomedical Materials 和Biomaterials的译名。
目前国际上两本最主要的学术期刊是英国的《Biomaterials》和美国的《Journal of Biomedical Materials Research》，两个期刊所涉及的内容是相同的，由此可见Biomedical Materials 和Biomaterials两词是指相同的材料。
举例说明：（FDA分类：美国食品与药物管路局对医用材料的分类）名称是否生物材料相接触的组织FDA分类眼镜架no隐形眼镜yes 与角膜接触III假肢no人工髋关节yes 与骨组织接触并要求牢固结合III假牙yes 与口腔粘膜接触II牙根植入体yes 与牙床骨接触并希望牢固结合III人工心肺系统yes 与血液接触III生物医用材料学科的研究内容1.各种器官的作用；2.生物医用材料的性能；3.它们之间的相互作用，在体内生物医用材料如何影响活组织（称之为宿主反应）；活组织又如何影响生物材料的性能变化（称之为材料反应）。
相互作用重点研究化学和力学两方面。
（例如植入髋关节，磨损碎屑，炎症反应，以及金属离子的溶出）二、生物医用材料的分类：生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。
按材料的传统分类法分为：(1)合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物、其他医用合成塑料和橡胶）、(2)天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）、(3)金属与合金材料（如钦金属及其合金）、(4)无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石）、(5)复合材料（碳纤维／聚合物、玻璃纤维／聚合物）。
生物材料的制备技术及应用生物材料是一类重要的功能性材料，其制备技术及应用领域相当广泛。
目前，生物材料的制备技术主要包括合成、制备、病毒表达、基因工程等多种方法。
本文将对生物材料的制备技术及应用进行简要介绍。
一、生物材料的制备技术1. 合成法合成法是生物材料制备的一种常用方法。
合成方法包括化学合成法、离子交换法、共沉淀法、模板法、单晶生长法等。
其中，化学合成法是制备纳米颗粒和纳米薄膜的主要方法。
该方法通过控制化学反应条件、表面活性剂的选择以及溶液浓度等因素，可以获得高质量、高产率的生物材料产品。
2. 制备法制备法是一种传统的生物材料制备方法。
它包括液相制备、气相制备、固相法、凝胶法、电解法等多种制备方法。
其优势在于：制备过程简单、易于控制、制备材料的结构及形态可以得到有效的控制。
但是，与化学合成法等现代制备方法相比，制备法在产量、纯度、热稳定性、结构复杂性等方面存在一定的局限性。
3. 病毒表达法病毒表达方法是生物材料制备的一种新型技术。
其工作原理是：通过将目标基因插入到病毒载体中，再利用病毒的自添加性作用表达目标基因。
这种方法可以利用基因操作技术有效地制备出各种生物材料产品。
在病毒表达法中，最常见的表达病毒载体是突变后的慢病毒和腺相关病毒(AAV)。
4. 基因工程法基因工程方法是一种新型的生物材料制备方法。
该方法利用分子生物学和遗传学的原理，对目标基因进行操作，使其具有预定的结构和功能。
这种方法可以产生各种形态的生物材料产品。
二、生物材料的应用生物材料的应用范围非常广泛。
其应用领域不仅涉及健康、医学、生物化学、环境科学等领域，还延伸到制造业、能源、石化、信息科技等多个领域。
以下是生物材料的主要应用领域:1. 健康和医学领域：在健康和医学领域中，生物材料的应用方式多种多样。
比如，利用生物材料可以制作骨修复材料、人工心脏瓣膜、生物组织工程和药物缓释系统等。
2. 生物化学领域：生物材料在生物化学领域的应用主要涉及分子生物学、基因工程、蛋白质工程等多个方面。
