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生物医用材料导论课程结业论文姓 名：徐鹏 学 号院 (系)：化学化工学院 专 业：药学班 级：15级药学2班 任课教师： 刘德宝阐述医用金属、陶瓷以及高分子材料的优缺点，如果需要设计人造动脉，你选择那种材料？为什么？医用金属材料：生物医用金属材料具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它医用材料不可替代的优良性能。医用金属材料中均含有较多的合金化元素．但它们在人体中所允许的浓度非常低。这些合金化元素多呈强的负电性，能够变化其电子价态并与生物体内的有机物或无机物质化台形成复杂的化台物(有些含有强烈的毒性，与金属材料植入人体以后，由于腐蚀、磨损等导致金属离子溶出、金属离于进八组织液里会引发一些生物反应，如组织反应．血液反应和全身反应，表现为水肿、血栓栓塞、感染及肿瘤等现象。医用陶瓷：医用陶瓷由于是高温处理工艺所成的无机非金属材料，?因此具有金属、高分子材料无法比拟的优点：?（1）由于它是在高温下烧结制成，其结构中包括键强很大的离子键或共价键，所以具有良好的机械强度、硬度、压缩强度高，极其稳定；在体内难于溶解，不易氧化、不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒、耐磨、有一定润滑性能，不易产生疲劳现象，而且和人体组织的亲和性好，几乎看不到与人体组织的排斥作用。（2）陶瓷的组成范围比较宽，可以根据实际应用的要求设计组成，控制性能的变化。（3）陶瓷容易成型，可根据需要制成各种形态和尺寸，如颗粒形、柱形、管形、致密型或多孔型，也可制成骨螺钉、骨夹板、制成牙根、关节、长骨、颅骨等。采用特殊的工艺还可以得到尺寸精密的人工骨制品。?（4）后加工方便。通常认为陶瓷很难加工，但随陶瓷加工设备和技术的进步，现在陶瓷的切割、研磨、抛光等已是成熟的工艺。近年来又发展了可用普通金属加工机床进行车铣、刨、钻等的可切割性生物陶瓷，利用玻璃陶瓷结晶化之前的高温流动性，可制成精密铸造的玻璃陶瓷。?（5）易于着色。如陶瓷牙冠与天然牙逼真，利于整容、美容。?医用陶瓷虽然有着诸多的优点，但同时也存在诸多需要解决的问题：（1）提高现有生物陶瓷的可靠性，提高其强度，降低杨氏模量，改善韧性。?（2）深入研究种植体与骨界面的作用过程以及种植体与骨和软组织结合的机理，这对了解腐蚀、疲劳过程，摸索预防和控制的途径有重要意义。开展人工骨应用基础理论研究，建立和完善材料综合评判系统，以寻求在实验室条件下预测种植体变化和寿命的方法，为建立生物医学材料标准提供依据。?（3）提高非活性材料与生物的亲和作用及活性材料的强度。?（4）目前除了喷涂HAP的钛合金外，其余HAP基生物材料还不能用于承载骨的置换，这对于材料科学是一个挑战。医用高分子材料具有以下优点：（1）优良的热稳定性、化学稳定性及可杀菌消毒；（2）优良的生物体替代性和生物体相容性，不会引起炎症和过敏，不会致癌，具有抗血栓性；（3）长期埋植在体内，不会丧失拉伸强度和弹性模量等物理力学性能；（4）易于加工成所需要的复杂的形状。缺点除了最明显的耐老化性能差,温度性能有局限，强度有一定局限,易应力松弛和蠕变等……设计人造动脉最好选用高分子医用材料，因为人造血管要求材料具备稳定的物理化学性能；适度的网孔度；具有一定强度和柔韧度；做手术时易缝性好；血管接通放血时不渗血或者渗血少且能即刻停止；移入人体后组织反应轻微；人体组织能迅速形成新的内外膜；不易形成血栓；以及令人满意的远期通畅率。这些特点金属及陶瓷材料难以满足，而高分子材料则可同时具备以上性能。如果需要设计人工髋关节，你选择那种材料？为什么？人工髋关节材料选用医用高分子材料，尤其超高分子量聚乙烯，因其机械性能优良，抗磨损能力强，并且其分子主链上有部分短支链，结晶度低，耐低温脆性和耐环境应力开裂性能良好，可以在低温环境下长期使用，目前已成为人工关节髋的首选材料。金属的弹性模量(100～200GPa)与人体骨骼(1～30GPa)相差甚远，导致了应力遮挡效应，从而引起假体的疏松和不稳定；并且由于金属是生物惰性材料，植入人体后始终作为宿主的异体存在，容易变形和松动；另外金属在人体内的富氧环境中能在其表面形成2～5nm厚的氧化层，其在摩擦作用下容易脱落，在脱落部位金属假体释放金属离子和颗粒，一方面增大了磨损率，另一方面释放的金属离子具有潜在的毒性。这些缺点严重影响了金属型人工髋关节的长期服役效果。而陶瓷毕竟属于硬脆材料，其抗压强度高，抗拉强度却很低，即使性能很好的高纯氧化铝陶瓷其抗拉强度和断裂韧性仍低于金属材料的。故此选用高分子材料作为人工髋关节的首选材料。生物相容性包括哪几方面？如何评价？生物相容性可以分为生物学反应和材料反应两部分，其中生物反应包括血液反应，免疫反应和组织反应；材料反应主要表现在材料物理和化学性质的改变。生物相容性主要决定于材料的性质