Ⅰ 生物医学材料的基本要求是什么
生物医学材料是指一类具有特殊性能、特种功能,用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患,而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料,其制成品都已经被广泛应用于临床和科研。
一、生物医学材料的分类
一般而言,临床医学对生物医学材料有以下基本的要求:无毒性,不致癌,不致畸,不引起人体细胞的突发和组织细胞的反应;与人体组织相容性好,不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象;化学性质稳定,抗体液、血液及酶的作用;具有与天然组织相适应的物理机械特性;针对不同的使用目的具有特定的功能。根据物质属性,生物医学材料大致可以分为以下几种:
1、生物医学金属材料
医用金属材料(biomedical Metallic Materials)是作为生物医学材料的金属或合金,具有很高的机械强度和抗疲劳特性,是临床应用最广泛的承力植入材料,主要有钴合金(Co-Cr-Ni)、钛合金(Ti-6Al-4V)和不锈钢的人工关节和人工骨。镍钛形状记忆合金具有形状记忆的智能特性,能够用于矫形外科、心血管外科。
2、生物医学高分子材料
生物医学高分子材料(Biomedical Polymer)有天然的和合成的两种,发展最快的是合成高分子医用材料。通过分子设计,可以获得很多具有良好物理机械性和生物相容性的生物材料。其中软性材料常用作人体软组织如血管、食道和指关节等的代用品;合成的硬材料可以用作人工硬脑膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的球形阀等;液态的合成材料如室温硫化硅橡胶可以用作注入式组织修补材料。
3、生物医学无机非金属材料或生物陶瓷
生物陶瓷(Biomedical Ceramics)化学性质稳定,具有良好的生物相容性。生物陶瓷主要包括两类:(1)惰性生物陶瓷(如氧化铝、医用碳素材料等),这类材料具有较高的强度,耐磨性能良好,分子中的键力较强。(2)生物活性陶瓷(如羟基磷灰石和生物活性玻璃等),这类材料具有能在生理环境中逐步降解和吸收,或与生物机体形成稳定的化学键结合的特性,因而具有极为广阔的发展前景。
4、生物医学复合材料
生物医学复合材料(Biomedical Composites)是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。其中钛合金和聚乙烯组织的假体常用作关节材料;碳—钛合成材料是临床应用良好的人工股骨头;高分子材料与生物高分子(如酶、抗源、抗体和激素等)结合可以作为生物传感器。
5、生物医学衍生材料
生物医学衍生材料(Biomedical Derived Materials)是经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医学材料,是无生物活力的材料,但是由于具有类似天然组织的构型和功能,在人体组织的修复和替换中具有重要作用,主要用作皮肤掩膜、血液透析膜、人工心脏瓣膜等。
二、全球生物医学材料市场主要产品
目前大量用于医疗器械(植入器械、体外循环系统等)的生物医学材料主要有20种,其中医用高分子12种,金属4种,陶瓷2种,其它2种。利用现有的生物医学材料,已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种,主要包括:心脏和心血管系统(起搏器、心脏瓣膜、人造血管、导管和分流管等);矫形外科(人工关节、骨板、骨螺钉等内固定器械、骨缺损填充或修复体、脊柱和脊柱融合器械、功能化模拟神经肌肉和人工关节软骨等);整形外科(颅、颌面、耳、鼻等修复体和人工乳房等);软组织修复(人工尿道、人工膀胱和肠、体内、外分流管、人工气管、缝线和组织粘合修补材料等);牙科(牙种植体、牙槽骨替换、增高和充填剂等);感觉神经系统(人工晶体、接触镜、神经导管、中耳修复体、经皮导线、重建听力和视力修复体等),及药物和生物活性物质控释载体等。
Ⅱ 生物医用材料大致可分为哪三类
生物材料应用广泛,品种很多,有不同的分类方法。通常是按材料属性分为:合成高分子材料(聚氨醋、聚醋、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等)、天然高分子材料(如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等)、金属与合金材料(如钦金属及其合金等)、无机材料(生物活性陶瓷,羟基磷灰石等)、复合材料(碳纤维/聚合物、玻璃纤维/聚合物等)。根据材料的用途,这些材料又可以分为生物惰性(bioinert)、生物活性(bioactive)或生物降解(biodegradable)材料。这些材料通过长期植入、短期植入、表面修复分别用于硬组织和软组织修复与替换。生物医用材料由于直接用于人体或与人体健康密切相关,对其使用有严格要求。首先,生物医用材料应具有良好的血液相容性和组织相容性。其次,要求耐生物老化。即对长期植入的材料,其生物稳定性要好;对于暂时植入的材料,耍求在确定时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒单体或片断。还要求物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。便于消毒灭茵、无毒无热源、不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料,其要求各有侧重。
Ⅲ 目前使用的临床医用金属材料有哪些
目前使用的临床医用金属材料主要有三类:
1、钛合金:主要用于替代骨骼、关节等。
2、钛镍合金形状记忆合金:主要用于心脏支架、起搏器、矫正骨骼牙齿之类的。
3、马氏体不锈钢:主要由于医疗器械、手术刀、注射器针头之类的。
当然作为医疗设备而言,几乎什么金属材料都有应用,医疗设备不同的零件应用不同的金属材料。再比如放射性金属用于治疗癌症的化疗等等。