生物材料的定义生物材料是指能够用于生物医学应用的材料，它们可以与生物体相互作用，包括与细胞、组织和器官相互作用。
生物材料的应用范围非常广泛，涉及医疗器械、药物传递系统、生物传感器等领域。
生物材料的研究和开发对于医学领域的进步具有重要意义。
生物材料必须具备一定的特性，以适应与生物体的相互作用。
首先，生物材料必须具有生物相容性，即能够与生物体的组织相容并且不引起明显的免疫排斥反应。
其次，生物材料需要具有一定的力学性能，以满足其在生物体内的使用要求。
此外，生物材料还需要具有良好的可降解性能，以便在完成其功能后能够被生物体代谢和排泄。
生物材料的种类多种多样，常见的生物材料包括生物陶瓷、生物金属、生物高分子材料等。
生物陶瓷具有优良的生物相容性和力学性能，常用于骨科植入物和牙科修复材料。
生物金属具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，常用于骨科植入物和心脏支架等医疗器械。
生物高分子材料具有良好的可加工性和生物相容性，常用于药物传递系统和组织工程材料。
生物材料的研究和开发一直是生物医学工程领域的热点之一。
随着科学技术的不断进步，人们对生物材料的要求也越来越高。
未来，生物材料的研究方向将主要集中在提高生物相容性、改善可降解性能、增强力学性能等方面。
同时，生物材料的应用领域也将不断扩大，涉及到更多的医疗器械、药物传递系统和生物传感器等领域。
总的来说，生物材料是能够与生物体相互作用的材料，具有生物相容性、力学性能和可降解性能等特点。
生物材料的研究和开发对于推动生物医学工程领域的发展具有重要意义，未来的发展方向将主要集中在提高材料性能和拓展应用领域。
希望通过对生物材料的不断研究和探索，能够为医学领域的发展带来更多的创新和突破。
生物材料的种类与医学应用生物材料是指能够与生物系统相互作用的材料，广泛应用于医学领域。
本文将介绍生物材料的种类以及它们在医学中的应用。
一、金属类生物材料金属类生物材料具有优良的机械性能和生物相容性，常被用于骨科和牙科领域。
例如，钛合金在人工关节和牙种植中被广泛应用。
它具有较高的强度和耐腐蚀性，且与骨组织结合良好。
二、陶瓷类生物材料陶瓷类生物材料通常由氧化铝等无机材料制成，具有较高的硬度和抗磨损性。
在骨科领域，氧化铝陶瓷常被用作人工关节表面的涂层，以减少摩擦和磨损。
三、聚合物类生物材料聚合物类生物材料是指由合成高分子材料制成的，在医学中有广泛应用。
例如，聚乳酸和聚己内酯等生物可降解聚合物常被用于制造缝合线和软组织修复支架。
这些材料可在体内逐渐分解，避免了二次手术。
四、复合生物材料复合生物材料是指由两种或更多种生物材料组合而成的材料。
它们可以充分发挥各自材料的优点，具有更好的性能和功能。
举例来说，生物陶瓷和聚合物可组成复合支架，用于骨缺损修复。
在医学应用中，生物材料发挥着重要的作用：1. 骨修复与替代生物材料在骨科领域的应用得到了广泛关注。
骨修复与替代材料，如钛合金和生物陶瓷，可用于修复骨折或缺损，恢复骨骼功能。
此外，生物可降解聚合物支架可促进骨组织的再生，重建受损骨骼。
2. 人工关节人工关节是治疗严重关节炎和关节损伤的重要手段。
钛合金和陶瓷等金属、陶瓷类生物材料被广泛用于人工关节的制造，提供了良好的机械性能和生物相容性。
3. 医学器械生物材料也用于医学器械的制造。
例如，聚氨酯和硅胶等生物材料可用于制造体外循环器械和人工心脏瓣膜。
这些材料具有生物相容性和耐久性，可以提高医疗器械的效能和可靠性。
4. 组织工程组织工程是一种利用生物材料和细胞培养构建人体组织的技术。
聚合物和支架材料被广泛用于体外培养细胞和生物组织。
这种技术可用于组织再生和器官替代。
综上所述，生物材料的种类繁多，从金属到聚合物，再到复合材料，它们广泛应用于医学领域。
