生物医用陶瓷..pptVIP

博士 指生物材料具备或完成某种生物功能时应该具有的一系列性能。 根据用途主要分为: 承受或传递负载功能。如人造骨骼、关节和牙等，占主导地位 控制血液或体液流动功能。如人工瓣膜、血管等 电、光、声传导功能。如心脏起博器、人工晶状体、耳蜗等 填充功能。如整容手术用填充体等 指生物材料有效和长期在生物体内或体表行使其功能的能力。用于表征生物材料在生物体内与有机体相互作用的生物学行为。 根据材料与生物体接触部位分为： 血液相容性。材料用于心血管系统与血液接触，主要考察与血液的相互作用 组织相容性。与心血管外的组织和器官接触，主要考察与组织的相互作用，也称一般生物相容性 力学相容性。考察力学性能与生物体的一致性 接触人体各种体液（唾液、淋巴液、血液）时，应有良好的耐蚀性。 唾液、血液、间质液都是以Clˉ、Na+、K+离子为主的电解质溶液，生物材料在这种溶液中应不发生反应、腐蚀和变质。 不会引起凝血，与软硬组织有良好的粘接性，不会产生吸收物和沉淀物。 具有必要的强度、耐磨性和耐疲劳性能。 如髋关节在静止状态承受体重的二分之一，水平步行时承受的重量为静止时的3.3倍，而跑步时则为4倍以上。此外,每步行一公里大约活动1000次，按照一般的生活情况,每年大约承受1×106 ~ 3×106次重复负荷的作用。 1. 生物体对生物材料的响应－宿主反应 A: 血液反应 1、血小板血栓； 2、凝血系统激活； 3、纤溶系统激活； 4、溶血反应； 5、白细胞反应； 6、细胞因子反应； 7、蛋白粘附； （2）生物体对生物反应的变化 1.急性全身反应 过敏、毒性、溶血、发热、神经麻痹等 2. 慢性全身反应 毒性、致畸、免疫、功能障碍等 3. 急性局部反应 炎症、血栓、坏死、排异等 4. 慢性局部反应 致癌、钙化、炎症、溃疡等 2. 材料在生物体内的响应－材料反应 金属腐蚀 聚合物降解 磨损 （1）金属腐蚀 生物体内的腐蚀性环境： 1）含盐的溶液是极好的电解质，促进了电化学腐蚀和水解； 2）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。 （2） 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。 （3） 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。 目前，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。 很显然，力学性能在材料选择中起关键作用! 生物医用材料所需要的力学性能： 每一种力学参量的测试方法 (这里不详述) 动脉血管移植(涤沦或膨胀PTFE) 牙种植体 (氧化铝) 骨固定板(不锈钢，CoCr, Ti) 水凝胶或硅胶 对于骨替代材料需满足的力学性能： 刚性(结构支撑，低变形能量损耗) 弯曲强度 轻质(重量轻，走路时省力) 长寿命(高耐久性，疲劳强度) 应力屏蔽作用 现有骨替代材料存在问题： 3.2 按生物医用材料上的组织反应分类 生物惰性材料 　(Al2O3, ZrO2等) 生物活性材料 　(HAp等) 　　指材料可与生物组织形成结合，例如与骨组织形成化学键合。 生物降解材料 　(TCP, Bioglass等) 　　指材料替换组织后在体内解体，化学副产物可通过新陈代谢作用被