第九章 生物医学材料PPT.ppt

生物金属材料 金属材料虽种类很多，但能在人体生理环境条件下长 期安全服役的却不多。经过长期研究和临床筛选而得到广泛应用的金属材料主要有不锈钢、钴基合金、钛及其合金、形状记忆合金和贵金属，此外还有钽、铌、锆和磁性合金等。 1、不锈钢 不锈钢成本低，但在体内有腐蚀和组织反应等, 不锈钢中添加Mo可克服铬钝化膜在氧化环境中耐腐蚀性能, 如加Mo的316、317。降低碳含量，如使用超低碳 不锈钢骨钉 的316L可防止晶间腐蚀.常用来制作各种人工关节和骨折内固定器、截骨连接器等，也用于牙科等各种器件制造。 2、钴基合金 加Mo的钴基合金，已用于生物体中。例如Co-Cr-Ni-Fe-Mo合金用在牙科和整形外科，这种合金的耐腐蚀性是一般不锈钢如316的40倍。钴基铬钼合金的生物 相容性超过铁铬镍和钴铬合金。钴基合金的耐磨性是所有医用金属材料中最好的，与不锈钢相比，更适于制造体内承载苛刻的长期植入件. CoCrMo合金制股骨帽 3、钛与钛合金 以纯钛和TC4 (Ti-6Al-4V)为主，这类合金强度不如钴合金,但耐腐蚀性好，与人体组织反应很弱，钛合金的密度小，弹性 模量低，接近于天然骨。广泛用于制作各种人工关节、接骨板、骨螺钉与骨折固定针等，也用于制作牙根种植体等，呈现出良好的耐疲劳性能。 三、生物陶瓷材料 生物陶瓷材料在生物体内极为稳定，与生物组织有良好的亲和性，特别适于作人体硬组织如骨和齿的替换修补材料，能与人体骨生长在一起，形成化学结合。 生物陶瓷中耳通气引流管 1、磷酸钙陶瓷 这种陶瓷的主要性质是具有生物降解性，并能被人体吸收，羟基磷灰石[Ca10(PO4) 6(OH) 2]是骨组织与牙组织的无机组成部分，它的单位晶胞与人体骨组织相同,但其性脆、强度不高，不能直接用于承受载荷大的种 植体。羟基磷灰石具有非常好的生物活性，可用于低载荷多孔种植体，当人骨组织长入羟基磷灰石孔洞中时，可起到加强作用. 生物陶瓷人工听小骨假体 羟基磷灰石与聚合物复合用于人造骨，效果更好，已 羟基磷灰石生物活性陶瓷人工骨 羟基磷灰石覆盖钛合金假牙 有聚乙烯与它复合的材料。羟基磷灰石作为金属种植体表面涂层，能大大提高人体骨长入孔洞的速度。 采用高纯氧化铝生物陶瓷制备关节头，无钒钛合金制备关节柄，并在柄部涂覆生物活性陶瓷涂层，有效地解决了人工关节易磨损、生物相容性不佳、松动、下沉等问题，提高了其使用寿命。 采用羟基磷灰石和聚-DL-乳酸制备成可吸收内固定材料，抗弯强度≥120MPa，植入体内无需二次手术取出，对组织无刺激，能被人体完全吸收，最终代谢为二氧化碳、水、钙和磷矿物质排出体外，部分钙和磷参与成骨，无任何毒副作用。适用于人体松质骨骨折、截骨术和关节融合术的骨块（段）固定。 图8-4 人工听小骨 氧化铝听小骨系统提高听力的能力在音频大于2000Hz时开始出现较大的衰减，而羟基磷灰石听小骨系统一般在4000 Hz以上才开始明显的衰减。 采用增强含微孔羟基磷灰石(HA)陶瓷制成人工听小骨假体，在语言频率范围，平均提高病人的听力20-30dB，在特定语言频率范围提高45～60dB。 ＨＡ制备中耳通气引流管，界面润湿角小，毛细管力大，引流效果好，适用于分泌性中耳炎患者。置管后患者鼓膜多自行愈合，且能明显改善听力，是一种较为理想的通气引流管。 8.3 软组织相容性材料 分类 人工皮肤 人工皮肤 Polymers can be used to create artificial skin that can facilitate the healing of wounds, especially for burn-victims. A histological section through artificial skin. 在胶原蛋白所做成的模皮上植入皮肤細胞，於体外培养后得到皮肤 临床应用的人工皮肤 人工皮肤 人工皮的种类很多，临床效果比较好的是复合层人工皮，其内层为网状聚氨酯海绵，能吸收创面体液并促使渗出的血液凝固，外层是微孔聚丙烯薄膜，能透过气体和水汽，细菌不能进入，这种人工皮来源广、无抗原性，缺点是弹性差。 水凝胶类人工皮又称冻胶，是亲水性聚合物或水溶胀性聚合物，其粘附性能较好。例如, 氧化乙烯-氧化丙烯的共聚物凝胶可先制成溶液；将溶液涂在创面上于 人造皮肤 体温下固化为人工皮。这种凝胶含水量达80%，能帮助维持体液平衡，加入消炎药和维生素等药物后还能促进创面愈合。 6.发展： 随着组织工程学科的出现和发展，人工皮肤的研究从原来单纯的创伤敷料和人工皮肤向活性人工皮肤的方向发展。活性人工皮肤不仅包覆在创伤表面，保护创面，防毒杀毒，促进皮肤的恢复和生长，而