硅基生物基材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硅基生物基材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它是通过将硅基材料与生物材料相结合而制备出来的。
硅基材料具有优秀的物理和化学性质，如高强度、低热膨胀系数和良好的耐腐蚀性，而生物材料具有良好的生物相容性和生物降解性能。
因此，硅基生物基材料不仅具有硅基材料的优点，还具备了生物材料的特性。
硅基生物基材料在医学领域具有广泛的应用前景。
例如，它可以用于制备人工关节、假体、医疗器械等医疗器械，具有良好的生物相容性和机械性能，可以减少人体对材料的排异反应，并且具有较长的使用寿命。
此外，硅基生物基材料还可以被用于药物控释系统，通过控制药物的释放速率和途径，提高药物治疗效果，减少药物的副作用。
除医学领域外，硅基生物基材料在其他领域也有着广阔的应用前景。
例如，在环境领域，硅基生物基材料可以用于制备高效的吸附剂，用于水污染治理和废气处理等。
在能源领域，硅基生物基材料可以用于制备高效的太阳能电池材料和锂电池材料，提高能源转化效率和储存能力。
在材料领域，硅基生物基材料可以用于制备高产量的纳米材料，具有较好的光学、电学和磁学性能。
总之，硅基生物基材料具有多种优良性能和广泛的应用前景。
未来的发展方向包括进一步优化材料的性能、改进材料的制备方法，以及开发新的应用领域。
通过不断地研究和创新，硅基生物基材料有望在各个领域发挥更大的作用，为人类的生活和社会的发展做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在介绍本文的组织结构和各个章节的主要内容，以帮助读者了解文章的整体结构和主题展开方式。
本文分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
概述部分将简要介绍硅基生物基材料的背景和重要性，提出该主题的研究意义。
文章结构部分将说明本文的章节安排和各个章节的主要内容。
目的部分则明确本文的研究目的和意图。
正文部分是本文的核心部分，包括了硅基生物基材料的定义和特点以及制备方法两个小节。
生物材料通常有两个定义：狭义的生物材料是指天然生物材料，也就是由生物过程形成的材料。
广义的生物材料是指用于替代、修复组织器官的天然或人造材料。
2.生物材料学
生物材料学是涉及生物材料的组成结构、性能与制备相互关系和规律的科学。
其主要目的是在分析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理的基础上，发展仿生学高性能工程材料，及用于人体组织器官修复与替代的新型医用材料。
其主要研究内容有：生物过程形成的材料结构、生物矿化原理，材料生物相溶性机理，生物材料自主组装、自我修复的原理。
3.原理
生物材料（Biological materials）又称生物工艺学或生物技术。
应用生物学和工程学的原理，对生物材料、生物所特有的功能，定向地组建成具有特定性状的生物新品种的综合性的科学技术。
生物工程学是70年代初，在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的，包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等，他们互相联系，其中以基因工程为基础。
只有通过基因工程对生物进行改造，才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产品。
而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
4.生物材料分类
按材料功能划分：
*1、血液相容性材料如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；