Ⅳ 为什么要研究生物医用可降解金属材料有哪些可降解医用金属材料
在人体生理环境下,满足人体可吸收金属离子的安全范围内,逐渐腐蚀的医用金属材料。主要包括镁及其合金等。
Ⅳ 生物医用材料大致可分为哪三类
生物材料应用广泛,品种很多,有不同的分类方法。通常是按材料属性分为:合成高分子材料(聚氨醋、聚醋、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等)、天然高分子材料(如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等)、金属与合金材料(如钦金属及其合金等)、无机材料(生物活性陶瓷,羟基磷灰石等)、复合材料(碳纤维/聚合物、玻璃纤维/聚合物等)。根据材料的用途,这些材料又可以分为生物惰性(bioinert)、生物活性(bioactive)或生物降解(biodegradable)材料。这些材料通过长期植入、短期植入、表面修复分别用于硬组织和软组织修复与替换。生物医用材料由于直接用于人体或与人体健康密切相关,对其使用有严格要求。首先,生物医用材料应具有良好的血液相容性和组织相容性。其次,要求耐生物老化。即对长期植入的材料,其生物稳定性要好;对于暂时植入的材料,耍求在确定时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒单体或片断。还要求物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。便于消毒灭茵、无毒无热源、不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料,其要求各有侧重。
Ⅵ 生物医学应用中对金属的要求
生物医用金属材料是用于生物医学材料的金属或合金,又称外科用金属材料,是一类惰性材料。此类材料具有高机械强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的承力植入材料。此类材料的应用非常广泛,涉及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。
生物医学应用对金属的要求:
1.无毒无害
元素周期表中70%的元素是金属,但是由于毒性和较差的机械性能,几乎没有金属适合植入人体,但钛是其中之一。钛及其合金不仅无毒无害,而且与人体具有良好的相容性。作为植入物,不会发生过敏反应。
2.高强度,重量轻
医用金属材料通常用作人体中的受力装置,例如人造关节,人造椎骨,骨折内固定板,螺钉,骨钉等,它们需要高强度和韧性。钛合金具有低密度,高强度和轻重量,弹性量模接近自然骨骼,植入后不会对人体造成负担。
3.耐生理腐蚀
当医用金属被植入人体时,由于人体的复杂环境,很可能发生各种类型的腐蚀。钛合金被称为生物惰性金属材料,并且在人体血液浸入环境中具有出色的耐腐蚀性。除满足上述条件外,钛在手术后进行核磁共振检查时也不会被磁化、不会干扰图像,影响诊断。因此,钛合金一次又一次地创造了医学奇迹。
医用金属材料应用中的主要问题是:由于生理环境的腐蚀,会造成金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的蜕变,前者可能导致毒副作用,而后者常常导致材料植入失败。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等。此外,还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。
Ⅶ 为人类造福的生物医学材料有哪些
当一个人发生骨折时,医生要用石膏为他固定患处;而患了龃齿时,则要用光固性高分子修补材料补上龃洞;而进行X光透视时所服用的钡餐,对很多人而言也不陌生。这些材料都是生物医学材料,又称生物材料,是用以和生物系统结合,以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能。
生物医学材料有很多种类,它可以是天然产物,也可以是合成材料,或者是它们的结合,还可用有生命力的活体细胞或天然组织与无生命的材料结合而成混杂材料。生物医学材料不同于药物,其主要治疗目的不必要通过体内的化学反应或新陈代谢来实现,但是可以起到药理作用,甚至起药理活性物质的作用。与生物物质直接结合是生物医学材料最基本的特性,如直接进入人体的植入材料,人工心肺、肝、肾等体外辅助装置中与血液直接接触的材料等。除应满足一定的物理化学性质要求外,生物医学材料还必须满足生物学性能要求,即生物相容性要求,这是区别于其他功能材料的最重要特征。
生物医学材料按照组成和性质分为医用金属和合金、医用高分子材料、生物陶瓷以及它们结合而成的生物医学复合材料。经过处理的天然组织,由于其来源特殊,另成一类生物衍生材料。根据在生物环境中发生的生物化学反应水平,可分为近于惰性的、生物活性的以及可生物降解和吸收的材料。还可根据临床用途,分为骨、关节、肌腱等骨骼——肌肉系统修复和替换材料;皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱等软组织材料;人工心瓣膜、血管、心血管内插管等医用膜材料;组织粘合剂和缝线材料;药物释放载体材料;临床诊断及生物传感器材料及齿科材料等。生物医学材料事关人们健康,生产和使用都必须遵守国际标准化组织或中国国家标准,严格地进行安全性、可靠性评价并认可之后,才能投入使用。
Ⅷ 生物材料都有那些
生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料,即用于取代、修复活组织的天然或人造材料。包括金属材料(如碱金属及其合金等)、无机材料(生物活性陶瓷,羟基磷灰石等)和有机材料三大类。有机材料中主要是高分子聚合物材料,高分子材料通常按材料属性分为合成高分子材料(聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等)、天然高分子材料(如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等);