先进陶瓷材料－ch3生物材料.pptVIP

1.1 生物材料的定义 生物材料一般是指生物医学材料，在不同的历史时期，生物材料被赋予了不同的意义，其定义是随着生命科学和材料科学的不断发展而演变的。 （1）20世纪80年代末，美国大学生物材料顾问委员会把生物材料定义为“与活体接合的人工非生命材料”。 （2）1992年美国教授定义生物材料为“用于取代、修复活组织的天然或人造材料”。 生物医学材料是一类人工或天然的材料； 可以单独或与药物一起制成部件、器件用于组织或器官的治疗增强或替代； 在有效使用期内不会对宿主引起急性或慢性危害； 它是一类特殊的功能材料，利用它可以对有机体进行修复、替代与再生。 1.2 生物材料的发展历程 人类利用生物材料的历史与人类历史一样漫长。生物医学材料是人类同疾病作斗争的有效工具之一。有的学者依据生物医学材料的发展历史及材料本身的特点，将已有的材料分为三代，它们各自都有自己明显的特点和发展时期，代表了生物医学材料发展的不同水平。 (1)第一代生物材料出现的时间：20世纪初、第一次世界大战以前所使用的医用材料可 归于第一代生物医学材料，这一代的材料大都被现代医学所淘汰。  出现背景：该类材料是人类对医学、科学、技术工程学都缺乏透彻了解的情况下使用的，多采用就地取材和纯经验的方式对病人进行治疗。 主要材料：包括石膏、棉花、马鬃、木片、金属及天然橡胶等。 研究人员的主体与材料来源：大多是由医生担任，以被动探求和利用各种天然材料或从已有的材料中寻求比较适合于人体组织的人工材料。 （2）第二代生物材料 时间： 由于战争中伤亡的人数逐渐增多，对各种生物材料的需求也日益加大。 背景：科学技术的突飞猛进也为医学等科学的进一步发展奠定了基础。第二代生物材料的发展是建立在医学、材料科学（尤其是高分子材料学）、生物化学、物理学及大型物理测试技术发展的基础之上的。 研究工作者：多由材料学家或主要由材料学家（与医生合作）来承担。研究的主攻方向仍然是努力改善材料本身的力学、生化性能，以使其能够在生理环境下有长期的替代、模拟生物组织的功能。 （3）第三代生物材料 时间：始于近一、二十年以来。 背景： 随着科技发展和医学、生物工程技术的进步，人们开始逐渐加深了对生物体内各种细胞组织、生长因子、生长抑素及生长机制等结构和性能的了解－－研制第三代生物医学材料 特点：是一类具有促进人体自身修复和再生作用的生物医学复合材料，它们一般是由具有生理“活性”的组元及控制载体的“非活性”组元所构成，具有比较理想的修复再生效果。 1.3目前生物材料的应用及价格情况 目前生物材料的应用及价格情况 目前，全世界生物材料产业的年交易额已达到120亿美元，其中涉及硬组织修复和替代材料的约为23亿美元。根据预测，未来生物材料在临床上的应用将保持7-12%的年增长速度。据美国的估计，其国内每年涉及骨置换的外科治疗已超过100万人次。而对我国这样一个人口众多的发展中国家，潜在的巨大需求是不言而喻的 生物材料种类繁多，到目前为止，被详细研究过的生物材料已经超过一千种，在医学临床上广泛应用的也有几十种，涉及材料学科各个领域。依据不同的分类标准，可以分为不同的类型： ◆医用高分子材料：是生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料，也是一个正在迅速发展的领域。生物医用高分子材料可来自天然产物，也可人工合成。 医用高分子材料按性质可分为非降解型和可生物降解型两类。  ◆生物医用非金属材料，又称生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等无机非金属材料。此类材料化学性能稳定，具有良好的生物相容性。  生物陶瓷主要包括：惰性生物陶瓷 ，活性生物陶瓷 ，以及功能活性生物陶瓷 。其中，功能活性生物陶瓷中又包括模拟人体硬组织成分和结构的生物陶瓷材料 和带有治疗功能的生物陶瓷复合材料两类。 临床应用中，生物陶瓷存在的主要问题是强度和韧性较差。 典型生物材料及其发展趋势4.1 骨水泥材料的研究进展 ◆分类：有机骨水泥（PMMA），水化时产生热 无机骨水泥：磷酸钙类骨水泥，水化热很少 ◆特点：致密多孔HA陶瓷板加工工艺复杂，术中准确打磨成形比较困难，且费时，骨引导作用也较差。 4.1.1 快凝骨水泥（fast-setting CPC,FSCPC） 普通骨水泥的硬化时间为30-60分钟 快速凝固生物骨水泥硬化时间：5-7分钟 快凝剂：磷酸氢钠和磷酸二氢钠组成的中性调和液 4.1.2 抗水型快凝骨水泥 主要用于可注射骨水泥（Injectab