*2、软组织相容性材料如隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体、聚硅氧烷、聚氨基酸等，用于人工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域；
*3、硬组织相容性材料如医用金属、聚乙烯、生物陶瓷等，关节、牙齿、其它骨骼等；
*4、生物降解材料如甲壳素、聚乳酸等，用于缝合线、药物载体、粘合剂等；
*5、高分子药物多肽、胰岛素、人工合成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等。
按材料来源分类：
*1、自体材料
*2、同种异体器官及组织；
*3、异体器官及组织；
*4、人工合成材料；
*5、天然材料
根据组成和性质分为：
* 1、生物医用金属材料
* 2、医用高分子材料
* 3、医用无机非金属材料
4.1宿主反应
⑴生物学反应
A: 血液反应
⒈血小板血栓；
⒉凝血系统激活；
⒊纤溶系统激活；
⒋溶血反应；
⒌白细胞反应；
⒍细胞因子反应；
⒎蛋白粘附；
B:免疫反应
⒈补体激活；
⒉体液免疫反应（抗原－抗体反应）；
⒊细胞免疫反应。
C:组织反应
⒈炎症反应；
⒉细胞粘附
⒊细胞增殖（异常分化）
⒋形成蘘膜
⒌细胞质的转变
⑵生物体对生物反应的变化
⒈急性全身反应
过敏、毒性、溶血、发热、神经麻痹等
⒉慢性全身反应
毒性、致畸、免疫、功能障碍等
⒊急性局部反应
炎症、血栓、坏死、排异等
⒋慢性局部反应
致癌、钙化、炎症、溃疡等
4.2材料反应
生物机体作用于生物材料－材料反应，其结果可导致材料结构破坏和性质改变而丧失其功能。
可分为如下三个方面：
*金属腐蚀
*聚合物降解
*磨损
⑴金属腐蚀
生物体内的腐蚀性环境：⑴含盐的溶液是极好的电解质，促进了电化学腐蚀和水解；
⑵组织中存在具有催化或迅速破坏外来成分能力的多种分子和细胞。
将对生物金属材料产生腐蚀。
对于生物材料而言多为局部腐蚀，具体包括应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀等，导致生物材料整体破坏。
虽然金属材料在生物体内保持惰性状态，但仍然可能会有物质溶入生物组织中，并对生物体组织产生毒性反应，造成组织的损害。
如不锈钢中溶出的Cr+6生物组织的毒性。
⑵聚合物降解
聚合物在长期使用过程中，由于受到氧、热、紫外线、机械、水蒸气、酸碱及微生物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从而使它的物理机械性能越来越差的现象。
聚合物老化易形成的碎片、颗粒、小分子量单体物质，因此使用它时必须谨慎，对耐久性器件，必须保持一定强度和其它机械性能，老化产物不能对周围组织有毒害作用。
例如，医用缝合线降解时会产生酸性物质，如果量少，很容易被人体中的化学物质中和，如果老化产物较大，则会对周围组织产生损害。
⑶磨损
人工关节常用材料为Ti6Al4V，由于表面易氧化生成TiO2，其耐磨性差，植入人体后，磨损造成在关节周围组织形成黑褐色稠物，从而引起疼痛。
钛合金人工全髋关节平均寿命一般都低于10年。
大量的人工髋关节是由坚硬的金属或陶瓷的股骨头与超高分子聚乙烯的髋臼杯组合成，然而它的寿命也不超过25年。
长期随访资料显示，假体失败的主要原因是超高分子聚乙烯磨损颗粒所造成的界面骨溶解，从而导致假体松动。
这种磨损颗粒所导致的异物－巨细胞反应，又称颗粒病，是晚期失败的最主要原因。
5.问题回答
生物医用材料的力学相容性指的是什么？
力学相容性的材料主要是骨组织材料，人体发生骨折后安装在人体内的骨组织材料的力学性能要和原来骨头的接近，比如弹性模量，体积收缩率等等。
像金属钛就具有这样的性质。
6.人造器官的应用与前景
浅谈人造器官的应用与前景
医学世家第五代刘勇，第六代刘怡辰
随着自然科学的不断进步，生物医学工程的发展前景不可估量。
进入
