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8 生物医用材料 概述 硬组织相容性材料 软组织相容性材料 血液相容性材料 生物降解材料 生物材料发展简史 （历史上、近代、现代） 生物材料分类 （属性、功能、来源、使用） 生物材料的特征与评价 （宿主反应、材料反应、生物相容性） 10.1.1 生物医学材料发展简史 古代（利用天然物质和材料治病） 公元前5000年，黄金修复失牙； 公元前3500年，古埃及，棉花纤维、马鬃等缝合伤口； 公元前2500年，中国、埃及，假手、假鼻、假耳等人工假体； 隋末唐初，银膏补牙----成分是银、锡、汞，与现代牙齿填充材料汞齐合金类似。 近 代： 最先应用于临床实践的金属材料是金、银、铂等贵重金属。（良好的化学稳定性和易加工性） 1829年，通过多种金属的系统动物实验，得出：金属铂对机体组织刺激性最小； 1851年发明天然橡胶的硫化方法后，开始利用天然高分子硬橡木制作人工牙托和颚骨进行临床治疗； 1892年，用硫酸钙填充骨缺损，这是陶瓷材料植入人体的最早实例。 现 代： 生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代 不锈钢： 1926年，含18%铬和8%镍首先应与于骨科治疗，随后应与于口腔科； 1934年，研制出高铬低镍单相组织的AISI302和304，在体内生理环境下的耐腐蚀性显著提高； 1952年，开发出耐蚀性更好的AISI316不锈钢，并逐渐取代AISI302； 60年代，为了解决不锈钢的晶间腐蚀问题，又研制出超低碳不锈钢AISI316L和317L。 10.1.2 生物材料分类 按材料属性分类 按材料功能分类 按材料来源分类 按使用部位分类 1.按材料属性分类 ： a.医用金属材料：包括不锈钢、钴基合金，钛及合金等，广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等。 b.医用无机材料：主要是生物陶瓷。分为惰性生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷；表面生物活性陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷；可降解生物陶瓷，如β-磷酸三钙陶瓷等。 c.医用高分子材料：根据来源分为天然的和合成的，天然的如多糖类、蛋白类，合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、关节、药物载体等。 d.医用复合材料：不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。 2.按材料的功能分类： a.硬组织相容性材料：主要用于生物机体的关节、牙齿及其他骨组织 b.软组织相容性材料：主要用于人工皮肤、人工气管、人工食道等 c.血液相容性材料：主要用于人工血管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等 d.生物降解材料：主要用于吸收型缝合线、药物载体、愈合材料、粘合剂以及组织缺损用修复材料。 3.按材料来源分类： a.自体组织 如人体听骨、血管等替代组织 b.同种异体器官及组织 如不同人体之间的器官移植 c.异种器官及组织 如动物骨、肾替换人体器官 d.天然生物材料 如动物骨胶原、甲壳素、珊瑚等 e.人工合成材料 如各种人工合成的新型材料 4.按使用部位分类： a.硬组织材料 骨、牙齿用材料 b.软组织材料 软骨、脏器用材料 c.心血管材料 心血管以及导管材料 d.血液代用材料 人工红血球、血浆等 e.分离、过滤、透析膜材料 血液净化、肾透析以及人工肺气体透过材料等 10.1.3 生物材料的特征与评价 宿主反应与材料反应 生物相容性 对生物材料的要求是： ⑴对于人体组织无刺激性，无毒副作用，无致癌性。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷与生物体组织、与血液有相容性 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。 10.2 硬组织材料：硬组织材料有人造骨、人造关节、假牙等。人工髋关节是临床应用比较成功的一种。其中髋臼用高分子量聚乙烯制成，股骨多为金属制品。这种塑料与金属的配合，使其耐磨性较金属与金属的配合强10倍。 常用的硬组织替代材料 人工关节 生物金属材料 生物陶瓷材料 10.2.1 人工关节 1890年，Gluck首先应用象牙制造下颌关节；1938年，Wiles用不锈钢作髋臼与股骨头；而后Moor开展了人工股骨节置换术；1940年Wder兄弟用合成树脂制造人工关节； 1951年开始