用于人体的金属材料之选用及检测.pptVIP

奈米醫用材料之生醫用金屬材料組員：吳志 陳昱 蘇文未來金屬材料在生醫上的應用 生醫材料是指經過設計、製造，為達特殊生理用途，而植入體內之取代材料，如牙科填補材料、骨科補綴材料、人工器官、外科手術用品等。而一成功的生醫植入材料，不僅需要在生理環境中，要求物理、化學及機械強度等性質，需符合生物體需求，同時更要有良好的生物相容性，包含生物力學相容性、生物結合性及不會造成Bio-degradation等條件。 目前所使用的生醫材料有金屬、高分子、陶瓷及複合材料等。傳統的人工關節，常因行動磨動損耗而產生鬆動，而造成蝕骨作用，甚至會有發炎現象或致癌的危險，可藉由在金屬材料鍍上陶瓷，希望可以改進傳統人工關節的缺點。 生醫材料一詞過去泛指：「可長期與體液接觸而不會傷害活體之材料」。人工生醫材料非體內所有之物質，引起外來體反應在所難免，或許該修正成「可長期與體液接觸而不會對活體有重大傷害之材料」。 因為材料與生物體發生作用後會使材質蛻化，相對的體內環境也會因應材料的植入，作調整與改變，甚至逐漸受到污染。所以開發高生物相容性（biocompatibility）之材料，或研究組織與材料之交互關係，成為人工器官重要的研究領域之一。未來，人工器官的走向，主要是結合植入物(prostheses)與移植(transplants)，形成具有生命的人工器官。再利用細胞技術、分子生物學技術改變基因，使移植物來源不只限於自體(autograft)，亦可來自異體(allograft)或異體(xenograft)。 未來重點是解決生物醫用材料的設計與規格，器件結構優良化設計，器具加工，大力發展微囊化人工器官、心血管支架、冠狀動脈血管植入支架、人工骨及各種內外固定器械，牙科用材料及各種輔助治療器材，積極發展奈米材料的性質，將之應用在生物學方面上。生物醫用材料將更新醫用材料的概念，創立新的基礎理念，建立新的研究領域，研制新一代產品，發展新的治療途徑。 用於人體的金屬材料之選用及檢測 典型人工器官評估過程可分為六個階段：(1)試管內測試(in vitro bench testing)；(2)體外評估(ex vivo appraisal)；(3)健康動物體內測試(in vivo studies wish healthy experimental animals)；(4)有疾病動物體內測試(in vivo studies wish animal models of disease)；(5)控制臨床測試(controlled clinical trials)；(6)一般臨床使用(general clinical use)。 試管內測試(in vitro bench testing) 實施試管內測試主要有三個目的：(1)在嚴密的控制下，評估所設計器官各種模式操作及表現是否如原先所預期；(2)定量所設計器官在葛種模擬環境下的現；(3)評估器官的可信度及耐用度(durability)，同時預估臨床使用的情形。 試管內測試主要在不傷害任何生命的情況下，將器官至於類似人體的環境下，如模擬體液、溫度、溼度、壓力、膜動等，其他流體動力學(fluid dynamic)的相關條件，如黏度(viscosity)、壁面剪應力(wall shear stress)、與週遭組織力學相容性(compliance of device surrounding structures)等。 事實上，要創造一個語體內完全相同的化學環境是不可能，通常以血液或血漿代替，而血液在體外並不穩定，如果實驗需歷經數小時，需特別考慮。 試管內測試有時須以標準的設施(standard component)，在短期實驗預估長期結果(accelerated testing)，如將植入物重覆以外力來回作用，用來觀察被磨蝕(wear)或材料產生疲勞(fatigue)的情形。例如人類心跳每年約四千萬次，人造心瓣膜若要評估四千萬次後，材質是否會發生不可預期的損壞，則須在每分鐘1200次的沖刷下，維持三天的時間。 體外評估(ex vivo appraisal) 由於血液很難在容器中維持良好的的生理狀態(physiologic state)，所以通常會以動物作實驗來評估人工器官與血液接觸的狀態，將血液自動膜或靜膜導出體外，與所發展器官連接後，再導回體內循環，以避免血液破壞或蛻化(hemorrage or decay)的現象，這樣可以維持長時間的動態觀察(dynamic observation)，而且動物比較不須要特別的麻醉設施，其試驗結果並可做為未來體內試驗的參考。 健康動物體內測試(in vivo studies w