上世纪80年代后,由于新材料、化学工程、电子技术及自动控制技术的发展和进步,人造器官的研制已经犹如雨后春笋般应运而生…….本文主要阐述人造器官的概念、种类、应用与前景。
1．人造器官的概念：
人造器官（artificial organs）在生物材料医学上是指能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料，或者说是具有类似天然器官组织的结构、功能或天然器官部件功能的人造材料。
2.人造器官的种类：
到目前为止，人造器官的种类主要有三种：机械性人造器官、半机械性半生物性人造器官、生物性人造器官。
2.1机械性人造器官：是完全用没有生物活性的高分子材料仿造出来的器官，并
借助电池的电能作为器官的动力。
2.2半机械性半生物性人造器官：是将电子技术与生物技术结合起来，制造出的
既具有机械性能、又具有生物活性的器官。
2.3生物性人造器官：是利用动物身上的细胞或组织，“制造”出的一些具有生物
活性的人造器官或组织。
生物性人造器官又根据来源不同分为异体人造器官和自体人造器官。
前两种人造器官和异体人造器官，移植到受者后会让患者产生排斥反应，影响移植成功率和效果，因此科学家最终的目标是使患者都能用上自体人造器官。
3. 人造器官的发展与应用：
1997年，美国南加州一家名为ATS的公司，首次使包皮细胞长成了人造皮肤，目前，人造皮肤已经成为个性化人造器官中最成熟的一个品种。
以后，人造器官品种不断涌现，比如，美国马萨诸塞大学的查尔斯·瓦坎蒂教授，在生物反应器里为两位被切掉拇指的机械师培育了拇指的指骨；一个由美国波士顿儿童医院的医生组成的医学小组，正计划把用胎儿细胞培育的膀胱植入人体；美国阿特丽克斯公司生产了一种掺有生长激素和药物的可吸收生物材料，它能促进牙龈组织再生。
近几年最新的成果则是德国的赫尔穆特·德雷克斯勒教授从心肌梗塞患者的骨髓中提取干细胞，经过一系列特殊处理后，这些病人的自体干细胞通过特制导管被植入发生梗塞的心脏冠状动脉中，不久，结果显示该干细胞在坏死梗塞病灶中再生了部分新的心肌组织，使接受此项治疗的病人心脏功能不同程度得到了康复。
而我们中国的曹谊林教授也在裸鼠身上成功地移植了人造耳，这是世界上第一个个性化人造动物耳；为了取得更多的人造器官，日本政府还将推行一项用纳米
技术开发人造器官的计划，该计划被称为“人体建筑”计划，以大阪大学产业科学研究所川合知二教授等人组建研究小组，全面推行此项计划，估计5年内将投入295亿日元。
据悉，目前研究人员已经利用纳米技术研制出了个性化的人造皮肤和血管。
总之，目前的科技成就表明，世界上人造器官已经可以或即将替代几乎所有的人体器官：假牙、假发早已在市场普及，人造晶体也已使成百上千的盲人恢复了视力，仿生耳可以使听觉神经完全受损的人恢复听觉，越来越多的人更换了心脏内部的一个小零件，再如用合成纤维或金属制成的人造血管代替了发生动脉瘤或夹层的血管，用人造心脏瓣膜代替发生病变的心脏瓣膜。
此外，还有人造五官、手足、脊椎和性器官等等。
4.人造器官的应用前景
根据科学家的预测，２０１９年，通过基因工程方法培植的活体器官和组织将广泛用于更换患者的器官和组织；差不多也是在这个时间，通过合成方法生产的人造器官和组织也将实现商业化供应。
在２０世纪，传统的异体器官移植已取得重大成就，但正如蜚声俄罗斯的器官移植专家瓦列里·舒马科夫院士所言，供移植的器官数量总是满足不了等待做移植手术者的需要，接受手术者不得不长时间等待，有的人往往尚未等到就死去了，因此，生物医学工程必将重点发展人造器官和再生器官，以弥补传统移植器官的巨大缺口！另一方面，直到目前机体组织的排异性的确仍未被攻克，尽管现在手术的成功率越来越高，药理学家与外科医生仍在寻找完善免疫抑制的方法。
即便如此，我们仍然可以大胆地展望：２１世纪，人类将迎来人体器官可以全面更换的新时代，传统的更加成熟的异种器官移植、新型的干细胞再生、与机体更加相容的人造器官三大领域将并驾齐驱地为更多的患者带来福祉。
